CN115260028A - 一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法 - Google Patents
一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115260028A CN115260028A CN202210919242.5A CN202210919242A CN115260028A CN 115260028 A CN115260028 A CN 115260028A CN 202210919242 A CN202210919242 A CN 202210919242A CN 115260028 A CN115260028 A CN 115260028A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fatty acid
- acid triester
- trimethylolpropane
- trimethylolpropane fatty
- vaporizing chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 title claims abstract description 60
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 title claims abstract description 60
- -1 trimethylolpropane fatty acid triester Chemical class 0.000 title claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 13
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims abstract description 66
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 30
- 235000019387 fatty acid methyl ester Nutrition 0.000 claims abstract description 19
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 13
- ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane Chemical compound CCC(CO)(CO)CO ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 23
- 150000002148 esters Chemical group 0.000 claims description 15
- 239000012043 crude product Substances 0.000 claims description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 7
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 claims description 7
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical group [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 5
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 claims description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 claims description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007127 saponification reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 6
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 6
- QYDYPVFESGNLHU-UHFFFAOYSA-N elaidic acid methyl ester Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(=O)OC QYDYPVFESGNLHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QYDYPVFESGNLHU-KHPPLWFESA-N methyl oleate Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OC QYDYPVFESGNLHU-KHPPLWFESA-N 0.000 description 3
- 229940073769 methyl oleate Drugs 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000199 molecular distillation Methods 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- UVKJWNDVTLNCMR-UHFFFAOYSA-N 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;potassium Chemical compound [K].CCC(CO)(CO)CO UVKJWNDVTLNCMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010775 animal oil Substances 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010495 camellia oil Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
- C07C67/03—Preparation of carboxylic acid esters by reacting an ester group with a hydroxy group
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
- C07C67/48—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C67/52—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation
- C07C67/54—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation by distillation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M105/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound
- C10M105/08—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound containing oxygen
- C10M105/32—Esters
- C10M105/38—Esters of polyhydroxy compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2207/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
- C10M2207/28—Esters
- C10M2207/283—Esters of polyhydroxy compounds
- C10M2207/2835—Esters of polyhydroxy compounds used as base material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
- C10N2030/06—Oiliness; Film-strength; Anti-wear; Resistance to extreme pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
- C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
- C10N2030/64—Environmental friendly compositions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，脂肪酸甲酯、三羟甲基丙烷和固体碱性催化剂进行反应，反应过程中通入惰性气体，反应结束后进行静置分层或者离心分层，得到上层油层和下层固体催化剂层；上层油层进行减压蒸馏，除去其中未反应的原料脂肪酸甲酯后，喷雾到汽化装置的高温内壁上，其中的三羟甲基丙烷脂肪酸三酯轻组分快速升温汽化并从汽化装置顶部排出，经冷凝得到纯化三羟甲基丙烷脂肪酸三酯产品；未汽化的高沸物从汽化装置底部排出。本发明使用固体碱性催化剂，可有效减少皂化副反应的发生，反应结束后可以静置分层或离心分层的方法将催化剂分离回收，反应液无需酸洗和水洗处理，能避免酸性废水的产生。
Description
技术领域
本发明属于生物基润滑油领域，尤其是涉及一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法。
背景技术
传统的矿物基润滑油因其生物降解性差且来源于有限的石油资源而面临环境和资源两方面的挑战。因而，以来源广泛且可再生的生物基资源为原料，合成环境友好型润滑油受到广泛关注，具有很大的市场潜力。三羟甲基丙烷脂肪酸三酯作为一种性能优异的生物基润滑油，具有易生物降解、润滑性能好、粘度指数高、高闪点、低挥发、无毒性、低温特性好等优点，已被广泛应用于金属加工和纺织等领域。三羟甲基丙烷脂肪酸三酯可以利用动植物油脂为原料先制备脂肪酸甲酯，然后与三羟甲基丙烷通过酯交换反应得到。
中国专利CN 105152927 A先用KOH与三羟甲基丙烷反应1 h得到三羟甲基丙烷钾，再与脂肪酸甲酯在减压、125~135 ℃下反应1 h，反应结束后用磷酸中和催化剂，然后水洗、脱水后得到润滑油产品。CN 106278879 A以高纯茶籽油C18脂肪酸甲酯和三羟甲基丙烷为原料，在减压和碱性催化剂作用下进行酯交换反应，得到的反应液经酸洗、水洗、静置分层后，上层油层经脱水和减压蒸馏除去未反应的脂肪酸甲酯后得到产品。CN 102531891 A公开了一种三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，以脂肪酸甲酯和三羟甲基丙烷为原料，在碱性催化剂和真空条件下反应，得到的反应混合物经酸洗、水洗和分层后，将油层在真空下脱水干燥，然后通过分子蒸馏的方法得到纯化的三羟甲基丙烷脂肪酸三酯产品。但是，上述三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备方法都存在酯交换反应在减压下进行，所需能耗较高，且反应液需要酸洗和水洗，产生大量酸性废水等问题。另外，得到的产品未经进一步纯化，纯度较低，或者利用分子蒸馏进行纯化，设备复杂，能耗较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，它是一种无污染、能耗低、产品纯度高的制备三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的新方法。
所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于包括以下操作步骤：
1）三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的合成：以脂肪酸甲酯和三羟甲基丙烷为原料，加入固体碱性催化剂进行酯交换反应，反应过程中持续通入惰性气体将反应产生的甲醇带走，被惰性气体夹带出去的甲醇经冷凝回收下来，反应结束后得到含有三羟甲基丙烷脂肪酸三酯产品的酯交换反应混合物；
2）催化剂的分离回收：将步骤1）所得酯交换反应混合物在室温下静置分层或者离心分层，得到上层油层和下层固体催化剂层；
3）三羟甲基丙烷脂肪酸三酯产品的纯化：将步骤2）所得上层油层进行减压蒸馏，除去其中未反应的原料脂肪酸甲酯，得到三羟甲基丙烷脂肪酸三酯粗产品；所得粗产品以雾化进料的方式喷雾到汽化装置的高温内壁上，其中的三羟甲基丙烷脂肪酸三酯轻组分快速升温汽化并从汽化装置顶部排出，经冷凝后得到纯化的三羟甲基丙烷脂肪酸三酯产品；未汽化的高沸物从汽化装置底部排出。
所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于步骤1）中，脂肪酸甲酯的纯度大于99%，酸值低于1.0 mgKOH/mg；脂肪酸甲酯和三羟甲基丙烷的投料摩尔比为2:1~6:1。
所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于步骤1）中，固体碱性催化剂为碳酸钾或碳酸钠，所述固体碱性催化剂的用量为原料脂肪酸甲酯质量的0.5~5%。
所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于步骤1）中，酯交换反应的时间为30~300 min，反应温度为120~200℃，反应压力为常压。
所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于步骤1）中，所述惰性气体为氮气、氦气或氩气。
所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于步骤2）中，静置分层的时间为30~90 min；所述离心分层的时间为5~15 min，离心转速为5000~10000 r/min。
所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于步骤3）中，所述减压蒸馏的操作压力为100~1000 Pa，塔釜温度为170~240℃，塔顶温度为130~200℃。
所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于步骤3）中，所述汽化装置包括汽化室、通接于汽化室顶部的填料塔、设于填料塔顶部的塔顶冷凝器、进料泵和物料进料管，所述汽化室侧部外侧绕有用于对其侧壁进行加热的电磁线圈，汽化室底部设有出液口，汽化室内部设有用于向其侧壁喷射雾化物料的雾化器，所述物料进料管一端穿过汽化室侧壁与所述雾化器进口通接，物料进料管另一端与所述进料泵通接。
所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于利用所述汽化装置对粗产品进行纯化的具体过程为：电磁线圈将所述汽化室侧壁加热后，所述粗产品经进料泵输送并经雾化器喷射雾滴到汽化室内部侧壁上，其中的三羟甲基丙烷脂肪酸三酯轻组分快速升温汽化，汽化形成的蒸汽通过填料塔后由塔顶冷凝器冷凝下来；未汽化的高沸物沿所述汽化室内部侧壁流入到其底部并经出液口排出。
所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于所述汽化室侧壁经电磁线圈加热至200~400 ℃，所述汽化室内部的操作压力为0.1~0.8bar，汽化室的材质为不锈铁、碳钢或铁等耐高温且导磁、导热性能良好的材质，以便在电磁线圈的加热作用下，汽化室的侧部内壁能够形成稳定的高温壁面。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、采用惰性气体吹扫的方式代替传统抽真空方式将酯交换反应产生的甲醇移走，有利于降低能耗。另外，被惰性气体夹带出的甲醇在常压下被冷凝回收下来，可以避免传统抽真空方式进行酯交换反应时，需在较低的冷凝温度下将甲醇冷凝回收，从而能够进一步降低能耗。
2、本发明使用碳酸钾等固体碱性催化剂，可以有效减少酯交换反应过程中皂化副反应的发生，在反应结束后可以通过静置分层或离心分层的方法将催化剂分离回收。一方面有利于催化剂的回收套用，反应结束后的反应液无需酸洗和水洗处理，从而能够避免酸性废水的产生。
3、在酯交换反应结束后，本发明对反应液的处理方式为：先进行减压蒸馏，除去其中未反应的原料脂肪酸甲酯等沸点较低的有机物，减压蒸馏后的釜液基本为三羟甲基丙烷脂肪酸三酯产品和部分高沸物，然后在0.1~0.8 bar的操作压力下将其喷雾到汽化室的高温内侧壁上，雾化的液滴与高温内壁直接接触，三羟甲基丙烷脂肪酸三酯产品可快速升温汽化，汽化形成的蒸汽通过填料塔后由塔顶冷凝器冷凝下来。其中蒸汽流过填料塔的过程中，少量被夹带出的高沸物会在填料床层中冷凝下来；而塔顶冷凝器冷凝得到的产品，全部收集作为最终纯化的三羟甲基丙烷脂肪酸三酯产品。
4、粗产品以雾化进料的方式喷雾到汽化室的高温内壁上，由于在汽化室的高温内侧壁上不产生液层厚度，热效率高，可以避免使用极高的真空度，从而大大降低能耗。且由于高沸物大部分是钾盐或钠盐类物质，沸点比三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的沸点高很多，在实际操作过程中，可控制汽化室的内侧壁加热温度比三羟甲基丙烷脂肪酸三酯产品的沸点温度稍高一些，加之汽化室在轻微的负压下操作，利用这种简单的汽化过程即可实现产品与高沸物的分离，降低产品纯化的难度；另一方面本发明对三羟甲基丙烷脂肪酸三酯产品的纯化方法具有连续操作性，适合于工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1：
1）三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的合成：在500 ml三颈圆底烧瓶中，加入150 g油酸甲酯、16.8 g三羟甲基丙烷和0.75 g K2CO3，在常压、160 ℃和400 r/min的机械搅拌条件下进行酯交换反应120 min，反应过程中以0.6 L/min的流量向烧瓶中持续通入氮气；三颈圆底***出气口通过直形冷凝管通接有收液瓶，直形冷凝管的冷通道通入冷却水温度15 ℃，使得被氮气带走的甲醇在直形冷凝管中冷凝下来被收集到收液瓶中；反应结束后在三颈圆底烧瓶中得到酯交换反应混合物；
2）催化剂的去除：将步骤1）所得酯交换反应混合物，在8000 r/min的条件下离心10 min，得到上层油层和下层固体催化剂层，下层的固体催化剂能够重新回用于步骤1）的酯交换反应中；通过该离心分离过程，K2CO3的回收率可达到90%以上；
3）三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的纯化：将步骤2）所得上层油层，首先在操作压力100Pa、塔釜温度170 ℃、塔顶温度130 ℃的条件下减压蒸馏，除去其中未反应的原料油酸甲酯，得到三羟甲基丙烷脂肪酸三酯粗产品，减压蒸馏回收的原料油酸甲酯能够重新回用于步骤1）的酯交换反应中；
然后利用汽化装置对粗产品进行纯化的具体过程为：电磁线圈将汽化室侧壁加热至300 ℃后（汽化室采用不锈钢材质），在汽化室内部的操作压力0.2 bar下，所述粗产品经进料泵输送，以20 g/min的进样量通过雾化器（雾化器采用压力旋流喷嘴）径直向汽化室内部侧壁喷射雾化液滴，即粗产品以雾化进料的方式喷雾到汽化室的高温内壁上，雾化液滴中的三羟甲基丙烷脂肪酸三酯轻组分快速升温汽化，汽化形成的蒸汽通过填料塔（填料塔内部填料采用玻璃弹簧填料）后由塔顶冷凝器冷凝回收下来，得到纯化的三羟甲基丙烷脂肪酸三酯产品；未汽化的高沸物沿所述汽化室内部侧壁流入到其底部并经出液口排出。
通过上述三个步骤，最终三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的收率可达95%以上，产品中三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的质量含量可达97%以上。
本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。
Claims (10)
1.一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于包括以下操作步骤：
1）三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的合成：以脂肪酸甲酯和三羟甲基丙烷为原料，加入固体碱性催化剂进行酯交换反应，反应过程中持续通入惰性气体将反应产生的甲醇带走，被惰性气体夹带出去的甲醇经冷凝回收下来，反应结束后得到含有三羟甲基丙烷脂肪酸三酯产品的酯交换反应混合物；
2）催化剂的分离回收：将步骤1）所得酯交换反应混合物在室温下静置分层或者离心分层，得到上层油层和下层固体催化剂层；
3）三羟甲基丙烷脂肪酸三酯产品的纯化：将步骤2）所得上层油层进行减压蒸馏，除去其中未反应的原料脂肪酸甲酯，得到三羟甲基丙烷脂肪酸三酯粗产品；所得粗产品以雾化进料的方式喷雾到汽化装置的高温内壁上，其中的三羟甲基丙烷脂肪酸三酯轻组分快速升温汽化并从汽化装置顶部排出，经冷凝后得到纯化的三羟甲基丙烷脂肪酸三酯产品；未汽化的高沸物从汽化装置底部排出。
2.如权利要求1所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于步骤1）中，脂肪酸甲酯的纯度大于99%，酸值低于1.0 mgKOH/mg；脂肪酸甲酯和三羟甲基丙烷的投料摩尔比为2:1~6:1。
3.如权利要求1所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于步骤1）中，固体碱性催化剂为碳酸钾或碳酸钠，所述固体碱性催化剂的用量为原料脂肪酸甲酯质量的0.5~5%。
4.如权利要求1所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于步骤1）中，酯交换反应的时间为30~300 min，反应温度为120~200℃，反应压力为常压。
5.如权利要求1所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于步骤1）中，所述惰性气体为氮气、氦气或氩气。
6.如权利要求1所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于步骤2）中，静置分层的时间为30~90 min；所述离心分层的时间为5~15 min，离心转速为5000~10000 r/min。
7.如权利要求1所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于步骤3）中，所述减压蒸馏的操作压力为100~1000 Pa，塔釜温度为170~240℃，塔顶温度为130~200℃。
8.如权利要求1所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于步骤3）中，所述汽化装置包括汽化室、通接于汽化室顶部的填料塔、设于填料塔顶部的塔顶冷凝器、进料泵和物料进料管，所述汽化室侧部外侧绕有用于对其侧壁进行加热的电磁线圈，汽化室底部设有出液口，汽化室内部设有用于向其侧壁喷射雾化物料的雾化器，所述物料进料管一端穿过汽化室侧壁与所述雾化器进口通接，物料进料管另一端与所述进料泵通接。
9.如权利要求8所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于利用所述汽化装置对粗产品进行纯化的具体过程为：电磁线圈将所述汽化室侧壁加热后，所述粗产品经进料泵输送并经雾化器喷射雾滴到汽化室内部侧壁上，其中的三羟甲基丙烷脂肪酸三酯轻组分快速升温汽化，汽化形成的蒸汽通过填料塔后由塔顶冷凝器冷凝下来；未汽化的高沸物沿着所述汽化室内部侧壁流入到其底部并经出液口排出。
10.如权利要求9所述的一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法，其特征在于所述汽化室侧壁经电磁线圈加热至200~400 ℃，所述汽化室内部的操作压力为0.1~0.8 bar，汽化室的材质为不锈铁、碳钢或铁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210919242.5A CN115260028B (zh) | 2022-08-02 | 2022-08-02 | 一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210919242.5A CN115260028B (zh) | 2022-08-02 | 2022-08-02 | 一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115260028A true CN115260028A (zh) | 2022-11-01 |
| CN115260028B CN115260028B (zh) | 2024-06-18 |
Family
ID=83747423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210919242.5A Active CN115260028B (zh) | 2022-08-02 | 2022-08-02 | 一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115260028B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112724071A (zh) * | 2019-10-14 | 2021-04-30 | 浙江合糖科技有限公司 | 一种受阻胺光稳定剂的制备方法及设备 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4954621A (en) * | 1988-06-14 | 1990-09-04 | Mitsubushi Kasei Corporation | Process for producing sucrose fatty acid polyester |
| US5767257A (en) * | 1996-07-19 | 1998-06-16 | The Procter & Gamble Company | Methods for producing polyol fatty acid polyesters using atmospheric or superatmospheric pressure |
| US20090005583A1 (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-01 | Benecke Herman P | Preparation of Propylene Glycol Fatty Acid Ester or Other Glycol or Polyol Fatty Acid Esters |
| CN102531891A (zh) * | 2012-01-04 | 2012-07-04 | 暨南大学 | 一种三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法 |
| CN103013681A (zh) * | 2012-12-28 | 2013-04-03 | 北京石油化工学院 | 一种废弃食用油脂制备脂肪酸甲酯的方法 |
| CN105061202A (zh) * | 2015-08-10 | 2015-11-18 | 丰益油脂化学（连云港）有限公司 | 一种催化合成新戊基多元醇脂肪酸酯的方法及催化剂 |
| CN106278879A (zh) * | 2016-07-13 | 2017-01-04 | 中国农业科学院茶叶研究所 | 一种茶籽油基生物润滑油三羟甲基丙烷c18脂肪酸三酯的制备方法 |
| CN109232252A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-18 | 浙江工业大学 | 一种连续化生产蓖麻油酸甲酯的工艺 |
| CN111004115A (zh) * | 2019-12-14 | 2020-04-14 | 浙江工业大学 | 一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备方法 |
-
2022
- 2022-08-02 CN CN202210919242.5A patent/CN115260028B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4954621A (en) * | 1988-06-14 | 1990-09-04 | Mitsubushi Kasei Corporation | Process for producing sucrose fatty acid polyester |
| US5767257A (en) * | 1996-07-19 | 1998-06-16 | The Procter & Gamble Company | Methods for producing polyol fatty acid polyesters using atmospheric or superatmospheric pressure |
| US20090005583A1 (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-01 | Benecke Herman P | Preparation of Propylene Glycol Fatty Acid Ester or Other Glycol or Polyol Fatty Acid Esters |
| CN102531891A (zh) * | 2012-01-04 | 2012-07-04 | 暨南大学 | 一种三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法 |
| CN103013681A (zh) * | 2012-12-28 | 2013-04-03 | 北京石油化工学院 | 一种废弃食用油脂制备脂肪酸甲酯的方法 |
| CN105061202A (zh) * | 2015-08-10 | 2015-11-18 | 丰益油脂化学（连云港）有限公司 | 一种催化合成新戊基多元醇脂肪酸酯的方法及催化剂 |
| CN106278879A (zh) * | 2016-07-13 | 2017-01-04 | 中国农业科学院茶叶研究所 | 一种茶籽油基生物润滑油三羟甲基丙烷c18脂肪酸三酯的制备方法 |
| CN109232252A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-18 | 浙江工业大学 | 一种连续化生产蓖麻油酸甲酯的工艺 |
| CN111004115A (zh) * | 2019-12-14 | 2020-04-14 | 浙江工业大学 | 一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112724071A (zh) * | 2019-10-14 | 2021-04-30 | 浙江合糖科技有限公司 | 一种受阻胺光稳定剂的制备方法及设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115260028B (zh) | 2024-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106810450A (zh) | 一种催化反应精馏制备邻苯二甲酸二丁酯的装置和方法 | |
| CN106588579A (zh) | 一种从含酚油中提取酚类化合物的方法 | |
| CN101429288A (zh) | 聚苯硫醚生产过程中所产生的工艺液体的处理方法 | |
| CN103387481A (zh) | 醋酸酯化-加氢生产乙醇的方法 | |
| CN106831315B (zh) | 一种氯乙烷的连续化生产方法 | |
| CN102675093A (zh) | 一种乙酸正丁酯合成的工艺方法 | |
| CN110668917A (zh) | 一种1,3-丁二醇的合成装置及合成方法 | |
| CN109232232A (zh) | 一种丙烯酸的精制方法 | |
| CN105330514A (zh) | 一种合成气制乙二醇的提纯工艺 | |
| CN112209808A (zh) | 一种甲醇钠生产新工艺 | |
| CN110862330B (zh) | 一种用于dmac废液回收的高效节能精馏工艺 | |
| CN113603585B (zh) | 一种超高纯乳酸甲酯的连续生产工艺 | |
| CN101337890A (zh) | 应用新型复合催化剂制备乙酰乙酸甲酯的方法 | |
| CN101462943B (zh) | 甲酸盐连续脱氢制草酸盐并联产草酸和磷酸二氢盐的方法 | |
| CN115260028B (zh) | 一种生物基润滑油三羟甲基丙烷脂肪酸三酯的制备与纯化方法 | |
| CN112679329A (zh) | 一种1,4-环己二酮的连续化生产工艺 | |
| CN110003002B (zh) | 一种高收率三氟乙酸乙酯的生产工艺 | |
| CN103739486A (zh) | 一种乙酸乙酯粗产品的生产方法 | |
| CN109939457A (zh) | 乙酸异戊酯的制备方法及装置 | |
| CN110922347B (zh) | 一种从大量氯仿体系中分离出n-甲基吡咯烷酮方法 | |
| CN112479929A (zh) | 一种乙腈废溶液的综合利用方法 | |
| CN206502759U (zh) | 一种催化反应精馏制备邻苯二甲酸二丁酯的装置 | |
| CN112574013A (zh) | 一种聚甲氧基二甲醚（DMMn）的制备方法 | |
| CN110117223A (zh) | 一种臭氧氧化法制备并分离提纯壬二酸的方法 | |
| CN117567231A (zh) | 一种高纯1,2,3,4-四氢萘的精馏提纯工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |