一种生产二聚酸的方法及自动化实施该方法的生产设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及一种聚合反应的生产设备以及利用该设备生产二聚酸的方法。 技术背景
[0002] 二聚酸是一种重要的油脂化学品，它是以天然油脂中的18碳不饱和脂肪酸，如油 酸、亚油酸为原料,通过Diels-Alder反应生成的二元羧酸。作为精细化工行业的一种重要 中间体，二聚酸主要用来合成聚酰胺树脂，其广泛应用于机械、汽车、电子、电机、航空航天、 建筑、印刷、日化、纺织、船舶、涂料、化工等领域中。
[0003] 目前国内二聚酸的生产工艺多为釜式间歇聚合（CN101838193A)，此工艺温度和 压力不易控制，导致产品质量不稳定，同时能耗也较大。相比于间歇聚合，连续聚合具有更 多的优越性，其耗能少，产品质量稳定。国外在1953年便出现了一种连续热聚合的工艺 (US2664429)，在当时达到了节能的效果，但热聚合工艺反应温度较高（350-400°C)，产品质 量较差，且耗能较大，后来逐渐被连续催化聚合（US3507890，US4069235 )所取代。此连续催 化聚合工艺是将催化剂制成一定大小的颗粒，并装入固定床反应器中。此工艺催化剂需要 制成一定粒径的颗粒，并装入反应器中，操作比较复杂，且二聚酸产品收率低。
【发明内容】
[0004] 本申请的一个目的正是针对上述生产工艺存在的缺点，发明了一种连续生产二聚 酸的方法。该方法操作简单，耗能低，且催化剂能够重复回收利用。
[0005] 本申请的另一个目的是提供一种聚合反应的生产设备，尤其是适合实施本发明方 法的生产设备。
[0006] 本申请提供了一种连续生产二聚酸的方法，其包括以下步骤：
[0007] a.将不饱和脂肪酸与催化剂混合，真空脱气；
[0008] b.使a步骤中的混合物进入连续式反应系统中进行反应；
[0009] C.将反应后得到的产物进行酸化和过滤处理以得到二聚酸粗产品；
[0010] d.将所述二聚酸粗产品提纯，
[0011] 其中所述连续式反应系统包括至少两组反应设备，所述反应设备包括进料口、反 应器和出料口，第一组反应设备用于预热原料；第二组反应设备为反应发生器，所述两组反 应设备通过进料口和出料口连接；优选地，还包括第三组反应设备，其用于保温。
[0012] 优选地，在本发明的一些实施方式中，步骤a的混合物中加入有0-5%重量百分比 的水。
[0013] 在一些实施方案中，所述第一、第二和第三组反应设备的温度分别为100-220°C、 220-280°C和 220-255°C。
[0014] 在一些实施方案中，原料流经所述连续式反应系统的流速为0. 5-2. 5吨/h，优选 I. O-L 5 吨 /h。
[0015] 在一些优选的实施方案中，所述方法还包括在将脱气后的不饱和脂肪酸与催化剂 的混合物进入连续式反应系统之前，配以约0-5% (重量百分比）的水的步骤。
[0016] 本申请还涉及利用上述方法获得的二聚酸产品，其色泽降到6 (Fe-C0)以下，不皂 化物含量降至1%以下。
[0017] 本申请进一步提供了一种聚合反应的生产设备，其包括：
[0018] 连续式反应系统、过滤机、离心机和蒸馏装置，其中所述连续式反应系统依次连接 所述过滤机、所述离心机和所述蒸馏装置，其中，所述连续式反应系统包括至少两组反应设 备，所述反应设备包括进料口、反应器和出料口，第一组反应设备用于预热原料；第二组反 应设备为反应发生器；优选地，还包括第三组反应设备，其用于保温。
[0019] 在本发明的一些实施方案中，使用的反应设备包括至少一个管道反应器，优选为 卧式管道反应器。所述管道反应器内优选设置有搅拌器。所述搅拌器为本领域内常规的设 备，其非限制性例子包括：框式搅拌器、桨式搅拌器、螺旋式搅拌器、涡轮式搅拌器、旋桨式 搅拌器、锚式搅拌器等。优选地，本发明中的管道反应器内采用框式搅拌器或锚式搅拌器。
[0020] 本申请的方法相比现有技术产生了一种或多种以下有益的技术效果：
[0021] (1)采用了连续式反应系统制备二聚酸的连续方法，聚合反应从开始到结束都在 密闭的反应系统内进行，杜绝了原料与空气的接触，减少了空气对不饱和脂肪酸的氧化分 解，降低产品的色泽，制备得到的二聚酸产品色泽可以降到6 (Fe-Co)以下；
[0022] (2)采用了连续式反应系统制备二聚酸的连续方法，反应系统的温度、压力均可稳 定控制，极大地减少了二聚酸间歇式反应方法方法中温度、压力变化大所造成的产品质量 不稳定的因素，提高了产品质量的稳定性，杂质含量明显降低，不皂化物含量降至1%以下；
[0023] (3)采用连续式反应系统制备二聚酸的连续方法中，避免了间歇式反应方法生产 过程中每批料都要升温降温所带来的能量损耗；同时不饱和脂肪酸在聚合时是放热反应， 产生的反应热不需要降温可持续给冷的物料进行加热，极大的降低了生产二聚酸的能源消 耗。经计算，与间歇聚合工艺相比，该工艺每加工一吨棉籽油脂肪酸可以节省60吨标准煤 和30度电；
[0024] (4)与间歇聚合工艺和固定床连续催化聚合工艺相比，其不仅提高了不饱和脂肪 酸的转化率和二聚酸的收率，还提高了产品中二聚体的含量。此工艺采用了连续式反应系 统，使不饱和脂肪酸与催化剂能更有效地接触，提高了不饱和脂肪酸聚合成二聚酸的转化 率，达到68. 78% ;同时此连续生产方法还降低了催化剂的使用量，降低了不饱和脂肪酸在 聚合过程中的损失，提高了二聚酸产品的收率，可以达到76. 01%。同时该工艺将二聚酸产品 中二聚体的含量提高到86. 88%。
[0025] 本发明的设备相对现有技术产生了一种或多种如下有益的技术效果：
[0026] (1)原料转化率高，产品收率高，催化剂用量少。采用了连续式反应系统，使反应物 与催化剂能更有效地充分接触，反应效率大幅度提高，提高了聚合反应的转化率，在本发明 的具体实施方案中，二聚酸的转化率达到68. 78%，而且降低了催化剂的使用量。与采用由釜 式反应器或固定床反应器组成的生产设备相比，转化率和收率都有大幅度提高。
[0027] (2)质量稳定。物料在连续式反应系统内连续反应，温度、压力可以控制的非常稳 定，极大地减少了二聚酸间歇式反应中温度、压力变化大所造成的产品质量不稳定因素，提 高了产品质量的稳定性，杂质含量明显降低，在本发明的具体实施方案中，制备得到的二聚 酸的不皂化物含量降至1%以下。
[0028] (3)色泽浅。由于采用了连续式反应系统，从开始聚合反应到结束反应都在密闭 的反应体系内进行，使得在高温聚合反应过程中杜绝了原料与空气的接触，减少了空气对 原料的氧化分解，在本发明的具体实施方案中，可以将二聚酸产品的色泽降到6 (Fe-Co)以 下。
[0029] (4)耗能少。采用连续式反应系统，避免了间歇式反应方法生产过程中每批料都要 升温降温不必要的过程，原料在聚合时是放热反应，产生的反应热不需要降温可持续给冷 的物料进行加热，极大地降低了生产的能源消耗。在本发明的具体实施方案中，经计算，与 釜式反应器相比，该设备每加工一吨油酸可以节省60吨标准煤和30度电。
【附图说明】
[0030] 图1显示了本申请的一个实施方案的二聚酸连续生产工艺流程图。
[0031] 图2显示了本申请的一个实施方案的聚合反应生产设备的方框图。
[0032] 图3显示了本申请的一个实施方案的连续式反应系统的结构图，其由三组反应设 备组成，其中每组反应设备包括进料口、内部设有框式搅拌器的三个首尾相连的管道反应 器和出料口，每组反应设备间通过管道连接，并且每组反应设备还包括至少一个压力控制 器，