蒙脫土催化脂肪酸合成二聚酸的研究.pdf

1、二聚酸是由兩個(gè)十八碳不飽和脂肪酸分子聚合得到的二聚體，其具有獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，是一種重要的精細(xì)化工原料。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的二聚酸收率低，二聚酸品質(zhì)較差，限制了二聚酸的應(yīng)用。開(kāi)展二聚酸生產(chǎn)工藝的研究，提高二聚酸收率和產(chǎn)品品質(zhì)，有利于二聚酸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
　　二聚酸的生成不僅與反應(yīng)氛圍、溫度、時(shí)間、壓力有關(guān)，催化劑的種類和特性、脂肪酸原料的組成對(duì)二聚酸的收率和選擇性影響更大。蒙脫土等粘土類物質(zhì)是合成二聚酸的常用催化劑，活性成分蒙脫石含量

2、、層間陽(yáng)離子不同的蒙脫土催化活性不同；脂肪酸組成不同的原料生產(chǎn)的二聚酸收率相差較大。提高二聚酸收率和選擇性的關(guān)鍵是選擇合適的催化劑和原料。本文重點(diǎn)對(duì)二聚酸的生產(chǎn)原料和催化劑開(kāi)展研究，結(jié)果如下：
　?。?）為選擇合適的反應(yīng)原料和催化劑，選擇了三種不同脂肪酸組成的原料：大豆油酸、棉油酸和西普油酸，選擇三種催化劑：鈉基蒙脫土、鈣基蒙脫土和活性白土，在適宜條件下進(jìn)行反應(yīng)。結(jié)果表明，大豆油脂肪酸含有39.93％的油酸和52.50%的亞油酸，

3、是合成二聚酸較為理想的原料；鈉基蒙脫土催化性能最好，是合成二聚酸較為理想的催化劑。以大豆油脂肪酸為原料，鈉基蒙脫土為催化劑合成二聚酸，二聚酸收率可達(dá)到63.4%。
　?。?）為得到合適的工藝條件，論文以鈉基蒙脫土作催化劑，以大豆油酸為原料，考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、催化劑用量、助催化劑用量和攪拌速度對(duì)二聚酸合成的影響，并設(shè)計(jì)了四因素四水平正交實(shí)驗(yàn)，分別對(duì)大豆油酸、棉油酸和西普油酸為原料合成二聚酸的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，以大豆

4、油酸、棉油酸和西普油酸為原料合成二聚酸，優(yōu)化工藝條件基本相同：常壓，氮?dú)獗Ｗo(hù)，攪拌速度為550rpm，反應(yīng)溫度260℃，反應(yīng)時(shí)間為7h，催化劑用量為脂肪酸質(zhì)量的16%(w)，助催化劑用量為脂肪酸質(zhì)量的2%(w)。優(yōu)化條件下的二聚酸收率隨著原料碘值的增加而增高，大豆油酸63.4%>棉油酸56.8%>西普油酸37.1%。
　?。?）為進(jìn)一步提高鈉基蒙脫土催化活性，論文分別對(duì)鈉基蒙脫土進(jìn)行離子交換改性、有機(jī)改性和酸改性，研究改性方法對(duì)鈉

5、基蒙脫土催化合成二聚酸性能的影響。結(jié)果表明，鈉基蒙脫土與LiCl進(jìn)行離子交換，用十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）對(duì)鈉基蒙脫土進(jìn)行有機(jī)改性，均能增加蒙脫石層間距，改善親油性，且當(dāng)鈉基蒙脫土與LiCl進(jìn)行離子交換時(shí)還能增強(qiáng)催化劑活性位點(diǎn)活性，改良催化劑活性配位狀態(tài)，提高催化性能。LiCl交換量為0.61gLiCl/20g鈉基蒙脫土?xí)r，層間距可增加至1.54nm，二聚酸收率提高到69.0%。CTAB用量為0.3gCTAB/20g鈉基蒙脫土?xí)r，

6、二聚酸收率提高到66.5%。論文分別用15%(wt)硫酸、0.5mol/L AlCl3以及先15%(wt)硫酸后0.5mol/L AlCl3對(duì)蒙脫土進(jìn)行改性，考察蒙脫土上路易斯酸和布朗斯特酸位點(diǎn)對(duì)合成二聚酸的影響，結(jié)果表明，路易斯酸能提高蒙脫土催化活性，布朗斯特酸不利于二聚酸合成。
　　（4）蒙脫土的改性均需在較高的溫度下干燥、煅燒，論文考察了煅燒溫度對(duì)蒙脫土催化活性的影響，結(jié)果表明，煅燒溫度70℃不會(huì)影響催化劑活性。