CN110304996B - 一种碱催化剂的脱除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种碱催化剂的脱除方法，包括以下步骤：向有机反应体系中通入二氧化碳，生成固体，然后除去固体，实现碱催化剂的脱除。本发明通过向体系中通入二氧化碳，二氧化碳与碱催化剂发生反应生成碳酸盐和/或碳酸氢盐，其中碳酸盐和/或碳酸氢盐在有机反应体系中无法溶解，以固体形式析出，而有机反应的目标产物仍溶解在反应体系中。本发明通过除去反应体系中的固体，即可实现碱催化剂的脱除。本发明提供的方法能够有效除去反应体系中的碱催化剂，且本发明提供的方法零排放，不会对产物造成损失。

Description

一种碱催化剂的脱除方法
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域，尤其涉及一种碱催化剂的脱除方法。
背景技术
在酯化反应以及聚合反应中，采用的催化剂大多为碱催化剂，例如酯酯交换反应、酯醇交换反应、甘油聚合制备聚甘油等反应的催化剂一般为氢氧化钠或氢氧化钾。对于上述反应来说，反应结束后，需要从反应体系中除去催化剂，进而分离得到目标产品。
现有技术中，除去碱催化剂的方法一般为先加酸中和再水洗。这种方法一是有废水排放，二是产物经中和水洗后，还需要用真空脱水，才能除去物料中的水份；三是水洗过程中，少量产品会随水洗水一起排放，造成产品流失；四是需要严格控制酸的用量，酸过量的话，也会造成产物的产品质量不合格或因增加水洗，造成产物的流失。
发明内容
本发明提供了一种碱催化剂的脱除方法，本发明提供的方法简单，无需水洗，也不会对产物造成损失。
本发明提供了一种碱催化剂的脱除方法，包括以下步骤：
向有机反应体系中通入二氧化碳，生成固体，然后除去固体，实现碱催化剂的脱除。
优选的，所述碱催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠和乙醇钠中的一种。
优选的，所述有机反应体系为酯酯交换反应体系、酯醇交换反应体系或醇醇聚合反应体系。
优选的，所述酯酯交换反应体系包括油脂与油脂进行的酯酯交换反应；所述酯醇交换反应体系包括油脂与醇类物质进行的酯醇交换反应；所述醇醇聚合反应体系包括甘油聚合反应。
优选的，所述有机反应体系为原料反应完成后的有机反应体系；所述有机反应体系中不含水。
优选的，所述有机反应体系的温度≤100℃。
优选的，所述二氧化碳的通入量以反应液的pH值来控制，当反应液的pH值为6.8～7.2时，停止通入二氧化碳。
优选的，所述二氧化碳从反应装置的底部通入，同时进行搅拌。
优选的，除去固体的方式为过滤或离心后取上层清液。
优选的，所述过滤为压滤或抽滤。
本发明提供了一种碱催化剂的脱除方法，包括以下步骤：向有机反应体系中通入二氧化碳，生成固体，然后除去固体，实现碱催化剂的脱除。本发明通过向体系中通入二氧化碳，二氧化碳与碱催化剂发生反应生成碳酸盐和/或碳酸氢盐，其中碳酸盐和/或碳酸氢盐在有机反应体系中无法溶解，以固体形式析出，而有机反应的目标产物仍溶解在反应体系中。本发明通过除去反应体系中的固体，即可实现碱催化剂的脱除。本发明提供的方法能够有效除去反应体系中的碱催化剂，且本发明提供的方法零排放，不会对产物造成损失。
具体实施方式
本发明提供了一种碱催化剂的脱除方法，包括以下步骤：
向有机反应体系中通入二氧化碳，生成固体，然后除去固体，实现碱催化剂的脱除。
在本发明中，所述碱催化剂优选包括氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠和乙醇钠中的一种。
在本发明中，所述有机反应体系优选为酯酯交换反应体系、酯醇交换反应体系或醇醇聚合反应体系。在本发明中，所述有机反应体系的催化剂优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
在本发明中，所述酯酯交换反应优选包括油脂与油脂进行的酯酯交换反应，进一步优选包括固体油与液体油进行的酯酯交换反应。在本发明中，所述固体油优选为液体油通过加氢得到的氢化油；所述液体油优选为精制的液体植物油，进一步优选为精制食用油。在本发明中，所述精制主要目的是脱味和脱色，本发明对精制的方法没有特别要求，采用本领域技术人员所熟知的精制方法即可。在本发明中，对于酯酯交换反应体系来说，本发明优选在酯酯交换反应完成后，将反应体系的温度降低至100℃以下，0℃以上，进一步优选为90℃以下，10℃以上，更优选为80℃以下，20℃以上，然后通入二氧化碳。本发明优选将反应体系降温后再通入二氧化碳，有利于后续过程中充分析出固体，进而有利于更充分完全地去除反应体系中的碱催化剂。
在本发明中，所述醇酯交换反应优选包括油脂与醇类物质进行的酯醇交换反应，所述醇类物质优选包括乙二醇、丙二醇、丙三醇、季戊四醇、新戊二醇、三甘醇、丁醇、辛醇和脂肪醇中的一种或多种；所述醇酯交换反应进一步优选包括三脂肪酸甘油酯与丙三醇的反应。对于醇酯交换反应体系来说，本发明优选在醇酯交换反应完成后，将反应体系的温度降低至100℃以下，0℃以上，进一步优选为90℃以下，10℃以上，更优选为80℃以下，20℃以上，然后通入二氧化碳。
在本发明中，所述醇醇聚合反应体系优选包括甘油聚合反应、乙二醇聚合反应。对于醇醇聚合反应体系来说，本发明优选在醇醇聚合反应完成后，将反应体系的温度降低至100℃以下，0℃以上，进一步优选为90℃以下，10℃以上，更优选为80℃以下，20℃以上，然后通入二氧化碳。
一般情况下，酯酯交换反应、酯醇交换反应和醇醇聚合反应均在高于100℃的条件下进行，在反应进行过程中，反应体系中的水分已经被除去。由于本发明所述有机反应体系优选为原料反应完成后的有机反应体系，因此本发明所述有机反应体系中不含水。
本发明向有机反应体系中通入二氧化碳，生成固体。在本发明中，所述二氧化碳的通入量优选以反应液的pH值来控制，当反应液的pH值优选为6.8～7.2时，进一步优选为6.9～7.1时，更优选为7时，停止通入二氧化碳。在本发明中，通入的二氧化碳与碱催化剂发生反应，生成碳酸盐和/或碳酸氢盐；所述碳酸盐和碳酸氢盐在温度低于100℃，且不含水的有机反应体系中无法溶解，以固体形式析出，而有机反应的目标产物仍溶解在反应体系中。在本发明中，所述固体优选为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的一种或多种。在本发明中，过量的二氧化碳从反应装置出来后，进入水封槽中，溶于水中，生成碳酸，达到零排放。本发明优选将二氧化碳从反应装置底部通入，同时进行搅拌，有利于二氧化碳与碱催化剂进行充分反应。在本发明中，当本发明所述方法应用于工业上时，所述二氧化碳的通入速度优选为60～80L/min；当本发明所述方法应用于实验室时，所述二氧化碳的通入速度优选为40～80mL/min，进一步优选为50～70mL/min。本发明优选将二氧化碳的通入速度控制在上述范围内，有利于使二氧化碳与碱催化剂进行充分反应，而且有利于精确控制二氧化碳的用量。
本发明在通入二氧化碳后，反应体系会出现混浊状态，即有碳酸盐(或碳酸氢盐)出现。本发明优选在通入二氧化碳后，将反应体系进行静置处理，使反应体系中的固体物沉淀，以便于后续除去固体，得到上层清液。在本发明中，所述静置处理的时间优选为10～20h。
本发明除去固体，实现碱催化剂的脱除。在本发明中，除去固体的方式优选为过滤，进一步优选为压滤，更优选为板框压滤。本发明除去固体后，收集滤液，所述滤液为有机反应体系的目标产物。本发明对滤液的后续处理方式没有特别要求，采用本领域技术人员熟知的处理方式即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
将纯甘油276g、催化剂氢氧化钠1.4g分别加入到反应瓶中，同时开动搅拌，通入氮气，进行甘油聚合反应制备三聚甘油，反应温度245℃，反应出水约36g，结束反应，降温到80℃，取样用pH测定仪测定反应体系的pH值为9，通入二氧化碳气体，计量通入二氧化碳气体约1.5L，结束反应，取样用pH测定仪测定反应体系的pH值为7.2。反应料液经压滤(或高速离心)得到目标产物。
注：从反应瓶出来的没有反应的二氧化碳进入水封瓶中，溶于水中，生成碳酸。
实施例2
将三硬脂酸甘油酯300g、纯甘油60g和催化剂氢氧化钠1.5g分别加入到反应瓶中，同时开动搅拌，通入氮气，进行反应制备单双硬脂酸甘油酯，反应温度215±5℃，反应时间2h。结束反应，降温至90℃，取样用pH测定仪测定反应体系的pH值为8.5，通入二氧化碳气体，计量通入二氧化碳气体约1.6L，结束反应，取样用pH测定仪测定反应体系的pH值为7。反应料液经过滤得到目标产物。
注：从反应瓶出来的没有反应的二氧化碳进入水封瓶中，溶于水中，生成碳酸。
实施例3
将三硬脂酸甘油酯800kg、季戊四醇200kg、氢氧化钠4.5kg分别加入到反应釜中，同时开动搅拌，通入氮气，进行酯醇交换反应制备硬脂酸季戊四醇甘油复合酯。在225±5℃反应150min，结束反应，降温至100℃。取样用pH测定仪测定反应体系的pH值为8.5，通入二氧化碳气体，时间约为60min，反应计量通入二氧化碳气体约4.5立方，结束反应，取样用pH测定仪测定反应体系的pH值为6.8。反应料液经过滤得到目标产物。
注：从反应釜出来的没有反应的二氧化碳进入水封槽，溶于水中，生成碳酸。
实施例4
将三硬脂酸甘油酯(即氢化油)280g、精制食用油120g、氢氧化钠1.6g(用少量水熔化)，分别加入四口圆底反应瓶中，通入氮气，进行酯酯交换反应，制备熔点38～40℃的人造奶油。控制反应温度在160℃，反应180min，结束反应，降温至60℃。取样用pH测定仪测定反应体系的pH值为8.5，通入二氧化碳气体，控制流量65mL/min，时间约30min，反应计量通入二氧化碳气体约2L，结束反应，取样用pH测定仪测定反应体系的pH值为7。反应料液经过滤得到目标产物。测定产物熔点为38℃。
注：从反应釜出来的没有反应的二氧化碳进入水封瓶，溶于水中，生成碳酸。
综上，本发明提供的方法能够有效除去反应体系中的碱催化剂，且本发明提供的方法零排放，不会对产物造成损失。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种碱催化剂的脱除方法，包括以下步骤：
向有机反应体系中通入二氧化碳，生成固体，然后除去固体，实现碱催化剂的脱除；
所述碱催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠和乙醇钠中的一种；
所述有机反应体系为酯酯交换反应体系、酯醇交换反应体系或醇醇聚合反应体系；
所述酯酯交换反应体系包括油脂与油脂进行的酯酯交换反应；所述酯醇交换反应体系包括油脂与醇类物质进行的酯醇交换反应；所述醇醇聚合反应体系包括甘油聚合反应；
所述有机反应体系为原料反应完成后的有机反应体系；所述有机反应体系中不含水；
所述有机反应体系的温度≤100℃；
所述二氧化碳的通入量以反应液的pH值来控制，当反应液的pH值为6.8～7.2时，停止通入二氧化碳；
所述二氧化碳从反应装置的底部通入，同时进行搅拌；
所述二氧化碳的通入速度为60～80L/min；
除去固体的方式为过滤或离心后取上层清液；
所述过滤为压滤或抽滤。
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