6.7.3. Дегидратация масел

Дегидратация касторового масла. Полувысыхающие и особенно невысыхающие масла непосредственно не могут применяться для изготовления пленкообразователей. Но существуют приемы превращения их в высыхающие масла. Для этого используется дегидратация касторового масла, а также предварительное легкое окисление полувысыхающих масел с последующей их дегидратацией. Эти реакции приводят к появлению у исходных масел дополнительных ненасыщенных связей:

Если дегидратацию проводить слишком долго, то получается продукт с повышенной вязкостью за счет частичной полимеризации дегидратированного масла. Степень дегидратации обычно не превышает 8590%.

6.7.4. Технологические схемы получения препарированных масел и олиф

Для получения высококачественных лакокрасочных материалов масла необходимо подвергать очистке. Под очисткой (или рафинированием) понимают обработку масел с целью удаления взвешенных и растворимых нежировых компонентов и свободных жирных кислот. Возможная схема очистки, обеспечивающая получение высококачественного (лакового) масла, приведена на рис. 59.

Рис. 59. Технологическая схема процесса рафинирования масел:

1, 12, 16 – подогреватели; 2, 3  жидкостные счетчики; 4, 5 – емкости для сбора масла после осушки; 6 емкость для сбора слизистых веществ и соапстока;

7, 911  объемные мерники, 8 весовой мерник; 13  аппарат для обработки масла кислотой; 14  аппарат для обработки масла щелочью и хлоридом натрия; 15  аппарат для промывки масла отбельными землями; 17  аппарат непрерывного действия; 18, 19 – аппараты для отбеливания, 20  аппарат для слизистых веществ и соапстока; 21, 23  сепараторы; 22, 24, 28, 30  щестеренчатые насосы; 25, 26 – емкости для сбора промытого масла; 27 – насос-дозатор; 29 – фильтр-пресс;

31, 32  Аппараты для отделения жирных кислот

Согласно этой схеме, очистка масел состоит из следующих основных операций.

1. Обработка масла раствором кислоты (сернойв случае льняного или фосфорной  в случае хлопкового и подсолнечного масел) с целью удаления слизистых веществ и фосфатидов.

2. Нейтрализация масла раствором щелочи (в основном для удаления свободных жирных кислот).

3. Промывание масла водой (для удаления остатков непрореагировавшей щелочи, мыл, минеральных фосфатов и некоторых других примесей).

4. Обезвоживание масла.

5. Отбеливание масла.

Обработку масла кислотой проводят в аппарате 13, снабженном паровым обогревом. После загрузки масла включают мешалку и обогрев. По достижении температуры 90°С к маслу из мерника 9 добавляют кислоту (40%-ную Н₂SO₄ или 80%-ную Н₃РО₄) и некоторое количество воды, предварительно подогретой в подогревателе 1 до 85°С. Обработку продолжают около 30 мин, после чего фосфатиды и слизистые вещества выпадают в осадок. Их отделяют от масла в сепараторе 21. Очищенное от слизистых веществ и фосфатидов масло передается насосом 22 в аппарат 14, где происходит обработка масла при 90°С раствором щелочи. С целью коагуляции образовавшихся солей жирных кислот («соапсток») к обработанной смеси добавляют некоторое количество 12%-ного раствора NaСl, после чего производят отделение соапстока на сепараторе 23. Далее масло передают в аппарат 15, где осуществляют его многократное промывание водой (вначале горячей 85°С, а затем холодной). Промытое масло обезвоживают при 90 °С в aппapaтe непрерывного действия 17 (типа «сушильной пленочной свечи»), обогреваемом водяным паром, под вакуумом (0,40,54 кПа). Однако выходящее из сушильного аппарата масло содержит некоторое количество влаги, необходимой для лучшего протекания процесса отбеливания (остаточная влага обеспечивает смачивание отбельной земли). Окончательная осушка масла проводится одновременно с процессом отбеливания, который осуществляют в аппаратах 18 и 19 при 100°С под вакуумом в течение 20 мин. Количество отбельной земли составляет 1,21,5% от массы масла. После окончания операции отбеливания масло охлаждается водой до 80°С и поступает на фильтрацию. Отделение отбельных земель проводят на фильтр-прессе 29 с намывным слоем, который образуется из отбельной земли при циркуляции масла из аппаратов для отбеливания 18 и 19 через фильтр-пресс. Циркуляцию осуществляют с помощью насоса 28. Очищенное на фильтр-прессе масло направляют на фасовку.

Схема предусматривает выделение свободных жирных кислот из слизистых веществ и соапстока. С этой целью слизистые вещества и соапсток из сепараторов 21 и 23 перекачивают насосом 30 в емкость 6.

Собранные в емкости 6 соапсток и слизистые вещества подвергают расщеплению в аппарате 20 с использованием раствора 30%-ной серной кислоты при 80°С в течение 1 ч. По окончании расщепления на поверхности реакционной массы появляется слой жирных кислот, после чего содержимое аппарата передается в емкости 31 и 32, в которых производится отделение их от водной фазы.

Технологическая схема процесса эпоксидирования масла надмуравьиной кислотой представлена на рис. 60.

Согласно этой схеме, процесс эпоксидирования проводят периодически, а промывку эпоксидированного масла, его осушку и отгонку толуола  непрерывным способом. Эпоксидирование осуществляют при 70°С в двух попеременно работающих реакторах 13 и 14, снабженных рубашками для подачи пара и охлаждающей воды. В эти аппараты загружают соевое масло, необходимое количество толуола и перемешивают до образования гомогенного раствора. Затем содержимое нагревают до 70°С, после чего постепенно (через дозировочные насосы 1518) подают смесь муравьиной кислоты и пероксида водорода (образование смеси происходит в трубопроводах, ведущих в аппараты). Процесс экзотермичен, поэтому необходимо тщательно следить за температурой. В случае подъема температуры выше 70°С подают охлаждающую воду в рубашки аппаратов или (в экстренных ситуациях) непосредственно в аппараты.

Рис. 60. Технологическая схема процесса эпоксидирования соевого масла надмуравьиной кислотой:

1, 2  жидкостные счетчики; 3  весовой мерник; 4, 10, 28  подогреватели;

5, 1518, 27, 34  дозировочные насосы; 6, 20, 30  тонкопленочные роторные испарители; 79, 19, 21, 31  конденсаторы; 11, 12, 22, 23, 32, 33  приемники;

13, 14  реакторы; 24, 25, 29  емкости; 26  пульсационная колонна;

35, 36сборники

Контроль процесса эпоксидирования ведут по изменению концентрации пероксида водорода. Процесс считают законченным, когда концентрация пероксида не превышает 4%. Затем реакционную смесь отстаивают, водную фазу сливают в емкость 24, а масло (после охлаждения до 50°С)  в емкость 25. Промывку масла осуществляют в пульсационной колонне с насадкой 26 при 50°С противотоком. Масло на промывку из емкости 25 подается с помощью насоса 27 через подогреватель 28 в нижнюю часть колонны, а вода для промывки, также предварительно подогретая до 50°С в подогревателе 4,  в ее верхнюю часть. Промытое масло через верхнюю отстойную зону колонны поступает в промежуточную емкость 29. Промывная вода выходит через нижнюю отстойную зону. Осушка эпоксидированного масла и отгонка от него толуола производится в трех расположенных последовательно тонкопленочных роторных испарителях 6, 20 и 30 при 140160°С под вакуумом, причем остаточное давление в этих аппаратах снижается (от первого аппарата к третьему) с 2,7 до 0,27 кПа. Отогнанный воднотолуольный дистиллят собирается в приемниках 11, 12, 22, 23, 32 и 33. Эпоксидированное масло, выходящее из последнего роторного испарителя 30, направляется на фасовку.

При окислении растительных масел образуются токсичные вещества, поэтому отработанный воздух поступает на специальную установку для улавливания и обезвреживания этих продуктов. Сначала он проходит через каплеотбойник, затем через орошаемый водой скруббер. Уловленные в каплеотбойнике и скруббере продукты в смеси с водой направляются в отстойник-делитель (жироловушка). Нижний водный слой подают в печь сжигания, в которой используется отработанный воздух с содержащимися в нем несконденсировавшимися продуктами, а верхний «масляный» слой утилизируют или также сжигают в печи.