專利名稱：用松輕油制備莰烯的方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及林產(chǎn)化工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用松輕油制備莰烯的方法及其設(shè)備。
二.
背景技術(shù)：
松樹渾身是寶，用從樹干割取的松脂作原料可以制備松香、松節(jié)油等，用松樹根作原料可以制備松根油、松輕油等，還可以將這些成品、半成品深加工為系列林產(chǎn)化工產(chǎn)品。莰烯是單萜烯的一種，蒎烯的異構(gòu)產(chǎn)物，常溫下為白色蠟狀固體，分子式C10H16。莰烯是一種多用途的中間體，除用于乙酸異龍腦酯、合成樟腦外，近年來被廣泛應(yīng)用于合成檀香、香料及農(nóng)藥制造。
目前，制備莰烯的方法及其設(shè)備公開文獻(xiàn)僅見于《中國化工產(chǎn)品大全》第二版上卷151頁，其描述莰烯，以松節(jié)油為原料，經(jīng)過減壓蒸餾，提取α-蒎烯，用水合氧化鈦?zhàn)鞔呋瘎?，?35±2℃溫度下進(jìn)行異構(gòu)反應(yīng)，異構(gòu)液經(jīng)減壓分餾制得莰烯。經(jīng)檢測，用這種方法及其設(shè)備制得莰烯實(shí)質(zhì)上是三環(huán)烯與單項(xiàng)莰烯的混合物，總含量達(dá)95％以上，但由于其制備的莰烯含有15％以上的三環(huán)烯，單項(xiàng)莰烯含量較低，以致用途受到限制，并且原料松節(jié)油價(jià)格較高，生產(chǎn)成本居高不下。
國內(nèi)外不少學(xué)者在研究利用價(jià)廉的松輕油為原料進(jìn)行深加工，但也僅限于產(chǎn)出選礦油、松節(jié)油、雜酚油、松焦油、長葉烯、松柏烯等產(chǎn)品，至今未見過有以松輕油為原料制備莰烯的文獻(xiàn)報(bào)道。
三.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用松輕油制備莰烯的方法及其設(shè)備，使單項(xiàng)莰烯含量提高，制備成本降低。
為達(dá)到此目的，本發(fā)明主要采用如下方式完成1.用松輕油制備莰烯的方法包括下列步驟a.裂解，將松輕油裝入水洗罐，然后加入裂解劑，溫度升至40～70℃，使松輕油裂解，分出酚水和干餾油；b.沉淀，將干餾油靜置沉淀，分出殘余的酚水和干餾油；c.蒸餾，將沉淀后的干餾油在0.91～0.94Pa真空和85～125℃溫度下進(jìn)行蒸餾，分出頭油和中油；d.異構(gòu)反應(yīng)，將中油導(dǎo)入反應(yīng)釜并加入催化劑，在常壓、130～140℃溫度下進(jìn)行異構(gòu)反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為18～24小時(shí)，產(chǎn)出含有催化劑的異構(gòu)液；e.沉淀，將含有催化劑的異構(gòu)液靜置沉淀，分出催化劑和異構(gòu)液；f.蒸餾，將沉淀后的異構(gòu)液在95～135℃溫度下蒸餾，分出雙戊烯和莰液；g.冷凍，將莰液在-15～5℃溫度下進(jìn)行冷凍，冷凍時(shí)間為10～15小時(shí)，產(chǎn)出半晶體莰液；h.分離，將半晶體莰液在離心機(jī)內(nèi)分離出液體雜油和晶體莰烯。
2.用于實(shí)現(xiàn)用松輕油制備莰烯的方法的設(shè)備，該設(shè)備包括
一個水洗罐，用來使松輕油裂解，并分出酚水；兩個沉淀罐，一個沉淀罐用來使裂解的松輕油進(jìn)一步沉淀，分出殘余酚水和干餾油，另一個沉淀罐用來使含有催化劑的異構(gòu)液沉淀，分出催化劑和異構(gòu)液；一個反應(yīng)釜，用來使中油和催化劑進(jìn)行異構(gòu)反應(yīng)，產(chǎn)出含有催化劑的異構(gòu)液；兩個蒸餾塔，一個蒸餾塔用來蒸餾干餾油，分出頭油和中油，另一個蒸餾塔用來蒸餾異構(gòu)液，分出雙戊烯和莰液；一至兩個收集罐，至少一個收集罐用來收集莰液，另一個收集罐可用來收集從水洗罐和沉淀罐流出的酚水；一個冷凍庫，用來使莰液結(jié)成半晶體；一臺離心機(jī)，用來使冷凍后的半晶體莰液分離出液體雜油和晶體莰烯。
本發(fā)明的具體內(nèi)容還包括1.用松輕油制備莰烯的方法所述步驟a的裂解劑選用燒堿，濃度為28～35％，用量為15～20‰重量比；所述步驟d的催化劑選用鈦的氧化物，用量為2～6‰重量比；所述步驟e沉淀出的催化劑返回反應(yīng)釜循環(huán)利用；所述步驟a至h分離出的雜油返回反應(yīng)釜再異構(gòu)反應(yīng)。
2.實(shí)現(xiàn)用松輕油制備莰烯方法的設(shè)備所述的設(shè)備，是分別用管道連接水洗罐、沉淀罐、蒸餾塔、反應(yīng)釜、沉淀罐、蒸餾塔、收集罐。
所述的設(shè)備，是用管道將收集罐連接水洗罐和沉淀罐。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1.產(chǎn)品純度高，制備的莰烯含單項(xiàng)莰烯達(dá)90％以上。
2.產(chǎn)品得率高，制備的莰烯得率高達(dá)80％。
3.原料價(jià)廉易得，催化劑和雜油可返回利用，生產(chǎn)成本低。
4.工藝穩(wěn)定、操作容易。
5.設(shè)備投資省、可靠性強(qiáng)。
四.


發(fā)明的具體方法和設(shè)備由以下附圖給出。
圖1是根據(jù)本發(fā)明提出的一種用松輕油制備莰烯的工藝流程方框圖。
圖2根據(jù)本發(fā)明提出的一種用松輕油制備莰烯的設(shè)備及其連系示意圖。
附圖中各標(biāo)識表示1.松輕油 2.酚水 3.干餾油 4.中油 5.異構(gòu)油 6.莰液7.莰烯 8.雜油 9.雙戊烯 10.催化劑 11.頭油 12.裂解劑五.具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種用松輕油制備莰烯的方法順序步驟是a.裂解，將松輕油1裝入水洗罐，然后加入裂解劑12，溫度升至40～70℃，使松輕油1裂解，分出酚水2和干餾油3；b.沉淀，將干餾油3靜置沉淀，分出殘余的酚水2和干餾油3；
c.蒸餾，將沉淀后的干餾油3在0.91～0.94Pa真空和85～125℃溫度下進(jìn)行蒸餾，分出頭油11和中油4；d.異構(gòu)反應(yīng)，將中油4導(dǎo)入反應(yīng)釜并加入催化劑10，在常壓、130～140℃溫度下進(jìn)行異構(gòu)反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為18～24小時(shí)，產(chǎn)出含有催化劑10的異構(gòu)液5；e.沉淀，將含有催化劑10的異構(gòu)液5靜置沉淀，分出催化劑10和異構(gòu)液5；f.蒸餾，將沉淀后的異構(gòu)液5在95～135℃溫度下蒸餾，分出雙戊烯9和莰液6；g.冷凍，將莰液6在-15～5℃溫度下進(jìn)行冷凍，冷凍時(shí)間為10～15小時(shí)，產(chǎn)出半晶體莰液6；h.分離，將半晶體莰液6在離心機(jī)內(nèi)分離出液體雜油8和晶體莰烯7。
本發(fā)明的方法進(jìn)一步包括將所述步驟a的裂解劑12選用燒堿，濃度為28～35％，用量為15～20‰重量比。
所述步驟d的催化劑選用鈦的氧化物，用量為2～6‰重量比。
所述步驟e沉淀出的催化劑10返回反應(yīng)釜循環(huán)利用。
所述步驟a至h分離出的雜油8返回反應(yīng)釜再異構(gòu)反應(yīng)。
參見圖2，實(shí)現(xiàn)用松輕油制備莰烯的方法的設(shè)備包括一個水洗罐，用來使松輕油1裂解，并分出酚水2；兩個沉淀罐，一個沉淀罐用來使裂解的松輕油1進(jìn)一步沉淀，分出殘余酚水2和干餾油3，另一個沉淀罐用來使含有催化劑10的異構(gòu)液5沉淀，分出催化劑10和異構(gòu)液5；一個反應(yīng)釜，用來使中油4和催化劑10進(jìn)行異構(gòu)反應(yīng)，產(chǎn)出含有催化劑10的異構(gòu)液5；兩個蒸餾塔，一個蒸餾塔用來蒸餾干餾油3，分出頭油11和中油4，另一個蒸餾塔用來蒸餾異構(gòu)液5，分出雙戊烯9和莰液6；一至兩個收集罐，至少一個收集罐用來收集莰液6，另一個收集罐可用來收集從水洗罐和沉淀罐流出的酚水2；一個冷凍庫，用來使莰液6結(jié)成半晶體；一臺離心機(jī)，用來使冷凍后的半晶體莰液6分離出液體雜油8和晶體莰烯7。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的設(shè)備進(jìn)一步包括分別用管道連接水洗罐、沉淀罐、蒸餾塔、反應(yīng)釜、沉淀罐、蒸餾塔、收集罐。
用管道將收集罐連接水洗罐和沉淀罐。
下列實(shí)施例及對比實(shí)驗(yàn)例將進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例一下列順序步驟a.將松輕油1裝入水洗罐，然后加入裂解劑12，溫度升至40～70℃，使松輕油1裂解，分出酚水2和干餾油3；b.將干餾油3導(dǎo)入沉淀罐，靜置沉淀，分出殘余的酚水2和干餾油3；c.將沉淀后的干餾油3導(dǎo)入蒸餾塔，在0.91～0.94Pa真空和85～125℃溫度下進(jìn)行蒸餾，分出頭油11和中油4d.將中油4導(dǎo)入反應(yīng)釜并加入催化劑10，在常壓、130～140℃溫度下進(jìn)行異構(gòu)反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為18～24小時(shí)，產(chǎn)出含有催化劑10的異構(gòu)液5；e.將含有催化劑10的異構(gòu)液5導(dǎo)入沉淀罐靜置沉淀，分出催化劑10和異構(gòu)液5；f.將沉淀后的異構(gòu)液5導(dǎo)入蒸餾塔，在95～135℃溫度下蒸餾，分出雙戊烯9和莰液6；g.將莰液6置于冷凍庫，在-15～5℃溫度下進(jìn)行冷凍，冷凍時(shí)間為10～15小時(shí)，產(chǎn)出半晶體莰液6；h.將半晶體莰液6置于離心機(jī)內(nèi)，分離出液體雜油8和晶體莰烯7。經(jīng)檢測制備的莰烯7中含單項(xiàng)莰烯92.95％，產(chǎn)品得率75％。
實(shí)施例二順序步驟和設(shè)備與實(shí)施例一相同，只是將分離出液體雜油8返回反應(yīng)釜再進(jìn)行異構(gòu)反應(yīng)，經(jīng)檢測制備的莰烯7中含單項(xiàng)莰烯93.25％，產(chǎn)品得率達(dá)80％。
實(shí)施例三順序步驟和設(shè)備與實(shí)施例一相同，只是將沉淀分出的催化劑10返回反應(yīng)釜循環(huán)利用，僅需根據(jù)產(chǎn)量在反應(yīng)釜補(bǔ)充一些催化劑10即可，顯然更降低了生產(chǎn)成本。
對比實(shí)驗(yàn)例一順序步驟和設(shè)備與實(shí)施例一相同，加入的裂解劑12選用燒堿，濃度高于35％，適量，裂解反應(yīng)過激，產(chǎn)品得率低于70％。
對比實(shí)驗(yàn)例二順序步驟和設(shè)備與實(shí)施例一相同，催化劑選用非鈦的氧化物，適量，異構(gòu)反應(yīng)緩慢甚至不反應(yīng)，產(chǎn)品得率低甚至為零。
對比實(shí)驗(yàn)例三順序步驟和設(shè)備與實(shí)施例一相同，未進(jìn)行冷凍，無法將蒸餾莰液6的雜油8和莰烯7分離。
對比實(shí)驗(yàn)例四順序步驟和設(shè)備與實(shí)施例一相同，莰液6在高于5℃溫度時(shí)進(jìn)行冷凍時(shí)，莰烯7不結(jié)晶，雜油8和莰烯7不能分離。
對比實(shí)驗(yàn)例五順序步驟和設(shè)備與實(shí)施例一相同，莰液6在低于-15℃溫度下進(jìn)行冷凍時(shí)，產(chǎn)品得率下降，能耗增加。
權(quán)利要求
1.一種用松輕油制備莰烯的方法，該方法包括下列順序步驟a.裂解，將松輕油〔1〕裝入水洗罐，然后加入裂解劑〔12〕，溫度升至40～70℃，使松輕油〔1〕裂解，分出酚水〔2〕和干餾油〔3〕；b.沉淀，將干餾油〔3〕靜置沉淀，分出殘余的酚水〔2〕和干餾油〔3〕；c.蒸餾，將沉淀后的干餾油〔3〕在0.91～0.94Pa真空和85～125℃溫度下進(jìn)行蒸餾，分出頭油〔11〕和中油〔4〕；d.異構(gòu)反應(yīng)，將中油〔4〕導(dǎo)入反應(yīng)釜并加入催化劑〔10〕，在常壓、130～140℃溫度下進(jìn)行異構(gòu)反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為18～24小時(shí)，產(chǎn)出含有催化劑〔10〕的異構(gòu)液〔5〕；e.沉淀，將含有催化劑〔10〕的異構(gòu)液〔5〕靜置沉淀，分出催化劑〔10〕和異構(gòu)液〔5〕；f.蒸餾，將沉淀后的異構(gòu)液〔5〕在95～135℃溫度下蒸餾，分出雙戊烯〔9〕和莰液〔6〕；g.冷凍，將莰液〔6〕在-15～5℃溫度下進(jìn)行冷凍，冷凍時(shí)間為10～15小時(shí)，產(chǎn)出半晶體莰液〔6〕；h.分離，將半晶體莰液〔6〕在離心機(jī)內(nèi)分離出液體雜油〔8〕和晶體莰烯〔7〕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用松輕油制備莰烯的方法，該方法是所述步驟a的裂解劑〔12〕選用燒堿，濃度為28～35％，用量為15～20‰重量比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用松輕油制備莰烯的方法，該方法是所述步驟d的催化劑選用鈦的氧化物，用量為2～6‰重量比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用松輕油制備莰烯的方法，該方法是所述步驟e沉淀出的催化劑〔10〕返回反應(yīng)釜循環(huán)利用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的用松輕油制備莰烯的方法，該方法是所述步驟a至h分離出的雜油〔8〕返回反應(yīng)釜再異構(gòu)反應(yīng)。
6.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1的方法的設(shè)備，該設(shè)備包括一個水洗罐，用來使松輕油〔1〕裂解，并分出酚水〔2〕；兩個沉淀罐，一個沉淀罐用來使裂解的松輕油〔1〕進(jìn)一步沉淀，分出殘余酚水〔2〕和干餾油〔3〕，另一個沉淀罐用來使含有催化劑〔10〕的異構(gòu)液〔5〕沉淀，分出催化劑〔10〕和異構(gòu)液〔5〕；一個反應(yīng)釜，用來使中油〔4〕和催化劑〔10〕進(jìn)行異構(gòu)反應(yīng)，產(chǎn)出含有催化劑〔10〕的異構(gòu)液〔5〕；兩個蒸餾塔，一個蒸餾塔用來蒸餾干餾油〔3〕，分出頭油〔11〕和中油〔4〕，另一個蒸餾塔用來蒸餾異構(gòu)液〔5〕，分出雙戊烯〔9〕和莰液〔6〕；一至兩個收集罐，至少一個收集罐用來收集莰液〔6〕，另一個收集罐可用來收集從水洗罐和沉淀罐流出的酚水〔2〕；一個冷凍庫，用來使莰液〔6〕結(jié)成半晶體；一臺離心機(jī)，用來使冷凍后的半晶體莰液〔6〕分離出液體雜油〔8〕和晶體莰烯〔7〕。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，該設(shè)備是分別用管道連接水洗罐、沉淀罐、蒸餾塔、反應(yīng)釜、沉淀罐、蒸餾塔、收集罐。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的設(shè)備，該設(shè)備是用管道將收集罐連接水洗罐和沉淀罐。
全文摘要
本發(fā)明涉及林產(chǎn)化工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用松輕油制備莰烯的方法及其設(shè)備。該方法包括下列順序步驟裂解、沉淀、蒸餾、異構(gòu)反應(yīng)、沉淀、蒸餾、冷凍、分離，裂解劑選用燒堿，催化劑選用鈦的氧化物，能將分離出的雜油、沉淀出的催化劑返回利用，實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備包括水洗罐、沉淀罐、反應(yīng)釜、蒸餾塔、收集罐、冷凍庫、離心機(jī)及其連系。本發(fā)明具有產(chǎn)品純度高，制備的莰烯含單項(xiàng)莰烯達(dá)90％以上，產(chǎn)品得率高，制備的莰烯得率高達(dá)80％，原料價(jià)廉易得，生產(chǎn)成本低，工藝穩(wěn)定、操作容易，設(shè)備投資省、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，適于林產(chǎn)化工應(yīng)用。
文檔編號C07C4/06GK1865203SQ200610044859
公開日2006年11月22日 申請日期2006年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月14日
發(fā)明者連明聰 申請人:連明聰