專利名稱：一種干法生產硬脂酸鋅的工藝及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種硬脂酸鋅的生產工藝及裝置，具體來說是一種干法生產硬脂酸鋅的工藝 及裝置。
背景技術：
硬脂酸鋅主要用作聚氯乙烯無毒穩定劑、化妝品的潤滑劑、苯乙烯樹脂、膠木制品的脫 模劑、油漆平光劑以及橡膠工業中做膠料的軟化劑、隔離劑，在國內外有廣泛的市場。尤其 是隨著人們環保意識的加強和相關法律法規的出臺，硬脂酸鋅與硬脂酸鈣等是鈣鋅系復合穩 定劑的重要原料，市場需求量進一步擴大，其合成工藝的研究也倍受關注。
硬脂酸鋅最早的生產工藝為復分解法。其工藝過程大致為，先將硬脂酸和燒堿在大量水 介質中反應得到硬脂酸鈉，再加入鋅鹽進行復分解得到硬脂酸鋅和相應的水溶性鈉鹽。濾干 后用大量清水進行漂洗干凈后烘干、粉碎得到硬脂酸鋅。整個工藝過程生產周期長，操作 復雜，勞動強度大，生產成本高，廢水量大。因此，生產廠家對復分解法已很少采用。取而 代之的是近年開發出的一種相對簡單的生產工藝，即熔融法。克服復了分解法廢水量大的缺 點。熔融法是將硬脂酸和氧化鋅在高于產物硬脂酸鋅熔點溫度條件下攪拌反應。所得產物經 冷卻后再進行后續處理，所得硬脂酸鋅純度相對較高，沒有廢水。缺點是因反應溫度比較高 ，所得產物顏色偏黃。因此，研究一種更佳的干法工藝具有較高的經濟效益和社會效益。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種干法生產硬脂酸鋅的工藝及裝置，簡化操作步驟 ，產品質量好，降低成本和能耗，減少了廢水的排放量，降低冶污費用，更減少了對環境的 影響，保護了周邊的環境，克服了傳統濕法生產硬脂酸鋅的工藝的缺點。
為了解決上述問題，本發明提供了如下技術方案
一種干法生產硬脂酸鋅的工藝，硬脂酸、鋅的化合物和水以質量比為82 88% : 10 15% :2 5%的比例添加到反應裝置中，在溫度50 150。C、壓強0 0. 10MPa的條件下，攪拌反應 1 5小時，即得到硬脂酸鋅。
鋅的化合物和硬脂酸的反應溫度為80 11(TC 。
加入的水為去離子水；去離子水包括離子交換水、電滲析水或重蒸餾水等。 鋅的化合物為氧化鋅或碳酸鋅等。硬脂酸鋅生產工藝中使用的反應裝置，它包括反應容器、加料口和夾套，電機與減速器 連接，減速器與齒輪變速器連接，齒輪變速器與反應容器內安裝的攪拌器連接；反應容器上 方設置加料口、氣體進出管道口，反應容器外設置夾套，反應容器下方設置出料口，夾套側 面設置蒸汽和冷卻水進口和蒸汽和冷卻水出口 。
攪拌器為2個，并反向剪切旋轉，可變頻調速；
反應容器上方設置測溫口；反應容器為耐壓容器。
與現有技術相比，本發明具有如下優點
1、 傳統的復分解法工藝路線反應過程 NaOH + H00CR抓Na00C腿20
ZnS04 +2Na00CR抓Zn(00CR)2 +2Na2 S04 本發明的生產工藝
ZnC03 + 2HOOCR抓Zn (OOCR) 2+ C02 + 2H20 或ZnO + H20 + 2H00CR抓Zn (OOCR) 2+2H20
該工藝每生產l噸硬脂酸鋅要產生大量硫酸鈉，要把這些硫酸鈉洗干凈要消耗大量的水 ，很容易由于洗滌造成鈉鹽含量超標而本發明的干法生產工藝不會產生大量的硫酸鈉，就 不用消耗大量的水，也避免了環境污染。
2、 傳統的復分解工藝將十倍于硬脂酸的水與硬脂酸加熱到90 10(TC反應，消耗了大量 熱能，經過過濾脫水的物料中至少含有40%以上的水份，必須在干燥器中干燥，也要耗費大 量的熱能；而且沉淀顆粒小、分散度高、表面吸附強，導致濾餅濕含量高，干燥能耗大，生 產效率低且產品表觀密度小，粉塵飛揚嚴重，包裝、儲運費用高。而本發明工藝生產反應溫 度較低(80°C-110°C)，所加熱的物料數量少，僅相當于老工藝的l/20，而且不需要產品 烘干工序，大大降低了能耗，反應也非常完全。另外，物料在反應數小時的過程中，處于 10(TC以上的高溫、密封設備中，原來可能在原料中存活的微生物將完全失去活性，實際上 起到了對硬脂酸鋅殺菌作用的特殊要求。
3、 另一種合成硬脂酸鋅的方法為熔融法。反應是在高溫熔融條件下反應完成的。即將 硬脂酸和氧化鋅加熱至產物硬脂酸鋅熔點(硬脂酸鋅熔點為118'C 125'C)以上的溫度攪拌 反應，通常為130 145。C。反應結束后，所得硬脂酸鋅為液態產物。常用的后續處理方法有 兩種， 一是將液態硬脂酸鋅排出澆盤，冷卻成塊后敲成小塊使用或粉碎產品。二是將熔融狀 硬脂酸鋅產物通過控制流量，用帶冷卻水和刮刀的滾筒裝置直接將硬脂酸鋅冷卻刮片后使用 或粉碎。該工藝由于反應是在高溫下進行，能耗高，所得硬脂酸鋅常由于高溫氧化而偏黃，而且澆盤或刮片所得的塊狀物粉碎難度大，粉末細度有限，因此用途受到一定的限制。而本 發明，反應溫度低(S0 11(TC)，而且反應完全，操作簡單，反應后所得產物疏松干爽、 色澤好，粉碎快捷，細度更細，應用范圍更廣，能耗小。
3、 硬脂酸和鋅化合物是弱酸弱堿的中和反應，反應進度較慢，并且有顆粒度，不易反 應完全.也不易制得高質量、高純度的硬脂酸鋅；而本發明中加入的去離子水起到催化劑的 作用，結合本發明中自制的高剪切反應裝置，使鋅化合物和硬脂酸充分反應。
4、 本發明的反應溫度8(TC-11(TC，該溫度下碳酸鋅和硬脂酸的反應即可進行得比較完 全，同時可以將反應中添加的去離子水和反應生成水，隨反應進行逐步以水蒸汽的方式排出 ，這樣在反應完全的同時，將產品進行了干燥，排出后直接粉碎就得到了成品。本發明反應 結束后所得產物非常疏松，易于粉碎，質量更好。
5、 本發明的產品質量更穩定、更優越，由于直接采用硬脂酸和碳酸鋅反應步驟少，過 程無廢水，不存在鈉鹽超標或洗滌差異引起的質量差異。
6、保護了環境，干法新工藝僅在反應過程加相當于產品百分之5%的去離子水，無須過 濾、洗滌，減少了大量廢水的產生，每噸可減少80噸廢水，省掉了廢水處理成本，提高產品 的市場競爭力。同時，其綠色環保的生產工藝，符合國家提倡的綠色產業發展方向，具有積 極深遠的社會效益。
7、 本發明采用去離子水參加反應，有效降低和消除反應過程中雜質離子的干擾。
8、 本發明采用雙攪拌器，且為雙漿反向剪切旋轉，結構簡單，使反應原料攪拌均勻、 充分反應。
圖l是本發明反應裝置的示意圖，其中l、電機，2、減速機，3、齒輪變速器，4、反 應容器，5、測溫口， 6、加料口， 7、氣體進出管道口， 8、夾套，9、攪拌器，10、出 料口， 11、蒸汽和冷卻水入口， 12、蒸汽和冷卻水出口。
圖2是圖l的局部俯視圖。
具體實施例方式
實施例l:反應原料碳酸鋅67公斤，硬脂酸330公斤，去離子水20公斤。 首先將硬脂酸通過加料口6投入反應容器4中，加溫攪拌10min左右，待溫度升到5(TC后 ，將碳酸鋅投入，充分攪拌后從進料口倒入20kg的去離子水，通過氣體進出管道口7不斷通 入氮氣，將反應容器4中的空氣從頂部加料口6排出，逐步將反應容器4中的空氣置換成氮氣 后，關緊加料口6。在攪拌的同時，逐漸將反應物料加溫至8(TC ll(rC之間。打開氣體進出管道口7閥門，將反應過程中生成的C02、去離子水蒸汽和反應生成的水蒸氣排出反應容器4 。反應兩小時左右后，測產物水分是否符合行業規定要求，如果水分偏高，則從氣體管道7 抽真空至符合水分要求為止，然后將產物從出料口10放出。
實施例2:反應原料氧化鋅30公斤，硬脂酸200公斤，去離子水10公斤。 首先將氧化鋅通過加料口6投入反應容器4中，攪拌并加入去離子水，待氧化鋅與水反應 完全后投入硬脂酸，通過氣體進出管道口7不斷通入氮氣，將反應容器4中的空氣從頂部加料 口6排出，逐步將反應容器4中的空氣置換成氮氣后，關緊加料口6和氣體進出管道口7閥門。 在攪拌的同時，逐漸將反應物料加溫至8(TC ll(rC之間。保持反應器4內的去離子水和反應 生成水形成的蒸汽壓在0 0. lMPa之間。反應兩小時左右后，打開氣體進出管道口7閥門，將 其中氮氣、去離子水蒸汽和反應生成的水蒸氣排出反應容器4。測產物水分是否符合行業規 定要求，如果水分偏高，則從氣體管道7抽真空至符合水分要求為止，然后將產物從出料口 IO放出。
以上得到的硬脂酸鋅的性質如表l所示
表l本發明的產品質量
檢驗項目標準要求本發明的產品檢驗結果
外觀白色微細粉末合格
金屬鋅含量10. 30/(Tll. 3%11. 23%
游離脂肪酸《1%0. 48%
干燥失重《1. 0%0. 2%
熔點120±5。C122。C
粒度99. 5%通過325目99. 8%通過325目
實施例3:如圖l、 2所示，該反應裝置包括反應容器4、加料口6和夾套8，電機l與減速 器2連接，減速器2與齒輪變速器3連接，齒輪變速器3與反應容器4內安裝的攪拌器9連接，攪 拌器9為2個，并反向剪切旋轉，可變頻調速；反應容器4為耐壓容器，反應容器4上方設置加 料口6、氣體進出管道口7和測溫口5，反應容器4外設置夾套8，反應容器4下方設置出料口10 ，夾套8側面設置蒸汽和冷卻水進口11和蒸汽和冷卻水出口12，可通過蒸汽或冷卻水進行加 溫或冷卻。
權利要求
1.一種干法生產硬脂酸鋅的工藝，其特征在于硬脂酸、鋅的化合物和水以質量比為82～88％∶10～15％∶2～5％的比例添加到反應裝置中，在溫度50～150℃、壓強0～0.10MPa的條件下，攪拌反應1～5小時，即得到硬脂酸鋅。
2.根據權利要求l所述的干法生產硬脂酸鋅的工藝，其特征在于鋅 的化合物和硬脂酸的反應溫度為80 11(TC 。
3.根據權利要求l所述的干法生產硬脂酸鋅的工藝，其特征在于加 入的水為去離子水。
4.根據權利要求3所述的干法生產硬脂酸鋅的工藝，其特征在于去離子水包括離子交換水、電滲析水或重蒸餾水。
5.根據權利要求l所述的干法生產硬脂酸鋅的工藝，其特征在于鋅 的化合物為氧化鋅或碳酸鋅。
6.如權利要求l所述的硬脂酸鋅生產工藝中使用的反應裝置，它包括 反應容器(4)、加料口 (6)和夾套(8)，其特征在于電機(1)與減速器(2)連接， 減速器(2)與齒輪變速器(3)連接，齒輪變速器(3)與反應容器(4)內安裝的攪拌器( 9)連接；反應容器(4)上方設置加料口 (6)、氣體進出管道口 (7)，反應容器(4)外 設置夾套(8)，反應容器(4)下方設置出料口 (10)，夾套(8)側面設置蒸汽和冷卻水 進口 (11)和蒸汽和冷卻水出口 (12)。
7.根據權利要求6所述的硬脂酸鋅生產工藝中使用的反應裝置，其特 征在于攪拌器(9)為2個，并反向剪切旋轉。
8.根據權利要求6所述的硬脂酸鋅生產工藝中使用的反應裝置，其特 征在于反應容器(4)上方設置測溫口 (5)。
9.根據權利要求6所述的硬脂酸鋅生產工藝中使用的反應裝置，其特 征在于反應容器(4)為耐壓容器。
全文摘要
本發明公開了一種干法生產硬脂酸鋅的工藝，硬脂酸、鋅的化合物和水以質量比為82～88％∶10～15％∶2～5％的比例添加到反應裝置中，在溫度50～150℃、壓強0～0.10MPa的條件下，攪拌反應1～5小時，即得到硬脂酸鋅。該反應裝置是電機(1)與減速器(2)連接，減速器(2)與齒輪變速器(3)連接，齒輪變速器(3)與反應容器(4)內安裝的攪拌器(9)連接；反應容器(4)上方設置測溫口(5)、加料口(6)，反應容器(4)外設置夾套(8)，反應容器(4)下方設置出料口(10)。本發明具有工藝簡單，設備投資少，生產周期短，無廢水排放，效率高，成本低；與熔融法相比反應溫度更低，能耗小，產品白度好，反應結束后所得粗品更疏松，易于粉碎。
文檔編號B01J19/18GK101607883SQ200910304508
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月17日 優先權日2009年7月17日
發明者沈云飛, 羅明壯 申請人:湖州市菱湖新望化學有限公司