脂肪酸金属盐生产工艺简介.docx

摘要脂肪酸盐是一类重要的工业添加剂, 制备工艺有多种。本文提出了适应一般油脂化工厂的脂肪酸盐生产新工艺。关键词油脂脂肪酸金属盐脂肪酸盐类生产工艺表 1 各种聚酯材料所需的脂肪酸盐脂肪酸盐与人们的生活密切相关, 其种类很多,如脂肪酸钠盐 ( 肥皂) 是常用的洗涤用品, 脂肪酸与 二价、三价金属生成的盐类产品在工业中的用途非 常广泛。本文主要介绍脂肪酸碱土金属盐的用途、制 备原理及生产工艺, 以供各油脂企业进行综合利用 和开发油脂精细化工产品时参考。1脂肪酸盐的用途脂肪酸盐中除铵盐、钾盐、钠盐外, 几乎所有中高碳链脂肪酸金属盐类均不溶于水, 在极性溶剂中 的溶解度很小, 在非极性溶剂中呈现凝胶, 只有在矿 物油和油脂中能溶解。 所有的脂肪酸盐类都具有不同晶型。熔点是脂肪酸盐类的重要物性指标之一, 其 熔点的范围在 18 266, 随脂肪酸碳链长短、饱和 程度及盐的种类不同而相差较大。 据统计各种脂肪酸盐中用量最多的为钙盐, 约占 60% , 其次为锌盐, 约占 20% , 其它约占 20% 的为镁盐、铅盐、镉盐等。 脂肪酸盐的主要用途有:112用于各类涂层脂肪酸的铝盐、钙盐、锌盐等的主要功能是具有 分散性、抗水性、填充性、均质性及相溶性, 故其广泛用于各类涂层中。如生产高档纸时, 为使纸张表面光 滑平整无孔隙, 需用 50% 左右的悬浮填充物, 其中就包括硬脂酸钙等添加物。 各类涂层所用脂肪酸盐 见表 2。表 2 各类涂层所用的硬脂酸盐111用于高分子材料工业低碳链饱和脂肪酸盐类如辛酸盐在高分子材料中往往作为热稳定剂、固化剂和催化剂; 高碳链饱和 脂肪酸盐类如硬脂酸盐在高分子材料中可作为脱模 剂、稳定剂和润滑剂等, 各种聚酯材料所需的脂肪酸 盐如表 1 所示。113其它用途11311硬脂酸钙、镁、锌盐等可应用于粉末冶17涂层硬脂酸铝硬脂酸钙硬脂酸锌纸 张涂 料喷 漆油 墨蜡制品密封剂防水剂聚酯脂肪 酸钙脂肪 酸镁脂肪 酸锌脂肪 酸钡脂肪 酸铅脂肪 酸镉聚氯乙烯塑 料 (pv c )玻璃纤维增强塑料 (fr p )丙烯腈共聚物树脂 (a b s)聚丙烯塑料 (p p )聚乙烯塑料 (p e )聚苯乙烯塑料 (p s)酚醛树脂橡胶脂肪酸金属盐生产工艺简介浙江食品工贸学校曾益坤 浙江省粮食集团总公司潘以荣2000 年第 3 期 (总第 67 期)粮油加工金、金属加工、钻井、水泥制品、陶瓷、炸药及润滑脂等工业。11312精细化工如化妆品常用硬脂酸铝、锌、 镁盐作为增稠剂和润肤剂。11313十一烯酸锌皂具有良好的杀菌作用; 将含有微量碘所络合的脂肪酸铝盐碘化物配入化妆 品、香皂、洗涤用品内也可起到良好的杀菌作用, 故 可作为医院的洗涤杀菌用。11314辛酸锌和辛酸亚锡盐分别用于绝缘材 料和聚胺酯泡沫塑料的固化剂; 脂肪酸锰盐用作氧化还原反应的催化剂; 硬脂酸铜和镍盐可用于生产 叔胺的催化剂; 脂肪多羧酸钙盐和镁盐有专利报导 可作为洗涤剂配方中的助剂并具有表面活性能力。11315硬脂酯镁用于制药片的原料, 胶木塑料 中润滑光亮的透明剂, 油漆工业作透明的平光剂; 双硬脂酸铝用于金属防锈剂的原料, 建筑材料的防水 剂, 油墨的增光剂, 化妆品的增稠剂等。213改进的方法近年来浙江某油脂化工厂改用硬化油代替脂肪 酸直接生产脂肪酸盐, 其生产过程与前述方法基本相似分为三步:第一步, 油脂 (硬化油) 与碱皂化成脂肪酸钠盐;c h 2 - o - coo rc h 2 - o h|c h - o - coo r + 3n ao h 3rcoon a+ c h - o h|c h 2 - o - coo r第二步, 盐析除去反应生成的甘油;|c h 2 - o h第三步, 钠盐与碱金属盐进行复分解反应生成脂肪酸盐。3脂肪酸盐的生产工艺311以工业硬脂酸为原料的沉淀法 (传统工艺)31111工艺流程n ao h 水溶液 金属盐溶液 水脂肪酸 中和 置换 洗涤压滤或废水甩水干燥包装成品31112工艺操作2制备原理及生产方法211反应机理脂肪酸分子结构中羧基上的氢原子能与活泼金 属、金属氧化物或氢氧化物进行反应生成相应的盐。 例如:3111211配料: 中和每 1000k g 硬脂酯及置换硬脂酸盐所需的氢氧化钠和金属盐的理论量可用下式计算:(r coo ) 2c a + h 2 2r coo h + c a2074010002r coo h + p bo(r coo ) 2 p b + h 2o(k g)w 碱液 =56100n ao h %2r coo h + c a (o h ) 2(r coo ) 2c a+ h 2o2074000m(k g )w 金属盐 =212制备原理及方法实际上工业生产中很少采用金属单体来制备脂 肪酸盐, 通常采用金属氧化物或氢氧化物来制备。油脂化工厂通常用沉淀法 (又称为置换法) 来制备脂肪 酸盐, 这种方法一般分为两步:56100a %式中: 207 硬脂酸的酸值;40 氢氧化钠分子量;56100 氢氧化钾毫摩尔量;a % 金属盐 (带结晶水) 含量;m 金属盐分子量。氯化钡为 244131; 醋酸 铅 为 379135; 硫 酸 锌 为 287156; 氯 化 钙 为110199; 硫酸铝为 666145。 当生产硬脂酸的钡、铅、锌、钙、铝盐时原料配比如下:硬脂酸: 1000k g;氢氧化钠 ( 100% ) : 14716k g; 氢氧化钠 ( 30% ) :49210k g;金属盐: a. 氯化钡: 450k g; b. 醋酸铅: 700k g; c.21211脂 肪 酸 与 烧 碱 生 成 在 水 中 能 离 解 成r coo - 和 n a+ 的肥皂。r coo h + n ao h r coon a+ h 2o这一步为可逆反应, 为确保形成钠皂, 反应终了 仍需存在微量的游量氢氧化钠。21212钠盐与在水中可以离解金属离子的盐 进行置换, 生成脂肪酸盐沉淀析出。(r coo ) nm + nn axnr coon a+ m x n式中: m 为金属离子, x 为酸基。该法所用的水溶性金属盐类有硫酸盐、氯化物、 醋酸盐、碳酸盐等。18530k g; d. 氯 化 钙: 20415k g; e. 硫 酸 铝:硫 酸 锌:650k g。四川粮油科技 (cn 51- 1178t s issn 1008- 6986)粮油加工( 注: 实际生产时, 制备何种脂肪酸盐再选用相应的金属盐)按上述公式进行理论计算后, 即可进行具体配 料。 一般操作用量总是超过理论量, 但超量不能过 多, 否则影响成品纯度和单耗。 配料时, 需预先将氢氧化钠溶液用水稀释至 5% 6% 的溶液, 送至高位碱液箱; 而金属盐则用水配成 15 20b e溶液送至 高位槽备用。75 85, 加入计量的已溶解的金属盐, 缓慢搅拌直至硬脂酸盐清晰析出。3121214水洗、甩干、干燥: 沉淀物经水洗除去 杂 质 后, 用 离 心 机 进 行 甩 干, 甩 干 的 湿 料 含 水 约40% 50% , 再用烘房干燥至含水 210% , 即可包装入库。4两种工艺比较3111212中 和 与 置 换: 在 反 应 锅 内 放 入411传统工艺用脂肪酸作原料, 由于一般脂肪酸均为混合物, 它们生成的钠盐胶化能 ( 1g 钠皂在18成为凝胶体的最大含水量) 较大, 在水中的溶解 度小。为此在中和反应时, 所用的氢氧化钠溶液的浓 度不能高, 否则反应难于完成, 有可能生成粘稠的酸性皂 (r coo h r coon a ) , 从而影响产品最终得 率。412 采用硬化油为原料的工艺中, 反应生成了 副产品甘油, 甘油可用盐析法使其溶解在一定浓度 的盐水中而与皂分离。与传统工艺相比, 该工艺要增 加一道盐析工序, 但盐析后的脂肪酸皂还带有的少量的甘油, 有利于脂肪酸皂均匀地分散于水中, 为下 一步金属盐的置换反应创造了有利条件。此外, 由于 直接用硬化油为原料, 可提高脂肪酸盐的得率, 总的 成本降低。参考文献:1000k g 硬脂酸, 同时加入 1800 2000k g 水, 用蒸汽加热并不断搅拌, 待熔化后, 温度达 90时, 开始加 入氢氧化钠溶液进行中和反应, 反应完全后再徐徐 加入金属盐溶液。 加金属盐时皂液温度控制为: 钡、 钙 盐 95以 上, 锌 盐 90, 铅 盐 70 72, 铝 盐92。3111213 洗涤、干燥: 置换后的物料必须将置 换出的可溶性盐和过量盐洗去, 一般控制在 50下 进行洗涤, 然后放入离心甩水机或压入板框压滤机 进行分离, 并进一步用水洗涤。洗涤后的湿料可以在 烘房、流动床、气流装置下进行脱水干燥。 干燥所用 的热源一般采用水蒸汽管加热空气或用电加热空 气, 并用引风机或排风机使空气流动, 以使湿料中水 分蒸发排出, 达到干燥脱水目的。由于各种硬脂酸的 熔点有所不同, 干燥温度也应有所不同, 原则上控制 比其熔点低一些。312以硬化油为原料的沉淀法 (新工艺)31211工艺流程12曾益坤等编 1 油脂化工 1 中国商业出版社 11996 年版王福海等编 1 硬脂酸及脂肪酸衍生物生产工艺 1 中国轻工业出 版社 11991 年版碱液食盐金属盐溶液复分解( 通讯地址: 浙江省湖州市西门下塘 26 号 邮编: 313000电 硬 化 油 皂化2102324)盐析 甜水 (回收甘油)话: 0572-水瞄准致富热点介绍致富人物 融天下致富经验探讨致富门路提供优势互补 展西部开发画卷水洗甩干干燥包装成品废水31212工艺操作3121211皂化: 将硬化油泵入皂化锅中, 加入 油 脂 重 量 13 的 水 及 油 重 15% 16% 的 26 30b e碱液, 加热到 90 95, 皂化 3 5h , 使油脂皂化 率达到 99% 。扶贫开发月刊(全年 12 期 60 元)扶贫开发农业经营者广告宣传不应忽视的媒 体。扶贫