CN104341287A - 一种程序升温式油酸二聚制备二聚酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种程序升温式油酸二聚制备二聚酸的方法，是将原料、催化剂和助催化剂一同加入洁净的反应釜；锁紧反应釜后，多次通入保护气以排净反应釜中空气后，再通入一定压力的脱羧抑制气，搅拌加热；设定第一段反应温度后开启加热设备，待温度达到设定温度后，反应一定时间，再调整加热功率，使反应温度上升至第二段反应温度，继续反应一定时间。反应结束后所得反应产物经过离心和过滤除去催化剂，得到初始二聚酸产品。本发明程序升温式油酸二聚制备二聚酸的新工艺反应时间短、催化剂用量少、固废催化剂排放量少、产品损失少，油酸的转化率大于66%，具有良好的经济效益和推广前景。

Description

一种程序升温式油酸二聚制备二聚酸的方法
技术领域
本发明属于二聚酸聚合工艺的改进技术，具体涉及一种程序升温式油酸二聚制备二聚酸的方法。
背景技术
二聚酸以其独特的理化性质，在多个工业领域得到广泛的应用，而随着二聚酸应用范围的扩大，二聚酸的需求量逐年上升。二聚酸的生产原料主要是废弃油脂，其原料成本低廉、来源广泛，在石油资源日趋枯竭的今天，以二聚酸为原料开发生产某些化工产品，可以消除或减少这些产品对石油资源的依赖。
目前，二聚酸工业化生产中所用催化剂均为活性白土催化剂。限于活性白土回收利用的技术和经济效益，废活性白土一般作为废弃物掩埋丢掉。此举不但污染环境、浪费土地资源并危及地下水质，还会导致二聚酸的损耗。为解决此问题，根本方法是找到一种催化剂可循环利用的方法或催化活性更高的催化剂或生态友好的催化剂，但这一过程会很漫长，因此，目前切实可行的方法是改进工艺路线，在保证产率和经济效益的前提下，尽可能多地减少活性白土的用量。
此外，现有工艺中一般反应所需催化剂的量在10%以上，反应时间在4小时以上，存在反应时间较长、所需催化剂量较多的缺点。原因是由于原料中有亚麻酸存在，容易氧化，且油酸在反应中共轭异构产生具有热敏性的碳碳双键，所以聚合反应的温度不能太高，否则易碳化，同时脂肪酸也会发生共价键断裂的脱羧反应，这些都会使产品色泽变深，降低二聚酸的品质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种程序升温式油酸二聚制备二聚酸的方法，将程序升温技术和二氧化碳抑制脱羧的作用用于制备二聚酸，以克服生产时间长、固废催化剂排放量大、脂肪酸易发生脱羧反应等困难。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种程序升温式油酸二聚制备二聚酸的方法，包括如下步骤：
1）将原料油酸、催化剂和助催化剂一同加入洁净的反应釜（6）；
2）锁紧反应釜后，多次通入氮气（1）以排净反应釜（6）中的空气，调整控制阀（4），通入压力范围为0.5~1.5MPa的脱羧抑制气CO2（2），搅拌器（5）搅拌加热；
3）设定第一段反应温度为180℃~220℃（3），开启加热设备（7），待温度达到设定温度后，反应1~2小时，待反应结束后调整加热功率，使反应温度上升至第二段反应温度260℃~280℃，继续反应0.5~1.5小时；
4）反应结束后，所得反应产物经离心、过滤除去催化剂，得到初始二聚酸产品。
步骤1）所述催化剂为活性白土或分子筛催化剂，其用量为原料重量的5%~7%；
所述助催化剂为锂盐，其用量为原料重量的0.1%~0.4%。
本发明的技术优点及创新点在于：
（1）油酸脱羧属于离子型反应历程，因为脂肪酸(油酸)相比脂肪烃更容易聚合为二聚酸，而二聚酸由于空间位阻不易发生碳化。因此加入CO2抑制脱羧反应的发生，可使反应温度适当提高，而反应温度的提高不仅能加快反应速度，还可减少催化剂用量。
（2）本发明采用程序升温的方式对反应条件进行优化：利用反应初始时反应物浓度高，反应速率快的特点，设定第一段反应的温度较低；当反应一段时间后，反应物浓度下降，反应速率下降，这时可提高到第二段反应温度；由于在CO2保护下，第二段反应的温度可适当高于一般反应温度。通过优化两段反应温度、反应时间和CO2压力，降低总反应时间，减少催化剂的用量，使催化剂的后处理负担减小，达到保护环境的目的。
（3）本发明的最大特点是反应时间短、催化剂用量少，可减少能源损耗，降低环境污染。
附图说明
图1为本发明所用装置的结构示意图，其中，1-N2钢瓶；2-CO2钢瓶；3-温度控制器；4-控制阀；5-搅拌器；6-反应釜；7-加热套。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
一种程序升温式油酸二聚制备二聚酸的方法，包括如下步骤：
1）将原料棉籽油酸、原料重量5%的活性白土和原料重量0.1%的碳酸锂一同加入洁净的反应釜；
2）锁紧反应釜后，多次通入氮气以排净反应釜中空气，再通入压力范围为0.5MPa的脱羧抑制气CO2，搅拌加热；
3）设定第一段反应温度为180℃后开启加热设备，待温度达到设定温度后，反应2小时，待反应结束后调整加热功率，使反应温度上升至第二段反应温度280℃，继续反应0.5小时；
4）反应结束后，所得反应产物经离心、过滤除去催化剂，得到初始二聚酸产品。
实验结果油酸的转化率为66.37%。
实施例2
一种程序升温式油酸二聚制备二聚酸的方法，包括如下步骤：
1）将原料棉籽油酸、原料重量6%的分子筛催化剂和原料重量0.3%的碳酸锂一同加入洁净的反应釜；
2）锁紧反应釜后，多次通入氮气以排净反应釜中空气，再通入压力范围为1.0MPa的脱羧抑制气CO2，搅拌加热；
3）设定第一段反应温度为200℃后开启加热设备，待温度达到设定温度后，反应1.5小时，待反应结束后调整加热功率，使反应温度上升至第二段反应温度270℃，继续反应1.5小时；
4）反应结束后，所得反应产物经离心、过滤除去催化剂，得到初始二聚酸产品。
实验结果油酸的转化率为67.62%。
实施例3
一种程序升温式油酸二聚制备二聚酸的方法，包括如下步骤：
1）将原料棉籽油酸、原料重量7%的活性白土和原料重量0.4%的醋酸锂一同加入洁净的反应釜；
2）锁紧反应釜后，多次通入氮气以排净反应釜中空气，再通入压力范围为1.5MPa的脱羧抑制气CO2，搅拌加热；
3）设定第一段反应温度为220℃后开启加热设备，待温度达到设定温度后，反应1小时，待反应结束后调整加热功率，使反应温度上升至第二段反应温度260℃，继续反应0.5小时；
4）反应结束后，所得反应产物经离心、过滤除去催化剂，得到初始二聚酸产品。
实验结果油酸的转化率为68.79%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1. 一种程序升温式油酸二聚制备二聚酸的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）将原料油酸、催化剂和助催化剂一同加入洁净的反应釜；
2）锁紧反应釜后，多次通入保护气以排净反应釜中空气，再通入脱羧抑制气，搅拌加热；
3）设定第一段反应温度后开启加热设备，待温度达到设定温度后进行反应，待反应一定时间后调整加热功率，使反应温度上升至第二段反应温度，继续反应；
4）反应结束后，所得反应产物经离心、过滤除去催化剂，得到初始二聚酸产品。
2. 根据权利要求1所述程序升温式油酸二聚制备二聚酸的方法，其特征在于：步骤1）所述催化剂为活性白土或分子筛催化剂，其用量为原料重量的5%~7%；
所述助催化剂为锂盐，其用量为原料重量的0.1%~0.4%。
3.根据权利要求1所述程序升温式油酸二聚制备二聚酸的方法，其特征在于：步骤2）所述保护气为氮气；所述脱羧抑制气为CO2，通入CO2的压力范围0.5~1.5MPa。
4.根据权利要求1所述程序升温式油酸二聚制备二聚酸的方法，其特征在于：步骤3）中第一段反应的温度为180℃~220℃，反应时间为1~2小时。
5.根据权利要求1所述程序升温式油酸二聚制备二聚酸的方法，其特征在于：步骤3）中第二段反应的温度为260℃~280℃，反应时间为0.5~1.5小时。
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