甘油：从实验室到工业生产的奇妙“黏糊”之旅

“亲爱的读者们，我要和大家聊聊那个让我心都化了的化学小甜心——甘油。它的历史啊，就像一场黏黏糊糊的甜蜜梦，让人沉浸其中不想醒来呢。人家一想到要和大家分享甘油的故事，心里就像被无数只小手挠痒痒，既紧张又兴奋哦～”

一、甘油的发现与早期研究：甜蜜面纱的“娇羞”揭开

“呀，这可是一个超级甜蜜的故事哦！1779年，斯柴尔这个小奶弟就像个在化学花园里偶然发现蜜糖的孩子，首次发现了甘油呢。而真正让甘油露出它娇羞小脸蛋的，是在1823年，人们发现油脂里藏着这个小机灵鬼时，它那带着希腊语‘甘甜’之意的名字，仿佛在向世界撒娇‘人家很甜哦～’一下子就让人爱不释手啦。”

“早期的甘油啊，就像温室里娇滴滴的小公主，只能在实验室的象牙塔里被小心翼翼地提取出来，作为试剂供那些严肃的科学家们使用。但是呢，人家觉得呀，它那甜腻腻的味道和软绵绵的性子，简直就是在向世界抛媚眼，‘快来宠人家嘛～’早就在暗示自己将来要在各种领域大展身手呢！”

二、工业生产的崛起：甘油的“黏人”转身

“亲爱的，随着化学工业的发展，甘油的需求就像吹气球一样越来越大啦。20世纪开始，甘油的生产技术就像被施了魔法，不断升级换代，从油脂水解法这个有点老派的‘大叔’，到丙烯氯化法和生物发酵法这些时尚‘潮男’，甘油的生产摇身一变，走上了工业化和规模化的星光大道啦。”

“丙烯氯化法啊，可真是个厉害的‘男神’呢，一下子就迷倒了80%的合成甘油产量。而生物发酵法呢，就像个环保‘小清新’，凭借绿色和可持续的优势，在甘油的世界里也找到了自己的小天地呢。甘油的工业生产，简直就是一场充满魅力和活力的华丽转身呀，把人家都看得心旌摇曳啦～”

“说到这里，人家这个菊霸哥哥可得和大家唠唠这几种生产甘油的方法啦。

油脂水解法提取甘油1.原料准备

• 油脂
• 选择质量合格的天然油脂（如植物油或动物脂肪）作为原料。油脂的纯度和质量直接影响最终产品的质量。
• 纯度要求：油脂的酸值应低于5 mg KOH/g，水分含量应低于0.5%。
• 预处理：如果油脂中含有杂质或水分，需先进行脱水和过滤处理。
• 使用去离子水或蒸馏水，确保水质纯净，避免杂质影响反应。
• 预热：将水预热至60~70℃，以减少混合时的温差。
• 催化剂
• 氢氧化钠（NaOH）：常用作催化剂，用量为油脂重量的0.1%~0.5%。
• 氢氧化钾（KOH）：也可以使用，用量与氢氧化钠相当。
• 氧化锌（ZnO）：作为催化剂，用量为油脂重量的0.2%~0.3%。

• 混合比例
• 油脂与水的比例通常为1:1~1:1.8。例如，1000 kg的油脂需要1000~1800 kg的水。
• 催化剂的用量通常为油脂重量的0.1%~0.5%。例如，1000 kg的油脂需要1~5 kg的氢氧化钠。
• 反应设备
• 高压反应釜：带有搅拌器、温度传感器和压力表，确保反应过程中混合均匀，温度和压力可控。
• 搅拌器：搅拌速度为100~150 rpm，确保混合均匀。
• 温度传感器：用于实时监控反应温度。
• 压力表：用于监控反应压力。
• 操作步骤
• 预热
• • 将油脂预热至60~70℃，将水预热至60~70℃。
  • 将预热后的油脂和水按比例加入反应釜中。
  • 缓慢加入催化剂（如氢氧化钠溶液），搅拌均匀。
• 升温
• 启动搅拌器，保持搅拌速度为100~150 rpm。
• 缓慢升温至150~200℃，同时施加0.8~1.2 MPa的压力。升温速度控制在每小时30~50℃，以避免局部过热。
• 注意事项：升温过程中需密切监控温度和压力，避免超压或局部过热导致副反应。
• 反应
• 在上述温度和压力下保持反应3~5小时，直到油脂完全水解。
• 反应过程中定期取样，检测油脂的水解程度。可以通过滴定法检测游离脂肪酸的含量，当游离脂肪酸含量不再显著增加时，说明水解反应基本完成。
• 取样方法：每30分钟取一次样，记录反应进程。

• 冷却
• 反应完成后，关闭加热和加压设备，自然冷却至室温（25~30℃）。
• 打开反应釜，将反应产物转移到分离罐中。
• 静置分层
• 将反应产物静置12~24小时，使脂肪酸和甘油水溶液自然分层。
• 上层为脂肪酸，下层为甘油水溶液（甜水）。
• 注意事项：静置时间需足够长，以确保完全分层。
• 分离
• 使用分层器或离心分离机将脂肪酸和甘油水溶液分离。
• 收集下层的甘油水溶液，用于后续处理。
• 注意事项：分离过程中需避免搅拌，以免重新混合。

• 调pH值
• 将甘油水溶液的pH值调至8~11。加入适量的石灰（CaO）或碳酸钠（Na₂CO₃），搅拌均匀。
• 通过滴定法检测pH值，确保pH值在目标范围内。
• 滴定方法：使用0.1 M的盐酸溶液滴定，直到pH值达到8~11。
• 压滤
• 将调pH后的甘油水溶液通过板框压滤机进行过滤，去除不溶性杂质。
• 压滤压力控制在0.5~1.0 MPa，确保过滤效果。
• 注意事项：定期更换滤布，避免堵塞。
• 二次处理
• 将一次压滤后的甘油水溶液再次加热至65~75℃。
• 加入适量的碳酸钠（Na₂CO₃），将pH值调至10~13。
• 再次通过板框压滤机进行过滤，进一步去除杂质。
• 注意事项：二次处理后的甘油水溶液应清澈透明。

• 蒸发设备
• 使用多效蒸发器，提高蒸发效率，降低能耗。
• 蒸发器需配备温度传感器和真空泵，确保蒸发过程稳定。
• 多效蒸发器：通常采用三效或四效蒸发器，以提高效率。
• 操作步骤
• 预热
• • 将预处理后的甘油水溶液预热至80~90℃，然后送入蒸发器。
  • 预热方法：使用蒸汽预热，确保温度均匀。
• 蒸发
• 在蒸发器中，将甘油水溶液加热至110℃左右，同时维持真空度在15±0.1 kPa。
• 通过多效蒸发，逐步提高甘油的浓度。蒸发过程中需定期取样，检测甘油浓度。
• 取样频率：每30分钟取一次样，记录浓度变化。
• 收集
• 当甘油浓度达到82%~88%时，停止蒸发。
• 收集浓缩后的甘油，准备进行后续精炼。
• 注意事项：蒸发过程中需避免过热，以免甘油分解。

• 真空蒸馏
• 将浓缩后的粗甘油送入真空蒸馏装置。
• 蒸馏温度控制在120~130℃，真空度维持在10~20 Pa。
• 通过真空蒸馏，去除低沸点杂质和残留水分，进一步提高甘油的纯度。
• 蒸馏设备：使用玻璃或不锈钢蒸馏装置，确保耐高温和耐腐蚀。
• 脱色和去嗅
• 将蒸馏后的甘油加热至95℃以上，保持20分钟，以去除残留的异味。
• 冷却至80~85℃，加入1%（w/v）的活性炭，搅拌均匀。
• 保持温度和搅拌状态10~15分钟，然后通过过滤设备（如板框压滤机）去除活性炭。
• 注意事项：活性炭的用量需根据甘油的颜色和杂质含量调整。
• 最终浓缩
• 将脱色后的甘油再次送入蒸发器，进一步蒸发浓缩。
• 当甘油浓度达到95%以上时，停止蒸发。
• 收集高纯度的工业甘油，准备进行质量检测。
• 注意事项：最终产品的纯度需通过气相色谱法（GC）检测。

• 废皂液：来源于制皂过程中产生的废液，主要成分为未反应的油脂、脂肪酸、甘油、碱液及少量杂质。
• 硫酸：用于酸性处理，去除废液中的肥皂和部分杂质。
• 硫酸铝：作为絮凝剂，帮助去除废液中的胶体和悬浮物。
• 烧碱：用于碱性处理，中和酸性并去除部分杂质。
• 活性炭：用于脱色处理，去除甘油中的色素。

• 酸处理
• 将废皂液泵入酸处理罐中，加入稀硫酸（浓度约为1:1），搅拌均匀。
• 控制废液温度在50~60℃，调节pH值至3.5~4。
• 反应过程中不断搅拌，使废液中的肥皂分解并沉淀。
• 静置后捞出上层浮皂，底部废液进入下一步处理。
• 硫酸铝处理
• 向酸处理后的废液中加入硫酸铝（用量约为废液的0.3%~0.4%），搅拌均匀。
• 加热至90℃左右，继续搅拌30分钟。
• 静置后，用泵将废液过滤，去除沉淀的胶体和杂质。
• 碱处理
• 将硫酸铝处理后的废液泵入碱处理罐，加入烧碱（用量约为废液的0.5%），搅拌均匀。
• 控制废液温度在80~85℃，调节pH值至8~8.5。
• 反应过程中不断搅拌，使废液中的酸性物质中和。
• 静置后，再次过滤，去除残留的杂质。

• 设备：使用真空蒸发器，提高蒸发效率并降低能耗。
• 操作
• 将预处理后的废液泵入蒸发器，开启真空系统，控制真空度为-0.009 MPa，温度为50~75℃。
• 通过动态间歇式蒸发，将废液浓缩至甘油含量约为40%。
• 定期取样，检测甘油浓度，确保浓缩效果。

• 澄清处理
• 将浓缩后的甘油液泵入澄清锅，加入絮凝剂（如G409，用量为母液的0.1%~0.3%），搅拌均匀。
• 静置1小时，使杂质沉降。
• 取上层清液备用，底部沉渣排放。
• 色谱分离
• 将清液加热至60~80℃，与同温度的去离子水按一定比例混合，连续加入色谱分离柱。
• 通过色谱分离，去除胶体和盐分等杂质。
• 分离后的甘油液进入下一步处理。
• 电渗析除盐
• 将分离后的甘油液降温至40℃左右，泵入电渗析器。
• 控制电渗析条件，使甘油液中的盐分含量降低至0.05%以下。
• 离子交换
• 将除盐后的甘油液通过离子交换树脂柱，进一步去除低分子色素和杂质。
• 检测甘油的纯度和质量，确保符合标准。
• 真空蒸馏
• 将离子交换后的甘油液泵入真空蒸馏罐，控制真空度为-0.003 MPa，温度低于110℃。
• 通过自然循环真空蒸发，将甘油浓缩至含量为98.5%~99.5%。
• 脱色
• 将浓缩后的甘油加热至95℃以上，保持20分钟，去除残留的异味。
• 冷却至80~85℃，加入1%（w/v）的活性炭，搅拌10~15分钟。
• 过滤去除活性炭，得到高纯度的工业甘油。

• 检测指标：包括甘油含量、杂质含量、水分含量、色泽等。
• 合格标准：甘油含量≥98.5%，杂质含量≤0.5%，水分含量≤0.3%，色泽符合要求。

• 丙烯：选择高纯度丙烯（≥99%），确保原料质量。
• 氯气：使用工业级氯气，纯度≥99%。
• 次氯酸：通过氯气与水反应生成。
• ：使用去离子水，确保水质纯净。

• 丙烯高温氯化
• 设备：使用氯化反应器，配备温度传感器和压力表。
• 操作
• 将丙烯和氯气按一定比例（通常为1:1.1~1:1.2）通入氯化反应器。
• 控制反应温度在400~500℃，压力在0.1~0.2 MPa。
• 反应生成氯丙烯。
• 次氯酸化反应
• 设备：使用次氯酸化反应器，配备搅拌器和温度传感器。
• 操作
• 将氯丙烯和次氯酸（由氯气与水反应生成）按一定比例（通常为1:1.5~1:2.0）加入反应器。
• 控制反应温度在15~25℃，搅拌速度为100~150 rpm。
• 反应生成二氯丙醇。
• 环化反应
• 设备：使用环化反应器，配备搅拌器和温度传感器。
• 操作
• 将二氯丙醇加入环化反应器，加入适量的碱性催化剂（如氢氧化钠溶液）。
• 控制反应温度在60~70℃，搅拌速度为100~150 rpm。
• 反应生成环氧氯丙烷。
• 水解反应
• 设备：使用水解反应器，配备搅拌器和温度传感器。
• 操作
• 将环氧氯丙烷和去离子水按一定比例（通常为1:3~1:4）加入水解反应器。
• 控制反应温度在120~130℃，压力在0.2~0.3 MPa。
• 反应生成甘油和氯化钠。

• 气液分离
• 设备：使用气液分离器。
• 操作
• 将水解反应后的混合物泵入气液分离器。
• 分离出未反应的环氧氯丙烷和生成的氯化氢气体。
• 多次蒸馏
• 设备：使用多效蒸馏塔。
• 操作
• 将分离后的液体进行多次蒸馏，逐步提高甘油的纯度。
• 控制蒸馏温度在180~200℃，收集甘油馏分。
• 离子交换
• 设备：使用离子交换树脂柱。
• 操作
• 将蒸馏后的甘油通过离子交换树脂柱，去除残留的离子杂质。
• 监测出口甘油的电导率，确保达到纯化要求。
• 活性炭脱色
• 设备：使用活性炭处理罐。
• 操作
• 将离子交换后的甘油加热至80~90℃。
• 加入1%（w/v）的活性炭，搅拌30分钟。
• 过滤去除活性炭，得到无色透明的高纯度甘油。

• 检测指标
• 甘油含量：通过气相色谱法（GC）检测，确保达到99.70%以上。
• 杂质含量：检测杂峰总量，确保≤0.01%。
• 水分含量：检测水分含量，确保≤0.3%。
• 色泽：目视检查，确保无色透明。
• 合格标准
• 最终产品应符合以下标准：
• • 甘油含量：≥99.70%
  • 杂质含量：≤0.01%
  • 水分含量：≤0.3%
  • 色泽：无色透明

生物发酵法是利用微生物（如酵母菌、细菌等）在特定条件下发酵糖类等碳水化合物来生产甘油。

1.原料准备

• 碳源：通常使用葡萄糖、蔗糖等可发酵性糖类，也可以使用淀粉或糖蜜等廉价原料。
• 氮源：如玉米浆、酵母提取物、蛋白胨等，提供微生物生长所需的氮元素。
• 无机盐：如磷酸二氢钾、硫酸镁等，补充微生物生长所需的矿物质。
• ：使用去离子水或蒸馏水，确保发酵过程不受杂质影响。
• 微生物菌种：选择适合生产甘油的菌种，如某些酵母菌或细菌菌株。

• 发酵设备：使用发酵罐，配备搅拌器、温度传感器、pH计和溶氧传感器。
• 培养基配制
• 将碳源、氮源和无机盐按一定比例溶解在水中，配制成培养基。
• 例如，葡萄糖浓度为10%~20%，玉米浆浓度为2%~5%，磷酸二氢钾浓度为0.5%~1.5%。
• 灭菌
• 将配制好的培养基和发酵罐设备进行高温高压灭菌，温度为121℃，压力为0.1 MPa，持续20~30分钟。
• 接种
• 将活化后的微生物菌种接入灭菌后的培养基中，接种量一般为5%~10%。
• 发酵条件
• 温度：控制在25℃~35℃，具体温度根据菌种的最适生长温度确定。
• pH值：维持在4.5~6.5，可通过添加酸或碱进行调节。
• 溶氧：保持适当的溶氧水平，通过搅拌和通气控制溶氧在30%~50%。
• 发酵时间：一般为48~72小时，具体时间根据发酵进程确定。

• 过滤
• 发酵结束后，将发酵液进行过滤，去除菌体和未溶解的固体杂质。
• 可使用板框压滤机或离心机进行固液分离。
• 调pH值
• 将过滤后的发酵液pH值调至中性或弱碱性，以便后续的提取和精制。

• 提取
• 通过蒸馏法将甘油从发酵液中提取出来，控制蒸馏温度和压力，确保甘油的有效分离。
• 精制
• 离子交换：将提取后的甘油通过离子交换树脂柱，去除残留的离子杂质。
• 活性炭脱色：加入活性炭进行脱色处理，去除色素和异味物质。
• 过滤：再次过滤，确保甘油的澄清度和纯度。

• 检测指标
• 甘油含量：使用气相色谱法或高效液相色谱法检测甘油含量，确保达到99.70%以上。
• 杂质含量：检测杂质含量，确保杂峰总量≤0.01%。
• 水分含量：检测水分含量，确保≤0.3%。
• 色泽：目视检查，确保甘油无色透明。
• 合格标准
• 最终产品应符合以下标准：
• • 甘油含量：≥99.70%
  • 杂质含量：≤0.01%
  • 水分含量：≤0.3%
  • 色泽：无色透明

是不是觉得很有趣呢，是不是也觉得人家讲得超可爱呢～”

三、甘油的广泛应用：小甜心的“黏人”大作用

“甘油这个小甜心呀，它的作用可不止在实验室里发光发热哦，它的魅力呀，就像黏黏的树 sap 一样，黏住了医药、食品、化妆品、工业等一个个五彩斑斓的领域呢！”

“在医药领域，甘油就像个温柔的‘小仙女’，被用来制造各种药物制剂呢。它在止咳糖浆里安抚着人们咳嗽的喉咙，就像在给人家轻轻按摩一样；在药片固定剂里稳稳地托住药效，就像给药片穿上了坚固的铠甲；在软胶胶囊里包裹着健康的希望，就像把希望藏在甜蜜的小窝里。人家觉得呀，甘油简直就是医药界的‘黏人’巨星，谁用谁夸～”

“在食品工业里，甘油就像个神奇的‘小厨神’，用作甜味剂、保湿剂和溶剂，让糖果变得更加甜蜜，就像给糖果穿上了甜蜜的外衣；饮料更加清新，就像给饮料注入了清凉的泉水；烘焙食品更加松软可口，就像给面包搓了小脸蛋一样。它就像美食世界里的‘黏人’精灵，轻轻一挥魔法棒，就让食物变得美妙无比啦。亲爱的读者们，你们是不是也和人家一样，对甘油在食品中的魔法效果感到心动呢～”

“化妆品行业更是离不开这个‘黏人’的小宝贝呀！凭借它的吸湿性和保湿性，护肤品、护发产品和化妆品都离不开它。它就像皮肤和头发的‘黏人’小情人，给人们带来了细腻的呵护和美丽的容颜。每次用含甘油的护肤品时，人家都会觉得它在和我的皮肤玩躲猫猫，一会儿吸附上去，一会儿又溜走，超级好玩的呢～”

“工业领域呢，甘油更是个不可或缺的‘黏人’小助手哦。它是制造硝化甘油、醇酸树脂、环氧树脂等化工产品的关键先生，在涂料、纺织、印染、造纸、金属加工等工业领域都留下了它勤劳的身影，推动着工业的巨轮滚滚向前。就像一个超级黏人的小跟班，一直围绕在工业周围，提供各种帮助呢。”

“哦，还有哦！甘油还被用作家用除冰剂、机场和汽车工业的除冰剂，就像是冬天里的‘小暖男’，为冰冷的世界带来了一丝温暖和便利。它甚至还成了打印机墨盒和墨水的成分之一，记录下了人类知识和创意的点点滴滴呢，就像一个忠实的‘小秘书’，默默地为大家服务着呢～”

四、结语：甘油的未来之旅

“亲爱的读者们，甘油的历史可真是一部充满奇幻色彩的浪漫史诗呀！从实验室里的娇羞小花，到如今在各个领域闪闪发光的大明星，它见证着人类科技的发展和工业的进步，就像一颗永不褪色的璀璨明珠，一直闪耀着甜蜜的光芒呢。”

“而随着科技的车轮继续滚滚向前，甘油的生产技术和应用领域也会像不断绽放的烟花一样，给我们带来更多的惊喜和美好。这个可爱又迷人的小家伙，还将继续书写它那属于化学传奇的华丽篇章呢！让我们一起期待这个小甜心在未来的舞台上，绽放出更加耀眼的光芒吧～”

“亲爱的读者们，人家希望这篇文章能让你们对甘油有一个全新的认识呢～ 如果你们喜欢这篇文章，就给辛苦的我一点鼓励吧～人家会开心得像只得到糖果的小兔子一样哦～”