CN111495305B - 一种制备环氧大豆油的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种制备环氧大豆油的连续反应装置，包括加热反应釜和多个保温反应釜，加热反应釜和保温反应釜，所述加热反应釜连接有缓冲储料罐，所述缓冲储料罐分别与各个保温反应釜相连，同时在加热反应釜和保温反应釜上均设置有搅拌电机和搅拌桨，加热反应釜上设置有加热装置，而保温反应釜上则设置有冷却腔；本发明不但通过搅拌桨的搅拌保证物料的充分混合，同时通过将一个加热反应釜与多个保温反应釜并联的方式，使不同反应速度的加热反应釜和保温反应釜相互协调，实现环氧大豆油的连续、稳定生产，不但降低了设备的闲置率，同时还大大提高了产品的生产效率。

Description

一种制备环氧大豆油的装置和方法
技术领域
本发明涉及环氧大豆油制备设备技术领域，具体涉及一种制备环氧大豆油的连续反应装置。
背景技术
环氧大豆油是用大豆油经过氧化处理后制得的一种化工产品，常温下为浅黄色粘稠油状液体，是一种使用广泛的聚氯乙烯无毒增塑剂兼稳定剂：与PVC树脂相容性好，挥发性低、迁移性小。具有优良的热稳定性和光稳定性，耐水性和耐油性亦佳，可赋予制品良好的机械强度、耐候性及电性能，且无毒性，是国际认可的用于食品包装材料的化学工艺助剂。
目前，我国的环氧大豆油制备主要采用高温低浓度的双氧水反应体系，其具体做法是，在反应罐中加入大豆油和有机酸，搅拌加热至65℃后，再加入浓度为35％的双氧水溶液，再进行搅拌反应，但是在上述反应过程中，大豆油和有机酸的混合过程需要加热，而加入双氧水后整个反应转变为放热反应，同时该反应过程又需要将温度控制在75-80℃之间，因此后期需要进行降温作业，设备的温度控制及其复杂，同时搅拌过程中由于油脂原料不溶于水，其与过氧化氢溶液、有机酸的接触不充分，降低油脂原料与过氧化氢、有机酸的反应速率与稳定性较差；上述两步骤中大豆油和有机酸的混合反应所需时间较短，而后期双氧水的滴加反应用时较长，各个设备之间难以协调，由此导致环氧大豆油的生产效率整体较低。
发明内容
针对现有技术中存在的生产效率低的缺陷，本发明公开了一种制备环氧大豆油的连续反应装置，采用本装置能够连续的进行环氧大豆油的制备，提高设备的利用率和产品的生产效率。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：
一种制备环氧大豆油的连续反应装置，包括加热反应釜和多个保温反应釜，所述加热反应釜和保温反应釜上均设置有相连的搅拌电机和搅拌轴，搅拌轴上固定设置有搅拌桨；所述加热反应釜的上部设置有油脂进料口和有机酸进料口，其下部设置有出料口，所述出料口通过送料管与缓冲储料罐相连，缓冲储料罐通过送料支管分别与多个保温反应釜相连；所述加热反应釜表面设置有对其进行加热的加热装置；所述保温反应釜上还设置有双氧水滴加口和物料进料口，其底部设置有排料口，物料进料口与缓冲储料罐相连；所述保温反应釜的内壁上设置有冷却腔，其上下两端分别设置有与冷却腔连通的冷却介质出料管和冷却介质进料管。
优选的，加热包括电加热片和保温板；所述电加热片还连接有温控器，温控器的信号输入端连接有插入到加热反应釜内的热电偶；
优选的，加热装置还包括加热棒，所述反应罐内设置有多个加热管，加热棒插入到加热管内，所述加热管通过温控器与电源相连。
优选的，冷却腔内设置有导流板，所述导流板呈螺旋上升的环形布置于整个冷却腔内。
优选的，保温反应釜上还设置有控制器，所述缓冲储料罐出口端设置有输送泵，送料支管上设置有调节阀，所述输送泵和调节器分别与控制器相连。
优选的，冷却介质进料管和冷却介质出料管上均设置有与控制器相连的调节阀，保温反应釜内还设置有与控制器相连的温度传感器。
优选的，保温反应釜内设置有与控制器相连的液位传感器。
优选的，控制器包括相互连接的PLC和触控显示屏，所述PLC和触控显示屏通过RS485总线相连。
本发明还提供一种制备环氧大豆油的方法，包括如下步骤：
A、将有机酸和油脂送入加热反应釜，搅拌使有机酸和油脂的混合均匀，并加热至60～70℃，得到混合料；
B、然后将所述混合料送入保温反应釜，滴加双氧水，滴加时间为25～30min；
C、滴加完毕后控制保温反应釜内温度为68～72℃，保温反应1～1.5h，得环氧大豆油粗品；
D、保温反应结束后出料，并将所述环氧大豆油粗品进行提纯精制，即得环氧大豆油成品。
其中，所述保温反应釜的数量为大于等于2个；在保温反应反应过程中，将所述保温反应釜内的反应物料进行相互循环；
步骤C中，滴加完毕后通过冷却装置控制保温反应釜内温度；所述冷却装置包括设置于所述保温反应釜内壁上的冷却腔，所述冷却腔与冷却介质出料管和冷却介质进料管相连通。
优选的，所述有机酸和油脂分别为冰醋酸和大豆油。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明包括加热反应釜和多个保温反应釜，加热反应釜和保温反应釜，所述加热反应釜连接有缓冲储料罐，所述缓冲储料罐分别与各个保温反应釜相连，同时在加热反应釜和保温反应釜上均设置有搅拌电机和搅拌桨，加热反应釜上设置有加热装置，而保温反应釜上则设置有冷却腔；由于加热反应釜的反应速度快，而保温反应釜的反应速度慢，因此通过将一个加热反应釜与多个保温反应釜并联的方式将加热反应釜内物料源源不断的输送到保温反应釜中，实现环氧大豆油的连续生产，提高设备的利用率，避免设备长时间闲置，同时也提高了环氧大豆油的生产效率。
2、本发明的加热包括电加热片和保温板；所述电加热片还连接有温控器，温控器的信号输入端连接有插入到加热反应釜内的热电偶，通过温控器提高对加热反应釜温度的监控能力，保证加热反应釜的温度始终处于最佳的温度区间，一方面提高了温度监控的智能化程度，减轻工作人员的工作量；另一方面保证加热反应釜内反应的顺利进行，确保整套设备的正常运转。
3、本发明的加热装置还包括加热棒，所述反应罐内设置有多个加热管，加热棒插入到加热管内，所述加热管通过温控器与电源相连，所述温控器的信号输入端连接有热电偶，通过加热棒和加热管的设计能够提高对于罐体中部位置反应物料的加热效果，进而降低釜体内部各个部位的温差，保证釜体内温度的稳定性，进而确保反应的连续、稳定进行。
4、本发明的冷却腔内设置有导流板，所述导流板呈螺旋上升的环形布置于整个冷却腔内，通过导流板迫使冷却介质围绕整个炉体盘旋运动一周后从冷却介质出口排出，冷却介质的运动路线通过导流板得到了合理的规划，使冷却介质的运动路线覆盖于整个炉体，保证不会出现冷却盲点，避免炉体出现局部过热；
同时导流板固定于反应炉内壁与反应炉外壳之间，因此能够为二者提供有效支撑，大大提高冷却腔的结构稳定性；避免其在长时间使用后发生变形；而由于结构强度的提高，反应炉的内壁能够选用更薄的材料制作，降低设备的硬件成本；
5、本发明在保温反应釜上还设置有控制器，送料管上设置有输送泵，缓冲储料罐出口端设置有输送泵，送料支管上设置有调节阀，所述输送泵和调节器分别与控制器相连，一方面通过输送泵加快物料的转运，提高整套系统的工作效率；另一方面通过送料支管和调节阀的配合实现向不同保温反应釜输送原料，使生产速度较快的加热反应釜与速度较慢的保温反应釜之间能够适配，实现整条生产线的连续稳定生产，提高设备的生产效率。
6、本发明的冷却介质进料管和冷却介质出料管上均设置有与控制器相连的调节阀，保温反应釜内还设置有与控制器相连的温度传感器，通过温度传感器检测检测保温反应釜内的温度，再控制冷却介质的流速，实现对保温反应釜内温度的动态控制与调节，保证保温反应釜内温度的稳定性。
7、本发明在保温反应釜内设置有与控制器相连的液位传感器，通过液位传感器对保温反应釜内的溶液量进行监控，在反应结束并排料完成后，及时向保温反应釜内重新注入反应原料，保证生产的连续性；同时对注入的反应原料的量进行监控，避免发生副反应或产生过量的热量，引起反应釜内温度的异常升高。
8、控制器包括相互连接的PLC和触控显示屏，所述PLC和触控显示屏通过RS485总线相连。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明实施方式2结构示意；
图3为本发明保温反应釜结构示意图；
附图标记：1、加热反应釜，2、保温反应釜，3、搅拌电机，4、搅拌轴，5、搅拌桨，6、油脂进料口，7、有机酸进料口，8、出料口，9、送料管，10、缓冲储料罐，11、加热装置，12、双氧水滴加口，13、物料进料口，14、排料口，15、送料支管，16、冷却腔，17、冷却介质出料管，18、冷却介质进料管，19、导流板，20、控制器，21、输送泵，22、调节阀，23、温度传感器，24、液位传感器，111、电加热片，112、保温板，113、温控器，114、热电偶，115、加热棒，116、加热管，201、PLC，202、触控显示屏。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施方式。
实施方式1
本实施方式作为本发明的一基本实施方式，其公开了一种制备环氧大豆油的连续反应装置，具体结构如图1和图3所示，包括加热反应釜1和多个保温反应釜2，其中所述加热反应釜1的顶部设置有相互动力相连的搅拌电机3和搅拌轴4，搅拌轴4的一端深入到加热反应釜1内，并与搅拌桨5固定相连，同时在加热反应釜1的上部还设置有油脂进料口6和有机酸进料口7，其底部设置有出料口8，所述出料口8通过送料管9与缓冲储料罐10的进口端相连，加热反应釜1与缓冲储料罐2之间的物料输送可以通过人工控制的输送泵21实现，也可以通过在加热反应釜1与缓冲储料罐10之间设置一定的高度差实现；所述缓冲储料罐10的底部设置有出料口8，所述出料口8连接有输送泵21，输送泵21的出口端通过大小头和三通等管件连接有多条相互分离的送料支管15；
所述保温反应釜2上设置有相互连接的搅拌电机3和搅拌轴4，同时搅拌轴4的一端深入到保温反应釜2内，并与搅拌桨5固定相连，所述保温反应釜2的上部设置有双氧水滴加口12和物料进料口13，其底部设置有排料口14，其中双氧水滴加口12连接有相应的滴加设备，物料进料口13则连接送料支管15，所述排料口14连接相应的物料储存罐；
为了提高对加热反应釜1和保温反应釜2温度的控制能力，在加热反应釜1的上设置有加热装置11，所述加热装置11包括电加热片111、保温板112和温控器113，所述电加热片111包裹于加热反应釜1的外表面，其电源端通过温控器113与电源相连，所述保温板112采用橡塑板制作，保温板112包裹于电加热片111的外表面；同时所述温控器113的信号输入端连接有热电偶114，热电偶114插入到加热反应釜1内；
所述保温反应釜1的釜壁为中空结构，其空腔为冷却腔16，在保温反应釜216的上下两端分别设置有与冷却腔连通的冷却介质出料管17和冷却介质进料管18，所述冷却腔16内部还设置有导流板19，导流板19以螺旋上升的环形设置于冷却腔16内；生产时在内层釜壁的外表面包裹导流板19，再在导流板19上焊接外层釜壁；同时在保温反应釜2的外表面还设置有控制器20，所述控制器20包括PLC201和触控显示屏202，所述触控显示屏202与PLC201通过RS485总线相连，保温反应釜2内设置有温度传感器23，温度传感器23与PLC201的信号输入端相连，送料支管15上设置有用于控制其通断状态的调节阀22，调节阀22与PLC201的信号输入端相连，同时位于缓冲储料罐10出口端的输送泵21与PLC201的输出端相连。
实施方式2
本实施方式作为本发明的一较佳实施方式，其公开了一种制备环氧大豆油的连续反应装置，具体结构如图2和图3所示，包括加热反应釜1和多个保温反应釜2，所述加热反应釜1的出口端通过输送泵21连接有缓冲储料罐20，缓冲储料罐20的出口端也连接有输送泵21，所述输送泵21的出口端分别连接有多条送料支管15，每条送料支管15连接一个保温反应釜2；所述加热反应釜1上设置有多个插入到其内部的加热管116，加热管116位于加热反应釜2内的一端为封闭式结构，另一端与外界连通，所述加热管116内固定设置有加热棒115，所述加热棒115通过温控器113连接电源，同时温控器113的信号输入端连接有插入到加热反应釜1内的热电偶114；
所述保温反应釜2上设置有控制器20，控制器20包括PLC01和触控显示屏202，所述触控显示屏202与PLC 201通过RS485总线相连，保温反应釜2内设置有液位传感器24，液位传感器24与PLC201的信号输入端相连。
本发明使用时加热反应釜内实现有机酸和油脂的混合，在保温反应釜内实现双氧水的滴加，同时通过相应的保温和冷却装置使加热反应釜和保温反应釜内的温度始终处于最佳的反应区间，保证反应的顺利进行，同时通过并联的方式将反应速度较快的加热反应釜与多台反应速度较慢的保温反应釜相连，通过一台加热反应釜为多台保温反应釜供料的方式使不同反应速度的装置相互协调，实现环氧大豆油的连续、稳定生产，不但降低了设备的闲置率，同时还大大提高了产品的生产效率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，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，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种制备环氧大豆油的连续反应装置，包括加热反应釜（1）和多个保温反应釜（2），其特征在于：所述加热反应釜（1）和保温反应釜（2）上均设置有相连的搅拌电机（3）和搅拌轴（4），搅拌轴（4）上固定设置有搅拌桨（5）；所述加热反应釜（1）的上部设置有油脂进料口（6）和有机酸进料口（7），其下部设置有出料口（8），所述出料口（8）通过送料管（9）与缓冲储料罐（10）相连；所述加热反应釜（1）表面设置有对其进行加热的加热装置（11）；所述保温反应釜（2）上还设置有双氧水滴加口（12）和物料进料口（13），其底部设置有排料口（14），物料进料口（13）通过送料支管（15）与缓冲储料罐（10）相连；所述保温反应釜（2）的内壁上设置有冷却腔（16），其上下两端分别设置有与冷却腔（16）连通的冷却介质出料管（17）和冷却介质进料管（18）；
所述冷却腔（16）内设置有导流板（19），所述导流板（19）呈螺旋上升的环形布置于整个冷却腔（16）内；
所述加热装置（11）包括电加热片（111）和保温板（112）；所述电加热片（111）还连接有温控器（113），温控器（113）的信号输入端连接有插入到加热反应釜（1）内的热电偶（114）；
所述加热装置（11）还包括加热棒（115），所述加热反应釜 （1）内设置有多个加热管（116），加热管（116）的一端与外界连通，所述加热棒（115）插入到加热管（116）内，所述加热管（116）通过温控器（113）与电源相连，温控器（113）的信号输入端连接有插入到加热反应釜（1）内的热电偶（114）；
所述保温反应釜（2）上还设置有控制器（20），所述缓冲储料罐（10）出口端设置有输送泵（21），送料支管（15）上设置有调节阀（22），所述输送泵（21）和调节阀（22）分别与控制器（20）相连；
所述冷却介质进料管（18）和冷却介质出料管（17）上均设置有与控制器（20）相连的调节阀（22），保温反应釜（2）内还设置有与控制器（20）相连的温度传感器（23）；
基于所述制备环氧大豆油的连续反应装置的制备环氧大豆油的方法，包括如下步骤：
A、将有机酸和油脂送入加热反应釜（1），搅拌使有机酸和油脂的混合均匀，并加热至60～70℃，得到混合料；
B、然后将所述混合料送入保温反应釜（2），滴加双氧水，滴加时间为25～30min；
C、滴加完毕后控制保温反应釜（2）内温度为68～72℃，保温反应1～1 .5h，得环氧大豆油粗品；
D、保温反应结束后出料，并将所述环氧大豆油粗品进行提纯精制，即得环氧大豆油成品；
其中，所述保温反应釜（2）的数量为大于等于2个；在保温反应过程中，将所述保温反应釜（2）内的反应物料进行相互循环；
步骤C中，滴加完毕后通过冷却装置控制保温反应釜（2）内温度；所述冷却装置包括设置于所述保温反应釜内壁上的冷却腔（16），所述冷却腔（16）与冷却介质出料管（17）和冷却介质进料管（18）相连通。
2.根据权利要求1所述的一种制备环氧大豆油的连续反应装置，其特征在于：所述保温反应釜（2）内设置有与控制器（20）相连的液位传感器（24）。
3.根据权利要求1所述的一种制备环氧大豆油的连续反应装置，其特征在于：所述控制器（20）包括相互连接的PLC（201）和触控显示屏（202），所述PLC（201）和触控显示屏（202）通过RS485总线相连。
4.根据权利要求2所述的一种制备环氧大豆油的连续反应装置，其特征在于：所述有机酸和油脂分别为冰醋酸和大豆油。
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