油脂氢化

极度氢化 轻度氢化（局部氢化） 局部氢化又分为 选择性氢化 非选择性氢化
一、油脂氢化技术的发展史
1、历史上最早的油脂氢化诞生于18世纪 末，由Hemptinne用电化法实验将氢加到 液态油脂中而获得成功。 2、现代氢化技术起源于1897～1905年间， 由Sabatier和Senderens用镍或其他廉价 金属作催化剂，在简单实验装置中，对气 态烯烃加氢成功； 3、1903年，Normann获得了油脂液相氢 化技术专利

4、1906～1909年，英、美一些公司将氢 化技术应用于工业生产，成功的开创了油 脂氢化技术 5、我国第一套油脂氢化装置诞生于中华人 民共和国成立之前的大连油脂化工厂，主 要加工制皂的原料油脂。 6、60年代，中国轻工业开始利用氢化油生 产工业肥皂；上海油化厂 安阳油化厂 7、70、80年代，中国将氢化技术应用到食 品工业。上海油脂二厂、青岛粮油进出口 公司、驻马店油化厂。目前，以达数十家 油脂深加工的厂。
氢化的选择性
选择性对氢化反应及其产物有两层含
义：
一是指化学选择性
二是指催化剂的选择性 即某种催化剂催化生产的氢化油在 给定的碘值下具有较低的稠度和熔 点
化学选择性
假设油脂氢化的每一步均为一级不可逆反应， 催化剂不发生中毒，其反应模式为：
K1 亚麻酸酯 亚油酸酯 K2 油酸酯 K3 硬脂酸酯
k为每一步的相对反应速率常数。 SR=k1/k2（亚麻酸酯氢化的选择性） 通常将SR>=31 的氢化称为选择性氢化 而把SR<7.5的氢化视为非选择性氢化

2、除氧脱水
水分的存在会占据催化剂的活化 中心，氧则会在高温和催化剂的作用 下迅速与油脂起氧化反应。因此氢化 反应前，必须除氧脱水。 除氧脱水条件：操作压力为 6.7kpa，温度140～150℃。
3、氢化
油脂氢化按生产的连贯性分为 间歇式和连续式两类工艺。 催化剂事先与部分原料油脂混 匀．由真空将催化剂浆浓吸入反应 器的油中，充分搅拌混合。停止抽 真空，通入一定压强的氢气．这时 反应开始进行。
2、压力 油脂氢化通常是在压力为0.7～ 0.39MPa下进行的。 增大压力可增大氢在油中的溶解 度，使催化剂表面吸附的有效氢处于 饱和状态，从而加速氢化反应。 高压对异构化和选择性的影响较 少。
3、搅拌 为了提高传质、传热效果，确保催 化剂与油脂、氢气的充分混合，氢化 过程必须伴有高效的搅拌混合。 搅拌能增大氢气在油中的溶解速率， 高温下，搅拌对氢化速率影响显著。 高效的搅拌选择性低、异构化少

六、油脂氢化工艺

油脂氢化工艺的基本过程
氢气
与油混合的催化剂
原料油
成品氢化油
预处理 脱臭
除氧脱水 后脱色
氢化
过滤
1、原料油的预处理
为保证氢化反应的顺利进行，确保催化剂 的活性及尽量减少其用量，在进入氢化反 应器前，原料油脂中的杂质应尽量去除。 杂质的允许残余量为： FFA<=0.05% 水分<=0.05% 含皂<=25mg/kg POV<=2mmol/kg 磷<=2mg/kg 色泽R1.6 Y16 茴香胺值<=10 铜<=0.01mg/kg 铁<=0.03mg/kg

三、影响油脂氢化的因素
对于非均相的氢化反应,温度、压力、搅拌 和催化剂是最主要的影响因素。 氢化反应诸条件之间是相互关联、制约的。

影响因素如下
1、温度 提高反应温度对氢化速率的影响较小，而 且其影响程度与搅拌速率有关。在高速搅 拌下，反应速率随温度升高而稳定增加。 温度对氢化的影响：Ⅰ、温度升高增大 了氢气在油中的溶解度。Ⅱ、升温降低了 油的黏度。Ⅲ、高温下反应快，易产生位 置或反式异构
⑤氢气压缩机呈正压后方可开车，若发现其 出口、入口及氢化系统设备呈负压*应立即 停车检查。 ⑥氢化车间要使用防爆电机和防爆灯，局产 生火花的电器开关及设备应设置在邻近的 非防爆场所。 ⑦电线严禁用绝缘导线明敷．电器设备外完 和电缆管要接地。电器设备线路要定期检 查、维修．消除隐患*
5、后脱色与脱臭
（1）后脱色的目的是借白土吸附进一步 去除残留催化剂。工艺条件：温度100～ 110℃，时间10～15min，白土量0.4%～ 0.8%，压力6.7kpa。镍残留量低于 5mg/kg。
（2）后脱臭的目的是去除油脂原有的
异味以及氢化产生的氢化臭。脱臭完毕在 油中加入0.02％柠檬酸作抗氧化剂，柠檬 酸可与镍和铜等作用，使油中游离镍铜等 金属含量接近零。
油脂氢化
一、 油脂氢化技术概要 二、油脂氢化机理 三、影响油脂氢化的因素 四、油脂氢化工艺
一、油脂氢化技术概要
油脂氢化定义
油脂氢化的目的
油脂氢化的分类
油脂氢化的发展史
油脂氢化的定义
油脂氢化是指液态油脂或软脂
在一定条件（催化剂、温度、压力、 搅拌）下，与氢气发生加成反应， 使油脂分子中的双键得以饱和的工 艺过程。 经过氢化的油脂称为氢化油 极度氢化的油脂又称为硬化油

二、油脂氢化机理
在催化剂的存在下，油脂不饱和双键 加氢，这一过程称为氢化。 -CH=CH- + H2→ -CH2-CH2 氢化反应是有液相（油）、固相（催 化剂）和气相（氢气）参与的非均相 界面反应。
H----H
H-H
金属催化 剂表面 金属氢化 物
C
H H H H
C
H
H
H
H
C=C
C
H
H
烯酸酯
固体催化剂往往不是单一物质，而是
由多种物质组成。通常将多组分的固 体催化剂分为活性组分和载体两部分。 活性组分一般由催化剂和助催化剂构 成。例：以铜为助催化剂制成的NiCu二元催化剂。 氢化催化剂常用载体为硅藻土
五、氢气
氢气中杂质的成分因其制法不同而异，常 含有H2S、SO2、CS2、CO、N2及水蒸气 等。 杂质危害：会使催化剂中毒，使氢化时间 延长，对安全生产也不利。 一般油脂氢化工艺要求氢气纯度在98%以 上。 应用于油脂氢化的工业氢气主要有三种生 产方法：水电解法、天然气转化法和铁蒸 汽法。
反应条件根据油脂的品种及氢化油产 品质量的要求而定，一般范围：温度 150一200℃．氢气在140一150℃时开 始加入，压力为o．1-o．5MPa，催化 剂用量0．01％一0．5％(镍／油)，搅 拌速度600r／min以上。 氢化反应时间一般为3～8h。
4、过滤
过滤的目的是将氢化油与催化剂分 离。过滤前，油及催化剂混合物必须 先冷却至70℃，然后进入过油机。
脱臭温度230～240℃，真空度
<=0.5kpa油在脱臭塔内停留时间<4 小时。
七、氢化车间生产安全
氢气是易燃、易爆的气体．氢化 生产又在高温和高压下进行，生产区 属于爆炸危险场历，因此从事生产和 管理的有关人员必须了解安全技术知 识，认真遵守安全技术规程，确保安 全生产。
①氢气生产和使用区缄15m内．挂设明显标 记。严禁姻火”。 ②规定区内，严禁存放易燃物品．禁止铁器 敲打，穿铁订鞋及携带打火机、火柴等易 产生火花的物品。 ③严防氢气容器和管道泄漏，保持室内通风 良好，冬季上部窗不能关闭。 ④有关氢气系统设备检修前，用水或氮气将 容器中氢气置换，经检查合格后，打开设 备人孔或法兰，然后才可动火。
选择性对氢化的意义
通过选择性，可以控制氢化产品的脂
肪酸组成、理化性质及加工性能。 根据选择性可以研制、筛选特定氢化 条件的催化剂
异构化反应和氢化热效应
油脂氢化过程中，双键被吸附在催化剂的 表面活性中心，即可加氢饱和，也可产生 位置或几何异构体 油脂氢化是放热反应。 据测定，氢化一般的植物油时，每降低一 个碘值，就使油脂的温度升高1.6～1.7℃
5、反应物 A、底物油脂
油脂的组成和结构是影响氢化速率的内 因，其规律为：⑴双键愈多，氢化速率愈 快；⑵靠近羧基的双键较靠近甲基的双键 氢化速率快；⑶共轭双键较所有非共轭双 键氢化速率快；⑷顺式双键较反式双键氢 化速率快； 油脂的品质对氢化过成影响主要体现在 油脂中游离脂肪酸、磷脂、蛋白质、硫化 物及碱炼油脂中残存的微量金属杂质使催 化剂中毒上。
H----H
C=C
Fra Baidu bibliotek
C
H
H
H
C
H
H
H H
C-C
H
C
H
H
氢-金属-双键复合体
半氢化中间产物
C
H H H H
C-C
H H
C
H
H
饱和酸酯
氢化过程
油脂氢化过程可归纳为五步
①扩散：溶于油的氢和油分子中的双键 向催化剂表面扩散。 ②吸附催化剂的活化中心吸附吸附溶于 油中的氢和油分子双键，分别形成金属 -氢及金属-双键配合物
油脂氢化的目的
油脂氢化的目的都是为了降低油脂的不饱 和度，以达到三个目的： ①使油脂的熔点上升，固态脂量增加； ②提高油脂的抗氧化性、热稳定性，改善油脂 的色泽、气味和滋味； ③使各种动、植物油脂得到适宜的物理、化学 性能，其产品用途更加广泛，互换性更大。

油脂氢化的分类
根据氢化深度的不同，分为
③表面反应：两种配合物反应生成半 氢化中间体，进而与另一个氢反应， 完成加成 ④解吸或脱氢 ⑤扩散：氢化分子由催化剂表面解吸下 来，向油脂主体扩散。

氢化机理
油脂氢化是固体（催化剂）、液体（油 脂）、气体（氢气）三相同时参与反应，达 三合一时，其氢化反应才能进行。（均相催 化机理）

即:油脂的双键及溶解于油脂的氢被催 化剂表面活性点吸附，形成氢-催化剂-双键 的不稳定复合物，分解后形成半氢化中间体。 半氢化中间体接受或离去氢原子，则形成饱 和键、双键恢复、顺-反异构化、双键位移。
B、氢气 未经净化的氢气含有少量硫化氢、二硫 化碳和一氧化碳等杂质，同样能使催化剂 中毒，0.5%～5%的硫足以使镍完全失活。 在低温下，即使氢气中只有0.1%的一 氧化碳，氢化反应也会终止。
四、氢化催化剂
油脂氢化使用的催化剂的基础物质主
要为金属，对油脂加氢特别有活性的 金属有铂、钯及镍，另外，铜、铝、 钴等也有助催化作用。 金属催化剂可分为单元催化剂、二元 催化剂以及多元催化剂等。
4、催化剂 催化剂是氢化的关键,它对氢化的影响表现在 其种类、结构和浓度等几个方面。 不同种类的催化剂对氢化反应有不同选 择性，常用的多相催化剂的选择性强弱顺 序为：铜>钴或钯>镍或铑>铂。 催化剂的表面结构（空隙度、孔径大小、 孔道长短、比表面积等）则决定了它的催 化活性，对氢化速率和选择性影响较大。