生产环保增塑剂的成套生产线的制作方法
【专利摘要】生产环保增塑剂的成套生产线属于环保增塑剂制备装置领域，用于制备环保增塑剂替代邻苯二甲酸酯类增塑剂；依序包括相对独立的原料处理阶段，用于处理植物油原料；酯交换阶段，催化条件下，以低碳醇进行酯交换，得到甘油；酯分离阶段，将饱和与不饱和脂肪酸低碳醇酯分离开；环氧化阶段，以环氧化剂将不饱和脂肪酸低碳醇酯环氧化；四个工艺阶段能相对独立生产相应产品，也能串联在一起半连续化生产，能有效节能，有利环保，投资适中，操作简便，保证产品质量，尤其适用于棕榈油制备环保增塑剂，还能副产化工中间产品。
【专利说明】生产环保增塑剂的成套生产线
【技术领域】
[0001]本实用新型属于环保增塑剂制备装置领域，涉及一种生产环保增塑剂的成套生产线。
【背景技术】:
[0002]增塑剂是一种塑料生产中常用的化工助剂，主要作用是降低聚合物熔融黏度和熔融温度，增加聚合物可塑性和流动性，使塑料制品具有柔韧性。目前使用最广泛的增塑剂是邻苯二甲酸酯类增塑剂，如邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)等。但由于此类增塑剂含有苯环，有毒且不易降解，在生产和使用过程中，严重威胁着人们的身体健康和生存环境，各国已相继出台法律限制此类产品的使用，并且，此类增塑剂来源于石油工业，而石油属于不可再生资源，随着国际油价的飙升和石油资源的日益紧缺，因此，发明能替代邻苯二甲酸酯类增塑剂的环保增塑剂及其制备工艺已成为产业的必然趋势。环氧类增塑剂是一种环保增塑剂，其化学结构不同于邻苯二甲酸酯类增塑剂，是分子结构中具有环氧基团的化合物，且原料来自于自然生长的动植物油脂，其优点是毒性极小、耐热、耐光、稳定性好，在许多国家已允许用于食品及医疗的包装材料。
[0003]棕榈油是世界第二大植物油，仅次于大豆油，而其价格比菜籽油和大豆油低，利用棕榈油生产环保增塑剂具有很好的经济可行性，2012年10月3日CN102703224A所公开的用棕榈油制备含环氧脂肪酸低碳醇酯增塑剂物质的方法即公开了以棕榈油制备环保增塑剂的方法，目前，针对从原料植物油到成品环保增塑剂的成套生产线尚未见报道。
【发明内容】
[0004]解决的技术问题:
[0005]提供以植物油为原料生产环保增塑剂的成套生产线，尤其适用于以棕榈油为原料制备环保增塑剂的需要，能生产出含环氧脂肪酸低碳醇酯的增塑剂，有利于环保，满足社会需求，同时投资适中，易实施，操作简便，并能按需阶段化生产中间产品，有利于节约能源。
[0006]采用的技术方案:
[0007]生产环保增塑剂的成套生产线，依序包括相对独立的四个工艺阶段，原料处理阶段、酯交换阶段、酯分离阶段及环氧化阶段；
[0008]所述原料处理阶段由依次连接在一起的具有加热装置的过滤器、脱胶釜、脱酸釜、第一水洗釜、第一蒸馏釜、具有加热装置的原料油中转罐组成；脱胶釜还有入口连接第一热水贮罐，还有出口依次连接沉降池及粗磷脂贮罐；脱酸釜还有入口连接碱液贮罐，还有出口依次连接酸化釜及脂肪酸贮罐，酸化釜还有入口连接酸液贮罐；第一水洗釜还有入口连接第二热水贮罐；
[0009]所述酯交换阶段由依次连接在一起的具有回流冷凝器的酯交换反应釜、第二水洗釜、第二蒸馏釜、具有加热装置的脂肪酸低碳醇酯中转罐组成；具有回流冷凝器的酯交换反应釜有入口连接原料处理阶段中的具有加热装置的原料油中转罐，还有入口同时连接第一醇贮罐和第一催化剂贮罐；第二水洗釜还有入口连接第三热水贮罐；具有回流冷凝器的酯交換反应釜还有出ロ连接有重相废液回收利用装置；
[0010]所述酯分离阶段由依次连接在一起的结晶釜、乳化釜、离心机、第三水洗釜、第四蒸馏釜、具有加热装置的不饱和脂肪酸低碳醇酯中转罐组成；结晶釜有入口连接酯交换阶段中的具有加热装置的脂肪酸低碳醇酯中转罐；乳化釜还有入口连接冷水贮罐；第三水洗釜还有入口连接第四热水贮罐；离心机的轻相(液体)泵入第三水洗釜，离心机的重相(固体)泵入饱和脂肪酸低碳醇酯的精制装置；
[0011]所述环氧化阶段由依次连接在一起的具有回流冷凝器的环氧化反应釜、第五水洗釜、第六蒸馏釜、增塑剂贮罐组成；具有回流冷凝器的环氧化反应釜有入口连接酯分离阶段中的具有加热装置的不饱和脂肪酸低碳醇酯中转罐，还有入口连接环氧化剂贮罐，还有出ロ依次连接第二中和釜、第二盐贮罐；第二中和釜还有入口连接第二中和液贮罐?，第五水洗釜还有入ロ连接第六热水贮罐。
[0012]有益效果:
[0013]生产环保增塑剂的成套生产线，尤其适用于以毛棕桐油或棕榈液油为原料生产环保增塑剂，也能广泛适用于多种原料植物油:大豆油、蓖麻油、菜籽油、花生油、玉米胚芽油、葵花籽油、椰子油以及酸化油等，所述四个エ艺阶段依次串联使用，能进行环保增塑剂的半连续化生产，各エ艺阶段也能独立生产相应产品，并能获取相应的副产物，有利于生产相应的化工中间产品；还便于回收利用中间原料，因此有利于节能、有利环保，并且投资适中、操作简便，易控制，产品质量有保障；生产出的环氧脂肪酸甲酯环保增塑剂性能良好，完全能满足需要。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1、环保增塑剂的 成套生产线结构组成框图。
【具体实施方式】
[0015]结合附图进一歩详加说明；图中箭头示为介质流动方向。
[0016]如图1所示，所述原料处理阶段的结构组成如下，由依次连接在一起的具有加热装置的过滤器1-1、脱胶釜1-2、脱酸釜1-3、第一水洗釜1-4、第一蒸馏釜1-5，具有加热装置的原料油中转罐1-6组成；脱胶釜1-2还有入口连接第一热水贮罐1-21，还有出ロ依次连接沉降池1-22及粗磷脂贮罐1-23 ;脱酸釜1-3还有入口连接碱液贮罐1-31，还有出ロ依次连接酸化釜1-32及脂肪酸贮罐1-33，酸化釜1-32还有入口连接酸液贮罐1-34 ;第一水洗釜1-4还有入口连接第二热水贮罐1-41 ；
[0017]所述酯交换阶段由依次连接在一起的有回流冷凝器的酯交换反应釜2-1、第二水洗釜2-2、第二蒸馏釜2-3、具有加热装置的脂肪酸低碳醇酯中转罐2-4组成；具有回流冷凝器的酯交换反应釜2-1有入口连接原料处理阶段中的具有加热装置的原料油中转罐1-6，还有入口同时连接第一醇贮罐2-11及第一催化剂贮罐2-12 ;第二水洗釜2-2还有入口连接第三热水贮罐2-21 ;具有回流冷凝器的酯交换反应釜2-1还有出ロ连接有重相废液回收利用装置如下，酯交换反应釜2-1还有出ロ依次连接第一中和釜2-13、第三蒸馏釜2-16及第二醇贮罐2-17 ;第一中和釜2-13还有入口连接第一中和液贮罐2-14，还有出ロ连接第一盐贮罐2-15 ;第三蒸馏釜2-16还有出口连接粗甘油贮罐2-18 ；
[0018]所述酯分离阶段由依次连接在一起的结晶釜3-1、乳化釜3-2、离心机3-3、第三水洗釜3-4、第四蒸馏釜3-5，具有加热装置的不饱和脂肪酸低碳醇酯中转罐3-6组成；结晶釜3-1有入口连接酯交换阶段中的具有加热装置的脂肪酸低碳醇酯中转罐2-4 ;乳化釜3-2还有入口连接冷水贮罐3-21 ;第三水洗釜3-4还有入口连接第四热水贮罐3-41 ;离心机3_1的轻相(液体)泵入第三水洗釜3-4 ;饱和脂肪酸低碳醇酯的精制装置如下，离心机3-1的重相(固体)泵入具有蒸汽直通结构的破乳釜3-31，破乳釜3-31出口依次连接第四水洗釜
3-32、第五蒸馏釜3-33及具有加热装置的饱和脂肪酸低碳醇酯贮罐3-34;第四水洗釜3_32还有入口连接第五热水贮罐3-35 ；
[0019]所述环氧化阶段由依次连接在一起的具有回流冷凝器的环氧化反应釜4-1、第五水洗釜4-2、第六蒸馏釜4-3、增塑剂贮罐4-4组成；具有回流冷凝器的环氧化反应釜4-1有入口连接酯分离阶段中的具有加热装置的不饱和脂肪酸低碳醇酯中转罐3-6，还有入口连接环氧化剂贮罐4-11，还有出口依次连接第二中和釜4-12及第二盐贮罐4-14 ;第二中和釜4-12还有入口连接第二中和液贮罐4-13 ;第五水洗釜4-2还有入口连接第六热水贮罐
4-21ο
[0020]所述各工艺阶段中的设备之间以及各工艺阶段之间依需要设置管线、阀门或输料泵实现相互连接。
[0021]所述各热水贮罐均可采用蒸汽直通式加热，或采用间接加热装置；
[0022]所述加热装置为外夹套式、外盘管式、内盘管式中的一种或一种以上的结合，所用加热介质为蒸汽、热水或导热油。
[0023]破乳釜3-31采用蒸汽直通加热方式。
[0024]所述各蒸馏釜均采用减压蒸馏装置，由相应的冷凝器、缓冲罐、真空设备组成，控制相对真空度为-0.09?-0.03MPa，温度为60?95°C。
[0025]酯交换反应爸2-1及环氧化反应爸4-1需装有以冷水为介质的回流冷凝器。
[0026]冷水贮罐3-21中的水温控制在10?14°C，以冷却介质(冷水、冷冻液)间接冷却来实现。
[0027]所用中间原料:
[0028]原料处理阶段中，碱液贮罐1-31中用于皂化的碱液为NaOH溶液，酸液贮罐1_34中用于转化皂化物的酸液为稀盐酸或稀硫酸溶液；
[0029]酯交换阶段中，第一醇贮罐2-11中用于酯交换的低碳醇为碳原子数I?10的一元醇，第一催化剂贮罐2-12中用于酯交换催化的催化剂为浓硫酸或苯磺酸等，第一中和液贮罐2-14中用于中和的稀碱溶液为NaOH或Na2CO3等溶液；
[0030]环氧化阶段中，环氧化剂贮罐4-11中的环氧化剂为浓度30?50%的双氧水、双氧水与有机酸的混合物或为过氧有机酸。
[0031]第二中和液贮罐4-13中用于中和的稀碱溶液为NaOH或Na2CO3等溶液。
[0032]实施例
[0033]以毛棕榈油为原料生产环保增塑剂，毛棕榈油为棕榈果直接榨取得到的棕榈油。
[0034]A、原料处理阶段
[0035]将含固体杂质较多的毛棕榈油加热至70?90°C泵入过滤器1-1,过滤后滤液加入到脱胶釜1-2，由第一热水贮罐1-21加入热水，在70?90°C缓慢搅拌I小时进行脱胶处理；脱胶结束后静置分层，上层为脱胶油，下层为磷脂类胶质，磷脂类胶质经沉降池1-22后分离出固态杂质，液态粗磷脂存入粗磷脂贮罐1-23待用；脱胶油进入脱酸釜1-3，由碱液贮罐1-31向脱酸釜1-3中加入碱溶液，在50?70°C下将其中的游离脂肪酸皂化I小时，之后静置分层，重相为皂液，泵入酸化釜1-32，由酸液贮罐1-34加入酸溶液使皂液中的皂化物转化为脂肪酸(主要为硬脂酸)，并从水中分出存入脂肪酸贮罐1-33 ;脱酸釜1-3的轻相为脱酸油泵入第一水洗釜1-4，由第二热水贮罐1-41加入50?70°C热水，水洗至中性后，进入第一蒸馏釜1-5进行减压蒸馏除水，得经脱胶脱酸后并符合下阶段使用条件的原料油，存入原料油中转罐1-6。
[0036]B、酷交换阶段
[0037]将原料油加入酯交换反应釜2-1，由第一醇贮罐2-11加入甲醇，由第一催化剂贮罐2-12加入催化剂，在50?70°C下搅拌进行酯交换反应I小时，反应结束后静置分层，下层为重相废液，废液进入第一中和釜2-13，由第一中和液贮罐2-14加入稀碱溶液得到盐沉淀，过滤后沉淀物存入第一盐贮罐2-15，非沉淀物泵入第三蒸馏釜2-16，减压蒸馏回收甲醇存入第二醇贮罐2-17待用，余下液体存入粗甘油贮罐2-18，可进ー步加工得精制甘油；反应釜2-1的上层为轻相粗脂肪酸甲酯泵入第二水洗釜2-2，由第三热水贮罐加入50?70°C热水，水洗至中性后，进入第二蒸馏釜2-3进行减压蒸馏除水，得无水的混合的脂肪酸甲酷，主要是油酸(不饱和)、亚油酸(不饱和)、棕榈酸(饱和)及硬脂酸(饱和)甲酯的混合物，存入脂肪酸低碳醇酯中转罐2-4。
[0038]C、酷分离阶段
[0039]将无水的混合的脂肪酸甲酷加入结晶釜3-1，冷却降温，待出现结晶吋，降温应缓慢进行，并控制温度和时间，当固含量达40?60%左右，进入乳化釜3-2，同时由冷水贮罐3-21加入低温乳化水并同时搅拌，一段时间后进入离心机3-3分离固液，轻相(液体)泵入第三水洗釜3-4，由第四热水贮罐3-41加入50?70°C热水，水洗至乳化消失后，进入第四蒸馏釜3-5，减压蒸馏除水，得无水不饱和脂肪酸甲酷，存入不饱和脂肪酸低碳醇酯中转罐3-6;离心机3-3中的重相(固体)泵入破乳釜3-31，通入水蒸汽进行破乳，并将油相泵入第五蒸馏釜3-33减压蒸馏除水，得无水饱和脂肪酸甲酷，主要是棕榈酸(软质酸)甲酷，存入饱和脂肪酸低碳醇酯贮罐3-34，可进ー步加工，得重要的化工中间体。
[0040]D、环氧化阶段
[0041]将无水的不饱和脂肪酸甲酷，主要是油酸、亚油酸甲酷，加入环氧化反应釜4-1，由环氧化剂贮罐4-11加入浓度为40%的双氧水，在50?80°C下搅拌进行环氧化反应6-8小吋，反应结束后静置分层，下层为重相废液进入第二中和釜4-12，由第二中和液贮罐4-13加入稀碱溶液得到盐沉淀，存入第二盐贮罐4-14 ;环氧化反应釜4-1的上层为轻相粗环氧脂肪酸甲酯泵入第五水洗釜4-2，由第六热水贮罐4-21加入50?70°C热水，水洗至中性，进入第6蒸馏釜4-3进行减压蒸馏除水，得无水的环氧脂肪酸甲酷，即为环保增塑剂，存入增塑剂贮罐4-4。
[0042]试验结果表明，本发明完全可行，试制产品ー环氧脂肪酸甲醇环保增塑剂性能良好，完全能满足需要。
[0043]应用中，根据不同的植物原料油，エ艺条件需要相应调整。
【权利要求】
1.生产环保增塑剂的成套生产线，依序包括相对独立的四个工艺阶段，原料处理阶段、酯交换阶段、酯分离阶段及环氧化阶段； 所述原料处理阶段由依次连接在一起的具有加热装置的过滤器、脱胶釜、脱酸釜、第一水洗釜、第一蒸馏釜、具有加热装置的原料油中转罐组成；脱胶釜还有入口连接第一热水贮罐，还有出口依次连接沉降池及粗磷脂贮罐；脱酸釜还有入口连接碱液贮罐，还有出口依次连接酸化釜及脂肪酸贮罐，酸化釜还有入口连接酸液贮罐；第一水洗釜还有入口连接第二热水贮罐； 所述酯交换阶段由依次连接在一起的具有回流冷凝器的酯交换反应釜、第二水洗釜、第二蒸馏釜、具有加热装置的脂肪酸低碳醇酯中转罐组成；具有回流冷凝器的酯交换反应釜有入口连接原料处理阶段中的具有加热装置的原料油中转罐，还有入口同时连接第一醇贮罐和第一催化剂贮罐；第二水洗釜还有入口连接第三热水贮罐；具有回流冷凝器的酯交换反应釜还有出口连接有重相废液回收利用装置； 所述酯分离阶段由依次连接在一起的结晶釜、乳化釜、离心机、第三水洗釜、第四蒸馏釜、具有加热装置的不饱和脂肪酸低碳醇酯中转罐组成；结晶釜有入口连接酯交换阶段中的具有加热装置的脂肪酸低碳醇酯中转罐；乳化釜还有入口连接冷水贮罐；第三水洗釜还有入口连接第四热水贮罐；离心机的轻相(液体)泵入第三水洗釜，离心机的重相(固体)泵入饱和脂肪酸低碳醇酯的精制装置； 所述环氧化阶段由依次连接在一起的具有回流冷凝器的环氧化反应釜、第五水洗釜、第六蒸馏釜、增塑剂贮罐组成；具有回流冷凝器的环氧化反应釜有入口连接酯分离阶段中的具有加热装置的不饱和脂肪酸低碳醇酯中转罐，还有入口连接环氧化剂贮罐，还有出口依次连接第二中和釜、第二盐贮罐；第二中和釜还有入口连接第二中和液贮罐；第五水洗釜还有入口连接第六热水贮罐。
2.根据权利要求1所述的生产环保增塑剂的成套生产线，其特征在于:所述重相废液回收利用装置如下，酯交换反应釜(2-1)还有出口依次连接第一中和釜(2-13)、第三蒸馏釜(2-16)、第二醇贮罐(2-17);第一中和釜(2-13)还有入口连接第一中和液贮罐(2_14)，还有出口连接第一盐贮罐(2-15);第三蒸馏釜(2-16)还有出口连接粗甘油贮罐(2-18)。
3.根据权利要求1或2所述的生产环保增塑剂的成套生产线，其特征在于:所述饱和脂肪酸低碳醇酯的精制装置如下，离心机(3-1)的重相(固体)泵入具有蒸汽直通结构的破乳釜(3-31)，破乳釜(3-31)出口依次连接第四水洗釜(3-32)、第五蒸馏釜(3_33)及具有加热装置的饱和脂肪酸低碳醇酯贮罐(3-34);第四水洗釜(3-32)还有入口连接第五热水贮罐(3-35)。
【文档编号】C11C3/00GK203382745SQ201320468421
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】林金河, 李闯, 孙亚飞 申请人:北京林氏精化新材料有限公司