CN103319325B - 单体酸深度加氢生产液体支链akd原粉原料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单体酸深度加氢生产液体支链AKD原粉原料的方法，其特征是，本质上包括单体酸催化加氢得到支链液体AKD原粉原料的步骤，所述单体酸由40-60wt％的支链脂肪酸和40-60wt％的直链脂肪酸组成，其中，支链脂肪酸是C16-C20不饱和异构脂肪酸。以本发明最终产物进一步生产的AKD施胶剂疏水速度快，反应效果佳，熟化速度快，且具有优异的低温施胶特点。可以降低纸张生产成本，克服了现有棕榈油硬脂酸AKD技术中存在的问题。

Description

单体酸深度加氢生产液体支链AKD原粉原料的方法
技术领域
本发明涉及一种AKD原粉的原料及其制法，具体是一种单体酸深度加氢生产液体支链AKD原粉原料的方法。
背景技术
AKD(Alky Ketene Dimer，烷基烯酮二聚体)是一种阳离子型中/碱性施胶剂。商业用的AKD施胶剂通常的制法是：AKD原粉原料和专用乳化剂以一定比例混合，通过高速剪切、高压、均质等物理方法，制成乳状液。现有技术的AKD原粉原料是以棕榈油硬脂酸为主要原料生产的，是一种双键直链结晶物。现有技术AKD原粉原料制备的AKD施胶剂在造纸施胶过程中存在很多不足之处，例如：熟化速度慢，纸张生产过程中容易打滑，蒸汽消耗量大等。
单体酸是植物油生产二聚酸过程中分离出的尚未聚合的脂肪酸单体及少量裂解产生的小分子混合物，属于二聚酸的副产物。
中南大学硕士学位论文《二聚酸生产副产物——单体酸深加工研究》(曹晓燕2008年4月)论文采用GC/MS技术剖析了单体酸的组成，结果表明，样品主要含肉豆蔻酸(12.16％)、棕榈酸(8.51％)、十八稀酸(23.37％)以及硬脂酸(32.72％)。论文研究以单体酸和甲醇为原料，对甲苯磺酸为催化剂制备生物柴油。以单体酸甲酯、单体酸与单体酸甲醋的复配剂作为铝材轧制油油性添加剂。
《以单体酸为原料制备生物柴油》(刘小风、曹晓燕《化工进展》2009年第28卷第12期)该文献中提及了单体酸目前主要是直接作为低档化妆品的生产原料。
《负载Ni催化剂上植物油脂加氢脱氧制备第二代生物柴油》(左华亮等《燃料化学学报》2012年9月第40卷第9期)公开了催化加氢的反应过程，取1.0g新鲜还原的催化剂和30.0g棕榈酸甲酯加入到反应釜中，先后分别用氩气和氢气排尽釜内的空气(3～5次)，然后用定压阀将釜内压力控制在设定压力，氢气流量为50L/min。开启加热套，将釜温逐渐升值设定反应温度，反应时间为360min，搅拌器转速设为1000r/min。其催化剂是负载Ni催化剂。
《由直链不饱和脂肪酸异构制备支链脂肪酸的研究进展》(黄水成等《化工进展》2012年第31卷第11期)介绍了直链不饱和脂肪酸异构制备支链脂肪酸的研究现状，综述了脂肪酸异构化机理，异构催化剂。
《不饱和油脂加氢制硬化油催化剂的研究(II)——氢化工艺条件的研究》(陈凌霞，刘寿长《中国油脂》2002年第27卷第4期)对氢化工艺条件进行了研究，找出了大豆油氢化时，氢化压力为0.2MPa、氢化时间为60min、氢化温度为180-200℃以及催化剂浓度对大豆油氢化的影响。
上述文献作为现有技术在此引用。经申请人检索，未发现单体酸制备支链AKD原粉原料的报道。
发明内容
本发明提供一种单体酸深度加氢生产液体支链AKD原粉原料的方法，以本发明最终产物进一步生产的AKD施胶剂疏水速度快，反应效果佳，熟化速度快，且具有优异的低温施胶特点。可以降低纸张生产成本，克服了现有棕榈油硬脂酸AKD技术中存在的问题。
本发明具体采用的技术方案是：
一种单体酸深度加氢生产液体支链AKD原粉原料的方法，其特征是，本质上包括单体酸催化加氢得到支链液体AKD原粉原料的步骤。
具体包括如下步骤：
1)向高压釜中加入3000g单体酸、负载镍催化剂，其中，负载镍催化剂加入量以活性镍计24-36g，用氮气置换釜内空气；
2)抽真空；优选抽真空至真空度为0.09MPa，保持5min；
3)用氢气置换两次，开启搅拌；优选转速为650-750r/min；
4)升温至90-120℃，开始加入氢气，氢气压为2.0MPa，反应时间为2-4h，优选3h；
5)升温至160-180℃，优选175℃，氢气压升至3.5MPa，反应时间为1.5-2.5h，优选2h；
6)升温至210-260℃，优选230℃，氢气压升至4.0MPa，反应时间为3-4h，加氢反应终止；
7)排空、冷却至100～120℃，氮气置换后放料，滤去催化剂颗粒，即得液体支链AKD原粉原料。
所述单体酸由40-60wt％的支链脂肪酸和40-60wt％的直链脂肪酸组成，其中，支链脂肪酸是C16-C20不饱和异构脂肪酸。
单体酸中支链脂肪酸的含量、组分是以气-质联用仪检测。
优选的负载镍催化剂为硅藻土负载甲酸镍催化剂，其中，活性镍含量为22-24％。
本发明单体酸加氢后，其中不饱和脂肪酸变为饱和脂肪酸，得到支链液体AKD原粉原料，常温下为油状膏体，支链异构体含量达到40-60％，熔点35℃左右，远低于棕榈油硬脂酸的熔点(52-65℃)。
本发明也可以采用精炼地沟油、油酸等替代单体酸。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1)采用本发明的AKD原粉原料制备的AKD施胶剂在纸张施胶过程中，疏水速度快，其更容易与纤维反应，且反应效果佳；
2)以本发明最终产物进一步生产的AKD常温下为液体，称其为支链液体AKD。因其含有大量支链异构体，在纸张施胶过程中，烘缸温度降低15℃左右，纸张熟化速度提高80％，随着施胶量的增加，纸张在生产过程总基本不打滑，这样可以大幅度降低纸张生产过程中的蒸汽消耗，大幅度降低综合生产成本。
3)具有优异的低温施胶特点。
4)本发明的原料是植物油生产二聚酸的副产品，成本低，且扩展单体酸的应用领域。
具体实施方式
实施例：本实施例为最佳实施例
单体酸深度加氢生产液体支链AKD原粉原料的方法，具体包括如下步骤：
1)向高压釜中加入3000g单体酸、140g负载镍催化剂，其中，负载镍催化剂中活性镍的含量为22-24g，用氮气置换釜内空气两次；
2)抽真空，真空度为0.09MPa，保持5min；
3)用氢气置换两次，开启搅拌，转速为650-750r/min；
4)升温至90-120℃，开始加入氢气，氢气压为2.0MPa，反应时间为3h；
5)升温至175℃，氢气压升至3.5MPa，反应时间为2h；
6)升温至230℃，氢气压升至4.0MPa，反应时间为3-4h，加氢反应终止；
7)排空、冷却至100～120℃，氮气置换后放料，滤去催化剂颗粒，即得液体支链AKD原粉原料。

Claims (3)

1.一种单体酸深度加氢生产液体支链AKD原粉原料的方法，其特征是，包括单体酸催化加氢得到支链液体AKD原粉原料的步骤；
所述单体酸由40-60wt％的支链脂肪酸和40-60wt％的直链脂肪酸组成，其中，支链脂肪酸是C16-C20不饱和异构脂肪酸。
2.根据权利要求1所述的单体酸深度加氢生产液体支链AKD原粉原料的方法，其特征是，具体包括如下步骤：
1)向高压釜中加入3000g单体酸、负载镍催化剂，其中，负载镍催化剂加入量以活性镍计24-36g，用氮气置换釜内空气；
2)抽真空；
3)用氢气置换两次，开启搅拌；
4)升温至90-120℃，开始加入氢气，氢气压为2.0MPa，反应时间为2-4h；
5)升温至160-180℃，氢气压升至3.5MPa，反应时间为1.5-2.5h；
6)升温至210-260℃，氢气压升至4.0MPa，反应时间为3-4h，加氢反应终止；
7)排空、冷却至100～120℃，氮气置换后放料，滤去催化剂颗粒，即得液体支链AKD原粉原料。
3.根据权利要求2所述的单体酸深度加氢生产液体支链AKD原粉原料的方法，其特征是，所述负载镍催化剂为硅藻土负载甲酸镍催化剂，其中，活性镍含量为22-24％。
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