一种硬脂酸一步合成制备硬脂酸钙的方法

专利名称：一种硬脂酸一步合成制备硬脂酸钙的方法
技术领域：
本发明属于金属皂制备技术领域，具体涉及硬脂酸一步合成硬脂 酸钙的制备方法。
背景技术：
金属皂可广泛用作塑料稳定剂、润滑剂、卤素吸收剂、润滑脂增 厚剂、纺织品防水剂、油漆平光剂以及化妆品添加剂和药片脱模剂，
硬脂酸钙是一种无毒塑料的热温度剂和润滑剂，是pvc树脂加工过程
中必须的助剂类产品，随着国际国内禁铅要求的不断严格，硬脂酸钙 和硬脂酸锌的需求将不断加大。
目前国内生产硬脂酸钙产品的主要方法是皂化复分解法，据了解
约80%以上的硬脂酸盐厂家都不进行水洗操作，致硬脂酸钙中含有 可溶性盐，虽然行业标准中没有灰分要求，但是出口硬脂酸钙，国外 客户都对硬脂酸钙的灰分有具体要求。硬脂酸钙的皂化复分解法工艺 存在用水量多，废水中的高浓度无机盐很难处理，排出的废水温度约 60 80°C，热量损失很大。
另外一种方法为硬脂酸、水、氯化钙先期加入，后加氢氧化钠 的皂化法，缺点同皂化复分解法，产品不如皂化复分解法蓬松。
其他生产硬脂酸钙的方法，熔融法，该方法优点水分含量低， 灰分达到出口要求，不要干燥过程，由于硬脂酸钙的熔点高，反应温 度通常要15(TC以上，产品颜色很容易变深，反应不完全，产品游离 酸含量高，熔点低。
还有一种"无排放一步合成硬脂酸钙的方法"公开号CN
101117312A的专利，反应后期仍然需要用氯化钙调节，虽然说明无 排放，但是会造成氯离子积聚越来越多，而且反应后期需要90 100 'C回流反应，回流反应需要密闭的压力容器，操作不方便等等。

发明内容
本发明的目的提供一种硬脂酸一步合成硬脂酸钙的制备方法。 为了解决以上技术问题，本发明的一种硬脂酸一步合成硬脂酸 钙的制备方法，包括以下步骤
a. 硬脂酸加入水中加温搅拌至硬脂酸熔化。其在硬脂酸中的水
的加入量和硬脂酸的质量比为4 10: 1，比较适宜的质量比为8: 1;
其硬脂酸在水中熔化所需加的温度要高于硬脂酸熔点低于水的沸点，
最佳反应温度66 85°C，反应温度高于85'C时反应体系中的氨挥发 损失较多。 '
b. 在熔化后的硬脂酸中加入2% 30%浓度的氨水作为催化剂 进行乳化预反应。所用氨水为2%~30%氨水，氨水用量的多少依据氨 水的浓度决定，氨水浓度最佳为12%，浓氨水对操作者的刺激比较 大，浓度太低用量就比较多，12%氨水硬脂酸水的质量比为1 6: 50: 200 500，最佳质量比6: 125: 1000。氨水或者硬脂酸铵对 本制备反应均有催化作用，氨水和硬脂酸生成硬脂酸铵，硬脂酸铵属 于一种表面活性剂，对硬脂酸均匀分散于水中起乳化剂的作用。上述
步骤中的化学反应方程式为
C,晶5COOH+NEtOH C17H35C00NH4+H20 c.将Ca(0H)2悬浊液在搅拌下加入b中的预反应物料中，在该过 程中，所用Ca(0H)2悬浊液最好是新鲜过120目筛的Ca(0H)2悬浊液， 其中要求Ca(0H)2悬浊液中Ca(0H)2和水总的质量百分比大于99.75 % ，其他杂质小于0.25%;所用Ca(OH) 2悬浊液总用量中折合Ca(OH) 2 与硬脂酸的质量比为74: 256 284，配比高低与硬脂酸的酸价成比 例关系。反应时间20 80分钟，适宜的时间45 60分钟。加入时 分两步，第一步，即开始时加入Ca(0H)2悬浊液速度快些，加入30 X总量的Ca(0H)2悬浊液以后，进入第二步加入，加入时，慢慢加入 Ca(0H)2悬浊液到反应体系的PH值约为9.5反应体系整体发厚，没有 粘性。继续反应约20 80分钟得到含水的硬脂酸钙，在第二步反应 时应充分搅拌，这样反应后期Ca(0H)2悬浊液中的氢氧化钙置换出体 系中的氨水，氨水均匀分散在体系中，反应结束时体系中包括硬脂酸 ,丐、微过量的氢氧化钙、氨水。硬脂酸钙不溶于水，可以从反应体系 中分离，反应结束。具体化学反应式为
2C17H35C00NH4+Ca (OH) 2緘一 (C17H35C00) 2Ca+2NH40H
d. 反应完毕后，终点控制用Ca(0H)2悬浊液调节Pf^9.5维持至 少5分钟不变，钙含量控制在6~7%，游离酸小于0.5%。
e. 将上述含水的硬脂酸钙物料进行离心脱水或压滤脱水，并且 用约1 2倍硬脂酸质量的水进行淋洗，洗除大部分脱水物料中的氨水 和微过量的Ca(0H)2，淋洗水一并进入循环水系统，脱水物料水分含 量低时，即脱水效率高，脱水后物料相对干时，适当减少淋洗水的用 量，淋洗水量近似等于脱水后物料中的总含水质量，淋洗水量比脱水 后物料中的含水质量略低。滤液收集混合均匀后，检验滤液中的氨水 含量，下一生产周期时补足反应所需要的氨水量和水量。循环水的具
体温度和反应温度和脱水时间有关系。所有循环水没有需要排放 或处理的无机盐，可以全部无限次循环使用。
f.将水淋洗过的脱水后物料，即潮硬脂酸钙，经过旋转闪蒸干燥
或气流干燥后得到硬脂酸钙。进料温度约150 155°C，控制进料速 度，保持出风温度略高于环境湿度下水的露点温度， 一般维持出风温 度60 65。C.
以上工艺的优点在于适用高要求的出口硬脂酸钙，.本制备方法 环境污染特别小，为环保所允许的排放即微量挥发的氨气；水循环使 用节约用水、节约热量、用Ca(0H)2悬浊液代替氯化钙节约生产成本， 是一种值得硬脂酸盐行业推广的方法。
具体实施方式
'
实施例
例l: 一级硬脂酸50g自来水700g搅拌加温至硬脂酸熔化后， 6(TC时加入浓氨水20滴(计lml)，反应物在半分钟内.呈粘度很小 的乳白色均匀乳液，加入新鲜的Ca(0H)2悬浊液，加入过程中PH在 约7.5 8时，加入Ca(0H)2悬浊液过程中时有一发厚的现象，继续 加入Ca(0H)2悬浊液至PH二9.5又迅速发厚，没有粘性。继续搅拌15 分钟，结束反应抽滤，抽滤速度很快，滤液水清。烘干后检测钙含量 6.8%,游离酸O. 28%。
例2: —级硬脂酸50g自来水400g搅拌加温至硬脂酸熔化后， 68。C时加入浓氨水25滴(计1.25ml)，反应物在半分钟内呈乳白色 均匀乳液半透明状(粘度很小)，加入新鲜的Ca(0H)2悬浊液，加入 过程中PH在约7. 5 8时，加入Ca(0H)2悬浊液过程中时有一发厚的现象，后来变浑浊，继续加入Ca(0H)2悬浊液至PH二9.5又迅速发厚， 没有粘性。继续搅拌15分钟，结束反应抽滤，抽滤速度很快，滤液 水清。烘干后检测钙含量6.9。％，游离酸O. 19%。
例3: —级硬脂酸50g自来水400g搅拌加温至硬脂酸熔化后， 78。C时加入浓氨水1. 5ml，反应物很快呈乳白色均匀乳液半透明状(粘 度很小)，加入新鲜的Ca(0H)2悬浊液，加入过程中PH在约7.5 8 时，加入Ca(0H)2悬浊液过程中时有一发厚的现象，后来变浑浊，继 续加入Ca(0H)2悬浊液至PH二9.5又迅速发厚，没有粘性。继续搅拌 15分钟，结束反应抽滤，抽滤速度很快，滤液水清。烘干后检测钙 含量6.9%，游离酸O. 13%。
例4: 一级硬脂酸50g自来水400g搅拌加温至硬脂酸熔化后， 78。C时加入浓氨水3ml，反应物很快呈乳白色均匀乳液半透明状(粘 度很大)，加入新鲜的Ca(0H)2悬浊液，加入过程中PH在约7.5 8 时，加入Ca(0H)2悬浊液过程中时有一发厚的现象，后来变浑浊，继 续加入Ca(0H)2悬浊液至PH二9.5又迅速发厚，没有粘性。继续搅拌 20分钟，结束反应抽滤，抽滤速度很快，滤液水清。烘干后检测钙 含量6.85%，游离酸O. 11%。
例5: —级硬脂酸50g自来水400g搅拌加温至硬脂酸熔化后， 68。C时加入12%氨水2.4ml，反应物很快呈乳白色均匀乳液半透明状 (粘度很小)，加入新鲜的Ca(0H)2悬浊液，加入过程中PH在约7. 5 8时，加入Ca(0H)2悬浊液过程中时有一发厚的现象，后来变浑浊， 继续加入Ca(0H)2悬浊液至PH二9.5又迅速舉厚，没有粘性。继续搅 拌20分钟，结束反应抽滤，抽滤速度很快，滤液水清，滤饼用100g
水分2次洗涤，最后合并滤液作下一批次使用，烘干后检测钙含量
6.75%，游离酸O. 12%。
例6:用例5的滤液补水至400g和一级硬脂酸50g搅拌加温至 硬脂酸熔化后，68。C时加入12%氨水1.8ml，反应物很快呈乳白色均 匀乳液半透明状(粘度很小)，加入新鲜的Ca(0H)2悬浊液，加入过 程中PH在约7. 5 8时，加入Ca(0H)2悬浊液过程中时有一发厚的现 象，后来变浑浊，继续加入Ca(0H)2悬浊液至PH二9.5又迅速发厚， 没有粘性。继续搅拌20分钟，结束反应抽滤，抽滤速度很快，滤液 水清，滤饼用IOO g水分2次洗涤，最后合并滤液作下一批次使用。 滤饼烘干后检测钙含量6.78%,游离酸O. 18%。
例7放大试验 一级硬脂酸50 kg自来水400 kg搅拌加温至硬脂 酸熔化后，在70 78'C时加入12。/。氨水2.4kg，反应物很快呈乳白色 均匀乳液半透明状(粘度很小)，搅拌5分钟，加入过120目筛新鲜 的Ca(0H)2悬浊液，加入过程中ra在约7. 5 8时，加入Ca(0H)2悬 浊液过程中时有一发厚的现象，后来变浑浊，继续加入Ca(0H)2悬浊 液至PH二9.5又迅速发厚，没有粘性。继续搅拌20分钟，结束反应 用压滤机压滤，压滤速度很快，滤液水清，闪蒸干燥后检测钙含量 6.72%，游离酸0.22%， 200目通过99.5%。放大效果很好。
例8放大试验在7000L反应釜中加入一级硬脂酸500 kg 、自 来水4000 kg搅拌(双层搅拌叶)加温至硬脂酸熔化后，在66 72。C 时小心加入12%氨水24 kg，反应物很快呈乳白色均匀乳液半透明状 (粘度很小)，搅拌5分钟，加入过120目筛新鲜的Ca(0H)2悬浊液， 加入过程中ra在约7. 5 8时，加入Ca(0H)2悬浊液过短中时有一发
厚的现象，后来变浑浊，继续加入Ca(0H)2悬浊液至ra二9.5又迅速 发厚，没有粘性，加Ca(0H)2悬浊液时间25分钟。继续搅拌15分钟， 结束反应整个反应约60分钟，用离心机脱水，脱水速度很快，滤液 水清，滤饼总计用1000 kg洗涤滤饼，最后合并滤液作下一批次使用， 洗涤后的滤饼经过闪蒸干燥进风温度155±3°C，出风温度65"C，干 燥后的硬脂酸钙经过检测钙含量6.68%，游离酸0.20%， 200目通 过99.5% ，水分2.6%，灰分9.8%证明又一次放大效果很好。
例9放大试验在7000L釜中加入一级硬脂酸500 kg 、例8的 滤液3800 kg补水200 kg，搅拌(双层搅拌叶)加温至硬脂酸熔化后， 在66 72X:时小心加入12%氨水18 kg，反应物很快呈乳白色均匀乳 液半透明状(粘度很小)，搅拌5分钟，加入过120目筛新鲜的Ca(0H)2 悬浊液，加入过程中ra在约7.5 8时，加入Ca(0H)2悬浊液过程中 时有一发厚的现象，后来变浑浊，继续加入Ca(0H)2悬浊液至PH=9. 5 又迅速发厚，没有粘性，加Ca(0H)2悬浊液时间25分钟。继续搅拌 15分钟，整个反应约60分钟，结束反应用离心机脱水，脱水速度很 快，滤液水清，滤饼总计用1000 kg洗涤滤饼，最后合并滤液作下一 批次使用，洗涤后的滤饼经过闪蒸干燥进风温度155±3°C，出风温 度65。C，干燥后的硬脂酸钙经过检测钙含量6.65%，游离酸0. 22%, 200目通过99.5% ，水分2.5%，灰分9.8%，说明滤液套用没有问 题。 .
权利要求
1、一种硬脂酸一步合成制备硬脂酸钙的方法，其特征在于在常压下由硬脂酸、氢氧化钙悬浊液在稀氨水催化下于水介质中加热反应，得到硬脂酸钙湿料；其反应式为在得到该硬脂酸钙湿料后，经过离心脱水或压滤脱水，用少量水淋洗、经过旋转闪蒸干燥或气流干燥后得到硬脂酸钙。
2、 根据权利要求1所述的一种硬脂酸一步合成制备硬脂酸钙的 方法，其特征在于所述氢氧化钙悬浊液为过120目筛的新鲜氢氧化 钙悬浊液，氢氧化钙和水总的质量百分比大于99.75。％，其他杂质小 于0.25%,氢氧化钙约占10-20%,正常15%左右。
3、 根据权利要求1所述的一种硬脂酸一步合成制备硬脂酸钙的 方法，其特征在于所述加热的温度高于硬脂酸熔点低于水的沸点。-
4、 根据权利要求3所述的一种硬脂酸一步合成制备硬脂酸钙的 方法，其特征在于所述加热温度的最佳加热温度为66 78"C。
5、 根据权利要求1所述的一种硬脂酸一步合成制备硬脂酸钙的方法，其特征在于所述水介质和硬脂酸的质量比为4 10: 1。
6、 根据权利要求1所述的一种硬脂酸一步合成制备硬脂酸钙的方法，其特征在于所述水介质和硬脂酸最好的质量比为8: 1。
7、 根据权利要求1所述的一种硬脂酸一步合成制备硬脂酸钙的方法，其特征在于所述氢氧化钙悬浊液中折算成氢氧化钙与硬脂酸的质量比为74: 256 284，反应时间20 80分钟。
8、 根据权利要求1所述的一种硬脂酸一步合成制备硬脂酸钙的 方法，其特征在于所述氢氧化钙悬浊液与硬脂酸的反应适宜的时间45 60分钟。
9、 根据权利要求1所述的一种硬脂酸一步合成制备硬脂酸钙的方法，其特征在于所述制得的含水量较大的硬脂酸钙用少量水淋洗，其水的用量约是硬脂酸1 2倍质量的水。
10、 根据权利要求1所述的一种硬脂酸一步合成制备硬脂酸韩 的方法，其特征在于所述氨水浓度为2-30%，最佳浓度为12%。'
全文摘要
本发明公开了一种硬脂酸一步合成制备硬脂酸钙的方法，在常压下由硬脂酸、氢氧化钙悬浊液在稀氨水催化下于水介质中加热反应，得到硬脂酸钙湿料，再经过离心脱水或压滤脱水，用少量水淋洗、经过旋转闪蒸干燥或气流干燥后得到硬脂酸钙。本制备方法环境污染很小，为环保所允许的排放即微量挥发的氨气；水循环使用节约用水、节约热量、用Ca(OH)₂悬浊液代替氯化钙节约生产成本，是一种值得硬脂酸盐行业推广的方法。
文档编号C07C53/00GK101353300SQ200810022819
公开日2009年1月28日 申请日期2008年7月30日 优先权日2008年7月30日
发明者冒圣华, 冒莹莹 申请人:如皋市双马化工有限公司;南通新邦化工科技有限公司