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氢化蓖麻油的制备方法

发布日期:2018/11/22 14:40:34

背景及介绍

蓖麻籽(Ricinus communis L.)是世界上十大油料作物之一,属特殊工业油源作物,我国蓖麻籽产量居世界第二位,仅次于印度。从蓖麻籽中提取的蓖麻油是唯一含有轻基酸(12-轻基一9一十八碳烯酸,分子式C18H3403,俗称蓖麻酸)的工业用油脂。蓖麻酸占蓖麻油中脂肪酸的85%~95%,其重要性在于:它是多官能团脂肪酸,对一个特定官能团进行选择性氢化,可得到不同的产品,如:12-轻基硬脂酸醋、硬脂酸醋、蓖麻烯醇,12-酮基硬脂酸甘油醋等。这些产品可用来生产高级润滑剂、防护剂、刹车油、增塑剂、电器绝缘油、医用泻药、杀虫剂、食品包装材料等系列产品,用于航空、航海、医药、化工、电子及机械制造等诸多领域,可见氢化蓖麻油可生产许多高附加值的精细化工产品,发达国家如美国,就已经利用蓖麻油生产出化学衍生物170多种,系列产品已达2000多项,但我国目前生产的氢化蓖麻油尚未向精细化工延伸。

蓖麻油分子结构中的官能团决定了其可以发生多种化学反应,生成众多衍生产品,并且大多为重要的精细化学品。氢化蓖麻油是蓖麻油的衍生产品之一,性能稳定、熔点高,在化妆品中应用很广泛。与氢氧化锉的反应产物为锉基润滑油,在航空工业、汽车制造和机械加工等行业有着广泛应用,国内外市场都具有较大的需求量。另外,氢化蓖麻油可作为各种化学反应或单元加工过程的基料,易于发生裂化、酉旨化、酞胺化、磺化、卤化、皂化、水解、环氧化和乙氧基化等多种化学反应,衍生的各种产品应用范围十分广泛。

应用

氢化蓖麻油在制剂中起增稠、增硬和缓释等作用,故用作增稠剂、增硬剂和缓释剂,用于制备半固体制剂和固体制剂,如软膏剂、栓剂、丸剂、片剂等。在软膏、乳膏和栓剂中主要用作膏体的硬化剂,用于调节制剂的稠度;在口服制剂中,主要用于制备缓释片剂和胶囊剂,可作为包衣衣膜或形成固体骨架,起到缓释或控释的作用;还可以作为片剂、胶囊剂的润滑剂,改善颗粒的流动性。

制备【1】

1. 蓖麻油常压氢化工艺与设备流程

蓖麻油常压氢化工艺包括4个部分:①氢气的制取和纯化;②催化剂的配方和制取;③蓖麻油的氢化及其催化剂的分离;④催化剂的再生和利用。氢化工艺及设备流程如图1、图2所示。

2. 原料要求及工艺条件

(1)蓖麻油:用来氢化的蓖麻油,要达到精炼蓖麻油的质量标准,其中,要求水分<0.2%(和国标二级蓖麻油相同;要求酸值<0.5(与苏动力纸介电容器浸渍蓖麻油指标一样)。若是蓖麻毛油,氢化前要按照蓖麻油的精炼工艺进行精制,制成精制油后,方可用来氢化。

(2)氢气:氢气中有杂质,因制法不同而有异,常含有H2S、CO、N2和水蒸气等。杂质的存在,能使催化剂中毒,氢化时间延长,而且对安全生产不利。所以,一般要求氢气的纯度要达到98%。所需氢气,可用电解食盐水法制取,或者用电解水法获得。制得的氢气是容易燃烧的气体,空气中含氢量在4%~74.2%即可着火。由于这一原因,电解车间、贮氢柜、氢化车间的氢气管路上要设置遮断器,以备水洗和隔绝火灾。

(3)催化剂:这里使用的催化剂,是以硅藻土为载体的镍-铜盐类。依据催化剂制备试验得知,用纯碱(液)加入到硫酸盐溶液中,生成的碳酸盐沉淀能使催化剂具有较高的活性。制备催化剂采用以下方法。

NiSO4·7H2O),绿色结晶,含Ni量20%以上,不含砷、硫、磷;硫酸铜(CuSO4·5H2O),蓝色晶体,含Cu量20%~ 24%,不含砷、硫、磷;硅藻土,白色、青灰或黄色,比重0. 5以下,含铁量< 3%,在500~ 600℃灼烧后失重< 10%;碳酸钠(纯碱),白色粉末,净含量95%以上,水分< 5%,无杂质。制备。通过计算得到需要的净镍量,定为计量单位1,则催化剂各种材料配比是:净硫酸铜∶净镍量∶硅藻土∶水∶碳酸钠= 1∶1∶10∶400∶ 3。

(4)配制程序:在陶瓷缸中加入10倍于净镍量的硅藻土,400倍于净镍量的水(或40倍于硅藻土重),二者拌合均匀,慢慢加入饱和硫酸铜和硫酸镍溶液(摩尔比相同),在通入空气的翻动下,加入3倍于净镍量的碳酸钠粉末,用蒸汽直接加热。取样检查(使用酚酞试剂),若呈酸性,要补加纯碱中和,当样品呈微碱性时,可将配料加热至60℃ ,保持6h。接着,出料压滤,并用60℃热水洗涤、沉淀,洗液为中性时停洗。洗涤结束,滤饼用压缩空气吹20min,含水量约60%左右,送到下一工序干燥。干燥一般使用蒸气烘房,温度在90~ 110℃ ,使含水量降到5%以下(约需24~ 48h)。最后,用球磨机或万能粉碎机粉碎,要求细度:过筛, 100目,筛下物要达90%。化验标定活性,要求在56℃以上。

1∶0.012;压力为常压;料温> 150℃。

3、生产过程

3.1蓖麻油的预热

蓖麻油氢化温度在150℃以上,为了缩短氢化时间,提高氢化罐的利用率,必须将精油预热到130℃以上。精油用泵从精油罐抽出,并分两路向后道工序发送:一路送入计量槽、预热器,获得量值和温度;一路送入加热油釜,溶解催化剂。然后两路合并,向氢化罐推进。

3.2蓖麻油氢化

进入氢化罐的热油继续受热升温,使温度达到氢化要求。通入的氢气为理论耗氢量的3倍,表压为0.196MPa左右,回氢压力保持在0.029~0.049 MPa。在氢化过程中,由于外加热和氢化反应的放热,温度上升很快。过高的温度,虽然能使反应速度加快,氢化时间缩短,但回氢跑油较多,成品色泽变深。所以,要控制好外加热和热交换设备,使氢化温度保持在150~ 180℃以内。氢化中,要注意记录:温度每半小时笔记一次,取样检测熔点,每小时可进行1~ 2回,熔点达到产品规格要求为止。

3.3冷却和过滤

氢化产品的熔点、碘价合格后,利用热交换器通冷水降温。接着关小回氢阀门,使氢化罐内的氢气压力升高至0.118~ 0.148MPa,把硬化蓖麻油压入滤机过滤(油温140℃以下)。如果油温过高硬化油含镍量也可能高,易损坏滤布,过滤采用板框式压滤机,表压0.196MPa。滤液送样检验活性,成品硬化油送至贮罐、灌桶。

3.4催化剂的回收

将130kg水加入搪瓷反应罐中后再依次加入16kg浓硫酸、8kg浓硝酸、65kg废催化剂。配料完毕后,通入蒸气,化开硬块。在盘管或夹套设备中通气加热,煮沸14h,静置,除去浮油,出料到中和罐内。物料溶液在中和罐中借用鼓入的空气搅拌,靠盘管或夹套传递的蒸汽热升温,直至沸腾。此时,慢慢投入碳酸钠粉末中和, pH=3为宜,继续反应10min,出料过渡。滤液置入衬铅或搪瓷的除铁罐中,再次除去浮油,用蒸汽间接加热(夹套或盘管)至60℃。将氯酸钾以1.7g/(L溶液)的量投入,进行氧化;加入30%浓度的氢氧化钠,中和退酸至pH= 4~5。在此条件下,反应5~ 6h后,取样检验,加入硫氰酸铵试剂进行颜色鉴定,若变为淡黄色,确认合格。合格后,滤去洼藻土残渣,并对滤液化验其硫酸铜和硫酸镍的含量,再按催化剂的配料比要求补加不足部分,即为催化剂的再生品。

4、氢化蓖麻油生产新技术

超临界流体技术的应用,使反应相减少,体系均匀,将带来工艺的突破。利用油和氢均溶于超临界状态的丙烷中,形成均一体系,显著提高了反应速度,如用镍或把作催化剂,压力3 MPa一10 MPa,反应仅需1s即可完成,副反应少,降低压力后分离出硬化的油脂,产品品质高。

主要参考文献

[1]汪多仁.精制蓖麻油的生产及应用[J].皮革化工,2003(03):26-28.