[发明专利]一种连续化制备环氧油脂的生产工艺及生产装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种连续化制备环氧油脂的生产工艺及生产装置。

背景技术

传统的邻苯二甲酸甲酯类增塑剂(如DOP、DBP等)会对人体健康产生严重的毒害作用，在日益激化的能源危机与人类健康、环保意识逐步增强的压力下，环氧油脂作为一种低廉、无毒、绿色、环保且可再生的增塑剂兼热稳定剂已引起世界各国的广泛关注，在聚氯乙烯(PVC)塑料、涂料、新型高分子材料、橡胶等工业中已有广泛应用，此外还获国际食品、药物管理局批准用于食品、药物的包装材料、玩具及家庭装饰材料。目前，环氧油脂在增塑剂中呈现出快速发展的势头。

我国环氧油脂的生产工艺主要有溶剂法和非溶剂法两种。溶剂法由于生产流程长、投资大、环境污染严重、产品质量差，已被淘汰；非溶剂法是在催化剂作用下，将甲酸或乙酸与过氧化氢反应生成环氧化剂，然后将环氧化剂与油脂反应得到产品(如与大豆油反应得到环氧大豆油产品)。

非溶剂法所用催化剂通常有浓硫酸、有机酸、强酸性阳离子交换树脂和硫酸铝等；采用浓硫酸作为催化剂时，后处理相对复杂且环境污染严重；采用强酸性阳离子交换树脂作为催化剂时，催化剂的成本和反应温度均较高；采用硫酸铝为催化剂时，反应时间较长，产品颜色较深；另外，生产过程中采用甲酸或乙酸与过氧化氢反应生成的过氧酸为环氧化剂，会产生约30％废水；因此非溶剂法还有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种连续化制备环氧油脂的生产工艺和生产装置，该生产工艺应具有绿色环保、生产成本较低、生产效率高的特点，该生产装置应具有结构简单、投资较低的特点。

本发明的技术方案是：一种连续化制备环氧油脂的生产工艺，包括以下步骤：

1)在固定床反应器中加入1-10g的催化剂；然后将1-5重量份的醛类水溶液与10重量份的原料油脂预热至318-328K后，通入固定床反应器中并升温至343-353K；所述催化剂为负载型银催化剂或负载型钯催化剂；

2)将气体氧化剂通入固定床反应器中，调节固定床反应器的压力至0.5-1.0MPa；

3)气液分离固定床反应器的出口产物；气相产物作为气体氧化剂并重复利用，液相产物静置分层后将上层液体中和并水洗至中性，最后真空脱水。

所述醛类水溶液为甲醛水溶液或乙醛水溶液。

所述负载型银催化剂为Ag/Al₂O₃催化剂、Ag/ZSM催化剂、Ag/SiO₂催化剂、Ag-Ba/Al₂O₃催化剂中的一种；所述负载型钯催化剂为Pd/Al₂O₃催化剂、Pd-Ca/Al₂O₃催化剂、Pd-Ce/Al₂O₃催化剂、Pd-Ba/Al₂O₃催化剂、Pd/C催化剂、Pd-Au/C催化剂中的一种。

所述原料油脂为植物油脂、动物油脂、生物柴油或工业油脂。

所述醛类水溶液与原料油脂通入固定床反应器中的流速1-10mL/min。

所述的气体氧化剂为空气、氧气或臭氧。

所述气体氧化剂通入固定床反应器中的流速为10-100mL/min。

所述工业油脂是工业上或餐桌上废弃的油脂，主要成分是植物油脂和动物油脂的混合物。

一种连续化制备环氧油脂的生产装置；其特征在于该装置中：

1)原料油脂以及醛类水溶液分别通过输入管路并联接入固定床反应器的进口，气体氧化剂也通过输入管路接入固定床反应器的进口；

2)固定床反应器的出口通过管路连通气液分离器，气液分离器的气体出口通过管路经过气体缓冲罐后再接通固定床反应器的进口，气液分离器的液体出口直接输出液相产物。

原料油脂的输入管路以及醛类水溶液的输入管路分别安装有进料泵。

本发明的反应机理为甲醛或乙醛与气体氧化剂反应生成过氧化酸，过氧化酸再与原料油脂反应，并且催化剂采用经不同碱金属钡、钙、铈等改性后的负载型银催化剂和负载型钯催化剂；反应式如下：

本发明的有益效果是：