一种烷基糖苷的漂白脱色装置及脱色方法与流程

1.本发明属于烷基糖苷的后处理漂白脱色技术领域，具体涉及一种烷基糖苷的漂白脱色装置。


背景技术：

2.烷基糖苷是一种温和型非离子表面活性剂，由天然可再生资源脂肪醇和葡萄糖在酸性催化剂下脱水生成，具有良好的生物降解性，有利于环境保护，是国际公认的首选“绿色”功能性表面活性剂。其具有泡沫丰富细腻、稳泡性能好、较强的配伍性、协同效应明显、较强的广谱抗菌活性、耐强碱以及抗盐性强等诸多优点。因此该表面活性剂无论从资源、环保或从消费者心里角度考虑，都显示出强大的生命力。它顺应了绿色、环保要求，越来越受到人们的重视。随着人们环保意识的加强及apg产品质量的提高，apg除了在农药乳化剂、纺织印染助剂等方面应用外，浅色apg产品已广泛在香波、沐浴液、洗面奶等个人护理用品及餐具洗洁精和洗衣液等家庭洗涤剂产品中得到推广应用，并出口欧美及东南亚等国家。而色泽是衡量表面活性剂的重要质量指标之一，较好的色泽和外观能扩大apg产品的应用范围，特别是作为个人护理品原料，浅色透明的外观当然会提高它的商品价值。而且色泽加深，质量会降低，甚至伴有不好的气味，会大大影响产品的使用性能，若用此产品配制与人体直接接触的产品如化妆品等，甚至会对人体皮肤产生一定的刺激性。而色泽低的表面活性剂，质量好，对于人体安全，危害小。
3.工业生产烷基糖苷的方法主要有两种，一种是早期使用的“两步法”，也称之为“转糖苷化法或缩醛交换法”，即就是先使用葡萄糖与低级醇反应，然后再和高级醇进行缩醛交换反应，得到高级的糖苷，最后经蒸馏、漂白等工艺制得烷基糖苷水溶液。此方法虽然生产过程容易控制，但所得的apg产品质量较差（特别是产品含有较多具有强烈的刺激性气味），而且制得的烷基糖苷存在颜色较深，残醇含量高，且反应时间较长等问题，最终产品多为混苷，不利于后序工段衍生物的制备，影响最终产品质量，且产品hlb值不易调控，因而该方法逐渐被淘汰。生产烷基糖苷的另一种方法是“一步法”，又称之为直接糖苷化法，即在一定温度、压力和酸性催化剂存在下，使葡萄糖直接和高级醇（用于制备烷基糖苷的通常是c8-c20的醇）进行固/液相反应，反应原理是葡萄糖环上的半缩醛羟基与脂肪醇羟基的缩醛化过程，即苷化反应，然后经中和、蒸馏脱醇、精制漂白后得到烷基糖苷产品，该方法为目前的主流方法。
4.但是，无论是“两步法”的生产工艺还是“一步法”的生产工艺，经脱醇后的烷基糖苷由于其中的葡萄糖以及糖苷等热敏性物质长时间受热被焦化，一般都带有很重的色泽，而且在“一步法”生产烷基糖苷的过程中，由于葡萄糖不溶于高级脂肪醇，形成固液两相而且糖容易形成结块，聚集、沉降堆积到反应器底部被焦化造成产物颜色加深，因此需要进一步精制处理——脱醇和脱色后方能出厂。
5.而脱醇及脱色工艺一直是国内外研究的重点，由于烷基多苷的物化特性，如何将反应后产品中的游离醇的含量降至1%以下，一直是工业上的操作难点。目前，工业上多采用
两级串联蒸发装置，一般第一级为降膜式蒸发器，在此蒸发器上可将大部分的脂肪醇脱除，之后再采用带刮板的膜式蒸发器或短程蒸发器作为第二级脱除剩余的脂肪醇，也有厂家在此基础上增加一个蒸发器，采用三级蒸发装置。
6.近几年，有人针对高温脱醇带来的烷基多苷的色泽加深问题提出了新的脱醇方法，如溶剂萃取法，吸附解吸法，超临界流体萃取法以及硅石吸附法等。华南理工大学的蓝仁华对比了溶剂萃取法和减压蒸馏法，结果表明：采用乙醚作为萃取剂可以将产品中残醇含量降至0.9%，并有效地减少了提纯分离时间，可得到无色高纯度的烷基多苷样品。但从工业角度考虑，这些方法均不适合工业化生产。游离脂肪醇除去后，产物的颜色仍然很深，不能满足市场中客户的需求，因此，还需要对产物进行脱色处理。而常用的脱色方法有物理脱色和化学脱色。
7.物理脱色主要借助吸附剂来吸附烷基糖苷中的显色物质，所用吸附剂有活性炭、膨润土、硅藻土、沸石和大孔树脂等。活性炭是最常用的吸附型脱色剂，不仅具有脱色功能，而且还具有去除异味的作用。物理脱色能够实现脱色功能，但脱色效果有限，且在脱色过程中存在目标产物吸附损失的问题。
8.化学脱色主要利用脱色剂破坏烷基糖苷中的显色基团，有氧化脱色、还原脱色和光脱色。还原脱色是预先将在蒸馏过程中成为着色物的成分除去，从而避免了产品颜色加深；采用光脱色的最大长处是不引进任何杂质到产品中，但这两种脱色技术仍不是十分成熟。目前比较成熟的脱色工艺是氧化脱色，常用脱色剂有次氯酸盐、二氧化氯、过氧化氢、臭氧、过氧酸、连二亚硫酸钠、硼氢酸钠和亚硫酸氢钠等。日本专利jp91-71481介绍，糖醇反应时，采用紫外线照射具有一定的脱色效果。德国专利de3940827介绍，采用100～1000w的汞灯来照射糖苷水溶液，也取得了较好的结果。
9.由于在烷基糖苷制备过程中，经常会出现的问题是由于反应条件控制不当，出现分解、焦化等的副反应，且所用原料葡萄糖为热、酸敏感性物质，导致了产品的色泽加深，质量降低，甚至伴有不好的气味，大大影响了产品的使用性能。因此，漂白脱色是必不可少的工序。为了改进色泽，除了改进工艺条件外，常选用双氧水作为漂白剂，用双氧水脱色，无副产物产生，无污染，是理想的漂白剂。
10.漂色原理：h2o2在碱性介质中生成羟基阴离子：h2o2 oh-→
hoo- h2o，利用过氧离子破坏共轭大分子结构使其失去发色基团，使烷基糖苷脱色。
11.在碱性条件下有利于氧化反应，控制ph值为8~12。通过实验证明：产品中残糖量越低，漂白后色泽越浅；总固含量越低，越容易漂白。用过氧化氢漂白apg时添加脱色助剂，不仅制得的产品色泽浅，而且对热、碱的稳定性好。中国日用化学工业研究院的张杰曾就双氧水漂白烷基多苷做过研究，结果表明：采用四乙酰乙二胺活化双氧水体系可以有效地降低烷基多苷的色泽。乙二胺四乙酸镁钠也有较好的助漂效果，以它（添加量为0.3%~0.5%）为漂色助剂时，漂液在常温和高温下的色泽稳定性良好。漂白结束后，残存的双氧水将使产品在放置过程中色泽及气味变坏，ph转变为酸性，一般可加入还原性物质如nabh4和mno来分解残余双氧水，确保产品存放的稳定性。用二氧化锰、铂族元素、过氧化酶和抗坏血酸及其盐与残留产品中的过氧化氢接触，使其分解，使过氧化氢的含量降到用碘量滴定法检测不出，从而得到气味和色泽保存稳定性非常好的烷基糖苷。在漂白工艺中加入碱土金属离子（如mg
2
和zn
2
）和碱金属的硅酸盐，或添加水滑石、三醋酸甘油酯作为活化剂，可改善过氧化氢
的漂白效果和漂白后产品颜色的稳定性。
12.衡量漂白的依据：物质显色意味着该色的互补色的那一部分光的吸收最大，物质的漂白可以认为从物质中除去或损坏吸光物质。根据kubelka-munk理论，就是光吸收系数下降，而光散射系数则变化很小。衡量漂白的效果时，可用可见光吸收的降低来判断。
13.专利cn201530788u公开了一种浅色透明烷基糖苷的脱色、漂白装置，包括漂白反应器筒体，筒体内设置带螺旋的搅拌器，变普通漂白反应釜物料旋转翻动为上下翻动，但是使用此种装置，漂白剂与烷基糖苷充分混合效果差，漂白脱色过程中严重起泡。
14.专利jp91-71481介绍烷基糖苷在反应过程中照射紫外线，有一定的脱色效果；专利de3940827中提到烷基糖苷水溶液在30℃下用汞灯照射，也可得到品质良好的烷基糖苷产品，但这两种脱色技术不成熟，无法工业化生产。
15.专利cn1305886c，cn1077397a，cn100390187c中是都是以双氧水对脱醇后的溶液进行漂白，但是，此种漂白方法由于双氧水本身的分解造成双氧水利用率低，同时会使烷基糖苷的水溶液产生稳定的泡沫使漂白过程难以进行（双氧水分解产生氧气，氧气从溶液内冒出使溶液形成大量气泡），另外漂白后的产品中有过量未分解的双氧水存在，造成颜色不稳定，产品储藏中易于返黄。
16.专利us6166189提出用硼氢化锂、或硼氢化钠、硼氢化钾处理漂白后的烷基糖苷水溶液，以除掉多余的双氧水，使产品稳定，但金属硼氢化物昂贵，生产成本高，不适合工业化生产。
17.目前采用的漂白脱色方法主要是间歇法釜式工艺，通过分批次加入双氧水，易存在以下问题：一、反应过程在反应釜中进行，在反应釜的液面上方会形成大量的泡沫；二、需要等待前面的泡沫消除后才能加入后续双氧水，耗费大量时间；三、后续加入的双氧水是从上部加入，会有泡沫的阻隔，在此过程，由于釜内的温度高，部分双氧水未接触到物料就已经分解，往往会需要更多量的双氧水；四、检测产品是否漂白完成后，如果再补加双氧水，也会出现上述的问题；五、这个反应的过程较长，会增加产品的质量的不稳定性；六、产品中有很多过量的双氧水残留，去除的话，会增加成本。


技术实现要素：

18.本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种较间歇釜式方法产生的泡沫少、双氧水用量少、脱色效果好、漂白时间短、操作简单、效率高、成本低、易于实现自动化控制的一种烷基糖苷的漂白脱色装置。
19.实现上述目的的技术方案是：一种烷基糖苷的漂白脱色装置，其特征在于：包括反应釜、烷基糖苷粗品储罐、烷基糖苷接收罐、双氧水储罐，所述烷基糖苷粗品储罐通过串接的计量泵、第一控制阀连接反应釜的进料口，所述反应釜的出料口连接有第二控制阀，第二控制阀的出口端通过第一管路连接有循环泵，循环泵的出口端通过第二管路连接反应釜；所述烷基糖苷接收罐通过第三控制阀连接第一管路，双氧水储罐通过串接的流量计、第四控制阀连接第一管路。
20.进一步地，所述循环泵为强力自吸多相流泵。
21.本发明的另一个目的在于提供一种烷基糖苷的漂白脱色方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）打开第一控制阀，关闭第二、第三、第四控制阀，启动计量泵，将设定量的烷基糖苷粗品从烷基粗苷粗品储罐中输送至反应釜中，之后关闭第一控制阀；2）向反应釜中加入硫酸镁和液碱，再将反应釜升温至75-80℃，同时将反应釜中的烷基糖苷粗品、硫酸镁和液碱搅拌均匀得到混合原料；3）打开第二、第四控制阀，启动循环泵，同时保持反应釜的工作温度在75-80℃，在循环泵的作用下，双氧水储罐中的双氧水经流量计输出，并在输出量达到设定量时，关闭第四控制阀，双氧水储罐输出的双氧水与反应釜输出的混合原料依次经第一管路、第二管路、反应釜循环反应14-17h，得到烷基糖苷产品；4）关闭循环泵，打开第三控制阀，启动打料泵，将反应得到的烷基糖苷产品输入烷基糖苷接收罐。
22.进一步地，所述硫酸镁与烷基粗苷粗品的质量比为0.1～0.5：100，液碱与烷基粗苷粗品的质量比为5～15：100，双氧水与烷基糖苷粗品的质量比为5～15：100。
23.进一步地，所述计量泵的流量为0～2000kg/h，压力为0.1～1.0mpa。
24.进一步地，流量计的流量为0～250kg/h，压力为0.1～1.0mpa。
25.进一步地，所述烷基糖苷粗品为深色烷基糖苷水溶液，浓度范围50%~80%。
26.进一步地，所用烷基糖苷为c8-14烷基糖苷。
27.本发明设置有强力自吸多相流泵，通过强力自吸多相流泵将双氧水打入釜中，使整个体系形成一个循环体系，使得双氧水的加入可以变成可控的、可持续的，可以减少其使用的量，减少泡沫瞬间产生的量，缩短等待泡沫消除的时间。
28.本发明的双氧水与物料漂白的过程是循环的，在管道中就开始与物料初混，两者相溶，即使有泡沫的阻隔，双氧水仍在对物料进行漂白，这个过程对于双氧水的损失可以降低到最低，同时也因为循环体系，液体是上下流动的，可以缩短釜内的泡沫消除的时间；反应时间的缩短，对于产品的不稳定性有所减少，对于产品的质量有所改善。
29.总之与现有技术相比，本发明可以解决对于漂白产生的泡沫带来的一系列问题。因为双氧水的加入是可控的，可持续的，所以操作简单，人工减少，且易于自动化控制；因为漂白过程有强力自吸多相流泵的加入，使其变成一个可循环的体系，所以增加了双氧水的漂白效率，减少损失，减少了双氧水的使用量，缩短了反应的时长，同时也因此生产效率得到提升，成本得到减少，产品的质量得到改善。
附图说明
30.图1为本发明烷基糖苷的漂白脱色装置的系统原理图。
具体实施方式
31.为了更便于理解本发明，下面结合附图1通过具体实施方式对本发明作进一步的描述；显然所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本发明的保护范围并不局限于此；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其它实施例都属于本发明的保护范围。
32.如图1所示，本发明公开了一种烷基糖苷的漂白脱色装置，包括反应釜1、烷基糖苷粗品储罐4、烷基糖苷接收罐3、双氧水储罐2，所述烷基糖苷粗品储罐4通过串接的计量泵
10、第一控制阀6连接反应釜1的进料口，所述计量泵的流量为0～2000kg/h，压力为0.1～1.0mpa，所述反应釜1的出料口连接有第二控制阀9，第二控制阀9的出口端通过第一管路13连接有循环泵5，所述循环泵5为强力自吸多相流泵，循环泵5的出口端通过第二管路14连接反应釜1。
33.所述烷基糖苷接收罐2通过串接的第三控制阀7、打料泵15连接第一管路13，双氧水储罐3通过串接的流量计11、第四控制阀8连接第一管路13，流量计的流量为0～250kg/h，压力为0.1～1.0mpa。
34.为了在反应过程中达到良好的保温效果，第一管路13、第二管路14外包裹有保温层。
35.本发明还公开了一种上述漂白脱色装置的漂白脱色方法，包括如下步骤：1）打开第一控制阀6，关闭第二控制阀9、第三控制阀7、第四控制阀8，启动计量泵10，将设定量的烷基糖苷粗品从烷基粗苷粗品储罐4中输送至反应釜1中，之后关闭第一控制阀6；2）向反应釜1中加入硫酸镁和液碱（浓度为30～35%的氢氧化钠水溶液），再将反应釜1升温至75-80℃，同时将反应釜1中的烷基糖苷粗品、硫酸镁和液碱搅拌均匀得到混合原料；其中，硫酸镁与烷基粗苷粗品的质量比为0.1～0.5：100，液碱与烷基粗苷粗品的质量比为5～15：100；3）打开第二控制阀9、第四控制阀8，启动循环泵5，同时保持反应釜1的工作温度在75-80℃，在循环泵5的作用下，双氧水储罐2中的双氧水（浓度为25％-35％）经流量计11输出，并在输出量达到设定量时，关闭第四控制阀8，双氧水储罐3输出的双氧水与反应釜1输出的混合原料依次经第一管路13、第二管路14、反应釜1循环反应14-17h，得到烷基糖苷产品；其中，双氧水与烷基糖苷粗品的质量比为5-15：100。
36.4）关闭循环泵5，打开第三控制阀7，启动打料泵15，将反应得到的烷基糖苷产品输入烷基糖苷接收罐2。
37.实施例1本实施例所用的烷基糖苷粗品浓度为50%的c8-10烷基糖苷水溶液，具体步骤如下：1）打开第一控制阀6，关闭第二控制阀9、第三控制阀7、第四控制阀8，启动计量泵10，将5000kg烷基糖苷粗品从烷基粗苷粗品储罐4中输送至反应釜1中，之后关闭第一控制阀6；2）向反应釜1中加入5kg硫酸镁和250kg浓度为30%的液碱，再将反应釜1升温至75℃，同时将反应釜1中的烷基糖苷粗品、硫酸镁和液碱搅拌均匀得到混合原料；3）打开第二控制阀9、第四控制阀8，同时保持反应釜1的工作温度在75℃，启动循环泵5，双氧水储罐2经流量计11输出250kg的双氧水（浓度为25％），之后关闭第四控制阀8，双氧水储罐2输出的双氧水与反应釜1输出的混合原料依次经第一管路13、第二管路14、反应釜1循环反应14h，得到呈浅色至无色的烷基糖苷产品；4）关闭循环泵5，打开第三控制阀7，启动打料泵15，将反应得到的烷基糖苷产品输
入烷基糖苷接收罐2。
38.实施例2本实施例所用的烷基糖苷粗品浓度为60%的c8-10烷基糖苷水溶液，具体步骤如下：1）打开第一控制阀6，启动计量泵10，将6000kg烷基糖苷粗品从烷基粗苷粗品储罐4中输送至反应釜1中；2）向反应釜1中加入6kg硫酸镁和300kg浓度为35%的液碱，再将反应釜升温至80℃，同时将反应釜中的烷基糖苷粗品、硫酸镁和液碱搅拌均匀得到混合原料；3）打开第二控制阀9、第四控制阀8，同时保持反应釜1的工作温度在80℃，启动循环泵5，双氧水储罐2经流量计11输出360kg的双氧水（浓度为35％），关闭第四控制阀8，双氧水储罐2输出的双氧水与反应釜1输出的混合原料依次经第一管路13、第二管路14、反应釜1循环反应16h，得到呈浅色至无色的烷基糖苷产品；4）关闭循环泵5，打开第三控制阀7，启动打料泵15，将反应得到的烷基糖苷产品输入烷基糖苷接收罐2。
39.实施例3本实施例所用的烷基糖苷粗品浓度为50%的c12-14烷基糖苷水溶液，具体步骤如下：1）打开第一控制阀6，启动计量泵10，将5000kg烷基糖苷粗品从烷基粗苷粗品储罐4中输送至反应釜1中；2）向反应釜1中加入25kg硫酸镁和450kg浓度为35%的液碱，再将反应釜升温至75℃，同时将反应釜中的烷基糖苷粗品、硫酸镁和液碱搅拌均匀得到混合原料；3）打开第二控制阀9、第四控制阀8，启动循环泵5，双氧水储罐2经流量计11输出500kg的双氧水，关闭第四控制阀8，双氧水储罐2输出的双氧水与反应釜1输出的混合原料依次经第一管路13、第二管路14、反应釜1循环反应17h，得到呈浅色至无色的烷基糖苷产品；4）关闭循环泵5，打开第三控制阀7，启动打料泵15，将反应得到的烷基糖苷产品输入烷基糖苷接收罐2。
40.实施例4本实施例所用的烷基糖苷粗品浓度为80%的c12-14烷基糖苷水溶液，具体步骤如下：1）打开第一控制阀6，启动计量泵10，将5000kg烷基糖苷粗品从烷基粗苷粗品储罐4中输送至反应釜1中；2）向反应釜1中加入25kg硫酸镁和750kg浓度为35%的液碱，再将反应釜升温至75℃，同时将反应釜中的烷基糖苷粗品、硫酸镁和液碱搅拌均匀得到混合原料；3）打开第二控制阀9、第四控制阀8，启动循环泵5，双氧水储罐2经流量计11输出750kg的双氧水，关闭第四控制阀8，双氧水储罐2输出的双氧水与反应釜1输出的混合原料依次经第一管路13、第二管路14、反应釜1循环反应17h，得到呈浅色至无色的烷基糖苷产品；4）关闭循环泵5，打开第三控制阀7，启动打料泵15，将反应得到的烷基糖苷产品输
入烷基糖苷接收罐2。
41.对比实施例（采用间歇釜式反应装置）本实施例所用的烷基糖苷粗品浓度为50%的c8-10烷基糖苷水溶液，具体步骤如下：1）通过计量泵将5000kg的烷基糖苷粗品从烷基粗苷粗品储罐中输送至反应釜中；2）向反应釜中加入5kg的硫酸镁和250kg浓度为35%的液碱，再将反应釜升温至75℃，在此升温过程中，原料、硫酸镁和液碱混合均匀；3）混合均匀后，向反应釜中分批投入360kg的双氧水，在温度75-85℃进行反应，反应26小时得到浅色至无色的烷基糖苷产品；由实施例1、2、3、4与对比例对比可以看出，相同的粗苷料漂白所用的双氧水的量和反应的时间，采用本发明的实施例1都比采用现有技术的对比例要少很多，相对的其它的实施例也是比采用现有技术的生产要少。由此可以看出本发明确实是提供了一种较间歇釜式方法产生的泡沫少、双氧水用量少、脱色效果好、漂白时间短、操作简单、效率高、成本低、易于实现自动化控制的一种烷基糖苷的漂白脱色装置及脱色方法。
42.另外，因为本发明双氧水与物料漂白的过程是循环流动的，循环流动过程中可以达到消泡的目的，因此实施例1、2、3、4得到的烷基糖苷产品中的泡沫量要远小于对比例产品中的泡沫量。