CN101646644A - 从甘油三酯生产脂肪酸和蜡替代物的系统和工艺方法 - Google Patents

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Abstract

通过将含有至少一种脂肪或油的原料在反应器中在惰性真空中加热以蒸发出脂肪酸，并将蒸发的脂肪酸从含有交联的油的底物残留物中分离出来，来生产蒸发出的脂肪酸的方法。用于从甘油三酯中分离出脂肪酸的系统，系统包括反应器、加热装置、以及能够在反应器中抽出1kPa到50kPa范围内的真空的真空泵。用于生产氢化产物的系统，包括含有用于含甘油三酯的蒸汽的入口、用于蒸发的脂肪酸的出口和用于交联产物的出口的反应器，加热装置，能够在反应器中抽出1kPa到50kPa范围内的真空的真空泵，以及氢化反应器，其中氢化反应器的入口与用于交联产物的出口流体连通。

Description

从甘油三酯生产脂肪酸和蜡替代物的系统和工艺方法
关于联邦资助的研究或开发的陈述
不适用。
发明背景
发明领域
本发明涉及用于从源自植物和动物的甘油三酯生产脂肪酸和链烷烃蜡替代物的系统和工艺方法。具体来说，本发明涉及用于对含有甘油脂肪酸酯组合物进行交联、产生游离脂肪酸、并将游离脂肪酸与交联的残留物分离开的工艺方法。游离脂肪酸可以被分馏。残留的交联的“底部残留物”在进行氢化之前可以添加到粗甘油三酯中。交联的底部残留物与粗甘油三酯的混合物的氢化所具有的性质使得它适合用作链烷烃蜡的替代物。
发明背景
从植物种子和产品例如大豆、玉米、油菜籽等提取的油类主要含有甘油三酯。甘油三酯由结合了三个脂肪酸的甘油分子构成。术语“脂肪酸”通常被理解为是指在动物脂肪、植物和海洋油(marine oil)中天然发现的羧酸。源自不同来源的植物油之间的主要区别在于甘油三酯的脂肪酸组成。脂肪酸的差别在于分子中碳原子的数量和脂肪酸中双键的数量。植物油中的大多数脂肪酸具有约8到约20个碳的碳原子数。具有同样的碳原子数的脂肪酸可以具有不同程度的不饱和性(不同数量的双键)。例如，硬脂酸不含双键(即它是饱和的)，而油酸、亚油酸和亚麻酸分别含有单个双键、两个双键和三个双键。
不含有双键的脂肪酸被称为饱和脂肪酸，而具有至少一个双键的脂肪酸被称为不饱和脂肪酸。最常见的饱和脂肪酸是棕榈酸(16个碳)和硬脂酸(18个碳)。油酸和亚油酸(都含有18个碳)是最常见的不饱和脂肪酸。
反式脂肪酸是含有至少一个反式异构构型的双键的不饱和脂肪酸。反式双键构型比顺式构型产生更大的键角。这导致脂肪酸碳链更加伸展，更加类似于饱和脂肪酸的碳链而不是含有顺式不饱和双键的脂肪酸的碳链。双键的构象影响了脂肪酸的物理性质。含有反式双键的脂肪酸具有酰基链更紧密堆积或排列的潜力，导致移动性降低；因此与含有顺式双键的脂肪酸相比流动性降低了。反式脂肪酸通常通过对植物油进行部分加氢来生产。作为食物产品的成分来说，饱和脂肪和不饱和脂肪酸的反式异构体是不想要的，因为有某些迹象表明它们是不健康的。由于对饱和脂肪和含有反式脂肪的脂肪的这些健康担忧，当消耗脂肪时，低的反式脂肪含量是理想的。
甘油三酯、也称为三酰甘油，可以被水解以产生羧酸和醇。脂肪或油分子的完全水解产生的反应产物是一个分子的甘油和三个分子的脂肪酸。该反应通过甘油酯上酰基基团的逐步水解来进行，因此在任何给定时间，反应混合物中不仅含有甘油三酯、水、甘油和脂肪酸，而且含有甘油二酯和甘油单酯。
从甘油三酯分子的甘油骨架上分离或分开的脂肪酸通常作为脂肪酸使用，和/或作为原材料用于各种不同的工业中，包括食品、化妆品、制药和化学工业中。
可以通过几种方式将脂肪酸从甘油分子上分开。由于有利的成本，广泛使用的水解脂肪和油类的商业化工艺是被称为Colgate-Emery蒸汽水解工艺的高温蒸汽处理方法。该方法及其修改版本，使用了水和脂肪在240℃到315℃的高温和4.93MPa(700psig)到5.17MPa(750psig)的高压下进行逆向流反应。在该方法中，使用了塔来混合脂肪和水，以增加水解反应的效率。典型情况下，用高压进料泵将脂肪导入塔的底部。水以脂肪重量的40％-50％的比例导入到塔的上部。当脂肪通过下降的水上升时，产生了连续的油-水界面。水解反应正是在该界面上发生。直接注入高压蒸汽将温度升高到约260℃，压力维持在从4.83Mpa(700psig)到4.93Mpa(715psig)。压力的增加导致水的沸点的增加，这允许使用更高的温度，导致水在脂肪中的溶解度增加。水的增加的溶解度提供了更有效的水解反应。这种连续的、逆向流的、高压的工艺使得在2到3小时内水解产率达到98％-99％的效率。通过这种方法获得的脂肪酸产物的进一步纯化通常通过分离、例如蒸馏来完成。
也可以使用其它的水解方法，以避免与不饱和脂肪和油类的高压高温水解有关的副产物的形成和不饱和脂肪的降解。这样的方法包括通过用碱裂解然后进行酸化、或通过酶法水解来水解不饱和油类。在类似的时间条件下，水解产率一般低于Colgate-Emery工艺的产率。
已经进行了大量氢化的氢化植物油被用于代替石油蜡，应用于例如蜡烛、纸板涂层和粘合剂中。在大多数这些应用中，石油蜡的熔点超过48℃(120°F)。这样的最低熔点是理想的，以便避免石油蜡在热带或炎热夏季条件下、或在例如热注入和密封热熔粘合剂应用中的融化。
源自于甘油三酯的植物蜡可以被加氢以增加熔点。氢化的程度通常通过蜡的碘值来度量。为了使加氢的植物油具有超过48℃(120°F)的熔点，需要非常低的碘值。此外，当熔点增加时，氢化植物油变硬，正如通过针刺值所表明的，这是本技术领域的专业人员已知的常用测试方法。当植物蜡的熔点和硬度由于额外的氢化而增加时，蜡变得更脆。脆的蜡在弯折时倾向于裂开，因此不适合用于例如柔性的包装和粘合剂。在蜡烛应用中使用低碘值(IV)的植物蜡一般来说是不理想的，因为蜡在固化时倾向于裂开，这在美学观点上是不理想的。
已经报道了对甘油三酯进行加氢以提供不太脆的、更柔韧的高熔点产品的尝试。为了克服低IV氢化甘油三酯蜡的缺点，通常使用添加剂和/或稀释剂来修饰甘油三酯蜡，使它更柔韧、不太脆和/或具有较高熔点。添加的化合物包括甘油单酯和甘油二酯、乙烯基聚合物、石油和微晶体蜡、苯乙烯丁二烯聚合物、脂肪酸、α-烯烃和甘油。
与现有工艺相关的一些问题包括在蜡烛应用中用于赋予柔韧性的添加剂的不理想的燃烧性质，以及常规的添加剂可能是不可再生的、引起环境关注的事实。此外，赋予柔韧性和增加熔点的添加剂的加入还需要另外的混合步骤，由于涉及附加的生产，这是不理想的。
因此，在工业中，对于由甘油三酯水解脂肪酸、由此生产表现出优越的产品外观、质地和/或稳定性的脂肪酸，以及提供其制备方法、由此使获得的副产物可用于增加油的氢化的系统和方法，仍然存在着需求。副产物可用于生产固体植物蜡，用作石油蜡的替代物或与石油蜡混合的成分。
发明简述
本文公开了生产蒸发出的脂肪酸的方法，包括将含有至少一种脂肪或油的原料在反应器中在惰性真空中加热以蒸发出脂肪酸，并将蒸发的脂肪酸从含有交联的油的底物残留物中分离出来。原料可以选自黄油脂、可可脂、可可脂代用品、印度赤铁树果脂、烛果脂、乳脂、雾冰藜脂、phulwara脂、sal脂、牛油果脂、乌桕脂、猪油、羊毛脂，牛油、羊脂、其它动物脂、低芥酸菜籽油、蓖麻油、椰子油、芫荽油、玉米油、棉籽油、榛子油、大麻籽油、亚麻籽油、芒果籽油、道氏池花精油、牛蹄油、橄榄油、棕榈油、棕榈籽油、棕榈油精、棕榈硬脂、棕榈籽油精、棕榈籽硬脂、花生油、菜籽油、米糠油、红花油、茶梅油、大豆油、葵花籽油、妥尔油、山茶油、植物油、海洋油及其组合。在实施方案中，原料含有大豆油。原料可以具有大于70的碘值。原料还可以含有至少一种抗氧化剂。至少一种抗氧化剂可以包括抗坏血酸棕榈酸酯和生育酚。
所述方法还可以包括使原料与交联催化剂在加热过程中接触。加热可以到约200℃到约600℃的温度。真空可以在1.0kPa到约50kPa的范围内。所述方法还可以包括将蒸发出的脂肪酸冷凝以获得脂肪酸冷凝物。可以将水导入反应器中以促进水解。方法还可以包括将脂肪酸分馏。从底部残留物中分离蒸发的脂肪酸可以使用刮板式薄膜蒸发器来进行。在实施方案中，少于约6％重量比的蒸发的脂肪酸是反式异构体。正如较低的碘值所表明的，交联也降低了脂肪酸中双键的数量，由此使得脂肪酸对热更稳定。
本文还公开了生产氢化产物的方法，方法包括对底部残留物进行加氢以产生氢化的产物。底部残留物在氢化之前可以与约0到约99％重量比的基础油混合。加氢的产物可以与约1％到约99％重量比的链烷烃蜡混合以产生混合的蜡。其它的添加剂也可以在混合物中使用，包括稳定剂和修饰剂，包括乙烯共聚物例如乙烯-乙酸乙烯共聚物和乙烯-丙烯共聚物。加氢的产物在放置超过一周的时间后可以保持无色。底部残留物的加氢可以包括对含有底物残留物和氢气的混合物施加大于约20,000s-1的剪切速率。底部残留物的加氢可以包括形成包含了分散在含有底部残留物的液相中的含氢气泡的分散体系，其中气泡的平均直径小于5.0μm。在实施方案中，分散体系的形成包括使含氢气体和液相在高剪切力装置中相接触，其中高剪切力装置含有至少一个转子，其中至少一个转子在分散体系形成的过程中以至少22.9m/s(4,500ft/min)的叶尖速率旋转。高剪切力装置在至少一个转子的顶端可以产生至少约1034.2Mpa(150,000psi)的局部压力。在分散体系形成的过程中高剪切力装置的能量消耗可以大于1000W/m3。还公开了含有石油蜡和氢化产物的混合蜡。
还公开了用于从甘油三酯中分离出脂肪酸的系统，系统包括反应器、可用于将反应器的内含物加热到200℃到600℃的温度的加热装置、以及能够在反应器中抽到1kPa到50kPa范围内的真空的真空泵。系统还可以包含适合于分馏脂肪酸的分馏器。分馏器可以是刮板式薄膜蒸发器。反应器可以包含用于含有甘油三酯的蒸汽的入口、用于蒸发的脂肪酸的出口和用于底部残留物的出口。在实施方案中，系统还包含至少一个高剪切力混合装置，它含有至少一个转子和至少一个定子，之间隔有剪切间隙，其中剪切间隙是至少一个转子和至少一个定子之间的最小距离，其中高剪切力混合装置能够产生大于22.9m/s(4,500ft/min)的至少一个转子的叶尖速率，并且其中高剪切力装置的入口与反应器的底部残留物出口流体连通。
公开了用于生产氢化产物的系统，系统包括含有用于含甘油三酯的蒸汽的入口、用于蒸发的脂肪酸的出口和用于交联产物的出口的反应器，可用于将反应器的内含物加热到200℃到600℃的温度的加热装置，能够在反应器中抽到1kPa到50kPa范围内的真空的真空泵，以及氢化反应器，其中氢化反应器的入口与用于交联产物的出口流体连通。系统还可以在氢化反应器的上游包含高剪切力装置，其中高剪切力装置包含至少一个转子和至少一个定子。
在下面的详细描述和图中，这些以及其它的实施方案和潜在的优点将变得明显。
附图简述
为了对本发明的优选实施方案进行更详细的描述，现在将参考随附的图，其中：
图1是按照本发明的实施方案的脂肪酸生产和交联系统的示意图。
图2是按照本发明的另一个实施方案的含有刮板式薄膜蒸发器的脂肪酸生产和交联系统的示意图。
图3是在系统的实施方案中使用的多级高剪切力装置的纵向剖面图。
表示法与命名
在下面的说明书和权利要求中使用的某些术语是用于指称具体的系统部件。本文件不打算对只是名称而不是功能不同的部件进行区分。在下面的讨论和权利要求中，术语“包括(including)”和“包含(comprising)”以端值开放的方式使用，因此应该被解释为意味着“包括，但不限于……”。
本文中使用的术语“脂肪酸”被广泛应用于在动物脂肪、植物和海洋油中发现的羧酸(通常为C6到C20)。天然发现的脂肪酸可以处于饱和、单不饱和或多不饱和的形式。脂肪酸的天然几何构型是顺式异构体构型。顺式异构体构型对这些酸的流动性有显著的贡献。术语“脂肪酸”是指甘油三酯的成分，是甘油三酯的长碳链成分。常见脂肪酸的化学名称和碳原子和双键的数量显示在表1中。
本文中使用的术语“游离脂肪酸”是指在惰性条件下在高温下将下列脂肪加热后获得的真空分离出的产物。
Figure A20088001018700111
本文使用的术语“饱和”、“饱和脂肪”和“饱和脂肪酸”，除非特别指明，是指不含有不饱和键的C4到C26脂肪酸或酯。术语“不饱和”是指在烃链中存在至少一个碳-碳双键。
“碘值”是脂肪或油中存在的不饱和双键的总数的度量。本文使用的术语“碘值”或“IV”是指与100克脂肪样品吸收的卤素等当量的碘的克数。
词组“高不饱和脂肪”包括脂肪和油类或其混合物，当通过Wijs方法测定时具有高于110的碘值。
本文使用的术语“反式”、“反式脂肪酸”、“反式异构体”和“脂肪酸的反式异构体”是指含有反式构型的双键的脂肪酸和/或酯，通常是通过脂肪的氢化或部分氢化而产生的。在低反式脂肪或油中，少于约6％重量比的总脂肪酸成分是反式脂肪。
本文使用的术语“脂肪”和“油”打算包含所有可食用的脂肪酸甘油三酯，而不论其来源或它们在室温是固体还是液体。因此，术语“脂肪”和术语“油”包括了通常为液体的和通常为固体的植物和动物脂肪和油类。这些术语中包含了天然的和合成的脂肪和油类。
本文使用的术语“食用油”或“基础油”是指在室温下基本上是液体的，具有大于70、更优选大于100的IV的油。基础油可以是未加氢的油或部分加氢的油、修饰的油(例如脱色的和/或除味的油)或其混合物。
本文使用的“水解”是指通过将起始原料与水进行反应，将含有甘油脂肪酸酯成分、例如脂肪或油的起始原料分离成其脂肪酸和甘油组分。
本文使用的术语“分散体系”是指含有至少两种不容易混合和溶解在一起的可区分的物质(或“相”)的液态混合物。本文使用的“分散体系”含有“连续”相(或“基质”)，其中容纳有其它相或物质的不连续的液滴、气泡和/或颗粒。因此，术语分散体系是指含有悬浮在液体连续相中的气泡的泡沫，其中第一种液体的液滴分散在含有与第一种液体不混溶的第二种液体的连续相中的乳浊液，以及其中分布有固体颗粒的连续的液体相。本文使用的术语“分散体系”涵盖了其中分布有气泡的连续液相、其中分布有固体颗粒(例如固体催化剂)的连续的液相，其中分布有基本上不溶于第一种液体的连续相的第二种液体的液滴的第一种液体的连续相，以及其中分布有固体颗粒、不混溶液体液滴和气泡中的任何一种或其组合的液相。因此，在某些情况下，分散体系可以作为均质混合物(例如液/液相)或作为非均质混合物(例如气/液、固/液或气/固/液)存在，这依赖于所选的用于组合的物质的本质。
发明详述
概述.本文公开了系统和工艺方法，用于加工甘油三酯油类以产生稳定的脂肪酸，并产生可用作修饰剂生产增强的植物油蜡的底部残余物(在后文中称为BCR——底部交联残留物)。
用于从甘油三酯生产脂肪酸和蜡替代物的系统.本公开的系统和工艺主要利用热和真空来水解和分离脂肪酸，然后通过分馏来分离各种不同链长度的组分。图1是根据本公开的实施方案的脂肪酸生产和交联系统100的工艺流程图。代表性的系统100的基本组件包括反应器60、冷凝器110和真空泵180。反应器60含有加热装置80，它可以是例如内部热交换器、加热罩或其它适合于加热反应器60的内含物的已知的加热装置。在实施方案中，反应器60作为批式反应器运行，不含有液体入口或液体出口。在其它实施方案中，系统100被设计用于连续运行，反应器60与用于将甘油三酯导入反应器60的入口管线45、和用于从反应器60中移除底部产物的出口管线90相连。出口管线70可用于从反应器60提取含有蒸发的脂肪酸的产物气体。在其它实施方案中，正如在图2的实施方案中显示的，反应器360不与气体出口管线流体连通。入口管线50可用于将惰性气体导入反应器60。
冷凝器110是任何适合于将反应器60中产生的蒸发的脂肪酸液化的装置。系统100还可以含有存储池130，用于积累含有液体脂肪酸的冷凝物。来自冷凝器110的出口管线115可以将液化的脂肪酸产物导入存储池130。真空泵180是任何适合于在冷凝器110和反应器60上抽取真空的真空泵。
系统100还可以包含泵25和加热器35，分别可以将含有甘油三酯的原料从管线15泵到反应器60中并对原料进行加热。在实施方案中，系统100还包含用于分馏在反应器60中产生的脂肪酸的装置。例如，在图1的实施方案中，系统100还包括分馏器150，通过管线140与冷凝器110流体连通，并与存储池130和管线115流体连通。通过例如内部热交换器160调节分馏器150的温度，较低沸点的脂肪酸可以移除到塔顶管线155中，较高沸点的脂肪酸可以通过管线170移除。
图2是按照本公开的另一个实施方案的脂肪酸生产和交联系统300的工艺流程图。在图2的实施方案中，系统300含有反应器360以及通过反应器出口管线385相连的刮板式薄膜蒸发器400。在该实施方案中，来自反应器360的产物被导入刮板式薄膜蒸发器400。在该实施方案中，反应器360主要用作加热的储料器，并含有加热装置380，它在图2中被标为加热罩。可以使用泵325和加热器335，分别用于泵入含有甘油三酯的原料以及在导入到反应器360中之前对管线315中的原料进行预加热。在图2的实施方案中，使用刮板式薄膜蒸发器400将在反应器360中产生的脂肪酸与残留的底部交联产物分馏和分离开。被分馏的脂肪酸可以经过管线370流出WFE 400，而BCR可以经过管线390流出WFE 400。真空泵(未显示)可用于通过管线375在刮板式薄膜蒸发器400的内含物中抽出所需的真空。出口管线370可以与WFE 400相连，用于移除被分馏的脂肪酸，出口390可以与WFE 400相连，用于从WFE 400中移除底部交联残留物。刮板式薄膜蒸发器可以在分馏的毫米汞柱和高达约400℃的温度下运行，温度取决于在热交换器395中使用的加热流体。
再次参考图1，正如将在下文进一步讨论的，出口管线90可以与管线15流体连通，用于多次传输操作。
在实施方案中，系统100还包含氢化装置，用于氢化至少一部分底部交联残留物。例如，在图1的实施方案中，系统100还包含泵5、外部高剪切力混合装置(HSD)40和容器10。如图1所示，高剪切力装置40位于容器/反应器10的外部。这些部件中的每个将在下面进一步更详细地描述。管线21可以与泵5相连，用于导入将要氢化的附加的油或脂肪。管线13将泵5与HSD 40相连，管线18将HSD 40与容器10相连。管线22可以与管线13相连，用于导入含有氢的气体(例如H2)。可选地，管线22可以与HSD 40的入口相连。管线17可以与容器10相连，用于移除未反应的氢气和/或其它反应或产物气体。
如果需要，其它部件或工艺步骤可以整合到系统100中，正如在阅读了本文后面描述的工艺的说明书之后将变得明显的。例如，如果需要，管线20可以与管线21或管线13相连，以提供绕着HSD 40的环流。
高剪切力混合装置.外部高剪切力混合装置(HSD)40、有时也被称为高剪切力装置或高剪切力混合装置，被构造成通过管线13接收含有将要被氢化的油和分子氢的入口物流。可选地，HSD 40可以被构造成通过独立的入口管线(未显示)接收液体和气体反应试剂流。尽管在图1中仅仅显示了一个高剪切力装置，但是应该理解，系统的某些实施方案可以具有两个或多个以串联或并联流动的方式排列的高剪切力混合装置。HSD 40是利用了一个或多个含有转子/定子组合的发动机的机械装置，每个发动机在定子与转子之间具有间隙。每个发动机组的转子和定子之间的间隙可以是固定的，也可以是可调节的。HSD 40被构造成能够在流过高剪切力装置的反应试剂混合物中产生亚微米和微米尺寸的气泡。高剪切力装置含有机壳或机座，以便反应混合物的压力和温度可以被控制。
一般来说，根据它们混合流体的能力，高剪切力混合装置可以分成三种主要类型。混合是减小流体中的颗粒或非均质物质的尺寸的工艺。混合的程度或完全性的一种度量是混合装置产生的用于破裂流体颗粒的每单位体积的能量密度。类型根据投送的能量密度区分开来。具有足够的能量密度、能够始终如一地产生颗粒尺寸在亚微米到50微米范围内的混合物或乳浊液的三类工业用混合器包括均化阀系统、胶体磨和高速混合器。在被称为均化阀系统的第一类高能装置中，被处理的流体在非常高的压力下被泵过狭缝阀，进入压力较低的环境中。跨过阀的压力梯度以及产生的湍流和空化作用发挥作用，以打破流体中的任何颗粒。这些阀系统最通常是用于牛奶均化中，可以产生亚微米到约1微米范围内的平均颗粒尺寸。
在能量密度谱的相反末端是被称为低能装置的第三类装置。这些系统通常具有在被加工的流体的储液器中以高速转动的桨叶或流体转子，它更常见的许多应用是食物制品。这些低能系统习惯上用于在被处理的流体中可以接受大于20微米的平均颗粒大小的情况中。
根据投送到流体的混合能量密度，在低能装置和均化阀系统之间的是胶体磨和其它高速转子-定子装置，它们被分类为中能装置。典型的胶体磨的构造包括圆锥形或圆盘状的转子，它与互补的、液体冷却的定子之间被紧密控制的转子-定子间隙相隔，该间隙通常在0.0254mm到10.16mm(0.001-0.40英寸)之间。转子通常由电动马达通过直接驱动或皮带机械驱动。当转子以高速转动时，它将流体泵到转子的外表面和定子的内表面之间，在间隙中产生的剪切力对流体进行加工。许多适当调整的胶体磨能够在被加工的流体中产生0.1-25微米的平均颗粒尺寸。这些能力使得胶体磨适合于各种不同的应用，包括胶体和基于油/水的乳浊液的加工，例如化妆品、蛋黄酱、或硅酮/银汞齐形成所需的乳浊液的加工，到屋面沥青的混合。
叶尖速度是单位时间中转子的顶端所经过的外周距离。因此，叶尖速度是转子直径和旋转频率的参数。叶尖速度(单位为例如米/分钟)可以通过用转子的顶端所经过的外周距离2πR、其中R是转子的半径(单位为例如米)、乘以旋转的频率次数(单位为例如转/分钟，rpm)来计算。胶体磨可以具有例如超过22.9m/s(4500ft/min)的叶尖速度，并可以超过40m/s(7900ft/min)。出于本公开的目的，术语“高剪切力”是指叶尖速度能够超过5.1m/s(1000ft/min)、并需要外部机械驱动的电力装置将能量驱动到被反应的产物的物流中的机械转子定子装置(例如胶体磨或转子-定子分散器)。例如，在HSD40中，可以获得超过22.9m/s(4500ft/min)的叶尖速度，并可以超过40m/s(7900ft/min)。在某些实施方案中，HSD 40能够以至少22.9m/s(4500ft/min)的叶尖速度投送至少300L/h。功率消耗可以是约1.5kW。HSD 40将高的叶尖速度与非常小的剪切间隙相组合，在被加工的材料上产生了显著的剪切力。剪切力的量将取决于流体的粘度。因此，在高剪切力装置运行过程中，在转子的顶端产生了压力和温度升高的局部区域。在某些情况下，局部升高的压力是约1034.2Mpa(150,000psi)。在某些情况下，局部升高的温度是约500℃。在某些情况下，这些局部的压力和温度升高可以持续数纳秒或数皮秒。
输入到流体中的能量(kW/L/min)估计可以通过测量马达能量(kW)和流体输出(L/min)来估算。正如上面提到的，叶尖速度是与产生了施加于反应试剂的机械力的一个或多个旋转元件的末端有关的速度(ft/min或m/s)。在实施方案中，HSD40的能量消耗大于1000W/m3。在实施方案中，HSD 40的能量消耗在约3000W/m3到约7500W/m3的范围内。
剪切速率是叶尖速度除以剪切间隙宽度(转子和定子之间的最小间隙)。在HSD40中产生的剪切速率可以大于20,000s-1。在某些实施方案中，剪切速率是至少40,000s-1。在某些实施方案中，剪切速率是至少100,000s-1。在某些实施方案中，剪切速率是至少500,000s-1。在某些实施方案中，剪切速率是至少1,000,000s-1。在某些实施方案中，剪切速率是至少1,600,000s-1。在实施方案中，HSD40产生的剪切速率在20,000s-1到100,000s-1之间。例如，在一个应用中，转子叶尖速度是约40m/s(7900ft/min)，剪切间隙宽度是0.0254mm(0.001英寸)，产生的剪切速率是1,600,000s-1。在另一个应用中，转子叶尖速度是约22.9m/s(4500ft/min)，剪切间隙宽度是0.0254mm(0.001英寸)，产生的剪切速率是约901,600s-1。
HSD 40能够将氢气高度分散或运输到含有不饱和甘油三酯的、正常情况下与氢气不混溶的主要液体相(连续相)中，在这种条件下至少一部分氢气与甘油三酯反应，产生了含有增强的加氢产物的产物流。在实施方案中，不饱和的氢化进料流还含有催化剂。在某些实施方案中，HSD 40包含胶体磨。适合的胶体磨由例如
Figure A20088001018700181
Works，Inc.(Wilmington，NC)和APV North America，Inc.(Wilmington，MA)制造。在某些情况下，HSD 40包括Works，Inc.的Dispax
Figure A20088001018700183
高剪切力装置含有至少一个产生施加于反应试剂的机械力的旋转元件。高剪切力装置含有至少一个定子和至少一个定子，它们相隔一定间隙。例如，转子可以是圆锥形或圆盘形的，可以与形状互补的定子相隔开。在实施方案中，转子和定子都含有多个外周相隔的齿。在某些实施方案中，定子是可调整的，以获得每个发动机(转子/定子组)的转子和定子之间所需的剪切间隙。转子和/或定子的齿之间的沟槽在交替的级中可以交替定向，以增加湍流。每个发动机可以由任何被构造成能提供必需的转动的适合的驱动系统驱动。
在某些实施方案中，定子和转子之间的最小间隙(剪切间隙宽度)在约0.0254mm(0.001英寸)到约3.175mm(0.125英寸)之间。在某些实施方案中，定子和转子之间的最小间隙(剪切间隙宽度)为约1.52mm(0.060英寸)。在某些构造中，定子和转子之间的最小间隙(剪切间隙)至少为1.78mm(0.07英寸)。高剪切力装置产生的剪切速率可以随着沿着流动途径的纵向位置而变化。在某些实施方案中，转子被设定为以与转子的直径和所需的叶尖速度相称的速度旋转。在某些实施方案中，高剪切力装置在定子和转子之间具有固定的间隙(剪切间隙宽度)。可选地，高剪切力装置具有可调节的间隙(剪切间隙宽度)。
在某些实施方案中，HSD 40含有单级分散室(即单一转子/定子组合，单一发动机)。在某些实施方案中，高剪切力装置40是多级直列式分散器，并含有多个发动机。在某些实施方案中，HSD 40含有至少两个发动机。在其它实施方案中，高剪切力装置40含有至少3个高剪切力发动机。在某些实施方案中，高剪切力装置40是多级混合器，剪切速率(正如上面提到的，它与叶尖速度成正比变化，与转子/定子间隙宽度成反比变化)随着沿着流动途径的纵向位置而变化，正如在本文下面进一步描述的。
在某些实施方案中，外部高剪切力装置的每一级具有可互换的混合工具，提供了灵活性。例如
Figure A20088001018700191
Works，Inc.Wilmington，NC和APVNorth America，Inc.Wilmington，MA的DR 2000/4 Dispax
Figure A20088001018700192
含有三级分散模块。该模块可以包含最多三个转子/定子组合(发动机)，可以为每一级选择细、中等、粗和超细。这允许产生具有所需气泡尺寸(例如氢气气泡)的狭窄分布的分散体系。在某些实施方案中，各级用超细发动机运行。在某些实施方案中，至少一个发动机组具有大于约5.08mm(0.20英寸)的最小转子/定子间隙(剪切间隙宽度)。在可选的实施方案中，至少一个发动机组具有大于约1.78mm(0.07英寸)的最小转子/定子间隙(剪切间隙宽度)。
现在参考图3，它显示了适合的高剪切力装置200的纵向剖面图。图3的高剪切力装置200是含有三级或转子-定子组合的分散装置。高剪切力装置200是含有三级或转子-定子组合220、230和240的分散装置。转子-定子组合可以被称为发动机220、230、240或级，对此没有限制。三个转子/定子组或发动机220、230和240沿着驱动轴250串联排列。
第一个发动机220含有转子222和定子227。第二个发动机230含有转子223和定子228。第三个发动机240含有转子224和定子229。对于每个发动机来说，转子由输入250可旋转地驱动，并绕着轴260以箭头265指示的方向旋转。旋转的方向可以与箭头265显示的方向相反(例如绕着旋转轴260顺时针或逆时针)。定子227、228和229与高剪切力装置200的壁255固定连接。
正如本文上面提到的，每个发动机具有这样的剪切间隙宽度，它是转子和定子之间的最小距离。在图3的实施方案中，第一个发动机220具有第一个剪切间隙225；第二个发动机230具有第二个剪切间隙235；第三个发动机240具有第三个剪切间隙245。在实施方案中，剪切间隙225、235、245的宽度范围在约0.025mm到约10.0mm之间。可选地，所述方法包括使用高剪切力装置200，其中间隙225、235、245的宽度在约0.5mm到约2.5mm的范围内。在某些情况下，剪切间隙宽度被维持在约1.5mm。可选地，剪切间隙225、235、245的宽度对于发动机220、230、240来说是不同的。在某些情况下，第一个发动机220的剪切间隙225的宽度大于第二个发动机230的剪切间隙235的宽度，后者又大于第三个发动机240的剪切间隙245的宽度。正如上面提到的，各级的发动机是可以互换的，提供了灵活性。高剪切力装置200可以被构造成使得沿着物流260的方向剪切速率将纵向逐步增加。
发动机220、230和240可以具有粗、中等、细和超细的特征。转子222、223和224以及定子227、228和229可以具有带齿的设计。每个发动机可以具有两组或多组转子-定子齿。在某些实施方案中，转子222、223和224在每个转子的周缘含有10个以上周边分隔的转子齿。在实施方案中，定子227、228和229在每个定子的周缘含有10个以上周边分隔的定子齿。在实施方案中，转子的内径是约12cm。在实施方案中，转子的直径是约6cm。在实施方案中，定子的外径是约15cm。在实施方案中，定子的直径是约6.4cm。在某些实施方案中，转子的直径是60mm，定子的直径是64mm，提供了约4mm的间隙。在某些实施方案中，三级中的每一级使用超细发动机运行，含有在约0.025到约4mm之间的剪切间隙。对于其中固体颗粒通过高剪切力装置40来运送的应用来说，可以选择适合的剪切间隙宽度(转子和定子之间的最小间隙)，以适合地减小颗粒的尺寸并增加颗粒的表面积。在实施方案中，这可能有利于通过剪切和分散颗粒来增加催化剂的表面积。
高剪切力装置200被构造成在入口205处接收来自管线13的反应试剂混合物。反应混合物包含氢气作为可分散相，包含不饱和的(或部分饱和的)氢化进料作为连续相。进料流可以进一步含有颗粒状的固体催化剂成分。进入入口205的进料流被顺序泵过发动机220、230、然后是240，使得形成了产物分散体系。产物分散体系通过出口210(以及图1的管线18)流出高剪切力装置200。每个发动机的转子222、223、224以高速相对于固定的定子227、228、229旋转，产生了高剪切速率。转子的旋转将流体例如进料流泵进入口205，向外通过剪切间隙(以及，如果存在的话，通过转子齿之间的空间和定子齿之间的空间)，产生了局部的高剪切力条件。高剪切力作用在剪切间隙225、235和245中(以及如果存在的话，转子齿和定子齿之间的间隙中)的流体，流体流通过它们加工流体，并产生了产物分散体系。产物分散体系经过高剪切力出口210(以及图1的管线18)流出高剪切力装置200。
产物分散体系具有小于约5μm的平均氢气气泡尺寸。在实施方案中，HSD 40产生了平均气泡尺寸小于约1.5μm的分散体系。在实施方案中，HSD 40产生了平均气泡尺寸小于1μm的分散体系；优选情况下，气泡的直径是亚微米的。在某些情况下，平均气泡尺寸从约0.1μm到约1.0μm。在实施方案中，HSD 40产生了平均气泡尺寸小于400nm的分散体系。在实施方案中，HSD 40产生了平均气泡尺寸小于100nm的分散体系。高剪切力装置200产生的分散体系，其中包含的气泡能够在大气压下保持分散至少约15分钟。
不受理论的限制，在乳浊液化学中，已知分散在液体中的亚微米颗粒或气泡主要通过布朗运动效应进行运动。通过高剪切力装置200在产物分散体系中产生的气泡，通过固体催化剂颗粒的边界层时可能具有更高的运动性，从而通过增加反应试剂的运输促进和加速了催化反应。
在某些情况下，高剪切力装置200包括
Figure A20088001018700221
Works，Inc.Wilmington，NC和APV North America，Inc.Wilmington，MA的Dispax
Figure A20088001018700222
有几种型号可用，它们具有各种不同的入口/出口连接、马力、叶尖速度、输出rpm和流速。高剪切力装置的选择将依赖于通量要求和流出高剪切力装置200的出口210的管线18(图1)中分散体系中目标颗粒或气泡的尺寸。例如，
Figure A20088001018700223
DR 2000/4型，含有皮带驱动、4M发动机、PTFE密封环、入口法兰25.4mm(1英寸)卫生级卡箍、出口法兰19mm(3/4英寸)卫生级卡箍、2HP功率、输出速度7900rpm、流量容力(水)约300-700L/h(依赖于发动机)、叶尖速度9.4-41m/s(1850ft/min到8070ft/min)。
容器.容器或反应器10是任何类型的其中可以产生氢化的容器。例如，可以串联或并联使用连续的或半连续的搅拌釜式反应器，或一个或多个分批反应器。在某些应用中，容器10可以是塔式反应器，在其它应用中，是管式反应器或多管式反应器。可以设想任何数量的反应器入口管线，其中在图1中显示了一个(管线18)。在某些实施方案中，可以使用入口管线(在图1中没有显示)将催化剂或催化剂料浆导入容器10。容器10可以含有用于排出气体的排出管线17，以及用于氢化产物流的出口产物管线16。在实施方案中，容器10含有多个反应器产物管线16。
在存在适合的时间、温度和压力条件的时候，将会发生氢化反应。就此而言，氢化可以发生在温度和压力条件适合的任何地点。当使用基于流通的料浆的催化剂时，反应更可能发生在图1显示的容器10外部的地点。然而，离散的反应器/容器10通常是理想的，以允许增加持留时间、搅拌和加热和/或冷却。当使用反应器10时，反应器/容器10可以是固定床反应器、流化床反应器或运输床反应器，并且由于催化剂的存在及其对氢化速率的影响，可以变成氢化反应发生的主要位点。
因此，容器10可以是任何类型的其中可以产生氢化的反应器。例如，容器10可以含有一个或多个串联或并联的罐式或管式反应器。氢化反应可以是均相催化反应，其中催化剂在相同的相中作为反应混合物的另一种成分，或者可以是其中涉及固体催化剂的非均相催化反应。当时用容器10时，容器10可以作为料浆反应器、固定床反应器、滴流床反应器、流化床反应器、泡罩塔或其它本技术领域的专业人员已知的方法来运行。
容器10可以含有一个或多个下列部件：搅拌系统，加热和/或冷却能力，压力测量仪器，温度测量仪器，一个或多个注射点，以及液位调节器(未显示)，正如在反应容器设计领域熟知的那样。例如，搅拌系统可以包括马达驱动的混合器。加热和/或冷却装置可以包括例如热交换器。可选地，因为在某些实施方案中大部分转化反应可以在HSD40中发生，因此容器10在某些情况下可以主要用作储存容器。尽管一般不太希望，但在某些应用中可以省略容器10，特别是如果多个高剪切力装置/反应器串联使用时，正如下面进一步描述的。
热传递装置.除了上面提到的容器10的加热/冷却能力、加热器35(图2中的335)和反应器60(图2中的360)之外，在图1中显示的实施方案的修改中还可以考虑其它外部或内部的用于加热或冷却加工物流的热传递装置。例如，可以通过任何本技术领域的专业人员已知的方法将热加入到容器10中，或从容器10中提取热量。也可以考虑使用外部加热和/或冷却热传递装置。对于一个或多个这样的热传递装置而言一些适合的位置是在泵5和HSD 40之间、HSD40和容器10之间，以及当高剪切力氢化装置在多次输送状态运行时在容器10和泵5之间。这样的热传递装置的某些非限制性的例子是壳式、管式、板式和盘管热交换器，正如本技术领域已知的。
泵.真空泵180(图1)和370(图2)是任何适合于分别在反应器60或WFE 400上抽出所需真空的泵。在实施方案中，真空泵180(370)能够在反应器60(WFE 400)上抽出在1kPa到50kPa范围内的真空。
泵5被构造成用于连续或半连续操作，可以是任何能够产生大于202.65kPa(2atm)压力、优选大于303.975kPa(3atm)压力、以允许受控的物流通过HSD40的适合的泵装置。例如，Roper泵公司(Commerce Georgia)的Roper 1型齿轮泵、Dayton Electric Co(Niles，IL)的Dayton压力倍增泵2P372E型，是一种适合的泵。优选情况下，泵的所有接触部分由不锈钢、例如316不锈钢构成。在系统的某些实施方案中，泵5能够产生大于约2026.5kPa(20atm)的压力。除了泵5之外，一个或多个其它的高压泵(未显示)可以包含在图1和2显示的系统中。例如，在HSD40和容器10之间可以包含与泵5类似的增压泵，用于升高在容器10中的压力，或者循环泵可以位于管线17中，用于将气体从容器10循环到HSD 40中。作为另一个例子，可以包含与泵5类似的补料泵。
泵25(图2中的325)是任何适合于将液体原料从管线15(图2中的315)导入到反应器60(图2中的360)中的泵。
从甘油三酯生产脂肪酸和蜡替代品.现在将参考图1对从甘油三酯生产脂肪酸和蜡替代品的工艺方法进行描述。含有甘油三酯的原料可以通过泵25从管线15泵到反应器60中。加热器35可用于对含有甘油三酯的进料流进行预加热。
可以用于本发明的起始原料可以广泛变化。出于本发明的目的，起始原料包括一种或多种精制或未精制的、脱色或未脱色的和/或除味或未除味的脂肪和/或油类。脂肪和油类可以含有单一脂肪或油，或一种以上脂肪和/或油的组合。进料流中的起始甘油三酯油或脂肪(在后文中称为“基础油”)包含未氢化的和/或部分氢化的油。脂肪和油类可以是饱和的、单不饱和的或多不饱和的，或其任何组合。基础油可以选自鱼油、动物油、植物油、合成的油、遗传修饰的植物油，以及它们的衍生物和混合物。在实施方案中，基础油包含植物油。在优选实施方案中，起始原料是单不饱和或多不饱和植物油。在特别优选的实施方案中，起始原料是多不饱和植物油。在实施方案中，起始甘油三酯基础油是精制、脱色和除味过的(RBD)植物油。在实施方案中，基础油起始甘油三酯包含选自高芥子酸油菜籽、大豆、红花、低芥子酸油菜籽、蓖麻、葵花籽和亚麻籽油的植物油。
管线15(图2中的315)中的进料流可以含有选自下列的一种或多种的油脂：黄油脂、可可脂、可可脂代用品、印度赤铁树果脂、烛果脂、乳脂、雾冰藜脂、phulwara脂、sal脂、牛油果脂、乌桕脂、猪油、羊毛脂，牛油、羊脂、动物脂或其它动物脂肪、低芥酸菜籽油、蓖麻油、椰子油、芫荽油、玉米油、棉籽油、榛子油、大麻籽油、亚麻籽油、芒果籽油、道氏池花精油、牛蹄油、橄榄油、棕榈油、棕榈籽油、棕榈油精、棕榈硬脂、棕榈籽油精、棕榈籽硬脂、花生油、菜籽油、米糠油、红花油、茶梅油、大豆油、葵花籽油、妥尔油、山茶油、植物油、可以转化成塑性或固体脂肪的海洋油例如油鲱、蜡烛鱼油、鳕鱼肝油、深海鱼油、pile herd、沙丁鱼油、鲸和鲱鱼油，以及它们的组合。
正如本文上面提到的，碘值是常用的对油的不饱和程度的度量。在本发明中，较高的碘值可能导致较大程度的交联，可能需要较少的时间使油交联。在实施方案中，基础油的IV从约70到超过约170。在实施方案中，原料在室温是液体。在可选的实施方案中，原料在室温是固体。在实施方案中，原料是在室温是固体和在室温是液体的油类的混合物。在优选实施方案中，用于本发明的基础油的碘值大于120，更优选大于130，更优选大于135，更优选大于140。在实施方案中，基础油是碘值在约130到135范围内的未加工的大豆油。在实施方案中，基础油主要含有碘值高于大于70的甘油三酯油。在某些实施方案中，该碘值高于约130。在其它实施方案中，碘值高于约170。基础油可以被修饰，例如进行脱色或除味。基础油可以包含痕量的游离脂肪酸。基础油的来源以及用于制造基础油的方法，对于本技术领域的技术人员来说是已知的。
在实施方案中，基础油源自于天然存在的液体油，例如葵花籽油、低芥酸菜子、大豆油、橄榄油、玉米油、花生油、红花油、高油酸葵花籽油、红花油、纯化的脂肪酸甲酯的甘油酯、聚甘油酯，以及它们的组合。适合的液体油馏分也可以从棕榈油、猪油和动物脂获得，例如通过分馏或通过直接的酯交换反应获得，然后分离油。
在实施方案中，进料流含有多种油，并对进料流中的起始油的比例进行调整，以获得所需的脂肪酸产物组成，以及产物的最终配制一致的底部残留物。
基础油可能具有氧化的倾向。在这种情况下，抗氧化剂可以加入到管线15(图2中的线315)中的基础油中。某些油含有天然抗氧化剂，其它油天然对氧化稳定。对于天然稳定的油来说，可能不需要加入抗氧化剂。加入的抗氧化剂的量依赖于几个因素，包括油的最终用途，油将要接触的温度、压力和氧气含量，以及接触的时间长度。在实施方案中，基础油含有约0.1％到约0.5％重量比的抗氧化剂。
有广泛的各种抗氧化剂适合使用，包括但不限于生育酚、丁基化羟基甲苯(BHT)、丁基化羟基苯甲醚(BHA)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)、乙二胺四乙酸(EDTA)、没食子酸酯(即没食子酸丙基酯、没食子酸丁基酯、没食子酸辛基酯、没食子酸十二烷基酯等)、生育酚、柠檬酸、柠檬酸酯(即柠檬酸异丙基酯)、愈创树脂、去甲二氢愈创木酸(NDGA)、硫代二丙酸、抗坏血酸、抗坏血酸酯(即棕榈酸抗坏血酸酯、油酸抗坏血酸酯、硬脂酸抗坏血酸酯等)、酒石酸、卵磷脂、甲基硅氧烷、聚合的抗氧化剂(阿诺克索默Anoxomer)、植物(或香料和草药)提取物(即迷迭香、鼠尾草、牛至、百里香、墨角兰等)，及其混合物。在实施方案中，抗氧化剂是棕榈酸抗坏血酸酯。在实施方案中，抗氧化剂是棕榈酸抗坏血酸酯与生育酚的组合。
加热器35(图2中的335)被用于对基础油进行预加热，泵15(315)被用于将基础油泵入反应器60(图2中的360)。导入到反应器中的基础油通过例如图1中的热交换器80或图2中的加热罩380进行加热。基础油在惰性条件下在由真空泵180提供的真空下加热。惰性气体可以经过管线50导入到反应器60中。用于吹扫反应器60的惰性气体可以是氮气。真空泵180被用于将在剪切/水解反应中获得的脂肪酸从含有交联产物的底部残留物中真空吸取出来。被吸出的脂肪酸可以经过气体管线70流出反应器60，而底部残留物可以经过管线90流出反应器60。
不受理论的限制，认为本发明的加热工艺导致链的剪切和交联。链的剪切产生了较低碳原子数的脂肪酸馏分，它们然后可以被分馏，正如本文下面进一步讨论的。本文中使用的剪切可以是脂肪酸基团上碳-碳单键或双键的断裂。在某些实施方案中，反应器60含有能够有效增加甘油三酯油的脂肪酸交联和/或断裂的催化剂。例如，美国专利6,696,581描述了在溶剂中使用稀有金属催化剂来交联脂肪酸，并且对于这种交联的机制提出了理论。
加热和真空反应可以以批式、连续或半连续的方式进行，这依赖于使用者的需要。在实施方案中，半连续和连续运行允许通过向反应中连续导入起始原料(例如基础油和/或催化剂)和通过真空吸取提取脂肪酸，进行持续的加工。例如，如图1所示，交联可以作为连续过程来进行。
基础油可以被加热到适合于获得所需挥发性脂肪酸的温度。在实施方案中，基础油被加热到约250℃到约450℃的温度。在实施方案中，反应器60在约200℃到约600℃的温度范围内运行。在可选的实施方案中，反应器60中的温度在约300℃到约400℃的范围内。在其它实施方案中，反应器60中的温度在约310℃到约375℃的范围内。
真空泵180在反应器60中产生1kPa(0.01atm)到50kPa(0.5atm)之间的真空。含有甘油三酯的原料可以被加热约0.5到约5小时的一段时间。在实施方案中，工艺分批进行，每批为约0.1小时到约8小时。在其它实施方案中，批式运行的时间范围为约1小时到约3小时。在其它实施方案中，批式运行的时间是约2小时。
在反应器60中，较轻的脂肪酸被蒸发，油被交联。真空吸取的较轻的挥发性脂肪酸可以通过管线70流出反应器60。在实施方案中，水被导入到反应器60中，以帮助促进水解反应以及剪切反应。在实施方案中，加热和真空反应包含了搅拌和/或与水的反向流动，以增加反应的效率。这可以通过机械方式或通过反向流方法、例如与Colgate-Emery方法中描述的类似的方法来进行。
在图1的实施方案中，从反应器60的基础油中吸取出来的挥发性的较低分子量的脂肪酸经过管线70导入到冷凝器110中。冷凝器110的冷凝物中的冷凝的脂肪酸经过管线115被导入到存储池130中。
真空吸取的脂肪酸产物.管线115中的脂肪酸产物的碳原子数分布可以在6到20之间。在实施方案中，碳原子数在8到16之间。在实施方案中，脂肪酸冷凝物通过例如加热和真空进行分馏，以产生狭窄碳原子数的产物。因此，在实施方案中，本发明的工艺方法还包括将游离脂肪酸分离成由碳原子数定义的馏分，正如本技术领域技术人员已知的那样。常用的分离方法包括例如离心、蒸馏和沉降。例如，如图1所示，存储池130与分馏器150通过管线140流体连通。热交换器160被用于加热分馏器150和分馏脂肪酸。在低于分馏器150中的温度下沸腾的脂肪酸作为气体流入管线155，脂肪酸残留液体可以通过管线170移除。分馏器150可以是例如蒸馏塔。
在图2的实施方案中，反应器360主要用作加热储料器。来自反应器360的产物通过管线385被导入到刮板式薄膜蒸发器WFE 400中。在该实施方案中，含有不同碳链长度的脂肪酸的冷凝物通过刮板式薄膜蒸发器进行分馏。刮板式薄膜蒸发器(WFE)400可用于连续工艺中，其中仔细控制的温度和压力可用于根据沸点分馏特定的碳原子数范围。在图2的实施方案中，WFE 400被用于分离通过管线370流出WFE400的脂肪酸和通过管线390流出WFE 400的交联混合物。也可以使用WFE 400与分馏器150的组合。
在实施方案中，本发明的脂肪酸产物被进一步加工，以产生低不饱和程度、低反式异构体的脂肪酸。在实施方案中，这种进一步的加工包括将本文描述的剪切/水解反应与饱和脂肪酸的移除相偶联。在实施方案中，饱和脂肪酸通过低温结晶从冷凝器140中移除。在低温结晶中，管线140(图1)或管线370(图2)中的脂肪酸产物可以与聚甘油酯晶体修饰剂混合，并对混合物进行冬化处理，以便将饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸分离开。本文中使用的术语“冬化处理”是指将油冷却到低温、直至高熔点的分子形成固体颗粒，其尺寸大得足以通过过滤或离心除去的工艺方法。冬化处理是分级结晶的总工艺的一种特殊化形式。在某些实施方案中，冬化可以在批式反应器、连续反应器和半连续反应器中进行。
在可选的实施方案中，通过本发明的方法产生的脂肪酸通过氢化进行进一步加工。本文中使用的氢化是指在不饱和的脂肪酸的双键上添加氢。这可以通过将液体脂肪酸冷凝物与气态氢在高温和高压下反应来进行。在实施方案中，对于BCR的氢化来说，将本文描述的高剪切力整合到不饱和脂肪酸的氢化反应中，以增加其氢化。
在实施方案中，吸出的脂肪酸通过利用本技术领域的专业人员已知的方法与醇进行反应来进一步加工成脂肪酸酯。在实施方案中，吸出的脂肪酸通过利用本技术领域的专业人员已知的方法与胺进行反应被转化成脂肪胺。
在实施方案中，脂肪酸馏分被加工以分离出天然存在于利用溶剂或压榨技术从植物和动物提取的油类中的少量甾醇。卵磷脂或磷酯酰胆碱(水解后产生两分子脂肪酸和一分子甘油磷酸和一分子胆碱的磷脂)也可以从底部残留物和/或真空冷凝物中分离出来。
在实施方案中，吸出的脂肪酸含有低百分含量的反式异构体脂肪酸。在实施方案中，吸出的脂肪酸含有低于约6％重量比的反式异构体。在实施方案中，吸出的脂肪酸含有低于约30％重量比的C18含量。
在实施方案中，真空吸出的脂肪酸可用于食品、制药、化学、塑料和化妆品工业中。例如，脂肪酸可以是食品级的，可以用作药丸/药片的粘合剂/胶粘剂。脂肪酸可以经历酯化、酰胺化、腈和盐的形成。例如，脂肪酸的钠盐是块皂的主要成分。脂肪酸酰胺和酯可以用作塑料加工助剂。
从BCR生产蜡替代物.在反应器60或WFE 400中没有被真空吸出的残留物质在本文中被称为“底部残留物”、“底部交联残留物”或BCR。在实施方案中，交联的底部残留物含有甘油单酯、二酯、三酯、四酯或五酯和/或酯。由于游离脂肪酸基团的交联，也可能存在脂肪酸二聚体和三聚体。BCR可以具有低于约110的碘值。在实施方案中，BCR的碘值低于约50，在其它实施方案中，低于约10。
在实施方案中，管线90(图2中的390)中的残留相主要含有单酰甘油、二酰甘油和三酰甘油，被进一步加工以提取出额外的脂肪酸。在实施方案中，这种进一步的加工包括将至少一部分管线90(图2中的390)中的残留产物，通过循环例如图1中的循环物流95重新循环回水解/剪切加工中。循环物流95可以导入到位于加热器135上游或下游的管线15中。在批式实施方案中，保留在批式反应器60中的残留相在进一步加热前，可以与附加的含有脂肪酸甘油酯的成分混合。
在另一个实施方案中，含有残留的交联的甘油三酯、甘油二酯和甘油单酯的底部残留物，可以单独地或与另外的甘油三酯混合，作为原料进行氢化。在真空吸出脂肪酸后获得的交联的底部残留物可以与不饱和的油混合，并进行氢化，由此可以产生增强的氢化植物油蜡。在氢化原料油中加入来自本发明的底部残留物，可以有利地修饰氢化的植物油产物的性质。增强的氢化产物(在后文中称为EHP)可以用作石油蜡和石油蜡混合物的部分或完全替代物。在实施方案中，在氢化原料油中加入底部残留物导致了植物油蜡成品的塑化，使它适合于用作石油蜡例如石油和微晶体蜡以及常规的石蜡的替代物。
含有底部残留物的原料油的氢化可以通过本技术领域的技术人员已知的任何方法来进行。在实施方案中，氢化通过将底部残留物与气态氢在高温和高压下反应来进行。在实施方案中，高剪切力被用于增强含有交联的底部残留物的油的氢化。在实施方案中，使用了外部高剪切力混合器来加速氢化反应。在这样的实施方案中，氢气、氢化原料以及可选的催化剂在高剪切力混合器中混合并导入容器10，在容器10中随时间控制反应条件，直到达到所需的IV值。
现在将参考图1讨论利用高剪切力氢化含有底部残留物的原料油。管线90与管线21流体连通，通过它可以将至少一部分管线90中的BCR导入HSD 40。通过这种方式，管线13中的氢化原料可以含有1％到100％重量比的BCR和0％到约99％重量比的不饱和的基础油，基础油可以通过管线21导入。在含有BCR的原料的氢化的运行中，可分散的含有氢的气流被导入管线22，在管线13中与含有BCR的氢化原料混合。含有氢的气体可以是基本上纯的氢气，或者是含有氢气的气流。
在实施方案中，含有氢的气体被直接通入HSD 40，而不是与管线13中的液体氢化原料混合。可以操作泵5以泵入氢化原料，以建立压力和给HSD 40进料，以提供通过高剪切力装置(HSD)40的受控的流动。在某些实施方案中，泵5将HSD入口流的压力增加到超过202.65kPa(2atm)，优选超过约303.975kPa(3个大气压)。通过这种方式，高剪切力可以与压力组合，以增加反应试剂的内部混合和氢化。
在实施方案中，反应试剂和(如果存在的)催化剂(例如水溶液和催化剂)首先在容器10中混合。反应试剂通过例如入口管线(在图1中未显示)进入容器10。可以设想任何数量的容器10入口管线。在实施方案中，容器10装有催化剂，如果需要，催化剂按照催化剂供应商推荐的步骤活化。
在泵出后，管线13中的氢气和氢化原料在HSD 40中混合，用于产生含氢气体在氢化原料中的细的分散体系。在HSD 40中，含氢气体和氢化原料被高度分散，形成了氢气的纳米气泡、亚微米尺寸的气泡和/或微米气泡，以良好地溶解在溶液中并增加反应试剂的混合。例如，被构造成含有三个串联的转子-定子组合的高剪切力三级分散装置、
Figure A20088001018700331
DR 2000/4型分散器，被用于产生可分散的含氢气体在含有氢化原料的液相(即“反应试剂”)中的分散体系。转子/定子组可以按照例如图3中的显示构造。混合的反应试剂通过管线13进入高剪切力装置，并进入第一级转子/定子组合。第一级转子和定子可以分别具有周边分隔的第一级转子齿和定子齿。从第一级流出的粗的分散体系进入第二级转子/定子级。第二级的转子和定子也可以分别含有周边分隔的转子齿和定子齿。从第二级出现的气泡尺寸减小的分散体系进入第三级转子/定子组合，它可以含有分别具有转子齿和定子齿的转子和定子。分散体系通过管线18流出高剪切力装置。在某些实施方案中，剪切速率在沿着物流260的方向上纵向逐级增加。
例如，在某些实施方案中，第一级转子/定子中的剪切速率大于后续级中的剪切速率。在其它实施方案中，在物流的方向上剪切速率基本上恒定，在每一级中的剪切速率基本上是相同的。
如果高剪切力装置40包含PTFE密封件，密封件可以使用本技术领域已知的任何适合的技术来冷却。例如，流入管线13或管线21中的反应试剂流可以被用于冷却密封件，并由此在进入高剪切力装置40之前根据需要进行预加热。
HSD40的转子可被设置为以与转子的直径和所需的叶尖速度相称的速度旋转。正如上面描述的，高剪切力装置(例如胶体磨或带有锯齿边缘的分散器)在定子和转子之间或者具有固定的间隙，或者具有可调整的间隙。HSD 40用于将含氢气体和氢化原料充分地混合。在工艺的某些实施方案中，通过操作高剪切力装置降低反应试剂的运输阻力，使得反应的速度增加了超过约5％。在工艺的某些实施方案中，通过操作高剪切力装置降低反应试剂的运输阻力，使得反应的速度增加了超过约5倍。在某些实施方案中，反应的速度增加了至少10倍。在某些实施方案中，反应的速度增加了约10倍到约100倍。
在某些实施方案中，HSD 40以至少4500ft/min、可以超过7900ft/min(40m/s)的叶尖速度投送至少300L/h。功率消耗可以是约1.5kW。尽管测量HSD 40中的旋转的剪切部件或旋转元件的尖端的即时温度和压力是困难的，但据估计在空化条件下，在充分混合的反应试剂中观察到的局部温度超过500℃，压力超过500kg/cm2。高剪切力的混合导致了含氢气体分散在微米或亚微米尺寸的气泡中。在某些实施方案中，得到的分散体系具有小于约1.5μm的平均气泡尺寸。因此，经过管线18从HSD40出来的分散体系含有微米和/或亚微米尺寸的气体气泡。在某些实施方案中，平均气泡尺寸在约0.4μm到约1.5μm的范围内。在某些实施方案中，得到的分散体系的平均氢气气泡尺寸小于1μm。在某些实施方案中，平均气泡尺寸小于约400nm，在某些情况下可以是约100nm。在许多实施方案中，微泡分散体系能够在大气压下保持分散至少15分钟。
一旦分散后，得到的气/液或气/液/固(在使用固体催化剂料浆环的情况下)分散体系通过管线18流出HSD 40并进料到容器10中，如图1所示。作为反应试剂在进入容器10之前充分混合的结果，显著部分的化学反应发生在存在或不存在催化剂的HSD 40中。因此，在某些实施方案中，反应器/容器10可以主要用于加热和从增强的氢化产物中分离未反应的氢气，以及将该氢气循环回HSD的入口。可选的或此外，容器10可以用作主要反应容器，大多数氢化反应在其中发生。例如，在实施方案中，容器10是含有氢化催化剂的固定床的固定床反应器。
容器/反应器10可以以连续或半连续流动状态进行操作，或可以以批式状态操作。可以使用加热和/或冷却能力(例如冷却管)和温度测量仪器将容器10的内含物维持在特定的反应温度下。容器中的压力可以使用适合的压力测量仪器进行监测，容器中的反应试剂液位可以使用液位调节器(未显示)、通过本技术领域的专业人员已知的技术来进行控制。内含物可以连续地或半连续地搅拌。
催化剂.如果使用催化剂促进氢化，催化剂可以作为料浆或催化剂流导入到容器10中。可选地或此外，催化剂可以在别处加入。例如，在实施方案中，催化剂料浆可以直接注入到管线21中。在实施方案中，容器/反应器10含有本技术领域的专业人员已知的任何适合于氢化反应的催化剂。在实施方案中，使用了镍氢化催化剂。
氢化原料反应试剂的大批或总体操作温度在理想情况下维持在闪点以下。在某些实施方案中，高剪切力氢化的操作条件包括从约100℃到约230℃的温度。在实施方案中，温度在约160℃到180℃的范围内。在特定的实施方案中，容器10中的反应温度特别是在约155℃到约160℃的范围内。在某些实施方案中，容器10中的反应压力在约202.65kPa(2atm)到约5.6MPa-6.1Mpa(55-60atm)的范围内。在某些实施方案中，反应压力在约810.6kPa到约1.5Mpa(8atm到约15atm)的范围内。在实施方案中，容器10在天气压或接近大气压下操作。
可选地，管线18中的分散体系在进入容器10之前，如果需要，可以被进一步加工。在容器10中，通过与氢气反应，发生/持续氢化。容器的内含物可以被连续地或半连续地搅拌，反应试剂的温度可以被控制(例如使用热交换器)，容器10中的流体液位可以使用标准技术来调节。根据具体应用的需要，氢化产物可以连续地、半连续地或分批地进行生产。过量的未反应的氢气可以通过管线17流出容器10。在实施方案中，对反应试剂和条件进行选择，使得管线17中的气体流含有少于约6％重量比的未反应的氢气。在某些实施方案中，管线17中的反应气体流含有约1％到约4％重量比的氢气。通过管线17移除的反应气体可以被进一步处理，如果需要，未反应的氢气可以循环到例如HSD 40中。
增强的氢化产物(在后文中称为EHP)通过管线16流出容器10。EHP可以适合地作为基于石油的蜡例如石蜡和微晶体蜡的替代物，应用于包括粘合剂、蜡烛、纸张涂层、fire logs、刨花板、复合板材、沥青修饰、水果涂层、石膏板、电缆填充，在化妆品中作为凡士林油的代用品，在PVC中作为塑料润滑剂，以及其它通常使用石油蜡的应用中。本公开的这个方面的实施方案包括含有EHPs或残留的交联的甘油三酯、甘油二酯和甘油单酯与石油或其它天然存在的蜡的混合物的组合物。通过加入EHPs而衍生的属性可以包括柔韧性、粘性和/或硬度的改变。可以取代1％到100％重量比的凡士林油或微晶体蜡材料。与常规的氢化甘油三酯随着氢化水平的增加(随着碘值的降低)而倾向于变硬和变脆相反，本公开的实施方案的EHPs可以克服这些缺点。
正如上面提到的，EHP可以通过将含有1％到100％重量比的底部交联残留物(例如在分批移除脂肪酸后从图1的管线90或图2的管线390或从反应器60获得的)和0％到99％重量比的未氢化的或部分氢化的基础油的氢化原料进行氢化而形成。BCR的量可以被调整，以便将获得的EHP的熔点改变到所需范围内。在实施方案中，EPH具有从约40℃到50℃(110°F to 120°F)的熔点；在实施方案中，EHP具有从约70℃到约75℃(160°F到约165°F)的熔点。在实施方案中，EHP适合于用作例如烛蜡，因为由于在氢化原料中存在BCR，脆性被降低了。
在实施方案中，1％到99％重量比的EHP与99％到1％重量比的传统石蜡被混合。在传统石蜡中添加EHP可以用作胶粘剂/粘合剂，用于代替常规的胶粘剂和粘合剂，例如乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)。使用EHP代替传统的化学粘合剂是理想的，因为EHP是可生物降解的。此外，EHP可以是食品级的、适合于食用目的的蜡，例如用于产品盒的涂层。
在另一个实施方案中，可以加入酯例如单、二、三、四或五酯，以修饰和增强最终组合物的所需物理性质。
在某些实施方案中，可能希望将容器10的内含物、或含有不饱和油的液体级份，在第二次传送过程中传送通过HSD 40。在这种情况下，管线16可以与管线21相连，正如管线20所显示的那样，使得至少一部分管线16的内含物从容器10循环，并被泵5泵入管线13，并因此进入HSD 40。附加的含氢气体可以通过管线22注入管线13，或者可以直接加入到高剪切力装置中(未显示)。在其它实施方案中，在将产物流中一部分不饱和的液体循环到高剪切力装置40中之前，管线16中的产物流可以被进一步处理(例如从其中分离饱和的产物)。
在某些实施方案中，可以将两个或多个象HSD 40那样的或构造不同的高剪切力装置串联排列，并用于进一步增强氢化反应。多个装置可以以批式或连续状态运行。在某些需要单次传送或“一次通过”工艺的情况下，使用串联的多个高剪切力装置也可能是有利的。在某些实施方案中，当多个高剪切力装置串联运行时，可以省略容器10。例如，在实施方案中，管线18中的出口分散体系可以进料到第二个高剪切力装置。当多个高剪切力装置40串联运行时，附加的氢气可以注入到每个装置的入口进料流中。在某些实施方案中，多个高剪切力装置40并联运行，其出口分散体系被导入一个或多个容器10中。
特点.在实施方案中，由于其中不饱和程度的降低，通过本公开的系统和方法生产的脂肪酸和“底部残留物”比常规获得的产物更加稳定。在实施方案中，通过本公开的方法获得的抽出的脂肪酸与通过常规的甘油三酯水解获得的脂肪酸相比，具有优越的产品外观。当通过Gardner色度标准(ASTM测试方法D1544)进行测量时，抽出的脂肪酸可以具有浅的颜色。在实施方案中，抽出的脂肪酸是基本上无色的。在实施方案中，通过本公开的方法获得的抽出的脂肪酸与通过常规的甘油三酯水解获得的脂肪酸相比，当通过碘值度量时具有优越的稳定性，以及相应的脂肪酸的较低的不饱和程度。
在HSD 40中对氢气和氢化原料施加增强的混合，潜在地允许氢化原料更快和/或更完全地氢化。在某些实施方案中，增强的混合使得增加处理物流的通量成为可能。在某些实施方案中，高剪切力混合装置被整合到现有的工艺中，由此使生产增加(即更大的通量)。与某些试图通过简单地增加反应器压力来增加氢化程度的方法相反，外部高剪切力混合装置提供的优越的分散体系和接触，在许多情况下允许降低总的操作压力，同时维持或甚至增加反应的速度。不希望受到特定理论的限制，认为高剪切力混合的水平或程度足以增加质量传递速率，也可能产生局部的非理想的条件，使得原本根据Gibbs自由能预测预计将不会发生的反应得以发生。局部的非理想条件认为在高剪切力装置内部发生，导致增加的温度和压力，其中最显著的增加认为将是局部压力。高剪切力装置中压力和温度的增加是即时和局部化的，一旦流出高剪切力装置后，快速返回到大量或平均系统条件。在某些情况下，高剪切力混合装置诱导了足够强度的空化作用，将一种或多种反应试剂解离成自由基，它可以加剧化学反应，或允许反应在比通常需要的条件严苛性更低的条件下发生。空化作用也可以通过产生局部湍流和液体微循环(声学流动)，增加运输过程的速度。在化学/物理加工应用中使用空化现象的概述，提供在Gogate等的《空化作用：新兴的技术》中(“Cavitation：A technology on the horizon，”Current Science 91(No.1)：35-46(2006))。本发明的系统和方法的某些实施方案的高剪切力混合装置诱导了空化作用，由此使氢气和甘油三酯解离成游离基，它们然后进行反应产生了增强的氢化产物。
在高剪切力装置40中产生的管线18中的分散体系中的微米尺寸和/或亚微米尺寸的氢气泡的增加的表面积，导致了氢气与通过管线13导入的氢化原料中的不饱和的油发生更快和/或更完全的反应。正如本文上面提到的，其它的益处是在较低温度和压力下操作容器10的能力，从而导致了运行和基建成本的节省。在氢化中使用高剪切力的益处包括但不限于更快的循环时间、增加的通量、降低的运行成本和/或降低的资本消耗，这是由于可设计出较小的氢化反应器和/或在较低温度和/或压力下运行氢化反应器。
外部高剪切力机械装置的使用，提供了氢气和加氢原料在反应器/高剪切力装置的受控环境中的快速接触和混合。高剪切力装置降低了氢化反应的质量传递限制，因此可以增加总反应速度，降低了未反应的氢气的量，增加了增强的氢化产物中的饱和程度，和/或允许在预计可能不会发生实质性反应的总体运行条件下发生实质性的氢化。
实施例
实施例1：从甘油三酯中分馏脂肪酸
使用了图1中显示的含有反应器60、冷凝器110、存储池130和真空泵180的系统，从未加氢的大豆油生产脂肪酸。反应器60是装备有搅拌器的球形12升/3颈玻璃烧瓶。搅拌器是磁力搅拌棒3”x3/4”，用于在反应和冷却过程中混合反应器烧瓶60中的内含物。烧瓶反应器60以批式状态运行(在该实施例中没有液体管线90)，加热装置80是位于反应器烧瓶60的瓶体周围的加热罩。
基础未氢化的大豆油被精制过，但是没有除味或脱色，源自于ADM Corp，Decatur，IL。在这里包含的实施例中，使用AOCS官方方法Ce 2-66(美国油料化学家学会，American Oil Chemists′Society(AOCS)2211 W.Bradley Ave.，Champaign，IL)获得甘油三酯的脂肪酸组成。碘值通过AOCS推荐技术(Recommended Practice)Cd 1c-85测定。基础油的分析显示在表2中。
Figure A20088001018700401
将体积为7.57L(2加仑)的其组成显示在表2中的基础油放置在反应器60中。将油加热到320℃并维持3小时，同时进行搅拌。通过惰性气体管线50将氮气引入反应器烧瓶60，并通过反应器烧瓶60鼓泡以维持惰性条件。在3小时结束时，关闭加热罩80，使用真空泵180在冷凝器110上抽出101.6kPa(30英寸汞柱)的真空，同时通过对流将油冷却到200℃。
冷凝物(收集在存储池130中)为约700mL。冷凝物和底部残留物(12升反应器烧瓶60中的残留物)通过AOCS方法Celc 89进行分析，碘值通过USP/NF 401方法分析。顺式和反式异构体的测量按照在AOCS官方方法Ce 1c-89中描述的测试方法来进行。结果显示在表3中。
Figure A20088001018700402
Figure A20088001018700411
结果显示与基础油相比碘值显著降低了(对于“底部残留物”来说碘值降低了77％，对于冷凝物来说降低了44％)，表明存在的双键的数量减少了。结果还表明冷凝物的C18含量显著降低了。
实施例2：含有BCR的氢化原料油的氢化
将来自实施例1的BCR与RBD(精制、脱色和除味过的)大豆油以不同的交联底部残留物比例进行混合，并进行氢化。研究了增强的氢化蜡产物的性质。纯度为99.9％(+)(标准：IS：HY 200)的纯化的II级氢气从Airgas Corp获得。将氢气通过减压阀经过管线进料到高压釜的蛇形管中，用于在油中混合。
使用了下面的步骤来氢化甘油三酯混合物。将未氢化的植物油和指定水平的底部残留物放置在装备有电加热罩、搅拌器(搅动器)、气体入口和出口、温度探针和压力表的压力反应器中。反应器(2升反应器，由Parr Inc，Moline，Illinois制造)中装有植物油和2％重量比的镍催化剂(
Figure A20088001018700421
来自于BASF Catalysts LLC，Erie，PA)。将反应器用氮气和/或氢气吹扫。将植物油加热到反应温度。保持温度，氢气的注入持续1小时。停止加热，通过将空气吹过反应器并停止氢气流使反应器冷却。当达到环境温度时停止冷却。从反应器中取出产物并进行分析。运行的结果显示在表4中，其中RBD油与25％、10％和5％的从实施例1获得的底部交联残留物进行混合。
Figure A20088001018700422
正如在表4中看到的，通过混合底部残留物和基础油然后进行氢化而产生的增强的氢化蜡，表现出与源自于石油的蜡相当的特征和物理性质，适合于代替石油蜡用于粘合剂、蜡烛、纸张涂层、fire logs、刨花板、复合板材、沥青修饰、水果涂层、石膏板、电缆填充，在化妆品中作为凡士林油的代用品，在PVC中作为塑料润滑剂，以及其它使用石油蜡的应用中。
尽管已经对本发明的优选实施方案进行了说明和描述，但本技术领域的专业人员可以对其进行修改而不背离本发明的精神和教导。本文描述的实施方案仅仅是示例性的，而不是打算进行限制。本文公开的发明的许多变化和修改是可能的，并处于本发明的范围之内。当数值范围或限度被明确陈述时，这些表述的范围或限度应该被理解为包含了在例如处于明确陈述的范围或限度的量值内的重叠的范围或限度(例如从约1到约10包含了2、3、4等；大于0.10包含了0.11、0.12、0.13，等等)。对于任何宣称的要素来说，使用术语“可选地”，目的是指目标要素是需要的，或者是不需要的。两种选择方案都打算包含在权利要求的范围之内。较宽泛的术语例如包含(comprises)、包括(includes)、具有(having)等的使用，应该被理解为为较狭窄的术语例如包含(consisting of)、基本上包含(consisting essentially of)、基本上含有(comprised substantially of)等提供了支持。
因此，保护的范围不受上面提出的说明书的限制，而是仅仅受限于下面的权利要求书，其范围包括权利要求书的主题内容的所有等同方式。各个和每一权利要求被整合在说明书中作为本发明的实施方案。因此，权利要求书是进一步的描述，是本发明的优选实施方案的补充。所有本文引用的专利、专利申请和出版物的公开内容，在它们为本文提出的内容提供示例性的、程序性的或其它详细情况的补充的程度上，在此引为参考。

Claims (20)

1.生产蒸发的脂肪酸的方法，该方法包括：
将含有至少一种脂肪或油的原料在反应器中在惰性真空中加热以蒸发出脂肪酸；以及
将蒸发的脂肪酸从含有交联的油的底部残留物中分离出来。
2.权利要求1的方法，其中原料选自黄油脂、可可脂、可可脂代用品、印度赤铁树果脂、烛果脂、乳脂、雾冰藜脂、phulwara脂、sal脂、牛油果脂、乌桕脂、猪油、羊毛脂、牛油、羊脂、其它动物脂、低芥酸菜籽油、蓖麻油、椰子油、芫荽油、玉米油、棉籽油、榛子油、大麻籽油、亚麻籽油、芒果籽油、道氏池花精油、牛蹄油、橄榄油、棕榈油、棕榈籽油、棕榈油精、棕榈硬脂、棕榈籽油精、棕榈籽硬脂、花生油、菜籽油、米糠油、红花油、茶梅油、大豆油、葵花籽油、妥尔油、山茶油、植物油、海洋油及其组合。
3.权利要求1的方法，其中原料具有大于70的碘值。
4.权利要求1的方法，还包括使原料与交联催化剂在加热过程中接触。
5.权利要求1的方法，其中加热到约200℃到约600℃的温度，其中真空在1.0kPa到约50kPa的范围内。
6.权利要求1的方法，还包括将蒸发的脂肪酸冷凝以获得脂肪酸冷凝物。
7.权利要求1的方法，还包括将水导入反应器中以促进水解。
8.权利要求1的方法，还包括将脂肪酸分馏。
9.生产氢化产物的方法，该方法包括：
对权利要求1产生的底部残留物进行加氢以产生氢化的产物。
10.权利要求9的方法，其中底部残留物在氢化之前与约0到约99％重量比的基础油混合。
11.权利要求9的方法，其中底部残留物的加氢可以包括对含有底部残留物和氢气的混合物施加大于约20,000s-1的剪切速率。
12.权利要求9的方法，其中底部残留物的加氢包括形成包含了分散在含有底部残留物的液相中的含氢气泡的分散体，其中气泡的平均直径小于5.0μm。
13.权利要求12的方法，其中分散体的形成包括将含氢气体和液相在高剪切力装置中相接触，其中高剪切力装置含有至少一个转子，其中至少一个转子在分散体形成的过程中以至少22.9m/s(4,500ft/min)的叶尖速率旋转。
14.按照权利要求9生产的氢化产物。
15.含有石油蜡和按照权利要求9生产的氢化产物的混合的蜡。
16.用于从甘油三酯中分离出脂肪酸的系统，该系统包括：
反应器；
可将反应器的内含物加热到200℃到600℃的温度的加热装置；以及
在所述反应器上能够抽出1kPa到50kPa范围内的真空的真空泵。
17.权利要求16的系统，还包括适合于分馏脂肪酸的分馏器。
18.权利要求16的系统，其中反应器包含用于含有甘油三酯的蒸汽的入口，用于蒸发的脂肪酸的出口，和用于底部残留物的出口，其中系统还包含至少一个高剪切力混合装置，它含有至少一个转子和至少一个定子，之间隔有剪切间隙，其中剪切间隙是至少一个转子和至少一个定子之间的最小距离，其中高剪切力混合装置能够产生大于22.9m/s(4,500ft/min)的至少一个转子的叶尖速率，并且其中高剪切力装置的入口与反应器的底部残留物出口流体连通。
19.用于生产氢化产物的系统，该系统包括：
含有用于含甘油三酯的蒸汽的入口、用于蒸发的脂肪酸的出口和用于交联产物的出口的反应器；
可将反应器的内含物加热到200℃到600℃的温度的加热装置；
在反应器上能够抽出1kPa到50kPa范围内的真空的真空泵；以及
氢化反应器，其中氢化反应器的入口与用于交联产物的出口流体连通。
20.权利要求19的系统，还在氢化反应器的上游包含高剪切力装置，其中高剪切力装置包含至少一个转子和至少一个定子。
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