一種生產(chǎn)二聚酸的方法及自動(dòng)化實(shí)施該方法的生產(chǎn)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及一種聚合反應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備以及利用該設(shè)備生產(chǎn)二聚酸的方法。 技術(shù)背景
[0002] 二聚酸是一種重要的油脂化學(xué)品，它是以天然油脂中的18碳不飽和脂肪酸，如油 酸、亞油酸為原料,通過Diels-Alder反應(yīng)生成的二元羧酸。作為精細(xì)化工行業(yè)的一種重要 中間體，二聚酸主要用來合成聚酰胺樹脂，其廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電子、電機(jī)、航空航天、 建筑、印刷、日化、紡織、船舶、涂料、化工等領(lǐng)域中。
[0003] 目前國(guó)內(nèi)二聚酸的生產(chǎn)工藝多為釜式間歇聚合（CN101838193A)，此工藝溫度和 壓力不易控制，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，同時(shí)能耗也較大。相比于間歇聚合，連續(xù)聚合具有更 多的優(yōu)越性，其耗能少，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。國(guó)外在1953年便出現(xiàn)了一種連續(xù)熱聚合的工藝 (US2664429)，在當(dāng)時(shí)達(dá)到了節(jié)能的效果，但熱聚合工藝反應(yīng)溫度較高（350-400°C)，產(chǎn)品質(zhì) 量較差，且耗能較大，后來逐漸被連續(xù)催化聚合（US3507890，US4069235 )所取代。此連續(xù)催 化聚合工藝是將催化劑制成一定大小的顆粒，并裝入固定床反應(yīng)器中。此工藝催化劑需要 制成一定粒徑的顆粒，并裝入反應(yīng)器中，操作比較復(fù)雜，且二聚酸產(chǎn)品收率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本申請(qǐng)的一個(gè)目的正是針對(duì)上述生產(chǎn)工藝存在的缺點(diǎn)，發(fā)明了一種連續(xù)生產(chǎn)二聚 酸的方法。該方法操作簡(jiǎn)單，耗能低，且催化劑能夠重復(fù)回收利用。
[0005] 本申請(qǐng)的另一個(gè)目的是提供一種聚合反應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備，尤其是適合實(shí)施本發(fā)明方 法的生產(chǎn)設(shè)備。
[0006] 本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N連續(xù)生產(chǎn)二聚酸的方法，其包括以下步驟：
[0007] a.將不飽和脂肪酸與催化劑混合，真空脫氣；
[0008] b.使a步驟中的混合物進(jìn)入連續(xù)式反應(yīng)系統(tǒng)中進(jìn)行反應(yīng)；
[0009] C.將反應(yīng)后得到的產(chǎn)物進(jìn)行酸化和過濾處理以得到二聚酸粗產(chǎn)品；
[0010] d.將所述二聚酸粗產(chǎn)品提純，
[0011] 其中所述連續(xù)式反應(yīng)系統(tǒng)包括至少兩組反應(yīng)設(shè)備，所述反應(yīng)設(shè)備包括進(jìn)料口、反 應(yīng)器和出料口，第一組反應(yīng)設(shè)備用于預(yù)熱原料；第二組反應(yīng)設(shè)備為反應(yīng)發(fā)生器，所述兩組反 應(yīng)設(shè)備通過進(jìn)料口和出料口連接；優(yōu)選地，還包括第三組反應(yīng)設(shè)備，其用于保溫。
[0012] 優(yōu)選地，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，步驟a的混合物中加入有0-5%重量百分比 的水。
[0013] 在一些實(shí)施方案中，所述第一、第二和第三組反應(yīng)設(shè)備的溫度分別為100-220°C、 220-280°C和 220-255°C。
[0014] 在一些實(shí)施方案中，原料流經(jīng)所述連續(xù)式反應(yīng)系統(tǒng)的流速為0. 5-2. 5噸/h，優(yōu)選 I. O-L 5 噸 /h。
[0015] 在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述方法還包括在將脫氣后的不飽和脂肪酸與催化劑 的混合物進(jìn)入連續(xù)式反應(yīng)系統(tǒng)之前，配以約0-5% (重量百分比）的水的步驟。
[0016] 本申請(qǐng)還涉及利用上述方法獲得的二聚酸產(chǎn)品，其色澤降到6 (Fe-C0)以下，不皂 化物含量降至1%以下。
[0017] 本申請(qǐng)進(jìn)一步提供了一種聚合反應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備，其包括：
[0018] 連續(xù)式反應(yīng)系統(tǒng)、過濾機(jī)、離心機(jī)和蒸餾裝置，其中所述連續(xù)式反應(yīng)系統(tǒng)依次連接 所述過濾機(jī)、所述離心機(jī)和所述蒸餾裝置，其中，所述連續(xù)式反應(yīng)系統(tǒng)包括至少兩組反應(yīng)設(shè) 備，所述反應(yīng)設(shè)備包括進(jìn)料口、反應(yīng)器和出料口，第一組反應(yīng)設(shè)備用于預(yù)熱原料；第二組反 應(yīng)設(shè)備為反應(yīng)發(fā)生器；優(yōu)選地，還包括第三組反應(yīng)設(shè)備，其用于保溫。
[0019] 在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，使用的反應(yīng)設(shè)備包括至少一個(gè)管道反應(yīng)器，優(yōu)選為 臥式管道反應(yīng)器。所述管道反應(yīng)器內(nèi)優(yōu)選設(shè)置有攪拌器。所述攪拌器為本領(lǐng)域內(nèi)常規(guī)的設(shè) 備，其非限制性例子包括：框式攪拌器、槳式攪拌器、螺旋式攪拌器、渦輪式攪拌器、旋槳式 攪拌器、錨式攪拌器等。優(yōu)選地，本發(fā)明中的管道反應(yīng)器內(nèi)采用框式攪拌器或錨式攪拌器。
[0020] 本申請(qǐng)的方法相比現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生了一種或多種以下有益的技術(shù)效果：
[0021] (1)采用了連續(xù)式反應(yīng)系統(tǒng)制備二聚酸的連續(xù)方法，聚合反應(yīng)從開始到結(jié)束都在 密閉的反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行，杜絕了原料與空氣的接觸，減少了空氣對(duì)不飽和脂肪酸的氧化分 解，降低產(chǎn)品的色澤，制備得到的二聚酸產(chǎn)品色澤可以降到6 (Fe-Co)以下；
[0022] (2)采用了連續(xù)式反應(yīng)系統(tǒng)制備二聚酸的連續(xù)方法，反應(yīng)系統(tǒng)的溫度、壓力均可穩(wěn) 定控制，極大地減少了二聚酸間歇式反應(yīng)方法方法中溫度、壓力變化大所造成的產(chǎn)品質(zhì)量 不穩(wěn)定的因素，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，雜質(zhì)含量明顯降低，不皂化物含量降至1%以下；
[0023] (3)采用連續(xù)式反應(yīng)系統(tǒng)制備二聚酸的連續(xù)方法中，避免了間歇式反應(yīng)方法生產(chǎn) 過程中每批料都要升溫降溫所帶來的能量損耗；同時(shí)不飽和脂肪酸在聚合時(shí)是放熱反應(yīng)， 產(chǎn)生的反應(yīng)熱不需要降溫可持續(xù)給冷的物料進(jìn)行加熱，極大的降低了生產(chǎn)二聚酸的能源消 耗。經(jīng)計(jì)算，與間歇聚合工藝相比，該工藝每加工一噸棉籽油脂肪酸可以節(jié)省60噸標(biāo)準(zhǔn)煤 和30度電；
[0024] (4)與間歇聚合工藝和固定床連續(xù)催化聚合工藝相比，其不僅提高了不飽和脂肪 酸的轉(zhuǎn)化率和二聚酸的收率，還提高了產(chǎn)品中二聚體的含量。此工藝采用了連續(xù)式反應(yīng)系 統(tǒng)，使不飽和脂肪酸與催化劑能更有效地接觸，提高了不飽和脂肪酸聚合成二聚酸的轉(zhuǎn)化 率，達(dá)到68. 78% ;同時(shí)此連續(xù)生產(chǎn)方法還降低了催化劑的使用量，降低了不飽和脂肪酸在 聚合過程中的損失，提高了二聚酸產(chǎn)品的收率，可以達(dá)到76. 01%。同時(shí)該工藝將二聚酸產(chǎn)品 中二聚體的含量提高到86. 88%。
[0025] 本發(fā)明的設(shè)備相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生了一種或多種如下有益的技術(shù)效果：
[0026] (1)原料轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)品收率高，催化劑用量少。采用了連續(xù)式反應(yīng)系統(tǒng)，使反應(yīng)物 與催化劑能更有效地充分接觸，反應(yīng)效率大幅度提高，提高了聚合反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，在本發(fā)明 的具體實(shí)施方案中，二聚酸的轉(zhuǎn)化率達(dá)到68. 78%，而且降低了催化劑的使用量。與采用由釜 式反應(yīng)器或固定床反應(yīng)器組成的生產(chǎn)設(shè)備相比，轉(zhuǎn)化率和收率都有大幅度提高。
[0027] (2)質(zhì)量穩(wěn)定。物料在連續(xù)式反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)連續(xù)反應(yīng)，溫度、壓力可以控制的非常穩(wěn) 定，極大地減少了二聚酸間歇式反應(yīng)中溫度、壓力變化大所造成的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定因素，提 高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，雜質(zhì)含量明顯降低，在本發(fā)明的具體實(shí)施方案中，制備得到的二聚 酸的不皂化物含量降至1%以下。
[0028] (3)色澤淺。由于采用了連續(xù)式反應(yīng)系統(tǒng)，從開始聚合反應(yīng)到結(jié)束反應(yīng)都在密閉 的反應(yīng)體系內(nèi)進(jìn)行，使得在高溫聚合反應(yīng)過程中杜絕了原料與空氣的接觸，減少了空氣對(duì) 原料的氧化分解，在本發(fā)明的具體實(shí)施方案中，可以將二聚酸產(chǎn)品的色澤降到6 (Fe-Co)以 下。
[0029] (4)耗能少。采用連續(xù)式反應(yīng)系統(tǒng)，避免了間歇式反應(yīng)方法生產(chǎn)過程中每批料都要 升溫降溫不必要的過程，原料在聚合時(shí)是放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的反應(yīng)熱不需要降溫可持續(xù)給冷 的物料進(jìn)行加熱，極大地降低了生產(chǎn)的能源消耗。在本發(fā)明的具體實(shí)施方案中，經(jīng)計(jì)算，與 釜式反應(yīng)器相比，該設(shè)備每加工一噸油酸可以節(jié)省60噸標(biāo)準(zhǔn)煤和30度電。
【附圖說明】
[0030] 圖1顯示了本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施方案的二聚酸連續(xù)生產(chǎn)工藝流程圖。
[0031] 圖2顯示了本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施方案的聚合反應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備的方框圖。
[0032] 圖3顯示了本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施方案的連續(xù)式反應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，其由三組反應(yīng)設(shè) 備組成，其中每組反應(yīng)設(shè)備包括進(jìn)料口、內(nèi)部設(shè)有框式攪拌器的三個(gè)首尾相連的管道反應(yīng) 器和出料口，每組反應(yīng)設(shè)備間通過管道連接，并且每組反應(yīng)設(shè)備還包括至少一個(gè)壓力控制 器，