一种环烷酸钙制备方法
阅读说明：本技术 一种环烷酸钙制备方法 (Preparation method of calcium naphthenate ) 是由 张江华 李华畅 郭秋松 李恒华 钟竞德 于 2021-11-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种环烷酸钙制备方法,涉及化工技术领域；该环烷酸钙制备方法包括以下步骤：粉碎氧化钙分级至纳米级；加去离子水制备纳米石灰乳；加入有机溶剂洗涤并均匀分散所述纳米级石灰乳混合液待用；将环烷酸加入PP反应槽,加等体积去离子水,搅拌升温至50～90℃；加入液碱或氨水进行液液相皂化反应,分液后获得环烷酸盐；将所述纳米级石灰乳混合液加入至所述环烷酸盐,在转速200～400rpm搅拌条件下进行复分解反应,控制搅拌时间10～60min后,过滤脱渣,蒸馏获得最终产品环烷酸钙。(The invention discloses a preparation method of calcium naphthenate, relating to the technical field of chemical industry; the preparation method of the calcium naphthenate comprises the following steps: crushing calcium oxide and grading to nanometer level; adding deionized water to prepare nano lime milk; adding an organic solvent to wash and uniformly disperse the nano-scale lime milk mixed solution for later use; adding naphthenic acid into a PP reaction tank, adding equal-volume deionized water, stirring and heating to 50-90 ℃; adding liquid alkali or ammonia water to carry out liquid-liquid phase saponification reaction, and separating liquid to obtain naphthenate; and adding the nano-scale lime milk mixed solution into the naphthenate, carrying out double decomposition reaction under the stirring condition of the rotation speed of 200-400 rpm, controlling the stirring time for 10-60 min, filtering, removing slag, and distilling to obtain the final product of calcium naphthenate.)
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体是一种环烷酸钙制备方法。
背景技术
环烷酸钙是一种半流体不溶于水的有机化合物，传统上用于涂料树脂、胶粘剂、消烟剂等。环烷酸钙推广应用于稀土冶金领域，具有稀土元素萃取率高、分离效果好、绿色环保的优势，可替代现有的环烷酸钠、环烷酸铵的萃取体系。
稀土是不可再生的稀缺战略性资源，是国家对外贸易的优势品种，是国家发展高科技战略新兴产业的物质基础。稀土是十五个常规稀土元素的总称，稀土冶炼分离是以稀土矿产品和含稀土的物料，采用溶剂萃取法将十五个稀土元素相互间分离获得单一稀土元素产品。中和环烷酸后的环烷酸盐是萃取分离稀土元素钇以及铝、钍、铀等良好萃取剂。
以磺化煤油作稀释剂，中性的环烷酸盐如环烷酸钠与环烷酸铵是当前稀土领域应用广泛的萃取剂，具有易制取、易储存、易反应的优点，但存在成本高、排放氨氮或氯化钠等污染物的缺陷。中性环烷酸钙可以替代环烷酸铵作萃取剂，具有制取成本低、以钙代氨代钠的易中和沉淀回收钙的环保优势。
CN106977393A公开了一种连续生产环烷酸钙的工艺，包括将环烷酸、甲醇、二甲苯和基础油混合后，与氢氧化钙饱和溶液送入1号微管式反应器里进行中和反应，得到中间产物后进行碳酸化反应，之后经蒸馏、沉降过滤后得到最终产品。该发明提出其有益之处在于：在微反应系统内进行高碱值纳米石油环烷酸钙的三相合成，使反应物料瞬间达到了微观混合均匀，有效地控制了纳米颗粒的形态及其粒径分布。该方法以氢氧化钙饱和溶液为钙源，而氢氧化钙化学性质属于微溶，其饱和溶液含钙量很低，不稳定易沉钙，皂化反应过程渣量多、反应速度慢、产出废水量大以致环烷酸水溶损失大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环烷酸钙制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种环烷酸钙制备方法，该环烷酸钙制备方法包括以下步骤：
粉碎氧化钙分级至纳米级；
加去离子水制备纳米石灰乳；
加入有机溶剂洗涤并均匀分散所述纳米级石灰乳混合液待用；
将环烷酸加入PP反应槽，加等体积去离子水，搅拌升温至50～90℃；
加入液碱或氨水进行液液相皂化反应，分液后获得环烷酸盐；
将所述纳米级石灰乳混合液加入至所述环烷酸盐，在转速200～400rpm搅拌条件下进行复分解反应，控制搅拌时间10～60min后，过滤脱渣，蒸馏获得最终产品环烷酸钙。
作为本发明进一步的方案：该环烷酸钙制备方法包括以下步骤：粉碎氧化钙分级至纳米级；
加去离子水制备纳米石灰乳；
加入有机溶剂洗涤并均匀分散所述纳米级石灰乳混合液待用；
将环烷酸加入PP反应槽，加等体积去离子水，搅拌升温至60～80℃；
加入液碱或氨水进行液液相皂化反应，分液后获得环烷酸盐；
将所述纳米级石灰乳混合液加入至所述环烷酸盐，在转速250～350rpm搅拌条件下进行复分解反应，控制搅拌时间30～40min后，过滤脱渣，蒸馏获得最终产品环烷酸钙。
作为本发明再进一步的方案：该环烷酸钙制备方法包括以下步骤：粉碎氧化钙分级至纳米级；
加去离子水制备纳米石灰乳；
加入有机溶剂洗涤并均匀分散所述纳米级石灰乳混合液待用；
将环烷酸加入PP反应槽，加等体积去离子水，搅拌升温至70℃；
加入液碱或氨水进行液液相皂化反应，分液后获得环烷酸盐；
将所述纳米级石灰乳混合液加入至所述环烷酸盐，在转速300rpm搅拌条件下进行复分解反应，控制搅拌时间35min后，过滤脱渣，蒸馏获得最终产品环烷酸钙。
作为本发明再进一步的方案：所述有机溶剂是指磺化煤油、TBP、异辛醇三者任一比例混合组成。
作为本发明再进一步的方案：所述有机溶剂与石灰乳体积比为1∶2至2∶1。
作为本发明再进一步的方案：用于皂化反应的液碱与氨水分别是指40%质量浓度的氢氧化钠溶液与25%质量浓度的氨水溶液，所述的液碱与氨水加入量为环烷酸皂化所需碱量化学计量比的0.6～1.0倍。
作为本发明再进一步的方案：纳米石灰乳加入量为复分解反应所需化学计量比的1.05～1.2倍，蒸馏温度为60～90℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中的制备纳米级石灰乳，采用氧化钙固态粉碎加工后加去离子水调制，可轻易控制和检测微观粒度，采用有机溶剂洗涤并均匀分解纳米石灰乳，可去除纳米石灰乳中腐殖酸，可有效增加液液两相反应的接触面，在微纳米尺度条件下，既可保障石灰乳的浓度，又可保障钙化反应过程的反应动力学强度。本发明中采用复分解反应方法，以及蒸馏除水除有机物，可保障所得环烷酸钙的纯度。
本发明通过调控钙源的物理状态，洗涤提高钙化物的纯度，制取高浓度高反应性的流体石灰乳，通过复分解反应获得高性能环烷酸钙，可实现稀土萃取过程萃取体系的现配现用、调浓调稀，可为复杂的稀土萃取分离过程提供可靠的物质基础，亦可为涂料化工、纺织印刷、石油加工等行业提供高品质化学产品，该方法制备工艺简单，成本低廉，可实现规模化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种环烷酸钙制备方法，该环烷酸钙制备方法包括以下步骤：
S1：粉碎氧化钙分级至纳米级；对其进行粉碎分级至平均粒径小于1000纳米后；
S2：加去离子水制备纳米石灰乳；
S3：加入有机溶剂洗涤并均匀分散所述纳米级石灰乳混合液待用；
S4：将环烷酸加入PP反应槽，加等体积去离子水，搅拌升温至50℃；
S5：加入液碱或氨水进行液液相皂化反应，分液后获得环烷酸盐；
S6：向所述环烷酸盐中加入所述纳米级石灰乳混合液，在转速200rpm搅拌条件下进行复分解反应，控制搅拌时间10min后，过滤脱渣，蒸馏获得最终产品环烷酸钙。
优选的，所述的纳米石灰乳为反应性强高浓度的流体氢氧化钙。
优选的，所述有机溶剂是指磺化煤油、TBP、异辛醇三者任一比例混合组成。
优选的，所述有机溶剂与石灰乳体积比为1∶2。
优选的，用于皂化反应的液碱与氨水分别是指40%质量浓度的氢氧化钠溶液与25%质量浓度的氨水溶液；所述的液碱与氨水加入量为环烷酸皂化所需碱量化学计量比的0.6倍。
纳米石灰乳加入量为复分解反应所需化学计量比的1.05倍，蒸馏温度为60℃。
实施例2
一种环烷酸钙制备方法，该环烷酸钙制备方法包括以下步骤：
S1：粉碎氧化钙分级至纳米级；对其进行粉碎分级至平均粒径小于1000纳米后；
S2：加去离子水制备纳米石灰乳；
S3：加入有机溶剂洗涤并均匀分散所述纳米级石灰乳混合液待用；
S4：将环烷酸加入PP反应槽，加等体积去离子水，搅拌升温至80℃；
S5：加入液碱或氨水进行液液相皂化反应，分液后获得环烷酸盐；
S6：向所述环烷酸盐中加入所述纳米级石灰乳混合液，在转速400rpm搅拌条件下进行复分解反应，控制搅拌时间60min后，过滤脱渣，蒸馏获得最终产品环烷酸钙。
优选的，所述的纳米石灰乳为反应性强高浓度的流体氢氧化钙。
优选的，所述有机溶剂是指磺化煤油、TBP、异辛醇三者任一比例混合组成。
优选的，所述有机溶剂与石灰乳体积比为2∶1。
优选的，用于皂化反应的液碱与氨水分别是指40%质量浓度的氢氧化钠溶液与25%质量浓度的氨水溶液；所述的液碱与氨水加入量为环烷酸皂化所需碱量化学计量比的1.0倍。
优选的，纳米石灰乳加入量为复分解反应所需化学计量比的1.2倍，蒸馏温度为90℃。
实施例3
一种环烷酸钙制备方法，该环烷酸钙制备方法包括以下步骤：
S1：粉碎氧化钙分级至纳米级；对其进行粉碎分级至平均粒径小于1000纳米后；
S2：加去离子水制备纳米石灰乳；
S3：加入有机溶剂洗涤并均匀分散所述纳米级石灰乳混合液待用；
S4：将环烷酸加入PP反应槽，加等体积去离子水，搅拌升温至60℃；
S5：加入液碱或氨水进行液液相皂化反应，分液后获得环烷酸盐；
S6：向所述环烷酸盐中加入所述纳米级石灰乳混合液，在转速250rpm搅拌条件下进行复分解反应，控制搅拌时间30min后，过滤脱渣，蒸馏获得最终产品环烷酸钙。
所述的纳米石灰乳为反应性强高浓度的流体氢氧化钙。
所述有机溶剂是指磺化煤油、TBP、异辛醇三者任一比例混合组成。
所述有机溶剂与石灰乳体积比为1.5∶2。
所述的用于皂化反应的液碱与氨水分别是指40%质量浓度的氢氧化钠溶液与25%质量浓度的氨水溶液；所述的液碱与氨水加入量为环烷酸皂化所需碱量化学计量比的0.7倍。
纳米石灰乳加入量为复分解反应所需化学计量比的1.1倍，蒸馏温度为70℃。
实施例4
一种环烷酸钙制备方法，该环烷酸钙制备方法包括以下步骤：
S1：粉碎氧化钙分级至纳米级；对其进行粉碎分级至平均粒径小于1000纳米后；
S2：加去离子水制备纳米石灰乳；
S3：加入有机溶剂洗涤并均匀分散所述纳米级石灰乳混合液待用；
S4：将环烷酸加入PP反应槽，加等体积去离子水，搅拌升温至80℃；
S5：加入液碱或氨水进行液液相皂化反应，分液后获得环烷酸盐；
S6：向所述环烷酸盐中加入所述纳米级石灰乳混合液，在转速350rpm搅拌条件下进行复分解反应，控制搅拌时间40min后，过滤脱渣，蒸馏获得最终产品环烷酸钙。
所述的纳米石灰乳为反应性强高浓度的流体氢氧化钙。
所述有机溶剂是指磺化煤油、TBP、异辛醇三者任一比例混合组成。
所述有机溶剂与石灰乳体积比为3.5∶2。
所述的用于皂化反应的液碱与氨水分别是指40%质量浓度的氢氧化钠溶液与25%质量浓度的氨水溶液；所述的液碱与氨水加入量为环烷酸皂化所需碱量化学计量比的0.9倍。
纳米石灰乳加入量为复分解反应所需化学计量比的1.15倍，蒸馏温度为80℃。
实施例5
一种环烷酸钙制备方法，该环烷酸钙制备方法包括以下步骤：
S1：粉碎氧化钙分级至纳米级；对其进行粉碎分级至平均粒径小于1000纳米后；
S2：加去离子水制备纳米石灰乳；
S3：加入有机溶剂洗涤并均匀分散所述纳米级石灰乳混合液待用；
S4：将环烷酸加入PP反应槽，加等体积去离子水，搅拌升温至70℃；
S5：加入液碱或氨水进行液液相皂化反应，分液后获得环烷酸盐；
S6：向所述环烷酸盐中加入所述纳米级石灰乳混合液，在转速300rpm搅拌条件下进行复分解反应，控制搅拌时间35min后，过滤脱渣，蒸馏获得最终产品环烷酸钙。
所述的纳米石灰乳为反应性强高浓度的流体氢氧化钙。
所述有机溶剂是指磺化煤油、TBP、异辛醇三者任一比例混合组成。
所述有机溶剂与石灰乳体积比为2.5∶2。
所述的用于皂化反应的液碱与氨水分别是指40%质量浓度的氢氧化钠溶液与25%质量浓度的氨水溶液；所述的液碱与氨水加入量为环烷酸皂化所需碱量化学计量比的0.8倍。
纳米石灰乳加入量为复分解反应所需化学计量比的1.13倍，蒸馏温度为75℃。
本发明中的制备纳米级石灰乳，采用氧化钙固态粉碎加工后加去离子水调制，可轻易控制和检测微观粒度，采用有机溶剂洗涤并均匀分解纳米石灰乳，可去除纳米石灰乳中腐殖酸，可有效增加液液两相反应的接触面，在微纳米尺度条件下，既可保障石灰乳的浓度，又可保障钙化反应过程的反应动力学强度。本发明中采用复分解反应方法，以及蒸馏除水除有机物，可保障所得环烷酸钙的纯度。
本发明通过调控钙源的物理状态，洗涤提高钙化物的纯度，制取高浓度高反应性的流体石灰乳，通过复分解反应获得高性能环烷酸钙，可实现稀土萃取过程萃取体系的现配现用、调浓调稀，可为复杂的稀土萃取分离过程提供可靠的物质基础，亦可为涂料化工、纺织印刷、石油加工等行业提供高品质化学产品，该方法制备工艺简单，成本低廉，可实现规模化生产。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
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