一種油酸甲酯的制備方法、精餾設(shè)備及其處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種油酸甲酯的制備方法、精餾設(shè)備及其處理工藝，所述方法將酸化油加入到反應(yīng)釜中，再加入固體酸催化劑攪拌升溫，再通入甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，然后將液體粗甲酯加入到精餾設(shè)備進(jìn)行精餾提純制得油酸甲酯。所述精餾設(shè)備包括加熱蒸發(fā)器、脫色塔、冷凝器、循環(huán)泵和儲(chǔ)罐，將制得的粗甲酯加入到加熱器中進(jìn)行分解，再流入到脫色塔中，沒(méi)有分解完全的物料流入到塔底加熱管上，進(jìn)行再次分解，再經(jīng)回流泵打入到加熱器，依次循環(huán)，最終制得油酸甲酯。本發(fā)明與傳統(tǒng)工藝相比，大大節(jié)省了甲醇的用量，節(jié)約了成本，同時(shí)相對(duì)于傳統(tǒng)的薄膜式刮板蒸發(fā)器和傳統(tǒng)的冷凝器，本發(fā)明的甲酯精餾設(shè)備的產(chǎn)率有了很大的提高。
【專利說(shuō)明】一種油酸甲酯的制備方法、精餾設(shè)備及其處理工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機(jī)化學(xué)合成領(lǐng)域，尤其涉及一種油酸甲酯的制備方法、精餾設(shè)備及 其處理工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 油酸甲酯是一種非常有潛力的礦物潤(rùn)滑油替代產(chǎn)品，但油酸甲酯中含有大量雙 鍵，導(dǎo)致其氧化穩(wěn)定性差，難以達(dá)到常規(guī)潤(rùn)滑油的性能標(biāo)準(zhǔn)。將油酸甲酯進(jìn)行環(huán)氧化，可以 極大的降低其碘價(jià)，得到的環(huán)氧化油酸甲酯具有較高的氧化穩(wěn)定性和較好的潤(rùn)滑性能，能 夠達(dá)到潤(rùn)滑油的性能標(biāo)準(zhǔn)。另外，環(huán)氧化油酸甲酯是世界上承認(rèn)的無(wú)毒增塑劑，它具有優(yōu)良 的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性，并具有良好的增塑耐久性，是一種非常重要的工業(yè)助劑。
[0003] 對(duì)于油酸甲酯的合成很早就有研究，最典型的傳統(tǒng)制備方法是以油酸和甲醇為原 料，使用硫酸為催化劑進(jìn)行加熱回流，反應(yīng)時(shí)間為l〇h,用甲醇鈉中和至pH為8?9,再用水 洗至中性，然后用無(wú)水氯化鈣干燥、過(guò)濾。但該方法反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)產(chǎn)品后處理過(guò)程工 序多，生成成本高。
[0004] 專利CN103319341A公開(kāi)了一種油酸甲酯的合成方法，該方法將油酸與甲醇在 H2S04/Si02固載型催化劑下進(jìn)行酯化反應(yīng)，然后將反應(yīng)液過(guò)濾，過(guò)濾經(jīng)柱層析提純得無(wú)色透 明油狀液體油酸甲酯，其中所述油酸與甲醇的摩爾比為1:1. 5?5,所述催化劑與油酸的摩 爾比為1:10?50。但該制備方法中甲醇用量較大，同時(shí)制得的粗甲酯后續(xù)處理工藝中無(wú)法 實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的循環(huán)利用，生產(chǎn)成本高。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中甲酯的精餾設(shè)備多采用采用的是薄膜式刮板蒸發(fā)器，物料從上流到下 面，大部分物料被蒸發(fā)出來(lái)，剩余的物料流到蒸發(fā)器底部，混在廢料中被泵入到廢料池中， 嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的收率。
[0006] 同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中甲酯的精餾設(shè)備中的冷凝器多采用傳統(tǒng)冷凝器，一端進(jìn)入氣體， 冷卻后另一端流出液體，由于冷卻面積小、冷卻效果差，一部分沒(méi)有冷卻下來(lái)的氣體被真空 抽走，同樣對(duì)產(chǎn)品的收率帶來(lái)了嚴(yán)重的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)上面所述的現(xiàn)有技術(shù)中的制備方法中甲醇用量較大，后續(xù)處理工藝中無(wú)法實(shí) 現(xiàn)對(duì)物料的循環(huán)利用，產(chǎn)品收率低等問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種油酸甲酯的制備方法、精餾設(shè) 備及其處理工藝，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：
[0008] -種油酸甲酯的制備方法，所述方法包括以下步驟：將酸化油加入到反應(yīng)釜中， 再加入固體酸催化劑H 2S04/Si02，攪拌并逐漸升溫，再通入甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，其中酸化油 與甲醇的質(zhì)量比為1?1. 5:1，當(dāng)酸值< 2mg/g時(shí)反應(yīng)結(jié)束，然后將液體粗甲酯加入到精餾 設(shè)備進(jìn)行精餾提純制得油酸甲酯。
[0009] 所述酸化油與甲醇的質(zhì)量比為1?1. 5:1，例如1:1、1. 1:1、1. 2:1、1. 3:1、1. 4:1或 I. 5:1 等。
[0010] 上述酸值可以為 2mg/g、l. 9mg/g、l. 7mg/g、l. 5mg/g、l. 3mg/g、lmg/g、0. 9mg/g、 0· 7mg/g、0. 5mg/g、0. 3mg/g 或 0 等。
[0011] 所述固體酸催化劑H2S04/Si02的用量為酸化油質(zhì)量的4?6%。，例如4%。、4. 3%。、 4. 5%。、4. 7%。、5%。、5. 3%。、5. 5%。、5. 7%?；?6%。等，優(yōu)選 5%。。
[0012] 所述方法中攪拌升溫至90?95°C，例如90°C、91°C、92°C、93°C、94°C或95°C等，優(yōu) 選 95°C。
[0013] 所述通入甲醇的時(shí)間為3?5h，例如3h、3. 5h、4h、4. 5h或5h等。
[0014] 所述酸化油為棉籽酸化油、大豆酸化油或菜籽酸化油中任意一種或至少兩種的組 合物，所述組合典型但非限制性的實(shí)例有：棉籽酸化油和大豆酸化油的組合，大豆酸化油和 菜籽酸化油的組合，棉籽酸化油、大豆酸化油和菜籽酸化油的組合等。
[0015] 一種上述制備方法中使用的精餾設(shè)備，該設(shè)備包括加熱蒸發(fā)器、脫色塔、冷凝器、 循環(huán)泵和儲(chǔ)罐，其中加熱蒸發(fā)器的出料口與脫色塔中部相連，脫色塔頂部出料口與冷凝器 入口相連，冷凝器出口與儲(chǔ)罐相連，脫色塔底部分別與儲(chǔ)罐和循環(huán)泵的入口相連，循環(huán)泵的 出口與加熱蒸發(fā)器的入口相連。
[0016] 所述脫色塔中包括加熱器和再沸器，其中加熱器位于脫色塔底部，再沸器位于脫 色塔的底部，加熱器的下方。
[0017] 所述冷凝器采用間壁式循環(huán)冷卻器，其中間隔斷，冷凝器采用上進(jìn)下出的方式，氣 體進(jìn)入循環(huán)一圈后冷卻成液體出料，冷卻管道加長(zhǎng)，面積增大，冷卻效果增大，提高了產(chǎn)品 的收率，減小了浪費(fèi)。
[0018] 上述的精餾設(shè)備的處理工藝，該工藝流程如下：粗甲酯加入到加熱蒸發(fā)器中進(jìn)行 分解，分解出的氣液混合物進(jìn)入脫色塔中，氣體向上進(jìn)行脫色后進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷凝，得到 液體油酸甲酯存入儲(chǔ)罐，未氣化的液體流到脫色塔底部加熱器上再次分解，分解出的氣體 向上脫色后進(jìn)入冷凝器冷卻形成產(chǎn)品進(jìn)入儲(chǔ)罐，未分解的液體落到脫色塔底部經(jīng)循環(huán)泵進(jìn) 入加熱器進(jìn)行再次分解循環(huán)，當(dāng)分解完全的物料被蒸發(fā)干凈后，再將廢料泵入到脫色塔底 部?jī)?chǔ)罐中作為浙青利用，這樣大幅度提高產(chǎn)品的收益率。
[0019] 有益效果：
[0020] (1)本發(fā)明中酸化油與甲醇的質(zhì)量比為1?1. 5:1，同時(shí)通醇時(shí)間為3?5h，與傳 統(tǒng)工藝相比，大大節(jié)省了甲醇的用量，節(jié)約了成本。
[0021] (2)選用固體酸作催化劑不會(huì)產(chǎn)生酸水，不會(huì)形成碳渣，無(wú)須靜止分水分渣，這樣 能夠減少酸水的處理，節(jié)約了時(shí)間及能源；同時(shí)選用固體酸作催化劑，操作工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn) 時(shí)間和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間縮短，節(jié)省了人力和物力。
[0022] (3)精餾設(shè)備采用循環(huán)加熱方式，分上下加熱，物料在加熱器中進(jìn)行分解，再流入 到脫色塔中，沒(méi)有分解完全的物料流入到塔底加熱管上，進(jìn)行再次分解，再經(jīng)回流泵打入到 加熱器，依次循環(huán)，當(dāng)分解完全的物料被蒸發(fā)干凈后，再將廢料泵入到廢料池中，這樣大幅 度提高產(chǎn)品的收益率，相對(duì)于傳統(tǒng)的薄膜式刮板蒸發(fā)器每天10噸產(chǎn)品的產(chǎn)量，本發(fā)明的甲 酯精餾設(shè)備可每天生產(chǎn)產(chǎn)品30噸。
[0023] (4)冷凝器采用間隔循環(huán)式，冷凝器采用上進(jìn)下出的方式，中間隔斷，氣體進(jìn)入循 環(huán)一圈后冷卻成液體出料，冷卻管道加長(zhǎng)，面積增大，冷卻效果增大，提高了產(chǎn)品的收率，使 收益率達(dá)到了 90%以上，減小了浪費(fèi)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1是本發(fā)明油酸甲酯的精餾設(shè)備的裝置圖。
[0025] 其中，1-加熱蒸發(fā)器；2-脫色塔；3-加熱管；4-再沸器；5-冷凝器；6-儲(chǔ)罐一； 儲(chǔ)_二；8-循環(huán)泵。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 為更好地說(shuō)明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的 實(shí)施例如下：
[0027] 實(shí)施例1 :
[0028] 將3. 5噸酸化油加入到反應(yīng)釜中，再加入酸化油質(zhì)量5%。的固體酸催化劑H2SO4/ SiO2，攪拌并逐漸升溫95°C，再通入甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，首次通入甲醇時(shí)間為3h，甲醇的用 量為3噸，酸化油與甲醇質(zhì)量比為1. 17:1當(dāng)酸值降至2mg/g時(shí)反應(yīng)結(jié)束，然后將液體粗甲 酯加入到加熱蒸發(fā)器1中進(jìn)行分解，分解出的氣液混合物進(jìn)入脫色塔2中，氣體向上進(jìn)行脫 色后進(jìn)入冷凝器5進(jìn)行冷凝，得到液體油酸甲酯存入儲(chǔ)罐一 6,未氣化的液體流到脫色塔2 底部加熱器3上再次分解，分解出的氣體向上脫色后進(jìn)入冷凝器5冷卻形成產(chǎn)品進(jìn)入儲(chǔ)罐 一 6,未分解的液體落到脫色塔2底部經(jīng)循環(huán)泵8進(jìn)入加熱蒸發(fā)器1進(jìn)行再次分解循環(huán)，當(dāng) 分解完全的物料被蒸發(fā)干凈后，再將廢料泵入到儲(chǔ)罐二7中，所制得的油酸甲酯的產(chǎn)率為 92%。
[0029] 實(shí)施例2 :
[0030] 將3. 5噸酸化油加入到反應(yīng)釜中，再加入酸化油質(zhì)量4%。的固體酸催化劑H2SO4/ SiO2，攪拌并逐漸升溫90°C，再通入甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，通入甲醇時(shí)間為5h，酸化油與甲醇 的質(zhì)量比為1: 1，當(dāng)酸值降至2. 5mg/g時(shí)反應(yīng)結(jié)束，然后將液體粗甲酯加入到精餾設(shè)備進(jìn)行 精餾提純制得油酸甲酯，所制得的油酸甲酯的產(chǎn)率為93. 1%。
[0031] 實(shí)施例3:
[0032] 將3. 5噸酸化油加入到反應(yīng)釜中，再加入酸化油質(zhì)量6%。的固體酸催化劑H2SO4/ SiO2，攪拌并逐漸升溫93°C，再通入甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，通入甲醇時(shí)間為4h，酸化油與甲醇 的質(zhì)量比為1. 5:1，當(dāng)酸值降至2. 3mg/g時(shí)反應(yīng)結(jié)束，然后將液體粗甲酯加入到精餾設(shè)備進(jìn) 行精餾提純制得油酸甲酯，所制得的油酸甲酯的產(chǎn)率為94%。
[0033] 對(duì)比例1 :
[0034] 除酸化油與甲醇質(zhì)量比為1:0. 5外，其他步驟與實(shí)施例1中相同，所制得的油酸甲 酯的產(chǎn)率為76.2%。
[0035] 對(duì)比例2 :
[0036] 除酸化油與甲醇質(zhì)量比為1:1. 5外，其他步驟與實(shí)施例1中相同，所制得的油酸甲 酯的產(chǎn)率為79.4%。
[0037] 對(duì)比例3 :
[0038] 除采用液體H2SO4做催化劑外，其他步驟均與實(shí)施例1中相同，所制得的油酸甲酯 的產(chǎn)率為77%。
[0039] 對(duì)比例4:
[0040] 除了將液體粗甲酯用薄膜式刮板蒸發(fā)器進(jìn)行提純外，其他步驟均與實(shí)施例1中相 同，所制得的油酸甲酯的產(chǎn)率為78. 6%。
[0041] 對(duì)比例5:
[0042] 除了在油酸甲酯精餾設(shè)備中采用傳統(tǒng)的冷凝器外，其他步驟均與實(shí)施例1中相 同，所制得的油酸甲酯的產(chǎn)率為74. 3%。
[0043] 對(duì)比例6:
[0044] 除了將液體粗甲酯用硅膠柱層析提純外，其他步驟均與實(shí)施例1中相同，所制得 的油酸甲酯的產(chǎn)率為78. 1%。
[0045] 將實(shí)施例1-3和對(duì)比例1-4制得的油酸甲酯的產(chǎn)率列于表1中。
[0046] 表1 :實(shí)施例1-3和對(duì)比例1-6制得的油酸甲酯的產(chǎn)率表

【權(quán)利要求】
1. 一種油酸甲酯的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：將酸化油加入到 反應(yīng)釜中，再加入固體酸催化劑H2S04/Si02，攪拌并逐漸升溫，再通入甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，其 中酸化油與甲醇的質(zhì)量比為1?1. 5:1，當(dāng)酸值< 2mg/g時(shí)反應(yīng)結(jié)束，然后將液體粗甲酯加 入到精餾設(shè)備進(jìn)行精餾提純制得油酸甲酯。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述固體酸催化劑H2S04/Si02的用量 為酸化油質(zhì)量的4?6%。，優(yōu)選5%。。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述方法中攪拌升溫至90? 95°C，優(yōu)選 95°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述通入甲醇的時(shí)間為3? 5h ； 優(yōu)選地，所述酸值優(yōu)選2mg/g。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述酸化油為棉籽酸化油、 大豆酸化油或菜籽酸化油中任意一種或至少兩種的組合物。
6. -種如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述制備方法中使用的精餾設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備 包括加熱蒸發(fā)器、脫色塔、冷凝器、循環(huán)泵、儲(chǔ)罐一和儲(chǔ)罐二，其中加熱蒸發(fā)器的出料口與脫 色塔中部相連，脫色塔頂部出料口與冷凝器入口相連，冷凝器出口與儲(chǔ)罐一相連，脫色塔底 部分別與儲(chǔ)罐二和循環(huán)泵的入口相連，循環(huán)泵的出口與加熱蒸發(fā)器的入口相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的精餾設(shè)備，其特征在于，所述脫色塔中包括加熱器和再沸器， 其中加熱器位于脫色塔底部，再沸器位于脫色塔的底部，加熱器的下方。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的精餾設(shè)備，其特征在于，所述冷凝器采用間壁式循環(huán)冷卻 器，其中間隔斷，氣體進(jìn)入循環(huán)一圈后冷卻成液體。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6-8任一項(xiàng)所述的精餾設(shè)備的處理工藝，其特征在于，該工藝流程如 下：粗甲酯加入到加熱蒸發(fā)器中進(jìn)行分解，分解出的氣液混合物進(jìn)入脫色塔中，氣體向上進(jìn) 行脫色后進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷凝，得到液體油酸甲酯存入儲(chǔ)罐，未氣化的液體流到脫色塔底 部加熱器上再次分解，分解出的氣體向上脫色后進(jìn)入冷凝器冷卻形成產(chǎn)品進(jìn)入儲(chǔ)罐，未分 解的液體落到脫色塔底部經(jīng)循環(huán)泵進(jìn)入加熱器進(jìn)行再次分解循環(huán)，當(dāng)分解完全的物料被蒸 發(fā)干凈后，再將廢料泵入到脫色塔底部?jī)?chǔ)罐中。
10. -種如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的制備方法制得的油酸甲酯。
【文檔編號(hào)】C07C67/54GK104447307SQ201410605685
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】趙學(xué)金 申請(qǐng)人:青島萬(wàn)泰生物科技有限公司