一种利用微通道连续流反应器制备环氧油脂的方法与流程

本发明涉及一种在微通道反应器中进行油脂环氧化反应的方法，具体是一种利用具有微型腔体阵列的反应模块组合成微通道反应器，在该反应器中合成环氧油脂的方法，是一种在微通道中分别并列完成低分子量羧酸酸-过氧化氢实时生成过氧羧酸和游离脂肪酸酯化反应后，继续汇合完成环氧化反应的连续流合成工艺过程。

背景技术：

用生物质的塑料助剂替代传统助剂可以使聚氯乙烯pvc行业减少对石油资源的依赖，环氧化反应能够将这些不饱和双键转化为环氧，使其作为高分子材料的增塑剂和稳定剂，从而增加了油脂的应用价值。

工业上油脂的环氧化的合成采用釜式反应器进行批量反应，传统的工业合成方法是,在催化剂(如硫酸)存在的条件下,过氧化氢与低分子量羧酸反应形成过氧羧酸溶液，然后和油脂混合,使环氧化反应在双相体系中进行，或者在反应釜中先充满油脂和羧酸,然后再加入过氧化氢，然而这些传统方法存在许多缺点,如总反应时间长,反应热去除困难，反应可控性差等，故而提出一种利用微通道连续流反应器制备环氧油脂的方法来解决上述所提出的问题。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用微通道连续流反应器制备环氧油脂的方法，具备安全连续反应的优点，解决了传统生产环氧油脂方法反应周期长，反应过程安全性难控制的问题。

(二)技术方案

为实现上述安全连续反应的目的，本发明提供如下技术方案：

本发明在如图1所示的微通道反应器中进行，在图1中物料1和物料2分别通过进料泵经过管道5进入第一段反应7，所述管道5可以先通过三通汇合或者分别进入所述第一段反应7模块，所述第一段反应7模块数量至少为一。

模块仅仅表示微通道反应器中可作为连续流反应的最小单元(例如材质可以是玻璃的和碳化硅的等，微形管道的内腔阵元可以是管状的或心型的)。

进料泵仅表示能够连续供给物料的装置(例如往复泵和注射泵等)。

在图1中物料3和物料4分别通过进料泵经过管道6进入第二段反应8，所述管道6可以先通过三通汇合或者分别进入所述第一段反应8模块，所述第二段反应8模块数量至少为一。

所述第一段反应7和第二段反应8是并列而且互斥的，也就是说，二者中的任何一者可以而且只能是过氧化反应或者酯化反应中的一种反应，相对应地，物料1和物料2也是并列而且互斥的，二者中的任何一者可以而且只能是过氧化氢和低分子量羧酸中的一种物料或者油脂和低分子量醇中的一种物料，无论物料顺序如何，物料进料体积流量均按下式进行，过氧化氢：低分子量羧酸：油脂：低分子量醇＝0.05-0.1：0.05-0.2：1：0-0.2，而且过氧化反应温度是0-70℃(优选地，10-20℃)，酯化反应温度为30-150℃(优选地，70-100℃)。

低分子量指碳原子数在1-10之间的分子。

油脂表示从植物或动物组织中提取的粗油或经过提炼的精炼油脂，可以作为本发明原料的油脂有:橄榄油、菜籽油、花生油、大豆油、玉米油、葵花油、葡萄籽油、棉籽油、橡胶籽油、篦麻油、桐油、茶花籽油、刺果油，大麻籽油、芝麻油、猪油、牛蹄油以及鱼油，优选地，是大豆油或棉籽油

所述第一段反应7和第二段反应8同时发生反应，其中第一段反应7中间产物经过管道9和第二段反应8中间产物经过管道10可以先通过三通汇合或者分别进入所述第三段反应11模块，所述第三段反应11模块数量至少为一，且进行环氧化反应，反应温度与酯化反应相同，其产物为含环氧油脂的油相和水相的粗产物，经过管道12直接进入带背压的容器或者经过至少一块模块进行降温后进入带背压的容器，所述背压容器背压0.1-2mpa,优选地0.1-0.4mpa，反应的粗产物经过质量分数为2％-3％碳酸钠水溶液调到中性后用水洗涤1-2次后分出油相，离心之后再次分出油相，旋蒸去除溶剂后得到最终产品环氧油脂。

环氧油脂仅指油脂中存在不饱和碳碳双键被转化为环氧键的物质(例如是全部或部分环氧化的混合物)。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种利用微通道连续流反应器制备环氧油脂的方法，具备以下有益效果：

该利用微通道连续流反应器制备环氧油脂的方法，采用了即时生成过氧羧酸连续环氧化油脂的技术，使油脂分子中的不饱和碳碳双键转化为环氧基，且所有反应在一个反应器中同时地连续地进行，使用本方法生产环氧油脂产品，相比传统的反应釜批量生产，具有反应周期短、反应过程安全、环境友好和转化效率高等优点。

附图说明

图1为本发明微通道反应器技术方案示意图；

图2为本发明实施案例产品的红外吸收光谱图,虚线棉籽油，粗实线表示案例一环氧棉籽油，细实线表示案例二环氧棉籽油；

图3为本发明实施案例产品的红外吸收光谱局部放大图，虚线表示棉籽油，粗实线案表示例一环氧棉籽油，细实线表示案例二环氧棉籽油。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

将80g棉籽油与55g正己烷室温下混合，搅拌条件下缓慢滴加3ml浓硫酸作为物料1，20g丙三醇作为物料2,69ml乙酸中加入1ml浓硫酸作为物料3,30％过氧化氢60ml作为物料4，物料进料体积流量均按过氧化氢:乙酸:棉籽油:丙三醇＝0.05:0.05:1:0.02进行，反应开始时使用正己烷作为初始化溶剂以去除停留在反应板和管道内的溶剂，正己烷开始循环后，反应(二)先进料(乙酸和过氧化氢在进料泵中混合后进入反应模块),物料填满反应模块后，停泵，第一段温度调节10℃,将第二段温度调节90℃，温度到后，恢复反应(二)进料，同时反应(一)开始进料(物料1和物料2分别进料)，反应正常开始，反应开始的前15ml出料液(或者从出料时计时30s)舍去,然后接液，应当看到进料管内红褐色液体在出料口变为淡黄色或无色透明液体，反应结束后,产物用分液漏斗分出油相,用质量分数3％碳酸钠稀溶液洗涤到ph为中性,再水洗2次，分出油相，旋蒸去除溶剂.产物取样后，按国标gb/t1677-2008测定，环氧值为5.0％。

实施例二：

将80g棉籽油搅拌条件下缓慢滴加3ml浓硫酸作为物料1，20g丙三醇作为物料2,69ml乙酸中加入1ml浓硫酸作为物料3,30％过氧化氢60ml作为物料4，物料进料体积流量均按过氧化氢:乙酸:棉籽油:丙三醇＝0.05:0.05:1:0.02进行，反应开始时使用正己烷作为初始化溶剂以去除停留在反应板和管道内的溶剂。正己烷开始循环后，反应(二)先进料(乙酸和过氧化氢在进料泵中混合后进入反应模块),物料填满反应模块后，停泵，反应(一)开始进料(物料1和物料2分别进料)，填满反应模块后停泵。第一段温度调节10℃,将第一段温度调节90℃，温度到后，恢复所有反应进料，反应开始的前15ml出料液(或者从出料时计时30s)舍去,然后接液.应当看到进料管内红褐色液体在出料口变为淡黄色或无色透明液体，反应结束后,产物用分液漏斗分出油相,用质量分数3％碳酸钠稀溶液洗涤到ph为中性,再水洗2次，分出油相，干燥，产物取样后，按国标gb/t1677-2008测定，环氧值为5.2％。

实施案例一和案例二的红外吸收谱图如图2和图3所示。

本发明的有益效果是：该利用微通道连续流反应器制备环氧油脂的方法，采用了即时生成过氧羧酸连续环氧化油脂的技术，使油脂分子中的不饱和碳碳双键转化为环氧基，且所有反应在一个反应器中同时地连续地进行，使用本方法生产环氧油脂产品，相比传统的反应釜批量生产，具有反应周期短、反应过程安全、环境友好和转化效率高等优点，解决了传统生产环氧油脂方法反应周期长，反应过程安全性难控制的问题。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。