[发明专利]一种用于制备环氧脂肪酸甲酯的微反应系统

说明书

本发明提供一种用于制备环氧脂肪酸甲酯的微反应系统，包括泵、加热模块、混合模块、微反应器一和微反应器二、冷凝装置，产品储罐；原料包括四种，分别为甲酯类物质，酸，双氧水和氢氧化钠水溶液。本发明制备的环氧脂肪酸甲酯的环氧值可以达到5.5以上，提高了15%，扩大了环氧脂肪酸甲酯的应用范围，工艺具有安全性提升、成本降低等优势。

技术领域

本发明属于生物增塑剂领域，具体涉及一种用于制备环氧脂肪酸甲酯的微反应系统。

背景技术

增塑剂市场中DOP、DBP以其增塑性能好、价位低的优势产销量一直位居首位，占增塑剂的70%以上，但是随着各国对增塑剂毒性研究的逐渐深入，其对人体的潜在威胁逐渐显现，现在很多发达国家对DOP、DBP等六种邻苯酸酯类增塑剂的使用都加以限制，这对增塑剂行业来说是挑战更是机遇。近年来传统增塑剂发展明显减缓，增塑剂面临产品结构和品种调整，目前环保增塑剂主要有环氧大豆油、柠檬酸三丁酯、乙酰基柠檬酸三丁酯、环氧脂肪酸甲酯等，这些增塑剂的开发在近些年得到了快速发展。柠檬酸三丁酯和乙酰柠檬酸三丁酯无毒，可以用于食品行业，药品包装和儿童玩具等领域，但由于其价格偏高而不被大多数客户选用。环氧大豆油无毒环保、手感柔软、环氧值高、热稳定性好，但价格受大豆价格的影响波动比较大。由再生资源制备的环氧脂肪酸甲酯产品，无毒、无味，是一种性能优越的新型环境友好增塑剂，符合欧盟RoHS环保指令，被视为邻苯二甲酸酯类增塑剂（DOP等）的一种良好替代品，受到塑料PVC加工和增塑剂生产企业的高度关注。目前，国内已经有十几个厂家生产环氧增塑剂，生产工艺以“一步法”无溶剂浓硫酸催化为主，采用传统的釜式间歇工艺。“一步法”间歇工艺存在的问题主要表现在：①产量小；②合成工艺落后，酸水排放大，温控不准确；③设备及自控水平低；④间歇式操作，不能实现连续化生产。

环氧脂肪酸甲酯是一种无毒生物增塑剂，可用于一般PVC塑料产品的生产和特殊功能PVC塑料产品生产，具有相容性好、水抽出率低、增塑效率高、无毒、不易挥发等特点，对人体没有潜在危害。在塑料制品中添加本产品能提高产品的柔韧度、光泽度、耐寒性、热和光稳定性，并能减少稳定剂的用量。因此该产品不但可以用于一般PVC塑料制品中，而且在儿童玩具、食品和医药制品包装等PVC塑料产品方面也同样有一定的市场。

南京工业大学的发明专利“一种制备环氧脂肪酸甲酯的方法” （201010222889.X）通过将（双氧水+甲酸+催化剂+稳定剂）与（甲酯）进行混合后，在微结构反应器中进行反应，然后分层，对上层水洗干燥得到产物。常州大学的发明专利“在连续流微反应器中制备环氧脂肪酸甲酯的方法”（ 201210389005.9）通过先将催化剂甲酸和浓盐酸按一定比例配制好，然后与甲酯、双氧水进行混合后进行反应分层，对上层水洗干燥得到产物。南京工业大学的发明专利“用微反应器一步法制备环氧脂肪酸甲酯的方法”（ 201310006280.2）通过将油脂、醇、催化剂进行预混合，将双氧水、甲酸、酸催化剂、稳定剂进行预混合，然后将两者进行混合反应分层，对上层水洗得到产物。南京工业大学的发明专利“一种利用微反应装置制备环氧脂肪酸酯的方法”（ 201610215016.3）将过氧化氢水溶液和羧酸同时分别泵入第一微混合器中并于固定床微反应器中反应后将出料和不饱和脂肪酸酯同时分别泵入第二微混合器中，充分混合后通入微反应器中，充分反应后分层，上层水洗干燥得到产物。南京工业大学的发明专利“一种利用微反应装置制备高品质环氧脂肪酸酯的方法”“201610214872.7” 将过氧化氢水溶液和羧酸同时分别泵入第一微混合器中并于第一微反应器中反应后将出料和不饱和脂肪酸酯同时分别泵入第二微混合器中，充分混合后通入第二微反应器中，充分反应后所得取反应液有机相部分水洗、干燥后，即得。华南理工大学的发明专利“一种用微通道反应器合成环氧脂肪酸甲酯的方法”（ 201510676042.1）将甲酸、过氧化氢、催化剂与稳定剂混合，得到混合液，将混合液和脂肪酸甲酯分别从两个进样口加入到微通道反应器中，进行环氧化反应，将得到的产物经分层、洗涤处理，得到环氧脂肪酸甲酯。

目前，传统釜式间歇工艺生产的环氧脂肪酸甲酯的环氧值在3.8%，限制了产品在一些塑料制品加工生产中的应用。

发明内容