Способ окисления растительных масел Советский патент 1993 года по МПК C09F7/02 

Изобретение относится к технологии получения предназначенных для воздушной сушки масляных пленкообразующих, из низкосортных, сильно обводненных, некондиционных кислых растительных масел. Оно может быть использовано в лакокрасочной, реэинообувной и других отраслях промышленности, применяющих масляных пленкообразующие для получения различных лакокрасочных материалов.

Целью изобретения является использование технических растительных масел с высоким кислотным числом и обводненно- стью.

Поставленная цель достигается тем, что растительные масла после предварительного нагревания выдерживают при 155-120°С до увеличения .вязкости на 2-3 с по ВЗ-4 по отношению к исходной вязкости масла, окисление масел проводят при расходе воздуха 2,5-;10 м3/(мин.т) до получения оксидата с вязкостью 100-150 сек по ВЗ-4, затем снижают расход воздуха до 0,5-1,5 мэ/( хт) в течение 2-5 мин и выдерживают оксидат в этих условиях до достижения кислотного числа Ю-Тбмг КОН/г, затем в течение 2-5 мин повышают расход воздуха до 2,5-10 м /(мин-т) и продолжают процесс окисления

00

Ю Ю ОС Ю

CO

до получения оксидатэ, вязкость 50%-ного раствора в уайт-спирите которого составляет 19-25 с по ВЗ-4.

Положительный эффект состоит в использовании технических некондиционных масел с высоким кислотным числом и обвод- ненностью для получения в процессе их окисления полноценных масляных пленкообразующих для ЛКМ.

Пример 1. В реактор-колонну барбо- тажного типа емкостью 0,415 л, снабженную системой обратных холодильников-конденсаторов и насадкой Дина и Старка с запорным краном в нижней части для слива накапливающейся воды, расположенной между реактором и обратным холодильником, а также обогревом через малоинерционную, легко перемещающуюся вдоль продольной оси реактора воздушную баню с регулируемым напряжением, подаваемым на ее нагревательный элемент, в необходимый момент времени легко сменяемую на также перемещаемую вдоль продольной оси реактора охлаждающую водяную баню, загружают 0,25 кг исходного подсолнечного масла со следующими характеристиками: КЧ - 27,8 мг КОН/г, массовое содержание влаги в загрузке 6,5%, цвет по иодометри- ческой шкале 750, объемный отстой 90%.. Включают внешний подвод тепла и в течение 23 мин нагревают загрузку до 47°С. В этот момент, продолжая подвод внешнего тепла, подают ток воздуха с расходом 0.15 м3/(мин1т). С протоком воздуха начина ют отгонку воды и других летучих компонентов загрузки. За ходом такой отгонки следят по количеству воды, собираемой в насадке Дина и Старка и сливаемой из нее через запорный кран в мерную емкость. Спустя 1 час 10 мин указанным способом получено 16,2 г конденсата, что соответствует практически полному удалению воды из загрузки. Температура реакционной смеси к этому времени достигла 84°С. Каких-либо трудностей описанное удаление воды не представляет. Перегрев ее исключен. В указанном интервале температур пенообразования вода не вызывает.

Продолжают обогрев реакционной смеси при неизменном расходе воздуха и доводят температуру до 115°С, на что потребовалось 0,33 ч времени. Стабилизируют температуру на данном уровне и ведут наблюдение за цветовым показателем и прозрачностью загрузки. Постепенно цветовой показатель начинает падать, а прозрачность реакционной смеси, наоборот, расти и через 2,47 ч при практически полной прозрачности в толстом слое цветовой показатель достиг своего минимального значения 150 по иодометрической шкале. В этот момент вязкость загрузки в отношении ее вязкости в момент практически полного удаления воды возросла на 2,3 по ВЗ-4. Эти

данные однозначно свидетельствуют о полном завершении термоокислительной очистки сырья к окислительному превращению в пленкообразующее. КЧ загрузки в этот момент равно 28 кг КОН/г.

Начиная с этого момента скорость подвода внешнего тепла в зону реакции снижают, а расход воздуха повышают до 6,7 м /(мин т). Скорость проведения этих операций варьируют таким образом, чтобы в

пределах 5 мин стабилизировать температуру окислительного процесса на уровне 110 ± 2°С. В таком режиме проводят окисление в течение 1,75 ч. По истечении этого времени вязкость оксидата оказалась рэвной 123 с по ВЗ-4 (20°С).

Получив сведения о вязкости; в течение 3 мин снижают расход воздуха до 0,67 м /(мин т) (т.е. в 10 раз), стабилизируют его и продолжают вести окислительный процесс, контролируя падение КЧ системы. Через 3,5 ч КЧ оксидата упало до 9,4 мг КОН/г, а вязкость возросла до 160 с по ВЗ-4. Далее расход воздуха в течение 5 мин повышают до 6,7 м3/(мин т) и через 3,6 ч при неизменной температуре 110 ± 2°С завершают окислительный процесс. Вес полученного пленкообразующего 240 г, цветовой показатель по иодометрической шкале 200, КЧ 8, 19мг КОН/г.

Суммарная длительность процесса 13,35ч.

П р и м е ры 2-15. Реакционный аппарат, исходное подсолнечное масло, его дозировка,. последовательность операций и

расходы воздуха по операциям аналогичны описанным в примере 1. Отличаются температурными и временными режимами проведения операций, моментом по конверсии, когда проведено снижение расхода воздуха, а также величиной снижения расхода воздуха. Эти характеристики приведены в табл.1.

Примеры 16-25. Реакционный аппа- рат, исходная загрузка подсолнечного масла и последовательность операций аналогична описанным в примере 1. Отличаются кислотным числом и обводненностью исходного масла, расходом воздуха в ста- . дни отгонки воды, термоокислительной очистки и окисления, кратностью снижения расхода воздуха; а также температурой стационарного окисления. Эти характеристики приведены в табл.2.

П р им е р ы 26-37. Реакционный аппарат, величина загрузки подсолнечного масла и последовательность операций аналогичны описанным в примере 1. Отличаются содержанием воды и других летучих в исходной загрузке, кислотным числом загрузки, подготовкой сырья к окислительному превращению в пленкообразующее термоокислительной очисткой и термическим препарированием, скоростями направленного снижения расхода воздуха в целях уменьшения кислотного числа окси- дата и восстановления до исходных значений, величиной расхода воздуха в период снижения кислотного числа, кратностью снижения расхода воздуха. Эти и временные характеристики процесса приведены в табл.3. .

П р и м е ры 38-48. Реакционный аппарат, величина загрузки подсолнечного масла и последовательность операций аналогичны описанным в примере 1. Отличаются добавкой пероксида водорода в стадии термоокислительной очистки, вводом дополнительного количества кислот в модельное масло, температурным режимом и прочими характеристиками проведения отдельных операций. Эти и временные характеристики процесса приведены в табл.4.

Примеры 49-52. Реакционный аппарат, величина загрузки масла, последовательность операций, температурные режимы и расходы воздуха стадий стационарного окисления аналогичны описанным в примере 1. Отличаются природой используемого растительного масла, его качественными характеристиками, режимами подготовительных операций и временными характеристиками процесса. Эти различия

приведены в табл.5.

Свойства олиф, изготовленных из пленкообразующих примеров 1-52 приведены е табл.6.

Стабильность вязкости олиф при хранении характеризуется данными табл.7. Формула изобретения Способ окисления растительных масел путем предварительного нагревания их при 40-90 С с одновременной продувкой воэдухом и последующего окисления масел воздухом при нагревании, отличающий- с я тем, что, с целью использования технических растительных масел с высоким кислотным числом и обводненностью,

растительные масла после предварительного нагревания выдерживают при 115-120°С до увеличения вязкости масла на 2-3 с по 83-4 по отношению к исходной вязкости масла, окисление масел проводят при расходе воздуха 2,5-10 м3/мин т до получения оксидата с вязкостью 100-150 с по ВЗ-4, затем снижают расход воздуха до 0,5-1,5 м3/мин т в течение 2-5 мин и выдерживают оксидат в этих условиях до достижения кислотного числа 10-16 мгКОН/r, затем в течение 2-5 мин повышают расход воздуха до 2,5-10 м3/мин,т и продолжают процесс

окисления до получения оксидата, вязкость 50%-ного раствора в уайт-спирите которого составляет 19-25 с по ВЗ-4.

Т 0 л и ц 1

.«Ь...

Использование лакокрасочные материалы на основе масляных пленкообразующих. Сущность изобретения: технические растительные масла с высоким кислотным числом и обводиенностью предварительно нагревают при 40-90°С с одновременной продувкой воздухом, а затем при 115-120°С до увеличения вязкости масел на 2-3 с по ВЗ-4 по отношению к исходной вязкости масел, расход воздуха при этом составляет 2,5-10 м3/мин,т, окисление масел в этих условиях осуществляют до получения окси- дата с вязкостью 100-150 с по ВЗ-4, затем снижают расход воздуха до 0,5-1,5 м3/мин т в течение 2-5 мин, выдерживают оксидат в этих условиях до достижения кислотного числа 10-16 мг КОН /г, затем в течение 2-5 мин повышают расход воздуха до 2,5-10 мэ/мин-т и продолжают процесс окисления до получения оксидата, вязкость 50%-ного раствора в уайт-спирите которого составляет 19-25 с по ВЗ-4. 7 табл.

Временные и другие характе- ристики превращения «истого подсолнечного млела в пленко- образуюцее

Пример

„...-„..„„.. -...........-.................„...„.

.-----J-----1----J----L---J-- -1----д..-..J...-.l.™.....-1...-....„.L....

Температурный интервал отгон-

ки води -с протоком воздуха, 45-89 40-82 47-9044-87 42-69 43-90 40-87 43-87 41-8) 40-87

Длительность стадии отгонки. - . ..

воды, ч1,15 1.U 1,27 1,17 1.Z1 1,1 |,12 1.18 1,2 1,25 1,19 1,21 l,,18

Время выхода процесса и СТА- . .

циокврный режим термоокисли-

тельной очистки, ч1,$0 1,70 1,65 1,55 1,5 1,5 1,5 1.45 1,5 1,40 1,60 . 1,60 1,60 1,60

Температура стационарного р«- .

жима термоокислительной . . - .

очистки. с115 115 115 115 115 115 115 115 115 115 115 115 MS 115

Длительность термоокислитель-. . ;

ной очистки, ч (прирост . j

вязкости на 2-3-с) 1,75 2,50 2,30 2,35 3,3 2,50 . 2,60 2.70 2,55 2,5 2,J 2,50 2,50 12,65

Температура стадии окисли- : .

тельного превращения несла.

в пленкообразуедее,Ч .100 115 120 t60 110 110 110 110 110 110 110 110- 110

Длительность выхода процессе . . на стационарную температуру

после завершения стадии тер-

моокиелитвльной очистки, ч10,29 0,0 0,15 0,25 0,48 0,18 -0,2} 0,1 0,16 в.,15 0,12 0,14 0,19 0,11

Длительность стационарного. . . .

окисления до момента снижв- - . .

ния расхода воздуха, ч1,55 1,69 1,63 .2,0 1,7 0,8 1,50 2,1 3,1 1,8 1,65 1,70 1,75 1,6

Вязкость оксидата в моивн

снижения расхода воздуха,с -

поВЗ- ,108 117 .111 , 127 11J 50 100 150 300 123 123 123 123

уКрэтность снижения расхода .

.воздуха, раз6,7 7,3 5,5 8,8 5,9 10 10 10 10 2 5 7,3 15 «

Расход воздуха после сни-. жения, м /(мин.т.)1,0 .0,92 1.22 0,76 1,13 0,67 0.67 0,67 0,67 3,35 1,3 0,92 0,50,0

Длительность операции сниже-

: ния расхода воздуха, кин2 5 3 3 3 4 3 2.2 3 4 23

.

Длительность периода прочее- .

са при сниженном расходе.

воздухе, час,0 ,0 ,0 ,0 4,0 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5

Характеристики- оксидатв

по завершении периода .

сниженного расхода воздуха „. . ..

Вязкость, cs по ВЗ-1(142 170 183 192 197 120 132 173 351 258 188 175 138 J26

КЧ, мг КОН/г10,1 10,4 11,3 17,8 26,7 25,3 1,« «0,7 28,1 25,6 8,7 7,3 27,1 ;28,7

1 Длительность операции вое-

становления расхода воэду-- ..

хв до 6,7 н / (мин. т), нии5 23,5 3 $ .52 2. 3 4 4 -4

.Длительность завершающего эта- , ,

па протекания окислительного.

процессе, ч-5,1 4,8 4,0 5,5 3.3 2,7 5,4 5,2 4,8 2,9 3,7 , 10,816.9

Суммарная длительность про- . ,

««сса, ч16,46 15,94 15,1 16,95 15,27 12,49 15.98 16,87 11,53 14,88 21,5 27,76

Характеристики конечного. j оксидата,: , .. . . . .

масса, г242 238 237 234 228 240 240 239 238 240 239 233 225

КЧ, «г КОН/г8,3 8,1 10,2 16,3 35.4 22,1 12,2 10,2 27.1 28,3 10,4 6,1 25,530.1

цветовой показатель по иопо-

.метрической шкале200 200 200 250 450 250 200 200 300 200 200 200 . 300 350

Я---- ---t---------- --------- --------------------.- ------------------

Подача воздуха прекращенаполностью . . ,,

Пример

Т 6 я и. и t I

lЈ2f

ihh

l«li

I Jl

3 3 .3 j

Ј

8 в «

г s - - s -J5 i s s «

i Hijijil iliH

«to ..

: .: |i: sssjg -:.S3 4; s; i

i ill 1 HZ I f - :f .ч

НИ : i Hi Ч I Hi l: HI -n ;fMil II

уl p lilij ili Mir J

. 1-1 I II IJiiiii 1I S: B.iH-.l i I I

i

г в 5

:h}j

f

f

5 - S

M

si fi

i« -e I -S§ 3 i; 8 - i - I

-M f J -- I I

I | 33 S §

л i.i i

ъ « - о s .i .

.« f

jbtf

.a

Ы

«

.f

У

. VI

S8

f

S . .« S

Й S

г s - - s -J5 i s s «

i Hijijil iliH

«to ..

: .: |i: sssjg -:.S3 4; s; i

i ill 1 HZ I f - :f .ч

i Ч I Hi l: HI -n ;fMil II

l p lilij ili Mir J

г I

p lilij ili Mir J

IJiiiii 1I S: B.iH-.l i I I

i

г в 5

:h}j

f

M

si fi

i« -e I -S§ 3 i; 8 - i - I

-M f J -- I I

I | 33 S §

л i.i i

f

5 - S

ъ « - о s . О О

st:

(-

О .- - .

« a 8

. uwt-м

o -f «.S.

ЧЛgW

5

. .« - s r - v . a

a s

85 5 Г

a

V з

s

-: s. - 2

:.. ./-.vr,f

- KJ -«4 о -ЧЯ-.

ui- w w. r

s 5 r a « - | 8

. .

§ :«i

M

-Г S f s-aisi

«

у -a s s aa 121

rf О I t .

- - s -.

- ut 14 ы о JF - о - -. - ao.wiwiiMi

- -. s 5 e . . 5 I г, °, e j r

S f У f f . f- S

.0 0 3«-VI I

- . . s

V« - О , - О в . Jf

S .- . -- a - - a t - S. t I

s ч a - s i

e -

MО

«I . e u

w -a

, s .e л

«

Д51i „-.„

«J -Ul JP О

« M M (4 «4- t1И.t

vtо v

-О-II

ЧЯV rfОV W О

- V , в M - 4

U- V - t. .

..чч«пшч4V

5

Раствор канифоли в подсолнечном масле Смесь подсолнечного и таппового насел

Таблице

Таблнца5

Таблица 7