CN104496941B - 一种akd混合物连续精制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种AKD混合物连续精制的方法，包括以下步骤：a、AKD的缩合反应中得到的反应混合物使用干燥器连续脱除有机物；b、连续使用多级串联或并联的方式对AKD混合物萃取、洗涤和分离；c、采用热空气干燥技术纯化，得到合格的AKD产品。本发明实现了AKD混合物的连续、高效精制工艺，大大提高了生产效率，产品质量得到有效提升。

Description

一种AKD混合物连续精制的方法

技术领域

本发明属于化工提纯处理技术领域，特别涉及一种连续纯化精制由缩合反应方法合成AKD混合物的方法。

背景技术

AKD为烷基乙烯酮基二聚体（Alkyl Ketene Dimmer）的缩写，是一种造纸纸浆中性施胶剂，主要用于文化用纸、包装纸、铜版纸和瓦楞纸等高档纸品的生产。AKD中性施胶具有设备腐蚀小、污水排放少、能量消耗少等众多优点，目前其使用量已达造纸用施胶剂的60%以上，具有广阔的市场发展前景。

由酰氯制备AKD有许多众所周知的方法，最优的方法是与酸化剂进行缩合反应脱除氯化氢合成AKD。其中采用三乙胺和硬脂酰氯接触并缩合生成AKD混合物最为广泛。

缩合反应方法得到的反应混合物为固体和液体的混合物，为了使反应充分进行，三乙胺在一般情况下是充分的或者过量许多。要得到质量合格的AKD产品，必须首先将反应混合物中的有机溶剂脱除，然后进一步处理残余有机物及夹杂的固体微粒，包括电解质、催化剂、残余的水分以及未反应的原料。

缩合反应混合物中的固体微粒含量及质量占到产品总质量的五分之一，反应混合物的粘度较大。脱除有机物后，粘度的变化将增加二个数量级以上，粘度范围变化极宽。常规的处理方法中，反应混合物中产品与固体颗粒最初不分离，在反应釜中加入无机酸萃取，然后在此反应釜中洗涤、分离，分离后的AKD中仍然含有10%或更多的水性成分和有机物，分离效率和精度极差。在后序的精制过程中，采用间歇蒸馏除去水性成分和有机物需要耗费更大的能量。

中国专利CN 1422854A公开了《烷基烯酮二聚体生产方法》。该方法是首先制取硬脂酰氯，加入三乙胺与硬脂酰氯反应生成AKD混合物。先用稀盐酸对混合物进行萃取，静态分层后再加入热水洗涤产品，最后采用减压蒸馏脱除产品中的水分。

中国专利CN 101845030A公开了《连续化制备AKD的方法》。该方法采用连续方法合成AKD，连续进入萃取器。在萃取器中加入无机酸后，进入斜板沉降器进行分离。油相产品采用水洗和真空脱水，得到最终精制产品。

中国专利CN 103467413A公开了《一种烷基烯酮二聚体的合成方法》。该方法采用脂肪酰氯和三乙胺合成AKD,通过减压蒸馏方法除去多余的三乙胺。为减小产品中的酸值和水溶性溶液，用无机酸和盐水对产品进行萃取、洗涤，静态将两相分离。最后采用负压脱除AKD中的水分含量和其他杂质。

使用间歇的萃取洗涤技术，生产效率低，产品质量得不到根本性提高。采用连续的萃取和斜板分离技术相比间歇工艺在产能上有了很大改进，但是斜板分离对于乳化物的萃取、分离效果不明显。而且减压或真空的脱除水分工艺很难达到连续化生产，耗能高。

发明内容

为避免现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种经济且有效的分离和精制来自采取缩合方法制备AKD的反应混合物的方法。

本发明的技术方案如下：一种AKD混合物连续精制的方法，其特征在于：通过至少两级分离，将AKD混合物中的有机物脱除，具体步骤为：

a.将高含固量AKD混合物进入干燥装置（1）进行干燥，干燥脱除的有机物回收处理，干燥后的高含固量AKD混合物用强制推进器进入萃取器（2），同时来自二次分离系统洗涤分离出的酸性水也加入萃取器（2）中进行反应；

b.反应后的一次油水混合相通过一级循环泵（15）进入一级分离系统，一级分离系统由一级混合器（4）、一级纤维聚结器（3）和一级分离器（5）依次连接组成；洗涤和分离出的一次油相进入一级缓冲罐（6），同时，由加热器（14）加热的新鲜的无机酸也加入一级缓冲罐（6）中，形成二次油水混合相，洗涤和分离出的一次水相由一级缓冲罐（6）底部排放；

c.二次油水混合相通过二级循环泵（16）进入二级分离系统，二级分离系统由二级混合器（8）、二级纤维聚结器（7），二级分离器A（9）和二级分离器B（10）依次连接组成；通过二次分离系统洗涤分离出的酸性水通过三级循环泵（17）返回到萃取器（2）中，洗涤分离出的二次油相进入二级缓冲罐（11），通过四级循环泵（13）进入热空气干燥系统（12），脱除残余的水分和其他杂质，精制后的AKD产品通过后加工冷却成型。

还包括进行第三级分离，具体方法为：将通过上述两级分离的AKD混合物再进入由混合器、纤维聚结器和分离器组成的三次分离系统进行分离。

所述干燥装置（1）为刮板蒸发器、螺杆式挤出机、桨叶式干燥和捏合机。

所述强制推进器为螺旋推进器或螺杆泵。

所述的一级纤维聚结器（3）和二级纤维聚结器（7）为板框式结构，能带压操作，且物料进出口在设备同一侧。

所述一级混合器（4）和二级混合器（8）为静态混合器或动态式机械混合。

所述的热风干燥系统包括热风和干燥两部分，干燥利用鼓风技术，采用薄膜将热风充分分布均匀。

本发明的原理：

1.本发明流入干燥装置的反应混合物为生产AKD的液、固混合物。AKD混合物可用缩合方法间歇或连续生产。AKD的液、固混合物包含有不溶解AKD的有机溶剂和1-10微米的固体颗粒。固体和液体的质量比为20:80到60:40。AKD成分的质量比为40-75%。由于固体的含量比例范围很大，导致粘度的变化巨大。

2.干燥装置为内部具有螺旋结构或桨叶搅拌形式的夹套容器组成，螺旋结构可以为双螺杆式样和螺带推进式样，桨叶搅拌内部可以通入蒸汽介质，加强传热。干燥器出口设置螺旋式推进器，防止高含固量液体流动不畅。

3.干燥后的流体引入萃取器，萃取器由具有导流筒和折流挡板的容器组成，导流筒直径为容器的1/4-1/2，优选大约1/3。萃取后的混合物输送到至少一级分离系统中。纤维聚结器可以将乳化的无效组分与产品进行分离，提高了AKD产品的纯度。纤维聚结、分离系统是混合、萃取、分离工艺的组合使用，各组合间可以改变顺序，洗涤液可以使用新鲜液体。为节约能耗，各组合之间的洗涤液可以互相套用，形成整个系统的连续化操作。

d.在纤维聚结、分离系统中采用混合器加强AKD产品的精制效果，混合器可以是静态混合器也可以采用动态式机械混合。静态混合器可以是管道混合器，内部可以是1-5套组件，组件形式优选互相交叉的叶片组合。

e.纤维聚结、分离系统中AKD得到充分的洗涤，分离后含有微量的水分和水性溶解物，对产品的质量影响较大，进入热风干燥系统。采用薄膜均匀将热风分布到产品中，使得产品中的水分及杂质降到最低。热风的压力有限，选择AKD产品的液层厚度为5-100mm，优选10-40mm。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明完全实现了AKD精制过程中从干燥到精制脱水的连续

化生产过程，生产效率大幅度得到提升；采用具有破乳化效果的设备，产品纯度得到提高；对于低沸点的甲苯、三乙胺具有良好的脱除效果，产品应用更加广泛。

附图说明

图1为本发明示意图；

图中：1-干燥装置，2-萃取器，3-级纤维聚结器，4-级混合器，5-级分离器，6-级缓冲罐，7-二级纤维聚结器，8-二级混合器，9-二级分离器A，10-二级分离器B, 11-二级缓冲罐，12-热空气干燥系统，13-四级循环泵，14-加热器，15-级循环泵，16-二级循环泵，17-三级循环泵。

具体实施方式

下面的实施例将对本发明所提供的方法予以进一步的说明，但本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明所要求的权利范围内其它任何公知的改变。

实施例1

首先采用双螺杆挤出机和二套纤维聚结、分离系统来测试洗涤系统。双螺杆挤出机用来脱除AKD混合物中的有机挥发组分，第一套纤维聚结、分离系统采用后续洗涤系统的酸性水，第二套纤维聚结、分离系统采用新鲜的稀盐酸，对产品的质量提高可以起到保障作用。

为了试验分离器的分离效果，在分离器前段引入纤维聚集器，可以将乳化的的AKD混合物分离。将来自经萃取的的第一油水混合物流入纤维聚结器，从同一侧流出进入混合器和分离器。在分离器中，油相和水相通过调节U型弯的尺寸，两相可以自行流动。当观察到油相中夹带有水相时，必须减小进料的总流量。

为了对比本发明和一般斜板倾析器的效果，同时将第一油水混合物引入斜板式分离器，通过分析样品，测试本发明的效果。通过试验测试将第一油水混合物引入两套斜板式分离器时，斜板分离器的油水两相取样分析。油相中的水分含量平均值在5400ppm，酸值为65ppm。水相中的油相含量平均值为2.2%

将第一油水混合物引入由二套纤维聚结、分离系统组成的洗涤工序，在后段分离器的油水两相取样分析。结果显示，油相中的水分含量平均值在2800ppm，酸值为25ppm。水相中的油相含量平均值为0.9%。

这个试验结果表明，当第一油水混合物流量为1500-2500kg/h时，采用本发明中的纤维聚结、分离系统组合，对油水两相都有非常好的分离效果。

实施例2

可以使用缩合反应方法制备含AKD的反应混合物。采用桨叶式干燥器和二套纤维聚结、分离系统组合，如图1所示的方法来精制AKD混合物。依据实施例1假设的进料流量计组成，使用质量平衡进行计算。

在图1中，将物流进行编号，根据发明内容中的具体步骤实施，将结果总结下表1，其中TEA=三乙胺、TEA·HCl=三乙胺盐酸盐。精制后的AKD流出物无有机溶剂含量，水分含量为300ppm。

实施例3

为了考察的效果，依据实施例2中的内容，为了更加表现此系统的良好效果，我们调整分离器的液位差，使油水两相变的紊乱，改变进入热空气干燥系统的含水量，取样分析此系统的干燥效果。下表2为取样的分析结果：

从上表试验分析结果表明，对于不同组成的含水分及其他杂质的AKD，只要保证热风温度在120℃，热风流量为600Nm3即可达到产品质量要求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种AKD混合物连续精制的方法，其特征在于：至少通过两级分离，将AKD混合物中的有机物脱除，具体步骤为：

a.将含固量为40-75%的AKD混合物进入干燥装置（1）进行干燥，干燥脱除的有机物回收处理，干燥后的AKD混合物用强制推进器进入萃取器（2），同时来自二次分离系统洗涤分离出的酸性水也加入萃取器（2）中进行反应；

b.反应后的一次油水混合相通过一级循环泵（15）进入一级分离系统，一级分离系统由一级混合器（4）、一级纤维聚结器（3）和一级分离器（5）依次连接组成；洗涤和分离出的一次油相进入一级缓冲罐（6），同时，由加热器（14）加热的新鲜的无机酸也加入一级缓冲罐（6）中，形成二次油水混合相，洗涤和分离出的一次水相由一级缓冲罐（6）底部排放；

c.二次油水混合相通过二级循环泵（16）进入二级分离系统，二级分离系统由二级混合器（8）、二级纤维聚结器（7），二级分离器A（9）和二级分离器B（10）依次连接组成；通过二次分离系统洗涤分离出的酸性水通过三级循环泵（17）返回到萃取器（2）中，洗涤分离出的二次油相进入二级缓冲罐（11），通过四级循环泵（13）进入热空气干燥系统（12），脱除残余的水分和其他杂质，精制后的AKD产品通过后加工冷却成型;

还包括进行第三级分离，具体方法为：将通过上述两级分离的AKD混合物再进入由混合器、纤维聚结器和分离器组成的三次分离系统进行分离。

2.如权利要求1所述的一种AKD混合物连续精制的方法，其特征在于所述干燥装置（1）为刮板蒸发器、螺杆式挤出机、桨叶式干燥和捏合机。

3.如权利要求1所述的一种AKD混合物连续精制的方法，其特征在于所述强制推进器为螺旋推进器或螺杆泵。

4.如权利要求1所述的一种AKD混合物连续精制的方法，其特征在于所述的一级纤维聚结器（3）和二级纤维聚结器（7）为板框式结构，能带压操作，且物料进出口在设备同一侧。

5.如权利要求1所述的一种AKD混合物连续精制的方法，其特征在于所述一级混合器（4）和二级混合器（8）为静态混合器或动态式机械混合。

6.如权利要求1所述的一种AKD混合物连续精制的方法，其特征在于所述的热空气干燥系统包括热风和干燥两部分，干燥利用鼓风技术，采用薄膜将热风充分分布均匀。