[发明专利]氢化松香与高顺反比蒎烷的制造方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种松香加工方法及设备，特别是一种氢化松香与蒎烷的制造方法及设备。

背景技术

松香的主要成分是枞酸型树脂酸，简称“枞酸”。枞酸具有共轭双键，易与大气中的氧作用，使松香的颜色加深、质变脆、品级下降。采用催化加氢的方法可以改变枞酸的双键结构，使其趋于脂环的稳定结构，消除松香因共轭双键存在而引起的缺点。当枞酸的一个双键被氢饱和时称为二氢枞酸，当两个双键都被氢饱和时则称为四氢枞酸。氢化松香以含二氢枞酸为主，四氢松香以含四氢枞酸为主。氢化松香具有抗氧化性能好、脆性小、热稳定性高、色泽浅等特点，可以广泛地用于胶粘剂、助焊剂、油墨、油漆、造纸、橡胶等方面。松节油的主要成分是蒎烯，蒎烯经催化加氢制得蒎烷，蒎烷有顺式与反式两种同分异构体。由于反式蒎烷C2-H键受四碳环上胞二甲基的保护，空间位阻增大，与顺式蒎烷相比C2位置上叔氢反应活性相对降低，而C3、C4位置上仲氢活性相应增加，故在制造莰醇的氧化反应中会生成松莰醇及马鞭草醇等副产物，因此顺反比的高低是蒎烷生产的重要控制指标。而且由于顺式、反式蒎烷是立体异构体，二者的沸点仅相差1℃，无法进行常规精馏提纯，只能通过催化加氢反应进行控制，因而如何提高顺反比是蒎烷生产技术之关键。

氢化松香与蒎烷的制造一般采用如下方法：松脂经水蒸汽蒸馏得到松香和松节油，松香在熔融状态下，以Pd/c为催化剂进行加氢反应，反应温度为220～270℃，氢气压力为10～30MPa，反应条件较为苛刻，设备投资大，而且当反应温度高于250℃时，枞酸脱羧副反应严重，甚至部分松香发生裂解成为松香油，致使产品质量不稳定。蒎烷的制造方法是先将松节油精馏分离得到95％以上的蒎烯，蒎烯再经催化加氢得到蒎烷，顺反比仅在9～11之间。而且蒎烯在加氢反应中易产生飞温，从而导致生成副产物对孟烷。可见，氢化松香与蒎烷的整个生产工艺存在流程长，效率低，操作费用高等缺点，而且氢化松香的生产还需以贵金属钯作催化剂，随着社会的发展，贵金属的价格不断地上升，近年来钯的价格成倍上涨，导致生产成本不断地增加。关于氢化松香的生产目前有如下专利申请CN1097448A及CN1245192A，前者采用脂液冷却结晶脱色方法，以Pd/c为催化剂，在温度130～180℃，氢气压力3.0～8.0MPa下进行加氢反应；后者也是以Pd/c为催化剂，采用固定床连续加氢，反应温度为180～260℃，氢气压力为10～20MPa，但这种方法需要反应的温度和压力都较高，设备复杂，生产成本也较高。

技术内容

本发明人经研究和探索，找到了在低温低压的条件下制备氢化松香与高顺反比蒎烷的方法，具体内容如下：

以松脂为原料，在催化剂的作用下，在加氢反应器中升温加压反应，产物经过滤、减压蒸馏得到氢化松香和高顺反比蒎烷，或者以溶解松香为原料，制得氢化松香，或者以松节油为原料制高顺反比蒎烷，其特点是：采用的催化剂为非贵金属骨架镍(雷尼镍Nanny-Ni)，反应温度为80～180℃，压力为3.0～6.0Mpa，时间为1.5～2.5小时。采用本方法经减压蒸馏得到特级氢化松香和顺反比达到13～20的蒎烷。

上面所述的氢化松香与高顺反比蒎烷的制造方法，除了松节油和松脂外，松香必须先用溶剂溶解才能在液相中反应，溶解松香所采用的溶剂为松节油或200#溶剂油(蒸馏石油的烷烃)，本发明的溶解松香为松节油或200#溶剂油与松香配成35～60％的溶液。

上面所述的骨架镍催化剂的用量是根据松脂或松节油、松香加入的总重量计算，催化剂占总投料量的3～10％。

本发明人还发现，在低温低压的条件下，以松香为原料，200#溶剂油为溶剂，含钯5％的Pd/c为催化剂，在装有静密封磁力搅拌器的高压反应釜中控制氢气压力0.1～2.0MPa、温度130～178℃下，也能制得优质氢化松香，它与现有专利文献中所介绍的采用固定床连续加氢，反应温度为180～260℃，氢气压力为10～20Mpa所制得的氢化松香质量完全相同。