水力空化法制備環(huán)氧增塑劑的傳質(zhì)——反應(yīng)過程研究.pdf

1、環(huán)氧增塑劑作為一種新型的綠色環(huán)保增塑劑，因其具有無毒、相容性好、生物可降解、原料可再生等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于聚氯乙烯(PVC)塑料工業(yè)。環(huán)氧增塑劑主要有環(huán)氧大豆油、環(huán)氧脂肪酸甲酯。環(huán)氧增塑劑的生產(chǎn)過程屬于液-液非均相反應(yīng)，傳統(tǒng)的制備環(huán)氧增塑劑的生產(chǎn)工藝主要存在反應(yīng)時間長、產(chǎn)品質(zhì)量低、能耗高和設(shè)備易腐蝕等問題。針對液-液非均相體系，本文提出了在甲酸自催化體系下，通過水力空化法制備環(huán)氧增塑劑的新工藝，并對其傳質(zhì)-反應(yīng)過程進(jìn)行了研究，主要的研究內(nèi)容

2、與取得的成果和結(jié)論如下:
　　(1)在甲酸自催化體系下，進(jìn)行了水力空化法制備環(huán)氧脂肪酸甲酯的實(shí)驗(yàn)研究。在水力空化循環(huán)反應(yīng)器內(nèi)，運(yùn)用單因素實(shí)驗(yàn)法，考察了循環(huán)流量、油相/水相循環(huán)體積比和空化壓力對環(huán)氧化反應(yīng)的影響，比較了水力空化法與機(jī)械攪拌法對反應(yīng)的影響。結(jié)果表明:增大循環(huán)流量可加快環(huán)氧化反應(yīng)的速率;增大油相/水相循環(huán)體積比可加快環(huán)氧化反應(yīng)的速率，但比例過大時反應(yīng)速率反而降低;增加空化壓力可促進(jìn)環(huán)氧化反應(yīng)，但空化壓力過高則會加劇副反應(yīng)

3、。水力空化法下優(yōu)化的操作參數(shù)是:循環(huán)流量為0.3 L/min，油相/水相體積比為2.4∶1，空化壓力為0.4 MPa。在優(yōu)化條件下，水力空化法對脂肪酸甲酯環(huán)氧化反應(yīng)的強(qiáng)化效果優(yōu)于機(jī)械攪拌法，反應(yīng)速率更快，縮短了反應(yīng)時間，降低了能耗，產(chǎn)品的碘值為3.2 g/100 g，環(huán)氧值為4.51％。
　　(2)在甲酸自催化體系下，進(jìn)行了水力空化法制備環(huán)氧大豆油的實(shí)驗(yàn)研究。在水力空化循環(huán)反應(yīng)器內(nèi)，運(yùn)用正交實(shí)驗(yàn)法，考察了水力空化下四個主要因素對環(huán)

4、氧反應(yīng)的影響程度，其中包括循環(huán)流量、甲酸用量、溫度和雙氧水用量;運(yùn)用單因素實(shí)驗(yàn)法，考察了三個操作參數(shù)對反應(yīng)的影響，其中包括甲酸用量、油相水相體積比和空化壓力;在優(yōu)化的反應(yīng)條件下，比較了水力空化法和機(jī)械攪拌法對反應(yīng)的強(qiáng)化效果。結(jié)果表明:正交實(shí)驗(yàn)得出的四個因素對環(huán)氧化反應(yīng)的影響程度為:循環(huán)流量＞甲酸用量＞溫度＞雙氧水用量;結(jié)合單因素法優(yōu)化的反應(yīng)條件是:大豆油/甲酸/雙氧水質(zhì)量比為170/25/117，循環(huán)流量為50mL/min，油相水相體積

5、比為2.5∶1，空化壓力為0.5 MPa，溫度為70℃，反應(yīng)時間為6h。在優(yōu)化條件下，水力空化法對大豆油環(huán)氧化反應(yīng)的強(qiáng)化效果優(yōu)于機(jī)械攪拌法，反應(yīng)速率更快，縮短了反應(yīng)時間，降低了能耗，產(chǎn)品的碘值2.7g/100 g，環(huán)氧值6.24％。
　　(3)在甲酸自催化體系下，大豆油環(huán)氧化的傳質(zhì)-反應(yīng)動力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究。在雙攪拌釜中，測定了甲酸在油水兩相間的分配系數(shù)和傳質(zhì)系數(shù)，建立了大豆油-水兩相間的傳質(zhì)-反應(yīng)模型，并利用polymath軟件模擬