CN101607882A - 一种干法生产硬脂酸盐的工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种干法生产硬脂酸盐的工艺，硬脂酸、金属化合物和水以重量比为82～88％∶10～15％∶2～5％的比例添加到反应装置中，在温度50～150℃、压强0～0.10MPa，搅拌反应1～5小时，即得到硬脂酸盐。该反应装置是电机(1)与减速器(2)连接，减速器(2)与齿轮变速器(3)连接，齿轮变速器(3)与反应容器(4)内安装的搅拌器(9)连接；反应容器(4)上方设置加料口(6)，反应容器(4)外设置夹套(8)，反应容器(4)下方设置出料口(10)。本发明简化操作步骤，降低成本和能耗，减少了废水的排放量，降低治污费用，更减少了对环境的影响，克服了传统湿法生产硬脂酸盐的工艺的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种硬脂酸盐的生产工艺及装置，具体来说是一种干法生产硬脂酸盐的工艺及装置。
背景技术
硬脂酸盐类(又称皂类)品种很多，常见的有硬脂酸铅、硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸镁等。该系列产品应用范围很广，如医药工业，食品工业，涂料，造纸，文具，化妆品，塑料，橡胶，合成纤维等工业都广泛应用。
硬脂酸盐类产品的生产，如硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌等，传统工艺均以复分解法制得。复分解法生产的最大缺点为效率低、废水量大。以硬脂酸钙为例，目前硬脂酸钙市场前景良好，该产品没有毒性，应用范围很广，据不完全统计国内外市场每年需求量达10万吨。但是传统工艺硬脂酸钙都是在水介质中生产，反应结束后所得的硬脂酸钙中含有大量的副产物氯化钠，必须经过过滤，并要用大量的水洗涤才能达到产品标准。生产一吨硬脂酸钙往往要产生近50吨的废水，废水中含有大量的氯化钠。还有微量的极细粉末穿过过滤器，造成废水COD和悬浮物超标的情况；同时也增大废水处理压力和治污成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种干法生产硬脂酸盐的工艺及装置，简化操作步骤，降低成本和能耗，减少了废水的排放量，降低冶污费用，更减少了对环境的影响，保护了周边的环境，克服了传统湿法生产硬脂酸盐的工艺的缺点。
为了解决上述问题，本发明提供了如下技术方案：
该干法生产硬脂酸盐的工艺：硬脂酸、金属化合物和水以质量比为82～88％∶10～15％∶2～5％的比例添加到反应装置中，在温度50～150℃、压强0～0.10MPa，搅拌反应1～5小时，即得到硬脂酸盐。
金属化合物和硬脂酸的反应温度为80～120℃；
加入的水为去离子水；去离子水包括离子交换水、电渗析水或重蒸馏水等；
金属化合物包括金属氢氧化物、金属氧化物或碳酸盐；具体来说，金属化合物包括氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氧化钙、氧化镁、氧化锌或碳酸锌等。
硬脂酸盐生产工艺中使用的反应装置，它包括反应容器、加料口和夹套，电机与减速器连接，减速器与齿轮变速器连接，齿轮变速器与反应容器内安装的搅拌器连接；反应容器上方设置加料口、气体进出管道口，反应容器外设置夹套，反应容器下方设置出料口，夹套侧面设置蒸汽和冷却水进口和蒸汽和冷却水出口。
搅拌器为2个，并反向剪切旋转，可变频调速；
反应容器上方设置测温口；反应容器为耐压容器。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、传统工艺将十倍于硬脂酸投料量的水与硬脂酸加热到80～100℃反应，消耗了大量热能，经过过滤脱水的物料中至少含有50％以上的水份，必须在干燥器中干燥，也要耗费大量的热能；而本发明工艺生产虽然反应温度较高(50℃-120℃)，但所加热的物料总量少，仅相当于湿法工艺的1/20，而且不需要产品烘干工序，大大降低了能耗，反应也非常完全。另外，物料在反应数小时的过程中，处于100℃以上的高温，原来可能在原料中存活的微生物将完全失去活性，实际上起到了对硬脂酸盐杀菌作用的特殊要求。
2、本发明的反应温度50℃-120℃，高温有利于金属化合物和硬脂酸的反应，反应完毕后，添加的去离子水和反应生成水以水蒸汽的方式排出，表面附着水经抽真空即可达到干燥要求。排出后直接粉碎就得到了成品。干法工艺使成品质地比其他方法生产出来的产品更疏松，质量更好，后处理更简单。
3、本发明的产品质量更稳定、更优越，由于直接采用硬脂酸和金属化合物反应步骤少，过程无废水，不存在钠盐超标或洗涤差异引起的质量差异问题。
4、降低了成本，省掉了压滤、洗涤、干燥等工序，缩短了生产周期，提高了生产效率、降低了能耗和劳动力成本，而且降低了治污成本。
5、保护了环境，本发明仅在反应过程加入相当于产品5％的去离子水，无须过滤、洗涤，减少了大量废水的产生，每吨可减少50吨废水，省掉了废水处理成本，提高产品的市场竞争力。同时，其绿色环保的生产工艺，符合国家提倡的绿色产业发展方向，具有积极深远的社会效益。
6、本发明采用去离子水参加反应，有效降低或消除了反应过程中杂质离子的干扰。
7、本发明采用双搅拌器，且为双浆反向剪切旋转，结构简单，使反应原料搅拌均匀、反应充分。
附图说明
图1是本发明反应装置的示意图，其中1、电机，2、减速机，3、齿轮变速器，4、反应容器，5、测温口，6、加料口，7、气体进出管道口，8、夹套，9、搅拌器，10、出料口，11、蒸汽和冷却水入口，12、蒸汽和冷却水出口。
图2是图1的局部俯视图。
具体实施方式：
实施例1：反应原料：氢氧化钙48公斤，硬脂酸352公斤，去离子水15公斤。
首先将硬脂酸通过加料口6投入反应容器4中，加热搅拌10min左右，待温度升到50℃后，将氢氧化钙投入，充分搅拌后从进料口倒入15kg的去离子水，通过气体进出管道口7不断通入氮气，将反应容器4中的空气从顶部加料口6排出，逐步将反应容器4中的空气置换成氮气后，关紧加料口6和气体进出管道口7阀门。在搅拌的同时，逐渐将反应物料加温至80℃～120℃之间。保持反应容器4内的去离子水和反应生成水形成的蒸汽压在0～0.1MPa之间。反应两小时左右后，打开气体进出管道口7阀门，将其中氮气、去离子水蒸汽和反应生成的水蒸气排出反应容器4。测产物水分是否符合行业规定要求，如果水分偏高，则从气体管道7抽真空至符合水分要求为止，然后将产物从出料口10放出。
实施例2：反应原料：氧化钙30公斤，硬脂酸285公斤，去离子水12公斤。
首先将氧化钙通过加料口6投入反应容器4中，搅拌并加入去离子水，待氧化钙与水反应完全后投入硬脂酸，通过气体进出管道口7不断通入氮气，将反应器4中的空气从顶部加料口6排出，逐步将反应器4中的空气置换成氮气后，关紧加料口6和气体进出管道口7阀门。在搅拌的同时，逐渐将反应物料加温至80℃～120℃之间。保持反应器4内的去离子水和反应生成水形成的蒸汽压在0～0.1MPa之间。反应两小时左右后，打开气体进出管道口7阀门，将其中氮气、去离子水蒸汽和反应生成的水蒸气排出反应容器4。测产物水分是否符合行业规定要求，如果水分偏高，则从气体管道7抽真空至符合水分要求为止，然后将产物从出料口10放出。
实施例3：反应原料：氧化锌49.5公斤，硬脂酸330公斤，去离子水15公斤。
首先将氧化锌通过加料口6投入反应容器4中，搅拌并加入去离子水，待氧化锌与水反应完全后投入硬脂酸，通过气体进出管道口7不断通入氮气，将反应器4中的空气从顶部加料口6排出，逐步将反应器4中的空气置换成氮气后，关紧加料口6和气体进出管道口7阀门。在搅拌的同时，逐渐将反应物料加温至80℃～110℃之间。保持反应器4内的去离子水和反应生成水形成的蒸汽压在0～0.1MPa之间。反应两小时左右后，打开气体进出管道口7阀门，将其中氮气、去离子水蒸汽和反应生成的水蒸气排出反应容器4。测产物水分是否符合行业规定要求，如果水分偏高，则从气体管道7抽真空至符合水分要求为止，然后将产物从出料口10放出。
实施例4：反应原料：氢氧化钠45公斤，硬脂酸300公斤，去离子水10公斤。
将硬脂酸通过加料口6投入反应容器4中，加热搅拌10min左右，待温度升到50℃后，将氢氧化钠投入，充分搅拌后从进料口倒入10kg的去离子水，通过气体进出管道口7不断通入氮气，将反应器4中的空气从顶部加料口6排出，逐步将反应器4中的空气置换成氮气后，关紧加料口6和气体进出管道口7阀门。在搅拌的同时，逐渐将反应物料加温至80℃～120℃之间。保持反应器4内的去离子水和反应生成水形成的蒸汽压在0~0.1MPa之间。反应两小时左右后，打开气体进出管道口7阀门，将其中氮气、去离子水蒸汽和反应生成的水蒸气排出反应容器4。测产物水分是否符合行业规定要求，如果水分偏高，则从气体管道7抽真空至符合水分要求为止，然后将产物从出料口10放出。
实施例5：反应原料：氢氧化镁40公斤，硬脂酸310公斤，去离子水12公斤。
将硬脂酸通过加料口6投入反应容器4中，加热搅拌10min左右，待温度升到50℃后，将氢氧化镁投入，充分搅拌后从进料口倒入12kg的去离子水，通过气体进出管道口7不断通入氮气，将反应器4中的空气从顶部加料口6排出，逐步将反应器4中的空气置换成氮气后，关紧加料口6和气体进出管道口7阀门。在搅拌的同时，逐渐将反应物料加温至80℃～120℃之间。保持反应器4内的去离子水和反应生成水形成的蒸汽压在0～0.1MPa之间。反应两小时左右后，打开气体进出管道口7阀门，将其中氮气、去离子水蒸汽和反应生成的水蒸气排出反应容器4。测产物水分是否符合行业规定要求，如果水分偏高，则从气体管道7抽真空至符合水分要求为止，然后将产物从出料口10放出。
实施例6：如图1、2所示，该反应装置包括反应容器4、加料口6和夹套8，电机1与减速器2连接，减速器2与齿轮变速器3连接，齿轮变速器3与反应容器4内安装的搅拌器9连接，搅拌器9为2个，并反向剪切旋转，可变频调速；反应容器4为耐压容器，反应容器4上方设置加料口6、气体进出管道口7和测温口5，反应容器4外设置夹套8，反应容器4下方设置出料口10，夹套8侧面设置蒸汽和冷却水进口11和蒸汽和冷却水出口12，可通过蒸汽或冷却水进行加温或冷却。
Claims (10)
1.一种干法生产硬脂酸盐的工艺，其特征在于：硬脂酸、金属化合物和水以质量比为82～88％∶10～15％∶2～5％的比例添加到反应装置中，在温度50～150℃、压强0～0.10MPa，搅拌反应1～5小时，即得到硬脂酸盐。
2.根据权利要求1所述的干法生产硬脂酸盐的工艺，其特征在于：金属化合物和硬脂酸的反应温度为80～120℃。
3.根据权利要求1所述的干法生产硬脂酸盐的工艺，其特征在于：所述加入的水为去离子水。
4.根据权利要求3所述的干法生产硬脂酸盐的工艺，其特征在于：所述去离子水包括离子交换水、电渗析水或重蒸馏水。
5.根据权利要求1所述的干法生产硬脂酸盐的工艺，其特征在于：金属化合物包括金属氢氧化物、金属氧化物或碳酸盐。
6.根据权利要求1或5所述的干法生产硬脂酸盐的工艺，其特征在于：金属化合物包括氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁氧化钙、氧化镁、氧化锌或碳酸锌。
7.如权利要求1所述的硬脂酸盐生产工艺中使用的反应装置，它包括反应容器(4)、加料口(6)和夹套(8)，其特征在于：电机(1)与减速器(2)连接，减速器(2)与齿轮变速器(3)连接，齿轮变速器(3)与反应容器(4)内安装的搅拌器(9)连接；反应容器(4)上方设置加料口(6)、气体进出管道口(7)，反应容器(4)外设置夹套(8)，反应容器(4)下方设置出料口(10)，夹套(8)侧面设置蒸汽和冷却水进口(11)和蒸汽和冷却水出口(12)。
8.根据权利要求7所述的硬脂酸盐生产工艺中使用的反应装置，其特征在于：搅拌器(9)为2个，并反向剪切旋转。
9.根据权利要求7所述的硬脂酸盐生产工艺中使用的反应装置，其特征在于：反应容器(4)上方设置测温口(5)。
10.根据权利要求7所述的硬脂酸盐生产工艺中使用的反应装置，其特征在于：反应容器(4)为耐压容器。
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