專(zhuān)利名稱(chēng)：利用廢棄油脂生產(chǎn)環(huán)氧增塑劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增塑劑的生產(chǎn)方法，尤其是涉及一種利用廢棄油脂生產(chǎn)環(huán)氧增塑劑的方法。屬有機(jī)化工合成技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
增塑劑約占化工助劑市場(chǎng)的58％，其具體產(chǎn)品包括鄰苯二甲酸酯(DOP)、脂肪族二元酸酯、磷酸酯環(huán)氧化合物、偏苯三酸酯、石油酯、含氯增塑劑、聚合增塑劑等。目前增塑劑年消費(fèi)量很大，隨著塑料、橡膠行業(yè)的發(fā)展，市場(chǎng)需求量呈上升趨勢(shì)。上述的增塑劑大多含有苯環(huán)，有毒且不易降解，在使用或生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)對(duì)環(huán)境和健康造成危害，使用范圍受到限制。至今，無(wú)毒環(huán)保型增塑劑還很少，所占比例不足10％，主要為環(huán)氧類(lèi)增塑劑，如環(huán)氧油和環(huán)氧酯。目前也有相關(guān)的文獻(xiàn)和報(bào)道，如利用大豆油、亞麻油、棉籽油、菜子油、米糠油等為原料，經(jīng)環(huán)氧化獲得無(wú)毒可降解的環(huán)氧增塑劑；還有利用脂肪酸酯類(lèi)為原料，在催化劑和穩(wěn)定劑的作用下，進(jìn)行環(huán)氧化制備環(huán)氧增塑劑。但是它們有以下缺點(diǎn)①以植物油為原料，生產(chǎn)成本較高；②環(huán)氧化過(guò)程中，加入酸性催化劑及穩(wěn)定劑，產(chǎn)品的環(huán)氧值降低，影響產(chǎn)品的增塑效果，而且生產(chǎn)工藝復(fù)雜，后處理困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種利用廢棄油脂為原料，制備、增塑效果好、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、后處理方便的利用廢棄油脂生產(chǎn)環(huán)氧增塑劑的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種利用廢棄油脂生產(chǎn)環(huán)氧增塑劑的方法，其特點(diǎn)是采用廢棄油脂作為原料，經(jīng)預(yù)處理，得到的甘油酯，在堿催化下，與甲醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)，得到脂肪酸甲酯，再與由過(guò)氧化氫和有機(jī)酸的反應(yīng)產(chǎn)物一過(guò)氧有機(jī)酸，直接進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng)，得到環(huán)氧脂肪酸甲酯粗品，再經(jīng)水洗去酸，蒸餾脫水得到環(huán)氧脂肪酸甲酯成品。其具體制備步驟如下第一步除雜將廢棄油脂(若常溫下為固態(tài)，先加熱融化)經(jīng)壓濾機(jī)過(guò)濾或采用離心機(jī)除去固體顆粒，得熱油；第二步脫酸脫膠把氫氧化鈉溶液加入熱油中，充分?jǐn)嚢韬螅腿》蛛x脂肪酸鈉，同時(shí)達(dá)到脫膠效果；第三步脫水脫臭采用減壓蒸餾法，在-0.05MPa下，加熱至80℃±5℃，直至無(wú)水蒸出為止，同時(shí)消除異味；第四步脫色用活性白土以1∶30±5體積比加入，進(jìn)行吸附脫色，得到甘油酯，活性白土回收再利用；第五步甘油酯與甲醇及堿催化劑以相應(yīng)比例投入反應(yīng)釜，釜溫65℃±5℃，采用預(yù)酯化、二步酯交換、酯蒸餾的工藝路線(xiàn)，進(jìn)行酯交換反應(yīng)得到脂肪酸甲酯，反應(yīng)副產(chǎn)物一甘油回收再利用，其中甘油酯、甲醇和氫氧化鈉投料重量的比為1∶(0.20～0.24)∶(0.00036～0.00044)；
第六步將制備的脂肪酸甲酯和有機(jī)酸以相應(yīng)比例加入反應(yīng)釜中，升溫并同時(shí)開(kāi)啟攪拌，升溫到45℃±5℃，停止加熱；第七步在攪拌情況下，滴加過(guò)氧化氫，滴加時(shí)間控制在3.5～5.5小時(shí)，由于反應(yīng)放熱，在滴加過(guò)程中開(kāi)啟冷水循環(huán)裝置，釜溫控制在50～55℃，減少副反應(yīng)的發(fā)生，其中，脂肪酸甲酯、有機(jī)酸、過(guò)氧化氫加入的重量比為1∶(0.4～0.7)∶(0.09～0.13)；第八步過(guò)氧化氫滴加完畢后進(jìn)行保溫反應(yīng)，在65℃±5℃保溫反應(yīng)3～5.5小時(shí)，確保釜內(nèi)環(huán)氧化充分進(jìn)行，從而得到環(huán)氧脂肪酸甲酯粗品；第九步對(duì)環(huán)氧脂肪酸甲酯粗品進(jìn)行水洗去酸，取樣檢測(cè)酸值(KOHmg/g)小于1.0時(shí)，再減壓蒸餾脫水處理，獲得環(huán)氧脂肪酸甲酯成品。
化學(xué)反應(yīng)機(jī)理1、酯交換反應(yīng)，是甘油酯與甲醇在氫氧化鈉催化下，發(fā)生酯交換反應(yīng)由甘油三酸酯生成脂肪酸甲酯，其機(jī)理可用下面的化學(xué)反應(yīng)方程式表示 2、過(guò)氧有機(jī)酸的制備，是甲酸與過(guò)氧化氫反應(yīng)，其機(jī)理可用下面的化學(xué)反應(yīng)方程式表示 3、脂肪酸甲酯的環(huán)氧化，是脂肪酸甲酯中的碳碳雙鍵的環(huán)氧化，其機(jī)理可用下面的化學(xué)反應(yīng)方程式表示
注；R1(2、3)為含有雙鍵的不飽和基團(tuán)，可表示為RCH＝CHR′，其中R、R′也表示不同的基團(tuán)。
廢棄油脂可以是動(dòng)植物油下腳料、餐飲業(yè)廢油脂、地溝油、泔水油、潲水油等。
由于廢棄油脂中含有大量的聚合物、分解物、游離的脂肪酸等，不能作為原料直接使用，需要進(jìn)行預(yù)處理，得到的甘油酯。
本發(fā)明的特點(diǎn)是以廢棄油脂為原料，來(lái)源廣泛，成本低，可再生，既滿(mǎn)足了工業(yè)生產(chǎn)的需要，又減少了對(duì)環(huán)境和人們健康的危害，符合綠色環(huán)保的要求，是很好的石油制品的替代品；環(huán)氧化過(guò)程中不需加入任何酸性催化劑和穩(wěn)定劑，這就避免了由酸性催化劑促進(jìn)環(huán)氧環(huán)開(kāi)環(huán)的可能，從而提高了環(huán)氧值，生產(chǎn)簡(jiǎn)單，成本低；該項(xiàng)目產(chǎn)品可生物降解，不污染環(huán)境。該可產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于塑料和橡膠等制品中。加入該增塑劑后，能提高產(chǎn)品的柔韌度、光澤度、耐寒性、熱和光穩(wěn)定性，并能減少穩(wěn)定劑的用量；使用效果明顯優(yōu)于環(huán)氧大豆油，與DOP、DBP具有相同的增塑效果。
具體實(shí)施例方式
以下通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1將地溝油升溫至45℃經(jīng)壓濾機(jī)過(guò)濾除去固體顆粒得熱油，加入3～6％的氫氧化鈉溶液到熱油中，充分?jǐn)嚢柙佥腿》蛛x除去脂肪酸鈉和膠體，取樣分析測(cè)定酸值(KOHmg/g)小于1.0時(shí)，進(jìn)行減壓蒸餾脫水脫臭，在-0.05MPa下，加熱至80℃，直至無(wú)水蒸出，同時(shí)除去異味；再用活性白土進(jìn)行吸附脫色(以活性白土為1份，油脂30份比例投料)，活性白土回收再利用，得到的甘油酯用泵打入酯交換釜中，按甘油酯、甲醇和氫氧化鈉的重量比例為1∶(0.20～0.24)∶(0.00036～0.00044)投料，加熱并攪拌，在回流狀態(tài)下反應(yīng)2小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后粗酯經(jīng)蒸餾分離，副產(chǎn)物一甘油回收再利用，得到的脂肪酸甲酯用泵打入環(huán)氧化釜，加入甲酸后升溫到45℃，滴加過(guò)氧化氫(按甲酯∶過(guò)氧化氫(35％)∶甲酸重量比1∶(0.3～0.6)∶(0.1～0.12)的比例投料)，滴加時(shí)開(kāi)啟冷卻水，滴加時(shí)間控制在3.5～4小時(shí)，滴加結(jié)束后，在65℃下保溫反應(yīng)3.5～5.5小時(shí)，然后分層去酸，加水漂洗脫酸，再減壓蒸餾脫水，得到環(huán)氧脂肪酸甲酯成品。
實(shí)施例2酯交換過(guò)程中所用堿性催化劑為氫氧化鉀，其他技術(shù)參數(shù)和操作步驟同實(shí)施例，得到環(huán)氧脂肪酸甲酯成品。
實(shí)施例3有機(jī)酸用乙酸代替甲酸，其他技術(shù)參數(shù)和操作步驟同實(shí)施例1，得到環(huán)氧增塑劑成品。
實(shí)施例4過(guò)氧化氫濃度為50％，過(guò)氧化氫滴加時(shí)間應(yīng)控制在4.5～5.5小時(shí)，滴加結(jié)束后保溫3～5小時(shí)，其他技術(shù)參數(shù)和操作步驟同實(shí)施例1，得到環(huán)氧脂肪酸甲酯成品。
上述地溝油可以改用動(dòng)植物油下腳料、餐飲業(yè)廢油脂、泔水油或潲水油。
權(quán)利要求
1.一種利用廢棄油脂生產(chǎn)環(huán)氧增塑劑的方法，其特征在于采用廢棄油脂作為原料，經(jīng)預(yù)處理，得到的甘油酯，在堿催化下，與甲醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)，得到脂肪酸甲酯，再與由過(guò)氧化氫和有機(jī)酸的反應(yīng)產(chǎn)物—過(guò)氧有機(jī)酸，直接進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng)，得到環(huán)氧脂肪酸甲酯粗品，再經(jīng)水洗去酸，蒸餾脫水得到環(huán)氧脂肪酸甲酯成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用廢棄油脂生產(chǎn)環(huán)氧增塑劑的方法，其特征在于該方法的具體制備步驟如下第一步除雜將廢棄油脂加熱融化，經(jīng)壓濾機(jī)過(guò)濾或采用離心機(jī)除去固體顆粒，得熱油；第二步脫酸脫膠把氫氧化鈉溶液加入熱油中，充分?jǐn)嚢韬?，萃取分離脂肪酸鈉，同時(shí)達(dá)到脫膠效果；第三步脫水脫臭采用減壓蒸餾法，在-0.05MPa下，加熱至80℃±5℃，直至無(wú)水蒸出為止，同時(shí)消除異味；第四步脫色用活性白土以1∶30±5體積比加入，進(jìn)行吸附脫色，得到甘油酯，活性白土回收再利用；第五步甘油酯與甲醇及堿催化劑以相應(yīng)比例投入反應(yīng)釜，釜溫65℃±5℃，采用預(yù)酯化、二步酯交換、酯蒸餾的工藝路線(xiàn)，進(jìn)行酯交換反應(yīng)得到脂肪酸甲酯，反應(yīng)副產(chǎn)物—甘油回收再利用，其中甘油酯、甲醇和堿催化劑投料重量的比為1∶(0.20～0.24)∶(0.00036～0.00044)；第六步將制備的脂肪酸甲酯和有機(jī)酸以相應(yīng)比例加入反應(yīng)釜中，升溫并同時(shí)開(kāi)啟攪拌，升溫到45℃±5℃，停止加熱；第七步在攪拌情況下，滴加過(guò)氧化氫，滴加時(shí)間控制在3.5～5.5小時(shí)，在滴加過(guò)程中開(kāi)啟冷水循環(huán)裝置，釜溫控制在50～55℃，其中，脂肪酸甲酯、有機(jī)酸、過(guò)氧化氫加入的重量比為1∶(0.4～0.7)∶(0.09～0.13)；第八步過(guò)氧化氫滴加完畢后，在65℃±5℃保溫反應(yīng)3～5.5小時(shí)，得到環(huán)氧脂肪酸甲酯粗品；第九步對(duì)環(huán)氧脂肪酸甲酯粗品進(jìn)行水洗去酸，取樣檢測(cè)酸值小于1.0時(shí)，再減壓蒸餾脫水處理，獲得環(huán)氧脂肪酸甲酯成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用廢棄油脂生產(chǎn)環(huán)氧增塑劑的方法，其特征在于第五步所述催化劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用廢棄油脂生產(chǎn)環(huán)氧增塑劑的方法，其特征在于第六步所述有機(jī)酸為甲酸或乙酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用廢棄油脂生產(chǎn)環(huán)氧增塑劑的方法，其特征在于第七步所述過(guò)氧化氫濃度為35～50％。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用廢棄油脂生產(chǎn)環(huán)氧增塑劑的方法，其特征在于所述廢棄油脂是動(dòng)植物油下腳料、餐飲業(yè)廢油脂、地溝油、泔水油或潲水油。
全文摘要
本發(fā)明一種利用廢棄油脂生產(chǎn)環(huán)氧增塑劑的方法，其特征在于采用廢棄油脂作為原料，經(jīng)預(yù)處理，得到的甘油酯，在堿催化下，與甲醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)，得到脂肪酸甲酯，再與由過(guò)氧化氫和有機(jī)酸的反應(yīng)產(chǎn)物—過(guò)氧有機(jī)酸，直接進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng)，得到環(huán)氧脂肪酸甲酯粗品，再經(jīng)水洗去酸，蒸餾脫水得到環(huán)氧脂肪酸甲酯成品。本發(fā)明原料成本低，來(lái)源廣，符合綠色環(huán)保的要求，而且工藝簡(jiǎn)單，不污染環(huán)境，是石油制品的良好替代品。
文檔編號(hào)C11C3/00GK101070510SQ20071002260
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2007年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月22日
發(fā)明者李祥慶 申請(qǐng)人:李祥慶