[发明专利]一种亲水性褐煤蜡改性物的制备方法及其制备装置

说明书

技术领域

本发明属于煤化工-褐煤蜡技术领域，具体涉及一种工艺简单、成本低，且能有效提高褐煤蜡亲水和乳化性能的制备方法及其制备装置。

背景技术

褐煤蜡一般是指从含蜡质的煤（主要是褐煤或某些泥炭）中用有机溶剂萃取得到的一种含有纯蜡、树脂和地沥青的天然硬蜡，亦称蒙旦蜡。褐煤蜡由于物理化学性能优越，无致癌物质，且价格比一般的天然动植物（虫白蜡-中国川蜡、棕榈蜡-巴西卡那巴蜡、小烛树蜡、鲸蜡等）硬性蜡便宜，货源充裕，被广泛用作价格昂贵的天然动物蜡和植物蜡的代用品及补充品。

褐煤蜡用有机溶剂可分成三个组分：纯蜡、树脂（丙酮可溶物）、地沥青（异丙醇不溶物）。纯蜡主要是由蜡酸与蜡醇所构成的蜡酯，以及部分游离蜡酸，少部分蜡醇、蜡酮、脂肪烃等组成。褐煤蜡氧化脱色得到的S蜡（高碳脂肪酸）化学组成：饱和高碳脂肪酸含量80-90%，其主要成分为C₂₆、C₂₈、C₃₀的高碳脂肪酸（其中饱和一元酸占总酸量的80%，饱和二元酸占总酸量的20%），还有15%左右的蜡酯。褐煤蜡是溶于有机溶剂的硬性油料，它不溶于水，而在其应用中往往要把它溶于水或制成乳化液。褐煤蜡的乳化液作为现代加工技术的添加剂、助剂，得到越来越广泛的应用，例如物品美容行业的乳化制品，如鞋油、夹克油、自亮型蜡乳液、汽车上光蜡、家具蜡、乳胶漆等，皮革行业的加脂剂，化妆品的膏、霜制品，混凝土内部密封剂，混凝土构件脱模剂，金属加工润滑剂，乳化沥青添加剂等等。

由于褐煤蜡不溶于水，极大的阻碍了其应用范围。现有技术一般采用司班80、吐温80、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠作为乳化剂，经适当温度和时间来乳化褐煤蜡获取褐煤蜡乳化液。但是，乳化剂采用司班80、吐温80、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠连用时乳液成粘稠状，静置一段时间后呈冻状；当使用司班80、吐温80、十二烷基苯磺酸钠时出现凝胶现象，流动性差；仅使用十二烷基苯磺酸钠当乳化剂占总量1.50%时，出现分层现象；当乳化剂占总量2.00%时，凝胶效果不好。由此可见，乳化剂种类多时乳化过程复杂，各乳化剂之间量的配比关系难以掌握，而单个乳化剂使用时乳化效果难以达到让人满意的程度。而且，乳化得到的乳化液一般只能得到单一的水包油或油包水型乳化液，难以根据需要调整乳化液的HLB值（Hydrophile-Lipophile Balance Number，亲水疏水平衡值，也称水油度），且乳化液呈液态，保持、运输、使用均没有固体方便，从而使制得的褐煤蜡乳化液应用面较窄。

发明内容

本发明的第一目的在于提供工艺简单、成本低且能有效提高亲水和乳化性能的亲水性褐煤蜡改性物的制备方法，第二目的在于提供一种实现第一目的的制备装置。

本发明的第一目的是这样实现的：包括混料、反应、分离，具体包括：

A、混料：将褐煤蜡原料和碱性催化剂按质量比1000:1～1000:5加入熔融釜中在90～100℃下熔化混合，混合后输入混合装置中；同时，用惰性气体将占褐煤蜡原料质量10～40%的环氧乙烷和/或环氧丙烷从储罐压入混合装置中，使褐煤蜡原料、碱性催化剂和环氧乙烷和/或环氧丙烷充分混合，得到混合料；

B、反应：将混合料输入反应室，在90～100℃条件下进行2～4h化学反应，得到反应混合物；

C、分离：将反应混合物气液分离，使惰性气体与亲水性褐煤蜡改性物分离，分离后的亲水性褐煤蜡改性物在100～120℃的中间蜡槽中进一步脱除挥发分，冷却成型得到亲水性褐煤蜡改性物产品。

本发明的第二目的是这样实现的：包括熔融釜、输送泵、储罐、混合室、反应室、分离器、中间蜡槽、成型机，所述熔融釜设置有投料口和出料口，所述出料口经输送泵与混合室连通，所述储罐设置有输气口和出口，所述输气口与惰性气体输入口连接，所述出口与混合室连通，所述混合室的出口与反应室的入口连通，所述反应室的出口与分离器连通实现气液分离，所述分离器的出液口经中间蜡槽与成型机连通。