CN104130866A - 一种脂肪酸回收再利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种脂肪酸回收再利用的方法，包括以下步骤：首先将酯化反应末期的脂肪酸回收，得到回收脂肪酸；然后在酸催化剂和活性炭的作用下，将反应物在真空下加热发生反应，得到新戊基多元醇酯。所述反应物为回收脂肪酸和三羟甲基丙烷；所述回收脂肪酸为C5～C9的混合脂肪酸；所述回收脂肪酸质量占反应物总质量的百分比为70％～80％。本发明将酯化反应末期过量的脂肪酸进行回收，得到回收脂肪酸，再将其酯化成新戊基多元醇酯，并作为半成品应用在低粘度空气压缩机润滑油中，既有效的利用了回收脂肪酸，更降低了空气压缩机润滑油的生产成本。

Description

一种脂肪酸回收再利用的方法

技术领域

本发明属于酯类油生产技术领域，尤其涉及一种脂肪酸回收再利用的方法。

背景技术

随着科学技术的日益发展，机械设备的应用越来越广泛，作为机械设备必不可少的润滑油，其需求量也日益增大。空压机润滑油是用在各种类型机械上，以减少摩擦，保护机械及加工件为目的的液体润滑剂，主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。在润滑材料的应用领域里，空压机润滑油能够占到全部润滑材料的85％左右，需求量巨大，而且由于空压机一直处于高压、高温及有冷凝水存在的复杂环境中，因此对空压机润滑油的质量要求比较严格。

空压机润滑油可以分为矿物油型和合成油型两大类，矿物油型空压机润滑油一般是经溶剂精制、溶剂脱蜡、加氢或白土补充精制等工艺得到基础油，再加入多种添加剂调合而成的润滑油；而合成油型空压机润滑油是以化学合成的方法得到基础油再经过调配或加入多种添加剂制成的润滑油。由于合成油型具有氧化安定性、积炭倾向小、使用寿命长并且可超过普通矿物油的温度范围进行润滑等特点，因此，其发展得到了越来越多的重视。

酯类油是综合性能较好，开发应用最早的一类合成润滑油，酯类油的生产主要是采用脂肪醇与脂肪酸反应制得，该反应称为酯化反应。由于该反应是可逆反应，为保证醇反应完全，需要脂肪酸过量，在反应末期就要将过量的酸真空分离出来，这就产生了大量的回收脂肪酸。

目前，随着酯类油的生产量日益扩大，造成了回收脂肪酸的大量堆积，不仅占用了过多的土地，而且污染了周围的环境。但是，在现有的技术中，对酯类油生产过程中产生的回收脂肪酸的处理的方法却鲜有报道。

因此，如何合理的对脂肪酸进行回收再利用成为行业内亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供了脂肪酸回收再利用的方法，本发明将回收脂肪酸作为原料，酯化成新戊基多元醇酯，并作为半成品应用在低粘度空气压缩机润滑油中，既有效的利用了回收脂肪酸，更降低了空气压缩机润滑油的生产成本。

本发明公开了一种脂肪酸回收再利用的方法，包括以下步骤：

A)将酯化反应末期的脂肪酸回收，得到回收脂肪酸；

B)在酸催化剂和活性炭的作用下，将反应物在真空下加热发生反应，得到新戊基多元醇酯；

所述反应物为回收脂肪酸和三羟甲基丙烷；

所述回收脂肪酸为C5～C9的混合脂肪酸；

所述回收脂肪酸质量占反应物总质量的百分比为70％～80％。

优选的，所述回收脂肪酸的平均碳数为6.4～6.7。

优选的，所述步骤A)具体为：

A1)酯化反应末期，在真空加热的条件下，将酯化反应中过量的脂肪酸从反应体系中蒸出，得到气态混合脂肪酸；

A2)再将上述步骤A1)中得到的气态混合脂肪酸冷凝后，得到回收脂肪酸；

所述加热的温度为200～210℃，所述真空的压力为-0.093～-0.097MPa。

优选的，所述三羟甲基丙烷质量占反应物总质量的百分比为20％～30％。

优选的，所述酸催化剂为硫酸；所述硫酸质量与反应物质量的百分比为0.07％～0.09％；所述硫酸的质量百分比浓度为8％～10％。

优选的，所述活性炭质量与反应物质量的百分比为0.4％～0.6％。

优选的，所述步骤B)具体为：

B1)在酸催化剂和活性炭的作用下，将反应物在真空下加热发生第一反应，得到第一反应混合物；所述反应物为回收脂肪酸和三羟甲基丙烷；所述第一反应中真空的压力为-0.05～-0.08MPa；

B2)将上述第一反应混合物在真空下加热发生第二反应，得到第二反应混合物；所述第二反应中真空的压力为-0.08～-0.09MPa；

B3)将上述第二反应混合物在第三真空下抽出过量的回收脂肪酸，得到新戊基多元醇酯；所述第三真空压力为P，所述P≤-0.091MPa。

优选的，所述第一反应加热的温度为110℃～180℃，所述第一反应的时间为4～6小时。

优选的，所述第二反应加热的温度为180℃～200℃，所述第一反应的时间为3～5小时。

本发明公开了一种空气压缩机润滑油，其特征在于，包含权1～9任意一项所制备的新戊基多元醇酯。

本发明公开了一种脂肪酸回收再利用的方法，首先将酯化反应末期的脂肪酸回收，得到回收脂肪酸；然后在酸催化剂的作用下，将回收脂肪酸、三羟甲基丙烷和活性炭在真空下加热发生反应，得到新戊基多元醇酯。所述反应物为回收脂肪酸和三羟甲基丙烷；所述回收脂肪酸为C5～C9的混合脂肪酸；所述回收脂肪酸质量占反应物总质量的百分比为70％～80％。本发明公开了一种由上述方法制备的新戊基多元醇酯为原料制备的空气压缩机润滑油。与现有技术相比，本发明在真空加热的条件下，将酯化反应末期过量的脂肪酸从反应体系中蒸出得到气态混合脂肪酸，再冷凝后得到C5～C9的混合回收脂肪酸，然后将上述C5～C9的混合回收脂肪酸酯化成新戊基多元醇酯，并作为半成品应用在低粘度空气压缩机润滑油中，既有效的利用了回收脂肪酸，更降低了空气压缩机润滑油的生产成本。检测结果表明，本发明制备的空气压缩机润滑油40℃运动粘度为44.03mm²/s，酸值为0.13mgKOH/g，其油品的理化性能符合标准质量指标。

附图说明

图1为本发明实施例1中回收脂肪酸的红外光谱图；

图2为本发明实施例1中回收脂肪酸的核磁谱图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。

本发明公开了一种脂肪酸回收再利用的方法，包括以下步骤：

A)将酯化反应末期的脂肪酸回收，得到回收脂肪酸；

B)在酸催化剂和活性炭的作用下，将反应物在真空下加热发生反应，得到新戊基多元醇酯；

所述反应物为回收脂肪酸和三羟甲基丙烷；

所述回收脂肪酸为C5～C9的混合脂肪酸；

所述回收脂肪酸质量占反应物总质量的百分比为70％～80％。

本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的即可。

本发明首先将酯化反应末期的脂肪酸回收，得到回收脂肪酸。所述步骤A)的具体过程优选按照以下步骤进行：

A1)酯化反应末期，在真空加热的条件下，将酯化反应中过量的脂肪酸从反应体系中蒸出，得到气态混合脂肪酸；

A2)再将上述步骤A1)中得到的气态混合脂肪酸冷凝后，得到回收脂肪酸。

所述加热的温度优选为200～210℃，更优选为202～208℃；所述真空的压力优选为-0.093～-0.097MPa，更优选为-0.094～-0.096MPa。本发明对冷凝的温度没有特别限制，以本领域技术人员熟知的回收脂肪酸冷凝的温度即可。本发明对上述蒸出混合脂肪酸的设备没有特别限制，以本领域技术人员熟知的用于回收脂肪酸的真空蒸馏设备即可。

本发明所述回收脂肪酸优选为C5～C9的混合脂肪酸，更优选为C6～C7的混合脂肪酸；所述回收脂肪酸的平均碳数优选为6.4～6.7，更优选为6.5～6.6；本发明所述回收脂肪酸中C5～C9单一脂肪酸的质量百分比组成优选为C5脂肪酸：21.6～25.6％，C6脂肪酸：23.77～27.77％；C7脂肪酸：23.28～27.28；C8脂肪酸：15.01～19.01％；C9脂肪酸：0.86～4.86％，更优选为C5脂肪酸：22.6～24.6％，C6脂肪酸：24.77～26.77％；C7脂肪酸：24.28～26.28；C8脂肪酸：16.01～18.01％；C9脂肪酸：1.86～3.86％。

本发明公开的脂肪酸回收再利用的方法，所述步骤B)的具体过程优选按以下步骤进行：

B1)在酸催化剂和活性炭的作用下，将反应物在真空下加热发生第一反应，得到第一反应混合物；

B2)将上述第一反应混合物在真空下加热发生第二反应，得到第二反应混合物；

B3)将上述第二反应混合物在第三真空下，得到新戊基多元醇酯。

首先本发明在酸催化剂和活性炭的作用下，将反应物在真空下加热发生第一反应，得到第一反应混合物。所述反应物优选为回收脂肪酸和三羟甲基丙烷；所述回收脂肪酸质量占反应物总质量的百分比优选为70％～80％，更优选为73％～77％；所述三羟甲基丙烷质量占反应物总质量的百分比优选为22％～25％，更优选为23％～24％；活性炭质量占反应物总质量的百分比优选为0.4％～0.6％，更优选为0.45％～0.55％；本发明所述酸催化剂优选为硫酸，所述硫酸质量占反应物总质量的百分比优选为0.07％～0.09％，更优选为0.075～0.085％；所述硫酸的质量百分比浓度优选为8％～10％，更优选为8.5％～9.5％。

本发明所述在真空下加热发生第一反应，所述真空的压力优选为-0.05～-0.08MPa，更优选为-0.06～-0.07MPa；所述加热的温度优选为110℃～180℃，更优选为120℃～170℃；所述第一反应的时间优选为4～6小时，更优选为4.5～5.5小时。本发明对所述加热的方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的加热方式即可；本发明对所述抽真空的设备没有特别限制，以本领域技术人员熟知的抽真空的设备即可。

其次本发明将上述第一反应混合物在真空下加热发生第二反应，得到第二反应混合物。本发明所述在真空下加热发生第二反应，所述真空的压力优选为-0.08～-0.09MPa，更优选为-0.083～-0.088MPa；所述加热的温度优选为180℃～200℃，更优选为185℃～195℃；所述第二反应的时间优选为3～5小时，更优选为3.5～4.5小时。本发明对所述加热的方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的加热方式即可；本发明对所述抽真空的设备没有特别限制，以本领域技术人员熟知的抽真空的设备即可。

最后本发明将上述第二反应混合物在第三真空下，得到新戊基多元醇酯。本发明所述第三真空的压力为P，所述P优选为P≤～-0.091MPa，更优选为P≤～-0.093MPa；本发明对所述抽真空的设备没有特别限制，以本领域技术人员熟知的抽真空的设备即可。

本发明在得到上述新戊基多元醇酯后优选对其进行后处理除去多余杂质，具体过程按照以下步骤进行：

将上述新戊基多元醇酯进行初过滤，然后冷却，再加入NaOH溶液中和剩余的脂肪酸，并水洗3次，最后在真空的条件下进行脱水干燥，再进行精密过滤后，得到新戊基多元醇酯。

本发明所述后处理中，所述冷却的温度优选为50～70℃，更优选为55～65℃；所述NaOH溶液的质量浓度优选为2～4％，更优选为2.5～3.5％；所述真空的压力优选为-0.07～-0.09MPa，更优选为-0.08MPa。本发明对初过滤的方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的过滤方式即可，优选为用布氏漏斗过滤；本发明对初过滤的条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的过滤条件即可。本发明对精密过滤的方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的精密过滤方式即可，优选为用硅藻土作为助滤剂进行过滤；本发明对精密过滤的条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的过滤条件即可。本发明对脱水干燥的条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的脱水干燥的条件即可。

本发明提供了一种空气压缩机润滑油，所述空气压缩机润滑油包含上述方法制备的新戊基多元醇酯，所述新戊基多元醇酯在空气压缩机润滑油中的质量百分含量优选为5％～10％，更优选为6％～9％。本发明对所述新戊基多元醇酯用于空气压缩机润滑油的具体方法没有特别限制，以本领域技术人员熟知的调制空气压缩机润滑油的方法即可。

本发明提供的脂肪酸回收再利用的方法，在真空加热的条件下，将酯化反应末期过量的脂肪酸从反应体系中蒸出得到气态混合脂肪酸，再冷凝后得到C5～C9的混合回收脂肪酸，然后将上述C5～C9的混合回收脂肪酸作为原料，酯化成新戊基多元醇酯，并作为半成品应用在低粘度空气压缩机润滑油中，既有效的利用了回收脂肪酸，更降低了空气压缩机润滑油的生产成本。检测结果表明，本发明制备的空气压缩机润滑油40℃运动粘度为44.03mm²/s，酸值为0.13mgKOH/g，其油品的理化性能符合标准质量指标。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的脂肪酸回收再利用的方法进行详细描述。

实施例1

首先对工业生产季酯中酯化反应末期，在温度为200℃，压力为-0.093MPa的条件下，将酯化反应中过量的脂肪酸从反应体系中蒸出，得到气态回收脂肪酸，再冷凝后得到回收脂肪酸，并进行检测。

对上述生产过程中得到的6个不同批次的回收脂肪酸进行红外光谱检测，结果如图1所示，图1为本发明实施例1中回收脂肪酸的红外光谱图，由图1可知，本发明C5-9季酯回收脂肪酸各批次间的构成是相同的，其构成主要是脂肪酸。

对上述生产过程中得到的回收脂肪酸进行核磁检测，结果如图2所示，图2为本发明实施例1中回收脂肪酸的核磁谱图，由图2可知，本发明C5-9季酯回收脂肪中酸主要含有大量的酸、少量的酯或半酯以及少量双键物质。

对上述生产过程中得到的回收脂肪酸进行气相色谱检测和碳含量计算，结果参见表1，

表1 回收脂肪酸组成

由表1可知，回收脂肪酸的平均碳数为6.6，平均分子量为124.5。

实施例2

将23.85g三羟甲基丙烷和76.15g平均碳数为6.4的回收脂肪酸加入到三口烧瓶中，再向其中加入0.08g质量百分比浓度为10％的硫酸以及0.5g的活性炭，充分搅拌后得到混合物。然后将上述混合物加热至110℃，并抽真空至-0.05MPa进行反应，反应5小时后得到第一反应混合物。再将上述第一反应混合物加热至180℃，并抽真空至-0.08MPa进行反应，反应4小时后得到第二反应混合物。最后停止加热，将上述第二反应混合物抽真空至-0.093MPa脱除过量的酸，得到90g新戊基多元醇酯粗品。

再将上述新戊基多元醇酯粗品用布氏漏斗进行过滤，然后冷却至60℃，加入30g质量浓度为3％的NaOH溶液中和剩余的脂肪酸，最后水洗3次，在压力为-0.08MPa下进行脱水干燥，再使用硅藻土作为助滤剂精密过滤后，得到新戊基多元醇酯1#。

对上述方法制备的新戊基多元醇酯1#进行性能分析，结果参见表2。

表2 新戊基多元醇酯1#分析结果

得到新戊基多元醇酯1#后，再将新戊基多元醇酯1#作为基础油取代原有空压机润滑油4503(46)中的酯类基础油，得到4503(46)1#。

对合成空压机润滑油4503(46)和上述方法制备的合成空压机润滑油4503(46)1#进行油品性能对比检测，结果参见表3，

表3 4503(46)和4503(46)1#性能对比检测结果

从表3数据可知，用新戊基多元醇酯1#作为基础油配制的空压机润滑油4503(46)1#的油品理化性能符合质量要求。

将新戊基多元醇酯1#分别以5％和10％的质量百分比加入到现有市售空压机润滑油4502(32)中，得到4502(32)1#-01和4502(32)1#-02。

对合成空压机润滑油4502(32)与上述方法制备的合成空压机润滑油4502(32)1#-01、4502(32)1#-02与进行油品性能对比检测，结果参见表4，

表4 4502(32)和4502(32)1#-01、4502(32)1#-02性能对比检测结果

从表4数据可知，用新戊基多元醇酯1#配制的空压机润滑油4502(32)1#-01和4502(32)1#-02的油品理化性能符合质量要求。

实施例3

将29.73g三羟甲基丙烷和70.27g平均碳数为6.6的回收脂肪酸加入到三口烧瓶中，再向其中加入0.07g质量百分比浓度为8％的硫酸以及0.4g的活性炭，充分搅拌后得到混合物。然后将上述混合物加热至180℃，并抽真空至-0.08MPa进行反应，反应4小时后得到第一反应混合物。再将上述第一反应混合物加热至200℃，并抽真空至-0.09MPa进行反应，反应3小时后得到第二反应混合物。最后停止加热，将上述第二反应混合物抽真空至-0.091MPa脱除过量的酸，得到92g新戊基多元醇酯粗品。

再将上述新戊基多元醇酯粗品用布氏漏斗进行过滤，然后冷却至50℃，加入25g质量浓度为4％的NaOH溶液中和剩余的脂肪酸，最后水洗3次，在压力为-0.08MPa下进行脱水干燥，再使用硅藻土作为助滤剂精密过滤后，得到新戊基多元醇酯2#。

对上述方法制备的新戊基多元醇酯2#进行性能分析，结果参见表5。

表5 新戊基多元醇酯2#分析结果

得到新戊基多元醇酯2#后，再将新戊基多元醇酯2#作为基础油取代原有空压机润滑油4503(46)中的酯类基础油，得到4503(46)2#。

对合成空压机润滑油4503(46)和上述方法制备的合成空压机润滑油4503(46)2#进行油品性能对比检测，结果参见表6，

表6 4503(46)和4503(46)2#性能对比检测结果

从表6数据可知，用新戊基多元醇酯2#作为基础油配制的空压机润滑油4503(46)2#的油品理化性能符合质量要求。

将新戊基多元醇酯2#分别以6％和9％的质量百分比加入到现有市售空压机润滑油4502(32)中，得到4502(32)2#-01和4502(32)2#-02。

对合成空压机润滑油4502(32)与上述方法制备的合成空压机润滑油4502(32)2#-01、4502(32)2#-02与进行油品性能对比检测，结果参见表7，

表7 4502(32)和4502(32)2#-01、4502(32)2#-02性能对比检测结果

从表7数据可知，用新戊基多元醇酯2#配制的空压机润滑油4502(32)2#-01和4502(32)2#-02的油品理化性能符合质量要求。

以上对本发明所提供的一种脂肪酸回收再利用的方法进行了详细介绍。本文中应用了具体的个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种脂肪酸回收再利用的方法，包括以下步骤：

A)将酯化反应末期的脂肪酸回收，得到回收脂肪酸；

B)在酸催化剂和活性炭的作用下，将反应物在真空下加热发生反应，得到新戊基多元醇酯；

所述反应物为回收脂肪酸和三羟甲基丙烷；

所述回收脂肪酸为C5～C9的混合脂肪酸；

所述回收脂肪酸质量占反应物总质量的百分比为70％～80％。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述回收脂肪酸的平均碳数为6.4～6.7。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)具体为：

A1)酯化反应末期，在真空加热的条件下，将酯化反应中过量的脂肪酸从反应体系中蒸出，得到气态混合脂肪酸；

A2)再将上述步骤A1)中得到的气态混合脂肪酸冷凝后，得到回收脂肪酸；

所述加热的温度为200～210℃，所述真空的压力为-0.093～-0.097MPa。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述三羟甲基丙烷质量占反应物总质量的百分比为20％～30％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸催化剂为硫酸；所述硫酸质量与反应物质量的百分比为0.07％～0.09％；所述硫酸的质量百分比浓度为8％～10％。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活性炭质量与反应物质量的百分比为0.4％～0.6％。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)具体为：

B1)在酸催化剂和活性炭的作用下，将反应物在真空下加热发生第一反应，得到第一反应混合物；所述反应物为回收脂肪酸和三羟甲基丙烷；所述第一反应中真空的压力为-0.05～-0.08MPa；

B2)将上述第一反应混合物在真空下加热发生第二反应，得到第二反应混合物；所述第二反应中真空的压力为-0.08～-0.09MPa；

B3)将上述第二反应混合物在第三真空下抽出过量的回收脂肪酸，得到新戊基多元醇酯；所述第三真空压力为P，所述P≤-0.091MPa。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一反应加热的温度为110℃～180℃，所述第一反应的时间为4～6小时。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第二反应加热的温度为180℃～200℃，所述第一反应的时间为3～5小时。

10.一种空气压缩机润滑油，其特征在于，包含权1～9任意一项所制备的新戊基多元醇酯。