甘油
[拼音]:ganyou
[外文]:glycerol,propane-1,2,3,-triol
學(xué)名丙三醇。無色、無毒、有甜味的粘性液體,具有強(qiáng)吸濕性,沸點290℃,熔點18.17℃。廣泛用于炸藥、合成樹脂、食品、醫(yī)藥及化妝品等工業(yè)。
沿革
1779年,瑞典化學(xué)家K.W.舍勒從橄欖油水解產(chǎn)物中首先發(fā)現(xiàn)了甘油。1886年A.B.諾貝爾用硝化甘油制成無煙火藥巴力斯太(ballistite)后,大大促進(jìn)了甘油的生產(chǎn)。
1948年以前,甘油全部從動植物油脂制皂的副產(chǎn)物中回收。40年代由于合成洗滌劑的發(fā)展使制皂工業(yè)縮減,甘油產(chǎn)量不敷需要,促使合成甘油的研究開發(fā)。1948年,美國殼牌化學(xué)公司以丙烯為原料經(jīng)氯丙烯、環(huán)氧氯丙烷合成甘油首先投產(chǎn)。此后,其他多種以丙烯為原料合成甘油的生產(chǎn)方法曾在工業(yè)中應(yīng)用。例如丙烯氧化經(jīng)丙烯醛的合成法;烯丙醇經(jīng)次氯酸化、皂化的合成法;以過醋酸氧化的合成法等。合成法生產(chǎn)的甘油純度較高,但生產(chǎn)成本也高,所以天然油脂仍為生產(chǎn)甘油的主要原料。
生產(chǎn)方法
按原料來源不同,甘油的工業(yè)生產(chǎn)方法可分為兩大類:以天然油脂為原料的方法及以丙烯為原料的合成法,所得甘油分別俗稱為天然甘油和合成甘油。
以天然油脂為原料
生產(chǎn)甘油有兩條途徑,即皂化和水解。
(1)利用制皂工業(yè)中油脂的皂化反應(yīng):
式中R為烷基(下同)。所得產(chǎn)物分成兩層:上層主要是含脂肪酸鈉鹽(肥皂)及一部分甘油;下層是廢堿液,為含有鹽類、氫氧化鈉的甘油稀溶液。上層液經(jīng)洗滌或離心分離回收甘油。下層廢堿液中甘油含量為12%~15%,經(jīng)凈化處理,去掉有機(jī)雜質(zhì)及過量氫氧化鈉,再加酸調(diào)節(jié)pH,加鐵或鋁鹽使低碳脂肪酸以鐵(鋁)鹽沉淀濾去。凈化后的甘油水溶液經(jīng)真空蒸發(fā)得濃度為82%~84%的粗甘油,再經(jīng)真空蒸餾、活性炭吸附脫色脫臭,制得濃度大于95%的純凈甘油。
(2)油脂水解,基本反應(yīng)為:
油脂水解不用催化劑,在低于5MPa壓力、小于250℃溫度下連續(xù)高壓水解,直接得到含甘油的水溶液(俗稱甜水),其中甘油含量約14%~20%。
以丙烯為原料
合成甘油有多種方法(見圖),可歸為兩大類,即氯化和氧化。現(xiàn)在工業(yè)上仍在使用的是丙烯氯化法及過醋酸氧化法。烯丙醇通過次氯酸化得一氯丙二醇,最終生成甘油的方法步驟繁多,已于1963年停產(chǎn)。丙烯氧化通過丙烯醛的合成法因收率低、成本高,也已于1981年停產(chǎn)。
(1)丙烯氯化法 是合成甘油中最重要的生產(chǎn)方法,共包括四個步驟:即丙烯高溫氯化、氯丙烯次氯酸化、二氯丙醇皂化以及環(huán)氧氯丙烷的水解。環(huán)氧氯丙烷于加壓和100~200℃下,在10%氫氧化鈉溶液中進(jìn)行水解,生成的含氯化鈉的甘油水溶液(甘油含量5%~20%),經(jīng)濃縮、脫鹽、蒸餾得純度為98%的甘油。
(2)丙烯過醋酸氧化法 丙烯與過醋酸作用合成環(huán)氧丙烷,環(huán)氧丙烷異構(gòu)化為烯丙醇。后者再與過醋酸反應(yīng)生成環(huán)氧丙醇(即縮水甘油),最后水解為甘油。后兩步反應(yīng)式如下:
后兩步反應(yīng)采用特殊結(jié)構(gòu)的反應(yīng)精餾塔連續(xù)進(jìn)行。原料烯丙醇和過醋酸的醋酸乙酯溶液送入塔后,塔釜控制在60~70℃、13~20kPa。塔頂蒸出醋酸乙酯溶劑和水;塔釜得到甘油水溶液。此法選擇性和收率均較高,采用過醋酸為氧化劑,可不用催化劑,反應(yīng)速度較快,簡化了流程。過醋酸可由乙醛液相氧化制得,當(dāng)兩種過程相配合時,生產(chǎn)每噸甘油,可同時聯(lián)產(chǎn)2.5t醋酸。
用途
甘油在工業(yè)、醫(yī)藥及日常生活中用途十分廣泛。目前大約有1700多種用途。在醫(yī)藥方面,用以制取各種制劑、溶劑、吸濕劑、防凍劑和甜味劑,還可配制外用軟膏或栓劑等。用甘油制取的硝化甘油用作炸藥原料。在塑料工業(yè)中用以制取醇酸樹脂、聚酯、縮水甘油醚、環(huán)氧樹脂等。在紡織和印染工業(yè)中用以制取潤滑劑、吸濕劑、織物防皺防縮處理劑、擴(kuò)散劑和滲透劑。在食品工業(yè)中用作甜味劑、煙草的吸濕劑和溶劑。此外,在造紙、化妝品、制革、照相、印刷、金屬加工、電工材料和橡膠等工業(yè)中都有著廣泛的用途。
參考文章
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