Расчет выхода жирных кислот и глицероля при расщеплении саломаса

Ниже приведен расчет выходов жирных кислот и глицерина расщеплении 1000 кг (G) технического подсолнечного саломаса, характеризующегося следующими показателями.

Число омыления Ч. о………..….……………………190

Кислотное число К.ч…………………………...……4

Содержание свободных жирных кислот Кн.............2%

Эфирное число Э. ч. = (Ч.о. - К.ч.) ………………...186

Содержание жирных кислот Жк …………………...95,7%

Расщепление ведут в автоклаве в два периода под давлением 2,5 МПа избыточных.

Глубину расщепления саломаса принимают следующую (по анализу):

после первого периода Р₁ = 85%;

после второго периода Р₂ = 95%.

Количество конденсата, подаваемого на второй период расщепления (В_а), равно 300 кг/т.

При расщеплении жиров в результате отщепления глицерина масса жиров и жирных кислот снижается пропорционально количеству триглицеридов, подвергшихся гидролизу. Это снижение зависит от глубины расщепления Р, начальной кислотности жира К_н и теоретического выхода жирных кислот из данного жира Ж_к. Чтобы определить количество исходного жира, участвующего в реакции, находят переходный коэффициент от расщепленного жира к исходному по уравнению

К_р=Р-К_н/Ж_к+(К_н+100-Р)/100 (1-5)

Состав продуктов реакции рассчитывают отдельно для каждого периода расщепления.

Первый период расщепления. При глубине расщепления по анализу Р₁ = 85%, при начальной кислотности К_н = 2% и при теоретическом выходе жирных кислот из подсолнечного саломаса Ж_к = 95,7% переходный коэффициент будет

К_р1=85-2/95,7+(2+100-85)/100=1,0373.

Количество триглицеридов, вошедших в реакцию, будет равно

Ж_н1=G*(Р₁-К_н)/Ж_к=1000*(85-2)/95,7=867,3 кг, (1-6)

Теоретический выход расщепленного жира после первого периода расщепления (без учета моно- и диглицеридов) составит

G_к1= G / К_р1=1000/1,0373=964кг.

В том числе:

а) жирные кислоты

Ж_к1= GР₁/ К_р1*100=1000*85/1,0373*100=819,4кг;

б) триглицериды

Ж_н1= G(100-Р₁)/1,0373*100=144,6кг.

Теоретический выход глицерина рассчитывают на основании эфирного числа жира Э и глицеринового коэффициента ф (ф=0,0547) по следующему уравнению:

Гл=Эф%.

Так, для нейтрального подсолнечного саломаса с эфирным числом, равным числу омыления Э = Ч.о. = 190, теоретический выход глицерина составит Гл=190*0,0547=10,4% (в дальнейшем изложении число омыления обозначено буквой О).

При неполном расщеплении жиров выход глицерина подсчитывают по уравнению

Гл = (Э-Эр)ф%,

где Э - Э. ч. исходного саломаса. Э = 186;

Эр - Э.ч. частично расщепленного жира.

Фактический выход глицерина несколько меньше рассчитанного по этому уравнению за счет образования моно- и диглицеридов. Выход глицерина с учетом образования моно- и диглицеридов подсчитывают по уравнению

Г_л = (Э - Э_р)фn%,

или по массе

Г_л=1000(Э-Э_р)/100*фn, кг.

Эфирное число расщепленного жира после первого периода находят из уравнения

Э_р1=О(100-Р₁)/К_р1*100=190(100-85)/1,0373*100=27,2.

Выход глицероля за первый период расщепления

Гл₁=G(Э-Э_р1)/100 фn₁=1000*(186-27,2)/100*0,0547*0,94=81,7кг.

В этом уравнении принято, что за счет образования моно и диглицеридов при глубине расщепления Р₁=85% выход глицероля снижается на величину n₁=0,94.

Количество глицерина, связанного в виде моно- и диглицеридов, после первого периода расщепления можно определить по уравнению

Г_лм= G(Э-Э_р1)/ф(1- n₁)=1000*(186-27,2)/100*0,0547 (1 - 0,94) = 5,2 кг.

Масса расщепленного жира после первого периода расщепления увеличивается по сравнению с рассчитанным по уравнению за счет содержания в нем моно- и диглицеридов на величину

П₁=Г_лм(100-W)/100=5,2(100-58,7)/100=2,2кг.

Окончательный выход расщепленного жира после первого периода будет равен

G_К1 = G_К1 + П₁ - 964+2,2 = 966,2 кг.

Второй период расщепления. Выход расщепленного жира глицерина подсчитывают, пользуясь теми же уравнениями.

Количество триглицеридов, вошедших в реакцию во втором периоде при глубине расщепления Р₂ = 95% составит

Ж_н2=G*(Р₂-К_н)/Ж_к=1000*(95-2)/95,7=971,8кг.

Переходный коэффициент от расщепленного жира к исходному будет

К_р2=Р₂-К_н/Ж_к+(К_н+100-Р₂)/100=(95-2)/95,7+(2=100-95)/100=1,042.

Выход расщепленного жира после второго периода

G_к2= G / К_р2=1000/1,042=960кг.

В том числе:

а) жирные кислоты

Ж_к2= GР₂/ К_р2*100=1000*95/1,042*100=912кг.

б) триглицериды

Ж_н2= G(100-Р₂₎/ К_р2*100=1000(100-95)/1,042*100=48кг.

Кислотность смеси будет

Р₂=Ж_к2*100/G_к2=912*100/960=95%,

что соответствует заданию.

Эфирное число расщепленного жира после второго периода

Э_р2=О(100-Р₂)/К_р2*100=190(100-95)/1,042*100=9,1.

Выход глицерина за оба периода расщепления жира

Гл₂=G(Э-Э_р2)/100 фn2=1000*(186-9,1)/100*0,0547*0,98=94,8кг.

В том числе в течение второго периода расщепления

Гл₂ = Гл - Гл₁ = 94,8 - 81,7= 13,1 кг.

В приведенном выше уравнении принято, что при глубине расщепления Р₂ =95% n2= 98% = 0,98.

Количество глицерина, связанного в виде моно- и диглицеридов, после второго периода расщепления находят, как и в предыдущем случае

Г”_лм= G(Э-Э_р2)/ф(1- n₂)=1000*(186-9,1)/100*0,0547(1-0,98) = 1,9 кг.

Масса расщепленного жира после второго периода расщепления увеличится за счёт содержания в нем моно- и диглицеридов соответственно на 0,8 кг:

П2=Гл” _м(100-W)/100=1,9(100-58,7)/100=0,8кг.

Теоретический выход расщепленного жира с учетом содержания в нем моно- и диглицеридов

G_К2 = G_К2 + П₂ = 960+0,8 = 960,8 кг

Выход глицерина к массе триглицеридов

Гл_н=гл*100/G*(100-Кн)/100=94,8*100/1000*(100-2)/100=9,67%.