[发明专利]一种C16～C22系列脂肪酸精密分离的塔内泵吸式高真空精馏方法以及装置

说明书

本发明公开了一种C16～C22系列脂肪酸精密分离的塔内泵吸式高真空精馏方法及装置，它包括以下步骤：首先，以富含高附加值的热敏性物料为原料，如动植物油脂，采用离子液体等作为酯化与转酯化催化剂，一步便可以得到高收率的多种脂肪酸甲酯混合物，其次，在几乎无压降的精馏塔中，对已经催化形成的多种脂肪酸甲酯进行高真空精馏操作，最终分离提纯分别得到质量分数均在98％以上的二十碳五烯酸甲酯、二十二碳六烯酸甲酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯与亚油酸甲酯等单一脂肪酸甲酯；整体工艺方法简明、操作简单、设备成本低，节能且易于放大。

技术领域

本发明涉及化工传质与分离领域，特别是涉及一种C16～C22系列脂肪酸精密分离的塔内泵吸式高真空精馏方法以及装置。

背景技术

我国海洋资源丰富，其中淡水鱼的产量更是位居世界前列，因此在各项生产活动中所产生的鱼油数量庞大，而鱼油中仍含有大量的高附加值脂肪酸，即二十碳五烯酸(EPA)与二十二碳六烯酸(DHA)，二两者均是人体不可缺少的重要营养元素，其中二十碳五烯酸可以有效的帮助降低胆固醇和甘油三酯的含量，促进人体内饱和脂肪酸代谢，从而起到降低血液粘稠度，增进血液循环，提高组织供氧而消除疲劳；对于二十二碳六烯酸，它对脑神经生长发育、婴儿视觉发育、儿童智能发育起到很重要的作用，同时其还具有抗过敏、增强免疫等作用。除鱼油之外，海藻油、植物种子、果肉、玉米胚芽等细胞中都含有丰富的油脂，含量随原料而不同，例如米糠的含油率约为12％～20％，干椰子果肉的含油率约为63％～70％。一般用压榨法或溶剂提取法取得。一些植物油脂如花生油、蓖麻油中三甘油酯的脂肪酸除一般的棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸等以外，有时还有特殊的芥酸、花生酸、桐酸、蓖麻酸等。这些脂肪酸广泛应用于助剂、油品添加剂、表面活性剂、润滑剂和其他有机化学品的制备等诸多领域，与人民生产生活密切相关。

因此综合我国资源优势、拓宽动植物产品深加工价值空间、减少资源浪费并根据鱼油以及玉米油等油脂所含成分特点，利用鱼油等动植物油脂制备分离提纯得到其中的高附加值的脂肪酸，不仅可以提升原料的经济价值，所提纯的高附值脂肪酸可满足医药和保健品市场，符合全面可持续发展的重要战略。

对于分离提纯方面，常见的手段有尿素包合、超临界萃取、分子蒸馏、低温结晶、色谱分离、溶剂萃取、银离子络合以及金属盐沉淀等方法，但是以上方法一方面分离纯度并不高，通常只能获取较高纯度的饱和脂肪酸甲酯类与不饱和脂肪酸甲酯类产品，而几乎无法获取单一高纯度脂肪酸甲酯，尤其对于硬脂酸甲酯、油酸甲酯与亚油酸甲酯，另一方面，这些方法目前也都存在不稳定、分离困难、溶剂回收以及环境污染等问题。图1中(a)为棕榈酸甲酯(C16:0)；(b)为硬脂酸甲酯(C18:0)；(c)为油酸甲酯(C18:1)；(d)为亚油酸甲酯(C18:2),图2中(a)为二十碳五烯酸甲酯(C20:5)；(b)为二十二碳六烯酸(C22:6)。通过图1可知，后三者在结构上的差异仅为一到两个双键，这就造成了后三者之间物理化学性质上的差别很小，常规的分离手段鲜有能够将此三种物质完全分离开；对于图2中的二十碳五烯酸甲酯与二十二碳六烯酸甲酯而言，又因为其含有大量的双键结构，因此二者空间结构复杂，对高温敏感、易变质，前述所提到的分离手段均无法将两者有效分离得到大量的单质纯品。

作为目前化工领域中广泛使用的物质间分离技术—精馏，同样可以作为分离提纯动植物油脂中高附加值脂肪酸的手段。但动植物油脂以及从其中分离得到的高附加值脂肪酸都属于热敏性物质，热敏性物质是指对温度敏感的物质，当其受热到一定程度时，该物质就会发生变质，即通过分解、聚合等反应生成其他化学物质。而要分离提纯得到这些热敏性物料，传统精馏方式难以做到。因此，一般解决传统精馏上的问题有两种办法，一种是通过添加抑制剂，减缓热敏物料分解或聚合的速率；另一种办法则是提高塔顶、塔釜的真空度，一方面提高真空度可以增大物性相似的热敏性物质间的相对挥发度，易于得到高纯度产量大的单一热敏性物质，另一方面，提高真空度可以降低热敏性物质的沸点，使其沸点尽可能低于易变质时的温度，从而保证热敏性物质不被破坏。对于很多热敏性物料的提纯方法，实际应用中还可采用薄膜蒸馏的方法进行提纯，薄膜蒸馏由于真空阻力小，使物质之间能在极高的真空条件下实现分离。这对于热敏性物料的处理很有优势。