蓖麻油為世界十大油料之一,是制造航空潤(rùn)滑油的最好原料之一。蓖麻油的綜合利用途徑主要包括:基礎(chǔ)化工產(chǎn)品、脂肪酸類產(chǎn)品、樹脂油產(chǎn)品、脂肪酸脂、表面活性劑產(chǎn)品,以及合成潤(rùn)滑油、切削油、防銹油、顏料、油墨、涂料、密封膠的添加劑等。國(guó)內(nèi)蓖麻油加工企業(yè)多數(shù)僅在蓖麻油初級(jí)品上重復(fù),以蓖麻油為原料生產(chǎn)蓖麻油衍生物的企業(yè)寥寥無(wú)幾,從國(guó)內(nèi)蓖麻籽、蓖麻油的產(chǎn)銷平衡看,開發(fā)深加工產(chǎn)品是很必要的。因此,為了滿足我國(guó)對(duì)蓖麻油系列精細(xì)化工產(chǎn)品的需求,減少進(jìn)口,增加出口創(chuàng)匯,提高蓖麻油生產(chǎn)及加工的經(jīng)濟(jì)效益,應(yīng)加強(qiáng)蓖麻油衍生物的開發(fā)與應(yīng)用。
蓖麻油衍生物的制取方法
氫化
氫化蓖麻油是蓖麻油的一級(jí)加工產(chǎn)品,是蓖麻油的基礎(chǔ)產(chǎn)品之一,除了可以直接用于代替硬脂酸、蠟以及高級(jí)脂肪醇等用于化妝品、軟膏、潤(rùn)滑油等各種化工產(chǎn)品的生產(chǎn)外,并可進(jìn)一步深化加工而生產(chǎn)二級(jí)和三級(jí)產(chǎn)品。蓖麻油主要成分是蓖麻酸的甘油酯,其中蓖麻酸酯約占$0#,其余大部分是單脂肪酸二蓖麻酸酯。蓖麻酸第-位上有*個(gè)雙鍵,對(duì)蓖麻油的氫化主要是對(duì)蓖麻酸中的雙鍵加氫。對(duì)蓖麻油氫化的要求有以下兩點(diǎn):
1.油脂中的不飽和脂肪酸甘油酯全部實(shí)現(xiàn)氫化;
2.蓖麻醇酸中的基團(tuán)即羥基不能被破壞。氫化技術(shù)的難點(diǎn)在于氫化中如何避免或減少羥基被破壞。其生產(chǎn)工藝為:
精練蓖麻油—"過(guò)濾雜質(zhì)—"加熱脫水—"氫化反應(yīng)—"過(guò)濾除催化劑—"氫化蓖麻油
日本一家油脂有限公司發(fā)明1種蓖麻油快速氫化技術(shù),壓力1.47-1.96Mpa,溫度100℃,0.02%-0.2%的水性鎳催化劑和0.5%-3%的水存在的條件下,氫化1h,然后用80℃硅藻土過(guò)濾得硬化油,碘值1.0,羥值159,此法可節(jié)省大量的時(shí)間,還可大幅度降低能耗,從而提高生產(chǎn)率。印度一家工藝研究所采用196kPa的低壓,在130℃0.8%的鎳存在下,反應(yīng)5.5h,得碘值3.1,羥值155.4,熔點(diǎn)84℃的硬化油,此法可降低設(shè)備成本,省去高壓氫泵,提高操作的安全性,并可節(jié)約大量能源。
磺化
一般的磺化蓖麻油也稱為土耳其紅油或硫酸化蓖麻油,是一種優(yōu)良的表面活性劑,它不僅有優(yōu)良的乳化能力和滲透力,而且有較強(qiáng)的抗電解質(zhì)和耐硬水的能力,可廣泛地用于工業(yè)上的施油過(guò)程,如紡織工業(yè)中用其做為紡紗的柔軟劑和染料分散劑,也是制革工業(yè)中最常用的加脂劑,涂料、造紙、金屬加工及農(nóng)藥中也廣泛地用到磺化蓖麻油。不同工業(yè)中,由于用到磺化蓖麻油的體系不同,因而對(duì)其有不同的工業(yè)要求,可通過(guò)控制不同的硫酸化程度來(lái)實(shí)現(xiàn)。其生產(chǎn)工藝為:
濃硫酸磺化—食鹽水洗滌—靜置分層—堿液中和—成品
蓖麻油在30-50℃下滴加濃硫酸進(jìn)行磺化反應(yīng),濃硫酸滴加完畢后,反應(yīng)“熟化”20-30分鐘?;腔吐橛蜕a(chǎn)技術(shù)在我國(guó)比較成熟,具體工藝條件在此不再詳述??刂茲饬蛩岬募尤肓靠傻貌煌蛩峄潭鹊牧蛩峄吐橛?,所制得的硫酸化蓖麻油具有優(yōu)良的水溶性和較強(qiáng)的耐酸、抗電解質(zhì)能力。
環(huán)氧化環(huán)
氧化蓖麻油是新的化工原料,國(guó)外20世紀(jì)80年代才有合成應(yīng)用報(bào)道。它用作PVC穩(wěn)定劑,使用效果可與環(huán)氧化大豆油媲美,它是酚醛樹脂閉孔發(fā)泡理想的表面活性劑,也是鋼材、鋁材拉伸、沖壓理想特壓油的重要組分。蓖麻油分子量大,羥基雙鍵多,粘度大,環(huán)氧化工藝?yán)щy較多。生產(chǎn)工藝為:將預(yù)制的過(guò)醋酸在常壓下滴入蓖麻油中,反應(yīng)溫度不超過(guò)45℃。反應(yīng)時(shí)間根據(jù)環(huán)氧化程度大小而定,一般為1.5-3h。反應(yīng)物用水溶液中和至435"-6,蒸餾水洗滌多次,在+!#*左右減壓蒸餾得淡黃色透明的環(huán)氧化蓖麻油。要得到高環(huán)氧化度產(chǎn)物需著重解決反應(yīng)熱傳導(dǎo)問(wèn)題,環(huán)氧化蓖麻油開環(huán)后可生成新羥基副產(chǎn)物。
堿解
蓖麻油經(jīng)堿解可得到癸二酸和仲辛醇。癸二酸是生產(chǎn)尼龍合成樹脂,耐寒增塑劑癸二酸二辛酯、聚酰胺、高溫潤(rùn)滑油二乙酸已酯及環(huán)氧樹脂固化劑癸二酸酐等的原料,它還是化妝品、醫(yī)藥和聚酯薄膜的起始原料,用量很大。國(guó)內(nèi)對(duì)于蓖麻油堿解制取癸二酸的工藝如不采用催化劑則收率太低。采用(作催化劑可大大提高癸二酸的收率,但是是有毒的重金屬,它作催化劑造成的污染勢(shì)必影響醫(yī)藥及化妝品等后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量,所以最好采用無(wú)毒催化劑。南昌大學(xué)應(yīng)用化學(xué)研究所采用價(jià)格低廉、無(wú)毒的液體石蠟做稀釋劑,用混合氧化物作催化劑,按以下工藝能得到較高收率,又無(wú)毒無(wú)害,結(jié)果令人滿意。
其工藝流程為:蓖麻油—甘油、蓖麻油酸鈉—脂肪酸—仲辛醇、脂肪酸鈉鹽—癸二酸脫水脫水
蓖麻油為淡黃色粘稠油狀液體,不溶于水和乙醇,其不飽和度較原蓖麻油高,在空氣中能干燥成樹脂狀固體膜,而且羥值減小,乙酰值下降,其性質(zhì)與桐油近似。它可以代替桐油用于涂料、油漆工業(yè),用它生產(chǎn)的合成樹脂、涂料具有耐化學(xué)腐蝕、耐水、不泛黃、不變色、附著力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),所以用作車輛油漆、船用涂料、鋁漆、金屬裝飾物外表等。加工過(guò)程為:將蓖麻油定量送入反應(yīng)罐中,加入一定量的觸媒升溫至后,在真空下進(jìn)行脫水反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束后,送入冷卻罐冷卻,同時(shí)加入定量活性白土、脫色劑進(jìn)行脫色,降到一定溫度后,經(jīng)過(guò)過(guò)濾及安全過(guò)濾器除去觸媒、活性白土等雜質(zhì)后,得到脫水蓖麻油。
在工藝操作過(guò)程中,溫度、真空度的控制是得到優(yōu)良品質(zhì)成品的關(guān)鍵。另外,對(duì)于原料油的要求也比較高。
催化
裂解蓖麻油經(jīng)催化裂解可得到十一碳烯酸和庚醛,十一碳烯酸和庚醛是重要的醫(yī)藥、香料中間體。由于十一碳烯酸在自然界僅存在于人的眼淚中,市場(chǎng)所需的十一碳烯酸只能以蓖麻油為原料來(lái)合成。
其工藝流程為:精練蓖麻油—催化裂解—減壓蒸餾—十一碳烯酸餾分精餾—十一碳烯酸—庚醛餾分—庚醛本工藝
采用CAS直接催化裂解,考察溫度、壓力及物料流速等操作條件對(duì)裂解反應(yīng)的影響。溫度基本控制在400攝氏度左右,降低壓力有利于反應(yīng)進(jìn)行。
其他
除了以上提到的幾個(gè)主要方面外,蓖麻油還可以通過(guò)硝酸氧化、烷氧化等途徑進(jìn)行深加工,還能進(jìn)行酯交換及胺化反應(yīng)制取一系列優(yōu)良的表面活性劑。此外,還可以從蓖麻油中提取蓖麻毒,用以制抗癌藥物。
結(jié)語(yǔ)
蓖麻油衍生物種類相當(dāng)多,深加工途徑也是很廣闊。近年來(lái),我國(guó)在蓖麻油深加工和開發(fā)利用上有了很大進(jìn)展,但與發(fā)達(dá)國(guó)家比,差距較大,我國(guó)蓖麻油的綜合利用起步較晚,產(chǎn)品品種還十分有限,亟待開發(fā)新品種,拓寬應(yīng)用領(lǐng)域,由此來(lái)拓寬經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn),創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。