CN110204514A - 一种环氧植物油的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种环氧植物油的生产工艺。一种环氧植物油的生产工艺，包括以下步骤：将植物油、供氧剂和催化剂混合后，在40‑70℃下进行反应；将反应结束后的混合物料静置分层，收集上层油相，并洗涤，再浓缩，得清亮透明、黄色油状的环氧植物油；其中，所述的催化剂由甲酸、乙酸、硫酸，磷酸或硫酸铝中的一种或多种组成；所述的供氧剂为过氧化氢；所述的生产工艺采用带控温控压的沸腾床。本发明所述的一种环氧植物油的生产工艺，是一种不饱和油脂环氧化的沸腾床生产工艺，使生产工艺更为安全，有效的移除了反应放出的巨大热量，不易爆沸，有效的提高了反应的选择性，提高了产品的环氧值，有效的减少了对环境的污染，从而更适用于实用。
Description
技术领域
本发明属于环氧植物油的技术领域，具体涉及一种环氧植物油的生产工艺。
背景技术
环氧化植物油由于原料来源广泛、环保无毒，是部分传统化学品的优良替代品。因此，开发和研究高效环保的植物油环氧化技术具有显著的经济和学术意义。棉籽油，大豆油等植物油产量高，价格低廉，因此对植物油的开发利用具有很可观的经济价值。目前，对植物油进行环氧化处理后的产品，在作为聚氯乙烯等塑料的增塑剂进行应用和润滑油市场具有很好的市场前景和社会经济效益，并且可以有效减少环境污染，保护生态和环境。
我国从20世纪60年代开始试产环氧增塑剂，其中以脂肪酸酯类为主，近十几年才开始研制试产环氧大豆油，最初生产的环氧大豆油环氧值偏低，热稳定性较差，生产工艺是以浓硫酸催化的“一步法”为主，对环境污染也大。近几年来，国内环氧大豆油虽然发展迅速，生产厂家明显增多，但只有少数几家企业年产量能超过万吨，大多数企业的生产规模仍然偏小，总体生产水平比较低，与国际先进水平仍有很大差距，高品质产品基本上依赖进口。且生产过程中存在安全隐患，反应的选择性和产品的环氧值低等技术问题。
有鉴于此，本发明提供一种新的环氧植物油的生产工艺，使生产工艺更为安全，有效的减少了对环境的污染，从而更适用于实用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的环氧植物油的生产工艺，是一种不饱和油脂环氧化的沸腾床生产工艺，使生产工艺更为安全，有效的移除了反应放出的巨大热量，不易爆沸，有效的提高了反应的选择性，提高了产品的环氧值，有效的减少了对环境的污染，从而更适用于实用。
为了实现上述目的，所采用的技术方案为：
一种环氧植物油的生产工艺，包括以下步骤：
将植物油、供氧剂和催化剂混合后，在40-70℃下进行反应；
将反应结束后的混合物料静置分层，收集上层油相，并洗涤，再浓缩至溶液成清亮透明、黄色油状，得所述的环氧植物油；
其中，所述的催化剂由甲酸、乙酸、硫酸，磷酸或硫酸铝中的一种或多种组成；
所述的供氧剂为过氧化氢；
所述的生产工艺的反应装置主体是带控温控压的沸腾床。
进一步的，所述的植物油为棉籽油、或大豆油，或棕榈油。
再进一步的，所述的植物油为大豆油，反应温度为60℃。
进一步的，所述的沸腾床为间歇沸腾床或连续沸腾床。
再进一步的，所述的连续沸腾床是在合适的反应停留时间后，混合物料流出反应器；
所述的间歇沸腾床是在反应结束后取出反应后的混合物料。
进一步的，所述的沸腾床的床层内通入反应物料进行化学反应，而床层外壳通入换热介质，为床内物料换热；
所述的沸腾床底部有两个进料口，分别用于植物油进料与供氧剂和催化剂的混合液进料；
所述的沸腾床顶部配有回流装置，以回收反应过程中产生的气相物料。
进一步的，所述的植物油、供氧剂和催化剂混合后，反应0.5-6h。
进一步的，所述的洗涤采用蒸馏水进行洗涤。
进一步的，所述的环氧植物油的环氧值为4.0-6.5％。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明适用于不饱和植物油，采用沸腾床工艺可及时移走反应热，不易爆沸，保障了安全生产，同时可提高产品的选择性，提高了产品的环氧值。
2、物料可回收利用，减少对环境的污染。
附图说明
图1为实施例2中采用3种反应器的反应安全性和可控性比较；
图2为实施例3中棉籽油采用间歇沸腾床和常压反应釜对比；其中，左图为环氧值曲线，右图为碘值曲线；
图3为实施例4中不同温度下棉籽油间歇沸腾床环氧值和碘值曲线；其中，左图为环氧值曲线，右图为碘值曲线；
图4为实施例5中不同油脂在间歇沸腾床的环氧值和碘值曲线；其中，左图为环氧值曲线，右图为碘值曲线；
图5为本发明的沸腾床反应器的装置图。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明一种环氧植物油的生产工艺，达到预期发明目的，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种环氧植物油的生产工艺，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
下面将结合具体实施例对本发明一种环氧植物油的生产工艺做进一步的详细介绍：
本发明的技术方案为：
将植物油、供氧剂和催化剂混合后，在40-70℃下进行反应；
将反应结束后的混合物料静置分层，收集上层油相，并洗涤，再浓缩至溶液成清亮透明、黄色油状，得所述的环氧植物油；
其中，所述的催化剂由甲酸、乙酸、硫酸，磷酸或硫酸铝中的一种或多种组成；
所述的供氧剂为过氧化氢；
所述的生产工艺的反应装置主体是带控温控压的沸腾床。
优选的，所述的油脂为棉籽油、或大豆油，或棕榈油等不饱和油脂。
进一步优选的，所述的油脂为大豆油，反应温度为60℃。
优选的，所述的沸腾床为间歇沸腾床或连续沸腾床。
进一步优选的，连续沸腾床是在合适的反应停留时间后流出反应器；间歇沸腾床是在反应结束后取出反应后的物料。
优选的，所述的沸腾床的床层内通入反应物料进行化学反应，而床层外壳通入换热介质，为床内物料换热；
所述的沸腾床底部有两个进料口，分别用于植物油进料与供氧剂和催化剂的混合液进料；
所述的沸腾床顶部配有回流装置，以回收利用反应过程中产生的气相物料。
在反应过程中，由于沸腾气化带走了大量的反应热，使反应体系比传统工艺更为安全可控，并且反应过程中移除了水，加大了反应物浓度，增大了主反应速率，可提升最终反应产物的环氧值。
优选的，所述的植物油、供氧剂和催化剂混合后，反应0.5-6h。
优选的，所述的洗涤采用蒸馏水进行洗涤。
优选的，所述的浓缩采用减压浓缩，真空度为0.06-0.09MPa，温度为40-70℃。
优选的，所述的环氧植物油的环氧值为4.0-6.5％。
在本发明实施例中未提及的工艺细节，采用的为本领域常规技术手段。如，本发明中植物油、供氧剂和催化剂的用量比例等。
实施例1.
采用图5所示的沸腾床反应器装置，沸腾床底部有两个进料口，分别用于植物油进料与供氧剂和催化剂的混合液进料；沸腾床顶部配有回流装置，以回收利用反应过程中产生的气相物料。沸腾床的床层内通入反应物料进行化学反应，而床层外壳通入换热介质，为床内物料换热。
(1)先将换热介质温度升到指定温度，对沸腾床进行加热。
(2)将植物油、和过氧化氢、催化剂(催化剂由甲酸、乙酸、硫酸，磷酸或硫酸铝中的一种或多种组成)的混合液通过沸腾床底部有两个进料口，进入沸腾床，在沸腾床反应器中混合。然后在40-70℃下进行反应，至液面升高到收集口并稳定，反应时间为0.5-6h。
(3)将反应结束后的混合物料装入分液漏斗中静置分层，分去下层清液，收集上层油相，然后采用蒸馏水进行洗涤3次。
最后在恒温搅拌电热套上减压脱水，至溶液成清亮透明、黄色油状，得所述的环氧植物油。
本发明实施例所述的一种环氧植物油的生产工艺，采用沸腾床工艺可及时移走反应热，不易爆沸，保障了安全生产，同时可提高产品的选择性，提高了产品的环氧值。且物料可回收利用，减少对环境的污染。
实施例2.
反应安全性和可控性的对比：
(1)分别将反应在传统的常压反应釜、间歇沸腾床反应器和连续沸腾床反应器中进行。
先将三种反应器的换热介质温度升到60℃。
(2)然后将棉籽油、和过氧化氢、甲酸的混合液进入反应器，然后在60℃下进行反应，至液面升高到收集口并稳定，并通过使用热电偶记录反应过程中每种反应器中的实时反应温度。
(3)后处理：将反应结束后的混合物料装入分液漏斗中静置分层，分去下层清液，收集上层油相，然后采用蒸馏水进行洗涤3次。
最后在恒温搅拌电热套上减压脱水，至溶液成清亮透明、黄色油状，得所述的环氧植物油。
将所记录的温度与时间的关系绘制成曲线，如图1所示。由图1可知，本发明的工艺较常压反应釜工艺更为安全，不会发生爆沸。
本发明实施例所述的一种环氧植物油的生产工艺，采用沸腾床工艺可及时移走反应热，不易爆沸，保障了安全生产，同时可提高产品的选择性，提高了产品的环氧值。且物料可回收利用，减少对环境的污染。
实施例3.
棉籽油沸腾床反应器和常压反应釜的对比：
(1)分别将反应在传统的常压反应釜、间歇沸腾床反应器中进行。
先将两种反应器的换热介质温度升到指定温度60℃。
(2)然后将棉籽油、和过氧化氢、乙酸的混合液进入反应器，然后在60℃下进行反应，同时控制间歇沸腾床反应器中的反应物系达到沸腾状态。每隔半小时，分别从两种反应器中取出少量反应产物。
(3)后处理：将反应结束后的混合物料装入分液漏斗中静置分层，分去下层清液，收集上层油相，然后采用蒸馏水进行洗涤3次。
最后在恒温搅拌电热套上减压脱水，至溶液成清亮透明、黄色油状，得所述的环氧植物油。
将得到的环氧油产品按照国家标准GB/T1677-2008进行环氧值和碘值测定。
将产品进行处理后得到澄清透明淡黄色油状物，测试后其环氧值，碘值见图2。由图2可知，与常压反应釜相比，本发明的工艺可以提高产品的环氧值，降低产品的碘值，产品质量更高。
本发明实施例所述的一种环氧植物油的生产工艺，采用沸腾床工艺可及时移走反应热，不易爆沸，保障了安全生产，同时可提高产品的选择性，提高了产品的环氧值。且物料可回收利用，减少对环境的污染。
实施例4.
棉籽油间歇沸腾床：
(1)采用图5所示的腾床反应器装置，其为间歇式沸腾床。
先将换热介质温度分别加热40℃、50℃、60℃、70℃，对沸腾床进行加热。
(2)将棉籽油和过氧化氢、硫酸的混合液通过沸腾床底部有两个进料口，进入沸腾床。然后在40℃、50℃、60℃、70℃下进行反应，控制反应物系达到沸腾，每隔半小时取出少量反应产物。试验结束时，从上方出料口收集产品。
(3)后处理：将反应结束后的混合物料装入分液漏斗中静置分层，分去下层清液，收集上层油相，然后采用蒸馏水进行洗涤3次。
最后在恒温搅拌电热套上减压脱水，至溶液成清亮透明、黄色油状，得所述的环氧植物油。
将得到的环氧油产品按照国家标准GB/T1677-2008进行环氧值和碘值测定。
将产品进行处理后得到澄清透明淡黄色油状物，测试后其环氧值和碘值见图3。由图3左图可知，在60℃下，可在最短时间内产品的环氧值最高。由图3右图可知，在60℃下，可在最短时间内产品的碘值最低。
本发明实施例所述的一种环氧植物油的生产工艺，采用沸腾床工艺可及时移走反应热，不易爆沸，保障了安全生产，同时可提高产品的选择性，提高了产品的环氧值。且物料可回收利用，减少对环境的污染。
实施例5.
不同油脂间歇沸腾床工艺：
采用图5所示的腾床反应器装置，沸腾床底部有两个进料口，分别用于植物油进料与供氧剂和催化剂的混合液进料；沸腾床顶部配有回流装置，以回收利用反应过程中产生的气相物料。沸腾床的床层内通入反应物料进行化学反应，而床层外壳通入换热介质，为床内物料换热。
(1)先将换热介质温度升到70℃，对沸腾床进行加热。
(2)将棉籽油、大豆油、棕榈油，和过氧化氢、磷酸、硫酸铝的混合液通过沸腾床底部有两个进料口，进入沸腾床。然后在70℃下进行反应，控制反应物系达到沸腾，每隔半小时取出少量反应产物。试验结束时，从上方出料口收集产品。
(3)后处理：将反应结束后的混合物料装入分液漏斗中静置分层，分去下层清液，收集上层油相，然后采用蒸馏水进行洗涤3次。
最后在恒温搅拌电热套上减压脱水，至溶液成清亮透明、黄色油状，得所述的环氧植物油。
将得到的环氧油产品按照国家标准GB/T1677-2008进行环氧值和碘值测定。
将产品进行处理后得到澄清透明淡黄色油状物，测试后其环氧值和碘值见图4。由图4的左图可知，环氧大豆油的环氧值更高，接近7％。由图4的又图可知，环氧棕榈油的碘值更低。
本发明实施例所述的一种环氧植物油的生产工艺，采用沸腾床工艺可及时移走反应热，不易爆沸，保障了安全生产，同时可提高产品的选择性，提高了产品的环氧值。且物料可回收利用，减少对环境的污染。
实施例6.
(1)采用图5所示的腾床反应器装置，其为连续沸腾床。
先将换热介质温度升到70℃，对沸腾床进行加热。
(2)将棉籽油和过氧化氢、磷酸的混合液通过沸腾床底部有两个进料口，进入沸腾床。然后在70℃下进行反应，控制反应物系达到沸腾，通过控制反应器底部油脂进料口油脂的流速，以控制反应停留时间为2h，从上方出料口连续收集产品。
(3)后处理：将反应结束后的混合物料装入分液漏斗中静置分层，分去下层清液，收集上层油相，然后采用蒸馏水进行洗涤3次。
最后在恒温搅拌电热套上减压脱水，至溶液成清亮透明、黄色油状，得所述的环氧植物油；
将得到的环氧油产品按照国家标准GB/T1677-2008进行环氧值和碘值测定。
将产品进行处理后得到澄清透明淡黄色油状物，测试后其环氧值为5.3，碘值为29。
本发明实施例所述的一种环氧植物油的生产工艺，采用沸腾床工艺可及时移走反应热，不易爆沸，保障了安全生产，同时可提高产品的选择性，提高了产品的环氧值。且物料可回收利用，减少对环境的污染。
以上所述，仅是本发明实施例的较佳实施例而已，并非对本发明实施例作任何形式上的限制，依据本发明实施例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，均仍属于本发明实施例技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种环氧植物油的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
将植物油、供氧剂和催化剂混合后，在40-70℃下进行反应；
将反应结束后的混合物料静置分层，收集上层油相，并洗涤，再浓缩至溶液呈清亮透明、黄色油状，得所述的环氧植物油；
其中，所述的催化剂由甲酸、乙酸、硫酸，磷酸或硫酸铝中的一种或多种组成；
所述的供氧剂为过氧化氢；
所述的生产工艺采用带控温控压的沸腾床。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，
所述的植物油为棉籽油、或大豆油，或棕榈油。
3.根据权利要求2所述的生产工艺，其特征在于，
所述的植物油为大豆油，反应温度为60℃。
4.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，
所述的沸腾床为间歇沸腾床或连续沸腾床。
5.根据权利要求4所述的生产工艺，其特征在于，
所述的连续沸腾床是在合适的反应停留时间后，混合物料流出反应器；
所述的间歇沸腾床是在反应结束后取出反应后的混合物料。
6.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，
所述的沸腾床的床层内通入反应物料进行化学反应，而床层外壳通入换热介质，为床内物料换热；
所述的沸腾床底部有两个进料口，分别用于植物油进料与供氧剂和催化剂的混合液进料；
所述的沸腾床顶部配有回流装置，以回收反应过程中产生的气相物料。
7.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，
所述的植物油、供氧剂和催化剂混合后，反应0.5-6h。
8.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，
所述的洗涤采用蒸馏水进行洗涤。
9.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，
所述的环氧植物油的环氧值为4.0-6.5％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190906 |
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