这里主要介绍溶剂的溶解特性。
浸出法制油,要求采用的溶剂能够溶解油脂。实际上,油脂和溶剂之间的溶解是相互进行的。如果两种液体分子的作用力大小越接近,它们就越容易互相溶合,即彼此的溶解度就越大。
油脂和许多有机溶剂都是分子极性很小的物质。分子的极性大小与分子间作用力的大小相关。当油脂分子间的作用力广,]与溶剂分子间的作用力卜22以及两种分子之间的作用力广代接近时,油脂和溶剂就能相互溶解,三者越接近,溶解的能力就越强。
分子极性的大小可以用“介电常数”来表示。介电常数大的分子极性就大,反之就小。在常温下,油脂的介电常数一般为3.0—3.2。只有蓖麻油大些,为4.7,因其中含有带控基的蓖麻酸。
部分有机溶剂的介电常数值列于表6-1中。
表6-1 部分有机溶剂介电常数量
溶剂 |
已烷 |
轻汽油 |
苯 |
三氯乙烯 |
二氯乙烷 |
异丙醇 |
丙酮 |
乙醇 |
甲醇 |
温度(oC) |
20 |
20 |
20 |
16 |
25 |
25 |
20 |
25 |
25 |
介电常数 |
1.89 |
2.0 |
2.284 |
3.42 |
10.36 |
18.3 |
21.45 |
24.3 |
32.6 |
从表6-1中可以看到,己烷、轻汽油、苯、三氯乙烯、二氯乙烷的介电常数与油脂接近,因而它们之间的相互溶解度就大。由于醇类和酮类的介电常数值较大(存在轻基、碳基,极性较大),常温下它们与油脂的相互溶解度有限。乙醇只有在纯度高,提高温度时才能较好地溶解油脂。
水的介电常数值为81,极性较大,且具有导电性,所以,水与油脂及极性很小的溶剂的溶解度是极小的。而水与极性相差小些的溶剂(如醇类)则可以任何比例互溶。因此,不能将水作为浸出法的溶剂来使用。
可见,油脂与溶剂之间相互溶解的根本原因是它们的极性相近。除此以外,温度对其溶解度也有一定的影响。
二、浸出法制油对溶剂的要求
有机溶剂的种类很多,作为浸出法使用的溶剂最好能同时满足以下一些条件:溶解性能好、自身稳定、容易与油脂分离、无毒性、不易燃烧和爆炸等等。具体地说,用于油脂浸出的溶剂应符合下列要求:
(一)介电常数与油脂接近
被选择溶剂的介电常数与油脂接近,才能与油脂在室温下以任何比例互溶,以便于进行浸出。
(二)挥发性好
被选择溶剂的挥发性能好,才易于从混合油中和湿粕中被分离出来。这就要求溶剂的沸点低、比热和潜热值小,便其在分离时所消耗的能量少,从而降低生产成本。
(三)化学性质稳定
被选择溶剂的化学性质稳定,才不致与油脂和粕起化学反应。在浸出和混合油精炼过程中,溶剂本身不应分解成其他物质,更不应分解成有毒物质,也不与加入的碱液起化学反应。这样,溶剂才便于回收,循环使用。
(四)安全性
被选溶剂应不易燃烧、爆炸,对人身无害。这样j在生产过程中,有时遇到设备密封不严或操作不当造成溶剂的跑、冒、滴、漏等现象,才不致遇明火就引起燃烧或爆炸,或对人身安全造成威胁。所以应选用闪点和燃点较高,且对人体无害的溶剂。
(五)沸点范围小
溶剂的沸点范围又称沸程,在石油工业叫馏程。工业上使用的溶剂是一种混合物,沸点范围一般较大。这里要求沸程小的理由是。在较小的温度范围内即能分离溶剂,操作中容易控制,损耗较少。
(六)在水中的溶解度小
在浸出生产的过程中,要利用水蒸气对湿粕和混合油进行汽提,产生的溶剂汽体和水蒸汽经过冷凝器冷凝后形成混合液。若溶剂在水申的溶解度大,则难以达到溶剂分离回收的目的。
同时废水中也会携带相当数量的溶剂,导致溶耗高,污染环境,安全生产也会受到影响。
(七)对油脂的溶解性能好
要求被选择溶剂对油脂的溶解性能好,而对非油物质的溶解性差。否则,毛油中非油物质增多,既影响毛油质量,又会增加精炼的生产成本。
(八)对设备不腐蚀
被选择溶剂若对设备和管道有腐蚀性,会缩短设备使用寿命,且会将被腐蚀掉的金属物质混入油和粕中,从而降低其质量。
(九)溶剂货源充足
要求被选择溶剂的货源充足,价格低廉,才能适应大规模生产的需要。
综上所述,符合以上要求的溶剂是很理想的溶剂。然而实际上,到目前为止,国内外都还没有发现这样的理想溶剂。因此,只能选择一些优点较多的溶剂,致于它的缺点,则只能从工艺和操作方面采取适当的措施加以解决。
三、溶剂的种类
可用于油脂浸出的工业有机溶剂,大体可归纳为五类。
(一)脂肪族碳氢化合物
此类溶剂以己烷、6号溶剂油、石油醚为主。
(二)氯代脂肪族碳氢化合物
此类溶剂以二氯乙烷、三氯乙烯、四氯化碳为主。
(三)芳香族碳氢化合物
此类溶剂以苯为主。
(四)脂肪醇化合物
此类溶剂以乙醇、异丙醇、甲醇为主。
(五)混合溶剂与气态溶剂
上述各类溶剂以第一类应用最广,目前我国油脂制取工业普遍采用第一类溶剂中的6号溶剂油作为浸出溶剂。其质量指标、理化性质和组成分别见表6-2、6-3、6-4。
注:1.机械杂质及水分试验方法:将试样注入100毫升的玻璃量筒中,必须透明,不允许有悬浮或沉淀的机械杂质及水。
2.油渍试验方法:将溶剂油蒸馏试验的残留物,用小滤纸滤入干净的试管或量筒中,用吸管吸取其中滤液往清洁滤纸上滴三滴,在室温(20±3oC)下放置30分钟,如滤纸上没有油渍存在,即认为合格。
3.本溶剂不允许含有四乙基铅和其他杂物。
6号溶剂油是轻汽油的一种,它之所以能得到广泛应用,是因为它具有以下一些优点;一是它对油脂的溶解能力强;二是它对非油物质的溶解能力小,可使浸出油较为纯净;三是它的沸点低,容易回收作循环使用;四是它对设备无腐蚀作用,可延长设备使用寿命;五是它货源充足,价格适宜。
但需强调指出的是,6号溶剂油的缺点可能会给安全生产和人身安全造成威胁,必须引起高度重视和警惕。
一是它易燃易爆,闪点为-21.7C,遇火即燃,当其蒸汽在空气中的浓度达到1.2%一7.5%(体积)时,遇明火即会发生爆炸。二是溶剂蒸汽的密度是空气密度的2.79倍。这样,溶剂蒸汽便会沉积于低洼的地方。所以,要求浸出车间地面不作地沟地坑,以免造成溶剂蒸汽的聚积而发生意外事故。三是溶剂蒸汽有毒,会强烈地刺激人的神经系统。当其在空气中的浓度达到30一40mg/l时,与人接触稍时即会置人于死地。
鉴于6号溶剂油的上述缺点,对其在生产车间的蒸汽浓度必须进行严格控制,要求溶剂蒸汽浓度不得超过0.3%(体积)。
此外,6号溶剂油在使用中还存在一个缺点,是它的馏程太宽,为60一90oC。如果馏程再缩短一些,效果会更佳。
对于其他种类的溶剂,由于己烷的价格较高;苯对非油物质的溶解性强、毒性大;有的对设备的腐蚀性强、对油脂的溶解能力差等原因,目前,国内很少用作浸出溶剂。
关于混合溶剂和气态溶剂,虽各具特色和优点,但目前尚处于试验研究阶段,故不作详细介绍。