Адсорбционная очистка дистиллированного глицерина полученного из хлопкового саломаса

Введение

Дистиллированный глицерин, благодаря его специфическим свойствам, широко используется в различных (медицинской, текстильной, лакокрасочной, парфюмерной и др.) отраслях народного хозяйства.

Дальнейшее повышение эффективности производства глицерина и улучшение его качества может осуществляться за счет совершенствования технологических процессов его переработки. Одним из таких направлений является разработка рациональных способов и оптимальных режимов адсорбционной очистки дистиллированного глицерина, процесса отделения отработанной композиции с адсорбированными примесями от последнего [1].

Дистиллированный глицерин по сравнению с сырым, имеет более высокую концентрацию (до 98%) и качество, обусловленное некоторым содержанием вредных примесей [2-3]. Известные способ получения дистилляционного глицерина: дистилляция сырого глицерина и ионообменная очистка глицериновых вод с последующим их концентрированием [4].

Очистку сырого глицерина от примесей осуществляют перегонкой его с водяным паром под вакуумом. Температура кипения чистого глицерина 290⁰ С. При такой температуре глицерин разлагается с образованием акролеина, различных кислот и других продуктов разложения.

Снизить температуру перегонки глицерина можно двумя путями: во-первых, проведение процесса дистилляции с водяным паром, во-вторых, создание пониженных давлений при дистилляции. При дистилляции сырого глицерина с водяным паром снижается парциальное давление паров глицерина и, как следствие, уменьшается температура его кипения.

Не сортовой дистиллированный глицерин, получаемый из нерафинированного хлопкового саломаса, подвергается адсорбционной очистке активированным углём с целью доведения содержания примесей в глицерине до требований ГОСТа. Следует отметить, что существующий периодический способ адсорбционной очистки дистиллированного глицерина в аппарате с механической мешалкой недостаточно эффективен и не всегда обеспечивает получения стандартного продукта. Применяемые на сегодняшний день при адсорбционной очистке угольные адсорбенты завозятся из за рубежа за твердую валюту. Хотя в республике имеется достаточное количество угольных месторождений для получения из них активированных и модифицированных адсорбентов.

Объекты и методы исследования

Определение цветности, измерение массовой доли чистого глицерина, измерение массовой доли золы и прозрачности – определяли по [5].

Полученные научные результаты и их обсуждение

Большие трудности при производстве дистиллированного глицерина наблюдается в случае поступления на гидролиз значительного количества низкокачественных саломасов, содержащих до 2-3% примесей (неомыляемых, не растворимых в эфире, белковых веществ, фосфатидов госсипола и др.), переходящих в глицерин [1].

Наиболее распространенными примесями глицериновой воды является фосфатиды, жирные кислоты, гликопротеиды, гликолипиды, липопротеиды, стеролы и стериды, углеводороды, воск, витамины, красящие вещества (госсипол, хлорофилл и их производные) и продукты их термического и гидролитического распада. Присутствие указанных примесей в глицериновой воде нежелательно, т.к. в процессе промышленной переработки резко увеличиваются потери глицерина со шламом.

В производстве глицерина широко применяют углеродные адсорбенты – активированные угли, которые имеют избирательную способность и адсорбционные свойства при многократном проведении циклов адсорбции и десорбции.

В республике основным сырьем для получения глицерина являются нерафинированные хлопковые саломасы, продукты гидрогенизационного производства, но получаемые из этого сырья глицериновая вода в своём составе содержит остатки красящих веществ (госсипол, хлорофилл и их производные), что отражается на цветности глицерина.

Следовательно, для очистки глицерина полученных из хлопкового саломаса необходимо подобрать такие адсорбенты, которые селективно сорбируют эти остатки примесей.

Для получения глицерина высшего сорта и
I сорта дистиллированный глицерин подвергают очистке древесным активным углем с целью улучшения цвета и запаха, а также незначительного снижения содержания жирных кислот, сложных эфиров, нелетучего органического остатка и мине­ральных примесей. Количество активированного угля зависит от качества исходного дистиллята и составляет 0,25-0,75% к массе глицерина.

Процесс адсорбционной очистки проводят при температуре около 80⁰С и непрерывном перемешивании фаз в течение 2-3 ч с последующим отделением отработанного угля на фильтр-прессе. При необходимости в мешалку добавляют расчетное количество конденсата для разбавления глицеринового раствора до 94%-ой концентрации, соответствующей требованиям стандарта на дистиллированный глицерин высшего и I сортов.

Активный уголь промывают водой (в отдельной мешалке или на фильтр-прессе), которую направляют на выпаривание. Отработавший активный уголь не должен содержать более 2% глицерина. Повторно уголь можно использовать лишь после регенерации, заключающейся в тщательной его промывке, сушке при 100-110⁰С и измельчении.

С этой целью нами в лабораторных условиях изучены составы глицеринов, получаемых в АО «Ургенч ёг-мой». Полученные результаты представлены в табл. 1.

Из табл.1 видно, что сырой глицерин АО «Ургенч ёг-мой» имеет определенные отклонения по основным показателям, установленным в ГОСТ 6823-2000 [1], что даёт основание считать его нестандартным.

Сравнительные показатели качества сырого глицерина по ГОСТ и такого же глицерина АО «Ургенч ёг-мой»

Данные отклонения от стандарта, безусловно, отражаются и на последующих процессах переработки глицериновой воды (дистилляции и адсорбционной очистке с использованием активированного угля).

Далее, нами изучены физико-химические показатели дистиллированного глицерина АО «Ургенч ёг-мой», которые сравнивались с данными стандарта [5]. Полученные результаты сравнения представлены в табл 2.

Из табл. 2. видно, что дистиллированный глицерин АО «Ургенч ёг-мой» имеет отклонения от стандартных показателей, в частности по цветному числу, массовой доле чистого глицерина и золы, что подтверждает необходимость совершенствования процесса адсорбционной очистки глицерина с использованием более эффективной композиции из углеродного адсорбента.

Таблица 2.

Физико-химические показатели дистиллированного глицерина по ГОСТ и такого же глицерина АО «Ургенч ёг-мой»

Высокую цветность глицерина АО «Ургенч ёг-мой» можно объяснить тем, что на гидрогенизацию подают рафинированное хлопковое масло II сорта, полученного экстракционным способом. Такое масло имеет цветность выше 10 кр. ед. при 35 желтых по Ловибонду, что подтверждает наличие в нем госсипола, хлорофилла и их производных. Саломасы, полученные из такого масла безусловно имеют высокую цветность и при расщеплении часть их красящих веществ (госсипол, хлорофилл и их производные) переходит в глицериновую воду, очистка которого известным активным углем недостаточно.

Учитывая это, нами проведен подбор композиций адсорбентов из местных активного угля и бентонита, последний из которых эффективных сорбирует госсипол и его производные. В качестве активированного угля применяли (ранее нами полученный путем термического пиролиза при 500⁰ С) местный уголь марки 2БПК. В качестве глинистого адсорбента использовали (активированный 10%-ной H₂SO₄ кислотой Навбахарского месторождения марки ППД) глинистый адсорбент. Полученные результаты представлены в табл. 3.

Таблица 3.

Изменение физико-химических показателей при очистке глицерина композиционными адсорбентами