Спосіб оксидації соняшникової олії

Изобретение относится к олифоварочному производству, а более конкретно - к стадии оксидации растительного масла, применяемой в производстве искусственных олиф, и может быть использовано в масложировой промышленности для сокращения энергетических затрат на предварительный нагрев масла и поддержания процесса его оксидации, уменьшения расхода хладоагента при стабилизации температуры и рационального использования экзотермического тепла реакции. Известен способ оксидации подсолнечного масла [1], заключающийся в том, что сначала масло подогревают до 80 - 90°C и далее процесс ведут непрерывно в высокотурбулентном пенном режиме при 100 - 120°C и скорости подачи воздуха 0,3 - 0,5м/с к свободному сечению аппарата (20 25м3/мин на 1т масла). Процесс осуществляется в пятитарельчатом колонном аппарате. Нагретое до 80 - 90°C растительное масло подают на тарелку 1 - й секции (низ) колонны, а воздух - под тарелку. Температурный режим по секциям устанавливается следующим: 1 - я секция до 95°C; 2 - я - 100°C; 3 - я - 110°C; 4 - я - 120°C; 5 - я - 110 100°C. Продолжительность оксидации масла составляет 2 часа. Известный способ не позволяет получить олифу с высокими физико-химическими свойствами; такие важные показатели, как вязкость олифы и время высыхания соответствует нижнему пределу ГОСТа (вязкость 19 с по B3-4, время высыхания - 24ч). Хотя использование этого способа и позволяет сократить время оксидации с 10ч до 2ч, однако остается еще длительным. Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является способ [2], заключающийся в том, что с целью интенсификации процесса и улучшений качества олифы, начальную стадию оксидации осуществляют при 130 - 140°C. При высоких температурах (130 - 140°C) начальной стадии оксидации растительного масла образуются значительные концентрации гидроперекисей (перекисные числа (ПЧ) - 3,0 36мг I 2 на 100г жира), что резко интенсифицирует скорость окисления. При проведении последующих стадий оксидации температура в реакционной зоне должна быть снижена до 100 120°C, что уменьшает распад гидроперекисей, продукты которого ведут новую цепь окисления, и позволяет получить пленкообразующий полимер с улучшенными физико-химическими свойствами (содержание нерастворимого полимера возрастает с 30 до 42%). Недостатком известного способа являются высокие энергетические затраты на предварительный нагрев масла до 130 - 140°C в начальной стадии оксидации, значительный расход хладоагента для снятия тепла на последующих стадиях оксидации при снижении температуры до 100 120°C, потеря экзотермического тепла реакции. В основу изобретения поставлена задача уменьшить энергозатраты на предварительный нагрев масла до 130 - 140°C при проведении начальной стадии оксидации, сократить расход хладоагента на снижение температуры реакционной массы до 100 - 120°C при проведении последующих стадий и рационально использовать экзотермическое тепло реакции для стабилизации температуры по высоте колонного оксидатора путем проведения начальной стадии оксидации при температуре 90 - 100°C в присутствии воды, подаваемой в реакционную зону на начальную стадию оксидации масла (в первую секцию колонного оксидатора). Поставленная задача решается тем, что в способе оксидации подсолнечного масла, включающего предварительный нагрев масла до 130 - 140°C и его оксидацию при температуре 100 - 120°C кислородом воздуха, подаваемым со скоростью 0,3 0,5м/с к свободному сечению аппарата, согласно изобретению предварительный нагрев масла проводят до 90 - 100°C, а для интенсификации процесса оксидации на начальную его стадию подают 1 - 2% воды, приводящей к образованию дополнительных количеств гидроперекиси, которая подвергаясь мономолекулярному распаду, образует два гидроксильных радикала, инициирующих дальнейшее окисление [3]. Скорость оксидации при этом резко возрастает. Согласно общепринятым взглядам [4], акт зарождения цепей в вырожденно-разветвленных реакциях, к которым относится процесс жидкофазного каталитического окисления растительного масла, начинается со взаимодействия углеводорода и кислорода с образованием в качестве первичных продуктов окисления гидроперекисей XIX. Процесс окисления растительного масла можно представить следующими реакциями: где R-CH=CH-CH2- - фрагмент кислотного остатка растительного масла. Гироперекись 1, разлагаясь, образует два радикала: Радикал OOH в присутствии воды образует перекись водорода [5] В дальнейшем перекись водорода в присутствии сиккатива (свинцово-марганцево-кобальтового катализатора) подвергается разложению: Увеличение концентрации гидроксильных радикалов способствует зарождению новых цепей, а следовательно интенсифицирует процесс окисления масла: Сущность изобретения заключается в определении технологических параметров проведения начальной стадии оксидации растительного масла. Увеличение расхода воды выше 2%, а также снижение его ниже 1% не оказывает существенного влияния на скорость реакции окисления. Снижение температуры ниже 90°C уменьшает скорость образования гидроперекисей, а увеличение ее свыше 100°C приводит к преобладанию реакций распада гидроперекисей над их образованием. Способ реализуется следующим образом. Пример 1. Подсолнечное масло предварительно подогревают до температуры 70 80°C за счет теплоты оксидата, имеющего температуру в сборнике 110 - 115°C в количестве 1т/ч, а также 5кг/ч свинцово-марганцевокобальтового сиккатива и 10кг/ч воды (1%) непрерывно подают на тарелку первой секции пятисекционного колонного аппарата, а воздух в количестве 1100 - 1200м3/ч - под тарелку. На тарелке создается высокотурбулентный пенный режим, в котором проходит оксидация подсолнечного масла. За счет экзотермического тепла реакции температура реакционной смеси повышается до 90 - 95°C. Частично окисленное масло из 1 - й секции поступает в вышележащие; причем при переходе из секции в секцию пена разрушается и создается вновь, что способствует обновлению контакта фаз воздух - масло и, в конечном счете, увеличению скорости окисления масла. Оксидат в 1 - й секции колонны имел вязкость 10,5 - 11,0 условных единиц (у.е.) и перекисное число (ПЧ) - 1,82. Температурный режим в вышележащих секциях за счет экзотермического тепла реакции устанавливается следующим образом: 2 - я секция 100 - 105°C, 3 - я - 110°C, 4 - я - 115 - 120°C, 5 - я 110 - 115°C. На выходе из колонны получено 1018кг/ч оксидата с вязкостью 65у.е. Привес в оксидате по сравнению с загружаемым маслом составил 13кг (1,3%). Олифа, приготовленная из оксидата, имела вязкость 21,5 - 25,0с (по вискозиметру ВЗ4), цветность 220 и время высыхания - 15ч. Пример 2. В колонну подавали 1т/ч масла, 5кг/ч сиккатива и 15кг/с (1,5%) воды. Оксидат 1 - й секции имел температуру 90 - 100°C, вязкость 12у.е. и ПЧ - 2,41. Температурный режим в вышележащих секциях установился следующим образом: 2 - я секция - 100 - 110°C, 3 - я - 120°C, 4 - я - 120°C, 5 - я - 115°C. На выходе из колонны получено 1024кг оксидата с вязкостью 70у.е. Олифа имела цветность 220, вязкость 22 - 23с, время высыхания 14 - 15ч. Пример 3. В колонну подавали 1т/ч масла, 5кг/ч сиккатива и 20кг/ч воды (2%). Температура в 1 - й секции составила 100 - 110°C, оксидат имел вязкость 12у.е. и ПЧ - 2,68. За счет экзотермического тепла температура в вышележащих секциях повышалась и составила: 2 - я секция 110 - 115°C, 3 - я - 115 - 120°C, 4 - я 120°C, 5 - я - 115°C. На выходе из колонны получено 1029кг/ч оксидата с вязкостью 70 - 75у.е. Привес составил 2,4% к исходному маслу. Олифа имела цветность 220, вязкость 23 - 24,5с, время высыхания - 14ч. Пример 4. В колонну подавали 1т/ч масла и 5кг/ч сиккатива. Воду не подавали. Исходная влажность масла составила 0,012%. Температура в 1 - й секции составила 8 - 85°C, оксидат имел вязкость 5 - 8у.е. и ПЧ - 0,3 - 0,6. Распределение температур по секциям: 2 - я - 96 - 100°C, 3 - я 110 - 115°C, 4 - я - 120°C, 5 - я - 115°C. На выходе из колонны получено 1005,5кг/ч оксидата с вязкостью 60у.е. Привес практически отсутствовал. Олифа имела цветность 380, вязкость 19 - 19,5с. Использование предполагаемого способа позволяет: сократить энергозатраты и расход хладоагента на поддержание технологического режима процесса оксидации; в связи с постепенным повышением температуры по высоте колонного оксидатора рационально используется экзотермическое тепло реакции. В прототипе экзотермическое тепло реакции при снижении температуры процесса с 130 140°C до 100 - 120°C отводится хладоагентом и теряется; повысить выход целевого продукта на 1,3 - 2,4%.