這里主要介紹溶劑的溶解特性。
浸出法制油,要求采用的溶劑能夠溶解油脂。實際上,油脂和溶劑之間的溶解是相互進行的。如果兩種液體分子的作用力大小越接近,它們就越容易互相溶合,即彼此的溶解度就越大。
油脂和許多有機溶劑都是分子極性很小的物質(zhì)。分子的極性大小與分子間作用力的大小相關(guān)。當(dāng)油脂分子間的作用力廣,]與溶劑分子間的作用力卜22以及兩種分子之間的作用力廣代接近時,油脂和溶劑就能相互溶解,三者越接近,溶解的能力就越強。
分子極性的大小可以用“介電常數(shù)”來表示。介電常數(shù)大的分子極性就大,反之就小。在常溫下,油脂的介電常數(shù)一般為3.0—3.2。只有蓖麻油大些,為4.7,因其中含有帶控基的蓖麻酸。
部分有機溶劑的介電常數(shù)值列于表6-1中。
表6-1 部分有機溶劑介電常數(shù)量
溶劑 |
已烷 |
輕汽油 |
苯 |
三氯乙烯 |
二氯乙烷 |
異丙醇 |
丙酮 |
乙醇 |
甲醇 |
溫度(oC) |
20 |
20 |
20 |
16 |
25 |
25 |
20 |
25 |
25 |
介電常數(shù) |
1.89 |
2.0 |
2.284 |
3.42 |
10.36 |
18.3 |
21.45 |
24.3 |
32.6 |
從表6-1中可以看到,己烷、輕汽油、苯、三氯乙烯、二氯乙烷的介電常數(shù)與油脂接近,因而它們之間的相互溶解度就大。由于醇類和酮類的介電常數(shù)值較大(存在輕基、碳基,極性較大),常溫下它們與油脂的相互溶解度有限。乙醇只有在純度高,提高溫度時才能較好地溶解油脂。
水的介電常數(shù)值為81,極性較大,且具有導(dǎo)電性,所以,水與油脂及極性很小的溶劑的溶解度是極小的。而水與極性相差小些的溶劑(如醇類)則可以任何比例互溶。因此,不能將水作為浸出法的溶劑來使用。
可見,油脂與溶劑之間相互溶解的根本原因是它們的極性相近。除此以外,溫度對其溶解度也有一定的影響。
二、浸出法制油對溶劑的要求
有機溶劑的種類很多,作為浸出法使用的溶劑最好能同時滿足以下一些條件:溶解性能好、自身穩(wěn)定、容易與油脂分離、無毒性、不易燃燒和爆炸等等。具體地說,用于油脂浸出的溶劑應(yīng)符合下列要求:
(一)介電常數(shù)與油脂接近
被選擇溶劑的介電常數(shù)與油脂接近,才能與油脂在室溫下以任何比例互溶,以便于進行浸出。
(二)揮發(fā)性好
被選擇溶劑的揮發(fā)性能好,才易于從混合油中和濕粕中被分離出來。這就要求溶劑的沸點低、比熱和潛熱值小,便其在分離時所消耗的能量少,從而降低生產(chǎn)成本。
(三)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定
被選擇溶劑的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,才不致與油脂和粕起化學(xué)反應(yīng)。在浸出和混合油精煉過程中,溶劑本身不應(yīng)分解成其他物質(zhì),更不應(yīng)分解成有毒物質(zhì),也不與加入的堿液起化學(xué)反應(yīng)。這樣,溶劑才便于回收,循環(huán)使用。
(四)安全性
被選溶劑應(yīng)不易燃燒、爆炸,對人身無害。這樣j在生產(chǎn)過程中,有時遇到設(shè)備密封不嚴或操作不當(dāng)造成溶劑的跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象,才不致遇明火就引起燃燒或爆炸,或?qū)θ松戆踩斐赏{。所以應(yīng)選用閃點和燃點較高,且對人體無害的溶劑。
(五)沸點范圍小
溶劑的沸點范圍又稱沸程,在石油工業(yè)叫餾程。工業(yè)上使用的溶劑是一種混合物,沸點范圍一般較大。這里要求沸程小的理由是。在較小的溫度范圍內(nèi)即能分離溶劑,操作中容易控制,損耗較少。
(六)在水中的溶解度小
在浸出生產(chǎn)的過程中,要利用水蒸氣對濕粕和混合油進行汽提,產(chǎn)生的溶劑汽體和水蒸汽經(jīng)過冷凝器冷凝后形成混合液。若溶劑在水申的溶解度大,則難以達到溶劑分離回收的目的。
同時廢水中也會攜帶相當(dāng)數(shù)量的溶劑,導(dǎo)致溶耗高,污染環(huán)境,安全生產(chǎn)也會受到影響。
(七)對油脂的溶解性能好
要求被選擇溶劑對油脂的溶解性能好,而對非油物質(zhì)的溶解性差。否則,毛油中非油物質(zhì)增多,既影響毛油質(zhì)量,又會增加精煉的生產(chǎn)成本。
(八)對設(shè)備不腐蝕
被選擇溶劑若對設(shè)備和管道有腐蝕性,會縮短設(shè)備使用壽命,且會將被腐蝕掉的金屬物質(zhì)混入油和粕中,從而降低其質(zhì)量。
(九)溶劑貨源充足
要求被選擇溶劑的貨源充足,價格低廉,才能適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需要。
綜上所述,符合以上要求的溶劑是很理想的溶劑。然而實際上,到目前為止,國內(nèi)外都還沒有發(fā)現(xiàn)這樣的理想溶劑。因此,只能選擇一些優(yōu)點較多的溶劑,致于它的缺點,則只能從工藝和操作方面采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右越鉀Q。
三、溶劑的種類
可用于油脂浸出的工業(yè)有機溶劑,大體可歸納為五類。
(一)脂肪族碳氫化合物
此類溶劑以己烷、6號溶劑油、石油醚為主。
(二)氯代脂肪族碳氫化合物
此類溶劑以二氯乙烷、三氯乙烯、四氯化碳為主。
(三)芳香族碳氫化合物
此類溶劑以苯為主。
(四)脂肪醇化合物
此類溶劑以乙醇、異丙醇、甲醇為主。
(五)混合溶劑與氣態(tài)溶劑
上述各類溶劑以第一類應(yīng)用最廣,目前我國油脂制取工業(yè)普遍采用第一類溶劑中的6號溶劑油作為浸出溶劑。其質(zhì)量指標(biāo)、理化性質(zhì)和組成分別見表6-2、6-3、6-4。
注:1.機械雜質(zhì)及水分試驗方法:將試樣注入100毫升的玻璃量筒中,必須透明,不允許有懸浮或沉淀的機械雜質(zhì)及水。
2.油漬試驗方法:將溶劑油蒸餾試驗的殘留物,用小濾紙濾入干凈的試管或量筒中,用吸管吸取其中濾液往清潔濾紙上滴三滴,在室溫(20±3oC)下放置30分鐘,如濾紙上沒有油漬存在,即認為合格。
3.本溶劑不允許含有四乙基鉛和其他雜物。
6號溶劑油是輕汽油的一種,它之所以能得到廣泛應(yīng)用,是因為它具有以下一些優(yōu)點;一是它對油脂的溶解能力強;二是它對非油物質(zhì)的溶解能力小,可使浸出油較為純凈;三是它的沸點低,容易回收作循環(huán)使用;四是它對設(shè)備無腐蝕作用,可延長設(shè)備使用壽命;五是它貨源充足,價格適宜。
但需強調(diào)指出的是,6號溶劑油的缺點可能會給安全生產(chǎn)和人身安全造成威脅,必須引起高度重視和警惕。
一是它易燃易爆,閃點為-21.7C,遇火即燃,當(dāng)其蒸汽在空氣中的濃度達到1.2%一7.5%(體積)時,遇明火即會發(fā)生爆炸。二是溶劑蒸汽的密度是空氣密度的2.79倍。這樣,溶劑蒸汽便會沉積于低洼的地方。所以,要求浸出車間地面不作地溝地坑,以免造成溶劑蒸汽的聚積而發(fā)生意外事故。三是溶劑蒸汽有毒,會強烈地刺激人的神經(jīng)系統(tǒng)。當(dāng)其在空氣中的濃度達到30一40mg/l時,與人接觸稍時即會置人于死地。
鑒于6號溶劑油的上述缺點,對其在生產(chǎn)車間的蒸汽濃度必須進行嚴格控制,要求溶劑蒸汽濃度不得超過0.3%(體積)。
此外,6號溶劑油在使用中還存在一個缺點,是它的餾程太寬,為60一90oC。如果餾程再縮短一些,效果會更佳。
對于其他種類的溶劑,由于己烷的價格較高;苯對非油物質(zhì)的溶解性強、毒性大;有的對設(shè)備的腐蝕性強、對油脂的溶解能力差等原因,目前,國內(nèi)很少用作浸出溶劑。
關(guān)于混合溶劑和氣態(tài)溶劑,雖各具特色和優(yōu)點,但目前尚處于試驗研究階段,故不作詳細介紹。