專利名稱：連續(xù)制備金屬皂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及按復(fù)分解或沉淀法連續(xù)制備高質(zhì)量金屬皂的方法。
已知的生產(chǎn)金屬皂的技術(shù)可粗略地分為熔融法和復(fù)分解法。熔融法包括直接將熔融的脂肪酸和金屬氧化物或金屬氫氧化物進(jìn)行反應(yīng)以制備金屬皂。復(fù)分解法包括將堿皂水溶液與無機(jī)金屬鹽進(jìn)行反應(yīng)，其中的堿皂包括脂肪酸的堿金屬鹽或銨鹽(簡稱“堿皂”)。
雖然熔融法具有反應(yīng)容器方面的優(yōu)點(diǎn)，即其步驟比較簡單，小型的反應(yīng)容器即可進(jìn)行熔融法的生產(chǎn)，但它也存在著許多缺點(diǎn)(a)其反應(yīng)不易完全，因而所得到的金屬皂含有相當(dāng)量的未反應(yīng)的脂肪酸和金屬氧化物或氫氧化物，(b)由于反應(yīng)是在高溫下進(jìn)行的，所得到的金屬皂稍帶顏色，(c)所得到的金屬皂沾染了由起始的金屬氧化物或氫氧化物衍生的各種金屬(例如鐵、鉛、鎘和錳)，其程度已不容忽視，(d)所得到的產(chǎn)品一般顆粒較大，需要較多的勞動力將粗顆粒研磨成所需要的顆粒細(xì)度。
相反，復(fù)分解法卻具有產(chǎn)品質(zhì)量方面的優(yōu)點(diǎn)，即未反應(yīng)物和各種金屬的含量較低，產(chǎn)品的色澤和細(xì)度比較滿意。但其缺點(diǎn)是(a)需用大型反應(yīng)容器，(b)反應(yīng)淤漿在水中的分散度不穩(wěn)定，(c)所生成的金屬皂中有水溶性鹽殘留。
因此，為了克服熔融法或復(fù)分解法的上述缺點(diǎn)，已進(jìn)行了各種方法的研究。例如，建議在表面活性劑存在下進(jìn)行熔融法，如JP-B-60-21573(“JP-B”為日本專利申請公告)中所公開的方法，或在減壓下進(jìn)行，如JP-B-61-39296中所公開的方法。然而，按照這些建議進(jìn)行熔融法生產(chǎn)，產(chǎn)品中仍殘留著未反應(yīng)的脂肪酸和金屬氧化物或金屬氫氧化物，其嚴(yán)重程度雖然不及常規(guī)直接法生產(chǎn)的產(chǎn)品，但產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到用復(fù)分解法生產(chǎn)的產(chǎn)品的同等水平。類似地，也有人建議在表面活性劑存在下進(jìn)行復(fù)分解法的生產(chǎn)，如JP-B-51-44022中所公開的方法。但所得到的產(chǎn)品不能避免表面活性劑的污染。雖然淤漿濃度能夠提高到常規(guī)復(fù)分解法的2倍，但由于該方法是批量操作，仍需要大型的反應(yīng)容器。
至今，幾種連續(xù)制備金屬皂的方法已有報道。例如英國專利693，741，是用復(fù)分解法連續(xù)生產(chǎn)鋁皂的方法，此方法是用設(shè)有溢流聯(lián)結(jié)的串聯(lián)的四個容器進(jìn)行的。在第一個容器中連續(xù)送入鈉皂水溶液和硫酸鋁〔Al2(SO4)3〕水溶液，進(jìn)料率基本上是等當(dāng)量的(假定每摩爾鋁原子有2摩爾羧基進(jìn)行反應(yīng))，以進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)。隨后，反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入第二容器，其中有過量的Al2(SO4)3溶液〔過量11-13%，以氧化鋁(Al2O3)計算〕。反應(yīng)產(chǎn)品再進(jìn)入第三容器，然后連續(xù)進(jìn)入第四容器和陳化，將鋁皂顆粒增大到易于過濾的細(xì)度。
按照此方法，第一反應(yīng)容器中的反應(yīng)應(yīng)在劇烈攪拌下進(jìn)行而與所使用的反應(yīng)容器的結(jié)構(gòu)無關(guān)，即生產(chǎn)方法的設(shè)計是使反應(yīng)淤漿連續(xù)通過串聯(lián)的間歇反應(yīng)容器內(nèi)。因此，此方法沒有連續(xù)法可減小工廠規(guī)模的優(yōu)點(diǎn)。再者，在高溫下混合時會增大顆粒的細(xì)度。然而從混合是用大量過量的起始金屬鹽Al2(SO4)3進(jìn)行的這一事實(shí)出發(fā)，考慮到在完成階段需除去過量的起始原料、最終產(chǎn)品中金屬含量的增加和起始原料的消耗，此方法不能認(rèn)為是很實(shí)際的。
JP-A-56-169642(“JP-A”為日本專利申請公開)敘述了濕熔融法連續(xù)制備金屬皂的方法，該方法包括在高剪切條件下將脂肪酸水乳液和堿金屬碳酸鹽的水分散液混合以連續(xù)制取金屬皂水漿。金屬皂水漿是一種所謂賓漢流體，它在外力作用下才有低粘度和流動性，但在外力消除后其粘度會增加并降低流動性。
上述濕熔融法所采用的設(shè)備可使作為原料的兩部分液體在管中匯合，然后進(jìn)入有高剪力的部位，換言之，兩部分液體不是直接送入處于高剪力下的部位。因此，可以認(rèn)為金屬皂是在兩部分液體匯合處產(chǎn)生的。含有所產(chǎn)生的金屬皂的淤漿增加了粘度而失去了流動性，這將會堵塞管道，最后導(dǎo)致不能連續(xù)使用設(shè)備。此外，因此該設(shè)備使用了無自排放能力的混料機(jī)，沒有考慮到在高剪切條件下混合后的水漿排放問題，所以該混料機(jī)有可能因聚集了濃稠的淤漿而導(dǎo)致最后不能使用。由上述的各種考慮，復(fù)分解法采用這樣的設(shè)備由于有堵塞問題是不可能進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)的。
再后，從熔融法的本質(zhì)看，此方法存在反應(yīng)不完全的問題，因此可以認(rèn)為其產(chǎn)品含有大量游離脂肪酸或起始堿金屬碳酸鹽，但在其公開的內(nèi)容中沒有涉及這一點(diǎn)。而且此方法還要求起始原料的預(yù)處理以制備脂肪酸水乳液和堿金屬碳酸鹽水分散液，在預(yù)處理時還要使用氨。因此在實(shí)際操作中需要有洗滌步驟以除去氨或脂肪酸銨鹽，因而增加了操作步驟，而且還不容易從產(chǎn)品中將氨完全除盡。產(chǎn)品中殘留著氨的氣味也是一個問題。
美國專利4，307，027敘述了一種連續(xù)熔融法，該方法包括連續(xù)向攪拌著的罐式反應(yīng)器中送入脂肪酸和金屬氧化物或金屬氫氧化物，在熔融條件下混合以進(jìn)行反應(yīng)。將反應(yīng)混合物連續(xù)送入活塞式流動反應(yīng)器以繼續(xù)反應(yīng)并從排放口連續(xù)排放固體或膏狀金屬皂。按照此方法，雖然金屬皂可以在小型反應(yīng)容器中制備，但產(chǎn)物被大量雜質(zhì)污染，這是熔融法的特性。比較具體地說，產(chǎn)品含有殘留金屬氧化物或金屬氫氧化物起始原料，其量比理論量高1-1.5重量%(以灰分為基礎(chǔ)計算)。
因此，雖然如上所述的許多有關(guān)金屬皂連續(xù)生產(chǎn)的建議已經(jīng)提出，但工業(yè)上可實(shí)施的，使用較小型反應(yīng)容器以制備與復(fù)分解法所得到的產(chǎn)物具有同等的高質(zhì)量的金屬皂的連續(xù)生產(chǎn)方法，還未曾開展。
如上所述，制備金屬皂的方法包括熔融法和復(fù)分解法，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。但是后一方法在產(chǎn)品質(zhì)量上的優(yōu)點(diǎn)較多，與前一方法相比，被認(rèn)為是優(yōu)越的。
如果克服了復(fù)分解法的缺點(diǎn)，在工業(yè)上就能建立起生產(chǎn)金屬皂的好方法?，F(xiàn)將復(fù)分解法的缺點(diǎn)詳細(xì)敘述于下(a)制備過程中的淤漿濃度低至5-13重量%，方法不連續(xù)。因而所要求的反應(yīng)容器的體積約為生產(chǎn)體積的10倍，同時需要大量的能量。
(b)復(fù)分解反應(yīng)后的金屬皂水漿不穩(wěn)定。如果反應(yīng)期間無機(jī)金屬鹽的進(jìn)料率超過給定值(視金屬皂的種類而有所不同)，則所生產(chǎn)的金屬皂顯拒水性而全部飄浮遠(yuǎn)離水層，產(chǎn)生極差的加工性能。
(c)復(fù)分解反應(yīng)后的金屬皂被未反應(yīng)的堿皂、無機(jī)金屬鹽和副產(chǎn)品堿金屬鹽或銨鹽所污染，甚至通過隨后的洗滌步驟也不能將這些雜質(zhì)完全去除。其結(jié)果使水溶性物質(zhì)殘留于產(chǎn)品中，造成產(chǎn)品吸水以及產(chǎn)品熔融時的混濁現(xiàn)象。
本發(fā)明的目的是要克服上述常規(guī)復(fù)分解法的缺點(diǎn)并提供一種方法，可以用簡單和小型反應(yīng)容器連續(xù)制備高質(zhì)量的金屬皂。
經(jīng)廣泛研究后，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，上述目的可以在進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)的混料機(jī)上增加一些特殊裝置來實(shí)現(xiàn)，更具體地說就是增加堿皂水溶液和無機(jī)金屬鹽的進(jìn)料裝置和從混料機(jī)排放反應(yīng)產(chǎn)物的裝置。
本發(fā)明涉及用復(fù)分解法制備金屬皂的連續(xù)生產(chǎn)方法，此方法是將堿皂水溶液和無機(jī)金屬鹽分別直接送到混料機(jī)的旋轉(zhuǎn)葉輪表面，將它們即時混合，并將得到的反應(yīng)混合物及時地從混料機(jī)排放出來。


圖1所示為本發(fā)明實(shí)例5中所得到的硬脂酸鈣平均顆粒細(xì)度/混合條件(時間和溫度)特性圖。
用于本發(fā)明中的堿皂包括脂肪酸堿金屬鹽和脂肪酸銨鹽。堿皂之例有含6-22個碳原子的脂肪酸堿金屬鹽或銨鹽，例如己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸、山萮酸、異硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、蓖麻酸和12-羥基硬脂酸的堿金屬鹽或銨鹽或它們的混合物。制備這些堿皂的方法沒有特別限制，不連續(xù)或連續(xù)體系均可以用。以反應(yīng)容器的優(yōu)點(diǎn)作總體考慮，最好是使用連續(xù)體系。
本發(fā)明所用的無機(jī)金屬鹽包括水溶性金屬鹽，例如氫氯酸鹽、硫酸鹽、鎂、鈣、鍶、鋇、鋅、鎘、鉛、鋁、銅、鐵或鈷的硝酸鹽或醋酸鹽以及它們的混合物。
本發(fā)明方法的特征在于用恒速輸送的進(jìn)料器或泵連續(xù)將堿皂水溶液和粉狀或水溶液狀的無機(jī)金屬鹽分別直接送到混料機(jī)旋轉(zhuǎn)葉輪表面并即時分散、混合在一起，立刻用例如固定在轉(zhuǎn)子上的刮板從混合器連續(xù)排放所產(chǎn)生的金屬皂水漿，混料機(jī)內(nèi)沒有濃漿聚集。
一般說來，復(fù)分解反應(yīng)的反應(yīng)速率很高，在上述的二種起始原料相遇的片刻便產(chǎn)生了金屬皂。而且由復(fù)分解反應(yīng)得到的金屬皂水漿是如上述所謂的賓漢流體，在外力作用下具有低的粘度并呈現(xiàn)流動性，但外力去除后其粘度增加并降低了流動性。因此，如兩種起始原料不是分別送到混料機(jī)旋轉(zhuǎn)葉輪表面，即如果它們在到達(dá)轉(zhuǎn)子之前在無混合力處相匯合(例如在管道中匯合)，片刻間即產(chǎn)生了金屬皂，使淤漿粘度增加、流動性降低，并在該處聚集。如果反應(yīng)后不是及時將聚集的金屬皂水漿從反應(yīng)器排放出來，即如果使用無自排放能力和不能快速排放淤漿的混料機(jī)〔如靜態(tài)混合機(jī)、在線混合機(jī)(line mixer)和在線研磨機(jī)(line mill)〕，則混料機(jī)可被水漿阻塞。
相反，因?yàn)楸景l(fā)明中的兩種起始原料是分別送到混料機(jī)旋轉(zhuǎn)葉輪表面，反應(yīng)產(chǎn)物及時從混料機(jī)中排放出去而沒有阻塞，所以上述問題(即起始原料進(jìn)入混料機(jī)前的管路阻塞和產(chǎn)物淤漿在混料機(jī)中聚集)都是不會發(fā)生的，因而可使金屬皂的制備連續(xù)進(jìn)行。
本發(fā)明所用的混料機(jī)中的葉輪數(shù)的選擇是要使兩種起始原料充分分散、混合，同時要有足夠的排放能力。作為混料機(jī)的有渦輪葉片的泵是可以用于本發(fā)明的。在使用這種類型的泵時，重要的是要使用兩種起始原料分別直接供到真空面的旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片表面，輸送一側(cè)的管道應(yīng)當(dāng)寬而短，以便減少阻力。
堿皂水溶液的濃度和溫度的選擇應(yīng)足以保持堿皂的水溶性，并因堿皂的種類而有不同。例如硬脂酸鈉(一種常用的堿皂)水溶液的適合濃度是5-20重量%，溫度為7-100℃。濃度太低時會降低所產(chǎn)生的金屬皂水漿的濃度。
無機(jī)金屬鹽可用粉末的形式或水溶液或水漿的形式進(jìn)料。以水溶液進(jìn)料時，其濃度和溫度的選擇應(yīng)使無機(jī)金屬鹽在水中保持溶解狀態(tài)，比較具體地說，水溶液的濃度范圍應(yīng)為5-80重量%，最好是10-50重量%。如果濃度低于5重量%，所得到的金屬皂水漿的濃度較低;水溶液的濃度超過80重量%時進(jìn)料會產(chǎn)生困難。
無機(jī)金屬鹽與堿皂的當(dāng)量比通常為0.95-1.05。當(dāng)量比超出此范圍時，未反應(yīng)的起始原料的量會有增加，可以迅速污染產(chǎn)物。嚴(yán)格說來，無機(jī)金屬鹽/堿皂當(dāng)量比依所產(chǎn)生的金屬皂的種類而不同。例如生產(chǎn)硬脂酸鈣時其范圍為1.00-1.05，優(yōu)先選擇的是1.00-1.02。如當(dāng)量比低于1.00，則在隨后的洗滌步驟中難于除盡的殘留堿皂量便會增加，如超過1.05，則淤漿不穩(wěn)定，金屬皂飄浮在水層上。生產(chǎn)硬脂酸鋅時，無機(jī)金屬鹽/堿皂當(dāng)量比為0.95-1.00，優(yōu)先選擇的是0.98-1.00，超出之范圍就會產(chǎn)生如同上述的缺點(diǎn)。
用本發(fā)明方法生產(chǎn)的金屬皂水漿的適合濃度在很大程度上決定于金屬皂的種類。生產(chǎn)硬脂酸鈣或硬脂酸鋅時其濃度常在5-20重量%，優(yōu)先選擇8-15重量%。濃度太低時會出現(xiàn)有關(guān)反應(yīng)器規(guī)模方面的缺點(diǎn)，盡管方法是連續(xù)的;濃度太高(即粘度太高)的淤漿會損害操作性能。
這樣得到的金屬皂水漿再以常用的方法進(jìn)行過濾、洗滌和干燥，需要時還可進(jìn)一步進(jìn)行研磨。所制得的金屬皂顆粒具有特有的小的平均粒度，一般在2.5-3.5μm的范圍內(nèi)，小于常規(guī)的粒度4.5-5.5μm。
發(fā)明人經(jīng)繼續(xù)研究的制備顆粒細(xì)度比上述范圍大的金屬皂顆粒，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在加熱下連續(xù)混合水漿時，顆粒細(xì)度隨時間增長而增大，例如在95℃下將水漿混合30分鐘，其顆粒細(xì)度與常規(guī)產(chǎn)品的細(xì)度相同。改變混合時間和溫度可以得到各種粒度的金屬皂顆粒。
用于粉末冶金或顏料分散的金屬皂根據(jù)用途要求有不同的顆粒細(xì)度。常規(guī)的復(fù)分解法不需要對顆粒細(xì)度有精確的控制，而本發(fā)明的在加熱下連續(xù)混合的方法則可容易地得到滿足需要的顆粒細(xì)度的金屬皂。
淤漿的混合可采用裝有多個葉輪和一溢流排放口的反應(yīng)容器以連續(xù)方式進(jìn)行。在上述條件下所得到的金屬皂水漿的混合不要求加入過量的無機(jī)鹽或堿皂?；旌蠒r的溫度通常是50-100℃，優(yōu)先選擇70-90℃。增大顆粒細(xì)度的效果是不可能在低溫下產(chǎn)生的。混合溫度愈高，達(dá)到所需顆粒細(xì)度所需要的時間愈短。
根據(jù)金屬皂水溶液具如上所述的賓漢流體特性，本發(fā)明按以下方式設(shè)計，即，將堿皂水溶液和無機(jī)鹽分別直接送到混料機(jī)旋轉(zhuǎn)的葉輪表面，并將產(chǎn)生的金屬皂水漿迅速從混料機(jī)排放出去，由此以穩(wěn)定方式連續(xù)制備金屬皂水漿而不會引起起始原料進(jìn)料通道和混料機(jī)內(nèi)的阻塞現(xiàn)象。
再者，由于堿皂水溶液和無機(jī)金屬鹽是被混料機(jī)的葉輪所分散并即時混合在一起的，在最終產(chǎn)品中基本上阻了游離堿皂、游離無機(jī)金屬鹽或副產(chǎn)品堿金屬鹽或銨鹽的摻入。
本發(fā)明方法所得到的金屬皂的顆粒細(xì)度比常規(guī)不連續(xù)體系所得到的顆粒細(xì)度小時，可藉延長加熱混合的時間而增大，混合時間超出某一時間時便不再產(chǎn)生效果，所以顆粒細(xì)度不會超過某一界限。此現(xiàn)象的機(jī)理目前尚不清楚。
現(xiàn)將本發(fā)明方法產(chǎn)生的效果總結(jié)如下(a)可通過復(fù)分解法連續(xù)制備金屬皂水漿，因而不需要常規(guī)的不連續(xù)復(fù)分解法所用的龐大反應(yīng)容器。由混料機(jī)和小型陳化罐構(gòu)成的簡單反應(yīng)容器已足以進(jìn)行生產(chǎn)，大大地降低了反應(yīng)容器的成本。同時生產(chǎn)的連續(xù)性也降低了能量消耗。
(b)由本發(fā)明方法制得的水漿中的金屬皂顆?；旧喜槐挥坞x堿皂所污染。游離堿皂是作為表面活性劑以均勻的溶解狀態(tài)存在于淤漿中的。因此，與常規(guī)復(fù)分解法相比，常規(guī)法中的堿皂應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來控制，同時還要觀察反應(yīng)淤漿的分散狀態(tài);而本發(fā)明方法在有小量游離堿皂存在下總可得到幾乎不飄浮的穩(wěn)定的金屬皂淤漿，因而顯著改進(jìn)了加工性能。
(c)按本發(fā)明方法制備的金屬皂水漿要經(jīng)過過濾、洗滌和干燥，需要時按常法進(jìn)行研磨以得到最終產(chǎn)品。因?yàn)榻饘僭眍w?；旧喜槐挥坞x堿皂、游離無機(jī)金屬鹽或副產(chǎn)品堿金屬鹽或銨鹽所污染，所以這些雜質(zhì)容易用小量水洗滌而除去，得到水溶性雜質(zhì)含量小的金屬皂。此效果在制備硬脂酸鋅的時候是特別明顯的。
(d)本發(fā)明方法所制取的水漿中的金屬皂顆粒可由加熱混合增大其粒度，得到的顆粒不僅與常規(guī)不連續(xù)的復(fù)分解法所得到的顆粒細(xì)度相同，而且還可根據(jù)最終用途改變細(xì)度，特別是它可以得到比常規(guī)不連續(xù)復(fù)分解法所得到的顆粒細(xì)度更小的顆粒。
因此，本發(fā)明的方法克服了常規(guī)復(fù)分解法的缺點(diǎn)并提供了質(zhì)量高的各種顆粒細(xì)度的金屬皂。
現(xiàn)以下述各實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。但應(yīng)知道，本發(fā)明是不能認(rèn)為只限于此的。除非另外指明，實(shí)例中的百分率都是以重量計算的。
實(shí)例1在一500升的反應(yīng)容器中加入50公斤硬脂酸(中和值200)、14.9公斤48%的氫氧化鈉和385公斤水，于90℃下加熱30分鐘，制備12%的硬脂酸鈉(下稱Na-St)水溶液。
分別用恒速進(jìn)料泵分別以100公斤/小時和12.1公斤/小時的速度將Na-St水溶液和20%的氯化化鈣水溶液連續(xù)地垂直送入離心泵“CSX-503”(Kabushikikaisha Torishima Seisakusho制造，排放量＝0.25m3/min×10mH，轉(zhuǎn)數(shù)3600rpm)真空面的旋轉(zhuǎn)葉輪表面上，為時4.5小時，以制備硬脂酸鈣(下稱Ca-St)水漿。CaCl2/Na-St當(dāng)量比為1.02。
所用的離心泵具有渦輪葉輪，是垂直放置的。供給部分(真空面)的管路設(shè)計使兩種起始溶液可以分別直接送至旋轉(zhuǎn)的渦輪葉輪表面，排放部分的管路設(shè)計盡可能寬而短，使反應(yīng)淤漿不能聚集在泵中。
將所產(chǎn)生的Ca-St水漿于90℃在裝有兩個葉輪的混合罐中繼續(xù)混合1小時的駐留時間。然后將水漿在壓濾機(jī)里過濾，再以5倍Ca-St干粉體積量的水洗滌。所得到的濕濾餅含水量為33%，濕濾餅在熱空氣干燥器中進(jìn)行干燥，其溫度設(shè)置在105℃，最后得到Ca-St粉末。Ca-St粉末的水溶物含量為0.18%，平均顆粒細(xì)度為5.3μm。
實(shí)例2分別用恒速進(jìn)料泵分別以100公斤/小時和15.8公斤/小時的進(jìn)料速度將按實(shí)例1的方法制備的12%的Na-St水溶液和20%的硫酸鋅水溶液連續(xù)送入如實(shí)例1中使用的相同的離心泵內(nèi)制備硬脂酸鋅水漿(下稱Zn-St)。ZnSO4/Na-St當(dāng)量比為0.99。
然后，按實(shí)例1相同的方法繼續(xù)混合Zn-St水漿，在壓濾機(jī)中過濾，以10倍Zn-St干粉體積量的60℃溫水洗滌。所得到的濕濾餅的含水量為26%。在105℃的熱空氣干燥器中干燥濕濾餅，得到粉狀Zn-St。粉狀Zn-St的水溶物含量為0.39%，平均顆粒細(xì)度為5.7μm。
實(shí)例3在一500升的反應(yīng)容器中加入55公斤硬脂酸(中和值200)、16.3公斤48%的氫氧化鈉和352公斤水，在90℃下混合30分鐘制備14%的Na-St水溶液。分別用恒速進(jìn)料泵分別以1600公斤/小時和120公斤/小時的進(jìn)料速度將Na-St水溶液和35%的氯化鈣水溶液連續(xù)送入如實(shí)例1所用的離心泵15分鐘以制備Ca-St水漿。CaCl2/Na-St當(dāng)量比為1.02。
將一部分所得到的Ca-St水漿取出并進(jìn)一步在90℃混合1小時，在壓濾機(jī)中過濾，用5倍Ca-St干粉體積量的水洗滌，得到含水量為34%的濕濾餅。在105℃的熱空氣干燥器中將濕濾餅進(jìn)行干燥，得到粉狀Ca-St。粉狀Ca-St含水溶物0.22%，平均顆粒細(xì)度為5.0μm。
實(shí)例4分別用恒速進(jìn)料泵分別以10.0公斤/小時、7.13公斤/小時和72.9公斤/小時的進(jìn)料速度將硬脂酸(中和值200)、20%氫氧化鈉和90℃的熱水連續(xù)送入在線高速混料機(jī)(line homomixer)以制備12%的Na-St水溶液，從出口連續(xù)送入與實(shí)例1所用的相同的離心泵，在離心泵中與用恒速進(jìn)料泵以10.1公斤/小時的進(jìn)料速度加入的20%的氯化鈣水溶液混合。CaCl2/Na-St的當(dāng)量比為1.02。
所得到的Ca-St水漿經(jīng)與實(shí)例1相同的方法混合、過濾、洗滌和干燥后，得到水溶物含量為0.23%的Ca-St粉末，平均顆粒細(xì)度為4.9μm。
對比實(shí)例1分別用恒速進(jìn)料泵分別以100公斤/小時和12.1公斤/小時的進(jìn)料速度將按與實(shí)例1相同方法制備的12%的Na-St水溶液以及20%的氯化鈣水溶液送入一離心泵。此例所用的離心泵與實(shí)例1不同，其供應(yīng)部分的設(shè)計使兩種溶液可在通過管道時互相匯合，然后再供給渦輪葉片。從開始進(jìn)料起一分鐘有Ca-St水漿排放出來，此后供應(yīng)一側(cè)的管道Ca-St阻塞，使反應(yīng)無法繼續(xù)進(jìn)行。
對比實(shí)例2分別用恒速進(jìn)料泵分別以80公斤/小時和9.6公斤/小時的進(jìn)料速度將按與實(shí)例1相同方法制備的12%的Na-St水溶液以及20%的氯化鈣水溶液送入一在線研磨機(jī)。所用的在線研磨機(jī)的自排放能力不強(qiáng)。從開始進(jìn)料起10分鐘有Ca-St水溶液排放出來，但此后研磨機(jī)內(nèi)聚集了Ca-St，使反應(yīng)無法繼續(xù)進(jìn)行。經(jīng)觀察研磨機(jī)內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)在產(chǎn)生剪力部位的后部凹陷處有濃稠的Ca-St聚集。
對比實(shí)例3在一500升的反應(yīng)容器中加入45公斤硬脂酸(中和值200)、13.4公斤48%的氫氧化鈉和347公斤水，在90℃下混合30分鐘制備12%的Na-St水溶液。在此水溶液(90℃)中加入45.4公斤20%的氯化鈣水溶液，歷時30分鐘。然后在90℃下混合30分鐘，得到Ca-St水漿。CaCl2/Na-St當(dāng)量比為1.02。
所得到的水漿在壓濾機(jī)內(nèi)過濾，以2倍Ca-St干粉體積量的水洗滌，得到含水量為31%的濕濾餅，經(jīng)在105℃的熱空氣干燥器中干燥后，得到含水溶液物為0.31%的粉狀Ca-St，其平均顆粒細(xì)度為5.1μm。
對比實(shí)例4除將12%Na-St水溶液保持在70℃和在加入氯化鈣水溶液后立即將水漿進(jìn)行脫水(接著進(jìn)行洗滌和干燥)外，重復(fù)對比實(shí)例3的步驟，得到的粉狀Ca-St的平均顆粒細(xì)度為4.4μm。以不連續(xù)反應(yīng)制備的Ca-St很難將顆粒細(xì)度控制在此值以下。
對比實(shí)例5將按對比實(shí)例3的方法制備的保持在90℃的12%的Na-St水溶液加入一500升的反應(yīng)容器內(nèi)，再向其中加入62.8公斤20%硫酸鋅水溶液，歷時30分鐘，在90℃下混合30分鐘，得到Zn-St水漿。ZnSO4/Na-St當(dāng)量比為0.97。
將水漿在壓濾機(jī)內(nèi)過濾，以10倍Zn-St干粉體積量的60℃熱水洗滌，得到含水量為28%的濕濾餅。將濕濾餅在105℃的熱空氣干燥器中干燥，得到含水溶物為0.92%的粉狀Zn-St，其平均顆粒細(xì)度為6.0μm。
對比實(shí)例6將按對比實(shí)例3的方法制備的90℃的12%Na-St水溶液置于一500升的反應(yīng)容器內(nèi)，再向其中加入63.4公斤的20%硫酸鋅水溶液，歷時30分鐘。從加畢起幾分鐘內(nèi)Zn-St層便完全浮離水層，不能進(jìn)行下一步的處理。ZnSO4/Na-St當(dāng)量比為0.98。
現(xiàn)將實(shí)例1-4和對比實(shí)例1-6的結(jié)果示于表1。表1的結(jié)果清楚地表明了本發(fā)明方法的優(yōu)越性。表1中的“LM”為在線研磨機(jī)，“P-1”和“P-2”為離心泵。P-1的設(shè)計能使兩部分起始原料分別送入渦輪葉片并使排放一側(cè)的管道有較小的阻力。P-2的設(shè)計是使兩部分起始原料在管道中混合后再供給渦輪葉片，排放一側(cè)的管道如同P-1具有較小的阻力。
表1實(shí)例號 金屬皂 反應(yīng)方式 混料機(jī) 當(dāng)量比 水溶物 平均粒度(%) (μm)實(shí)例1 Ca-St 連續(xù) P-1 1.02 0.18 5.3實(shí)例2 Zn-St 連續(xù) P-1 0.99 0.39 5.7實(shí)例3 Ca-St 連續(xù) P-1 1.02 0.22 5.0實(shí)例4 Ca-St 連續(xù) P-1 1.02 0.23 4.9對比實(shí)例1 Ca-St 連續(xù) P-2 1.02 供應(yīng)一側(cè)阻塞，生產(chǎn)不能進(jìn)行對比實(shí)例2 Ca-St 連續(xù) LM 1.02 混料機(jī)阻塞，生產(chǎn)不能進(jìn)行對比實(shí)例3 Ca-St 間歇 - 1.02 0.31 5.1對比實(shí)例4 Ca-St 間歇 - 1.02 - 4.4對比實(shí)例5 Zn-St 間歇 - 0.97 0.92 6.0對比實(shí)例6 Zn-St 間歇 - 0.98 反應(yīng)后Zn-St 立即分離飄浮實(shí)例5將1公斤在實(shí)例1的離心泵中制得的Ca-St水漿從出口放出，在表2所示的條件下在2升的燒瓶中混合。水漿用布氏漏斗減壓過濾，然后在漏斗以500ml水洗滌，再用熱空氣干燥器干燥。所得到的粉狀Ca-St的平均粒度示于表2。
表2試驗(yàn)號 混合溫度(℃) 混合時間(秒) 平均粒度(μm)1 75 30 4.02 75 60 4.63 75 90 4.94 75 120 5.35 85 30 4.56 85 60 5.07 85 90 5.38 85 120 5.59 95 30 5.010 95 60 5.511 95 90 5.812 95 120 5.913 未進(jìn)行混合 2.7現(xiàn)將所得到的金屬皂顆粒的混合時間與平均顆粒細(xì)度間的關(guān)系(以溫度為參數(shù))示于圖1。圖中的小方塊、小三角形和小圓分別指75℃、85℃和95℃的曲線。從表2和圖1可看出，改變溫度和混合時間就可得到各種不同細(xì)度的Ca-St顆粒。
本發(fā)明已經(jīng)詳細(xì)敘述及給出了特定的具體實(shí)施方案。本領(lǐng)域技術(shù)熟練者顯而易知，其中的各種變化或改變都不能脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用復(fù)分解法連續(xù)制備金屬皂的方法，其特征在于該方法是將堿皂水溶液和無機(jī)金屬鹽分別直接送入混料機(jī)的旋轉(zhuǎn)的葉輪表面，將它們即時混合在一起，并將所得到的金屬皂水漿從混料機(jī)及時排放出來。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中無機(jī)金屬鹽/堿皂當(dāng)量比的范圍為0.95-1.05。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中從混料機(jī)排放出的金屬皂水漿在加熱下進(jìn)一步混合以增加金屬皂顆粒的粒度。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所說的加熱下的混合，其溫度為50-100℃。
全文摘要
用復(fù)分解法連續(xù)制備金屬皂的方法，該方法是將堿皂水溶液和無機(jī)金屬鹽分別直接送入混料機(jī)旋轉(zhuǎn)葉輪的表面以將它們即時混合在一起，并將所得到的金屬皂水漿從混料機(jī)及時排放出來。使用小型反應(yīng)容器便可得到無未反應(yīng)起始原料或副產(chǎn)物污染的金屬皂，并且降低了能量消耗。
文檔編號C07C51/00GK1052140SQ8910891
公開日1991年6月12日 申請日期1989年11月27日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月28日
發(fā)明者吉澤文彥, 菊地文男, 小島成一, 湯朝賢一 申請人:日本油脂株式會社