合成加脂剂

目录绪论 (1)1、合成加脂剂概论 (2)1.1、概述 (2)1.2、国内情况 (3)2、硫酸和乙二醇的混合 (4)2.1、混合工艺流程图及框图的分析 (4)2.2、双闭环比值控制系统的特点与分析 (6)2.3、控制规律及控制器的确定 (6)3、合成酯的制造过程 (7)3.1、工艺流程图及框图的分析 (7)3.2、控制过程的分析 (8)3.3、控制规律及控制器的判定 (9)4、加酯剂的合成控制 (10)4.1、过程流程图和框图的分析 (10)4.2、控制方案的确定 (11)4.3、控制算法及控制器的选用 (11)5、心得体会 (13)6、元器件清单 (14)7、主要参考资料： (15)附图1 (16)附图2 (17)绪论随着皮革工业发展，制革工作者对皮革化工材料的认识亦在日益加深。

皮革加脂剂作为制革生产中所用化工材料总量30%以上的重要化工材料，也日益为制革工作者所瞩目。

而今，随着化学工业尤其是表面活性剂工业的快速发展，在加脂剂研制开发中无论是在新型加脂材料的选用、新型材料的引入，还是产品的工艺路线设计方面，都取得了长足的进步。

同时，对提高皮革加脂工艺的效率、分步加脂及乳液加脂，颗粒微细化也促进了皮革用加脂剂研究的逐步开发。

加脂剂是皮革加工过程中一种重要的皮革化学品。

皮革生产中的加脂（也称加油）是用油脂或加脂剂在一定的工艺条件下处理皮革，使皮革吸收一定量的油脂而赋予革一定的物理、机械性能和使用性能的过程。

加脂能够通过化学和物理作用使皮革内部的各个纤维被具有润滑作用的油脂包裹起来或纤维表面亲和大量的“油性”分子，平衡革纤维表面能量，使原来的高能表面转变为低能表面，增加纤维间的相互可移动性，从而防止皮革板结、折裂，又使皮革具有相应的弹性、韧性、延伸性和柔软性等良好的物理力学性能，所以加脂有可能改变皮革最终的机械性能，美观性及手感。

由于加工方法的差异和使用方法的不同，加脂剂的品种很多，按加脂剂中乳化剂成分所带的电荷不同可将加脂剂分为：阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型；按加脂剂的功能可以分为：填充型加脂剂、耐光型加脂剂、阻燃型加脂剂、复鞣型加脂剂等等；按中性油的不同可分为植物油脂加脂剂、动物油脂加脂剂、矿物油脂加脂剂、合成加脂剂、复合加脂剂等；按亲水基团不同可分为硫酸化加脂剂、亚硫酸化加脂剂、磷酸化加脂剂等。

合成脂是皮革工艺中普遍采用的加脂剂，可以提高毛皮的质地。

将合成脂肪酸预热加入酯化反应器中，同时加入乙二醇和硫酸，将温度升至110℃，此时有水流出，分析其酸值在25mg/1g酯以下，停止加热放入合成脂贮槽。

将合成脂放入皂化反应器中加入碱液加热至70℃搅拌0.5h既可。

1、合成加脂剂概论1.1、概述合成加脂剂于二十世纪40年代首先在德国开始生产应用。

德国于1937年已在维屯建立了石蜡氧化制取合成脂肪酸的工厂，年产脂肪酸4000吨，在二次世界大占期间德国每年可用此生产可食用油脂2400吨[53]。

合成加脂剂的主要原料来源有石油及石油化学品。

前者是石蜡、矿物油，后者是脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪酰胺及脂肪醇。

合成的方法包括：磺化、硫酸化、氯化、磺氯化等，可得到磺酰氯、脂肪族酰胺等，其产品对皮革有很好的结合性，耐光及丝光性能突出。

合成脂肪酸加脂剂可以用于各种皮革的加脂，如铬鞣革、植鞣革及毛皮。

加脂后的皮革柔软，板面丰满有弹性，无油腻感，革的粒面和绒面均有较好的光泽，并能提高皮革的防水性能，降低革的吸水性。

长链合成脂肪酸是一种非水溶性软蜡状物。

1.2、国内情况国内合成加脂剂主要基于烷基磺酰氯及其衍生物，主要包括烷基磺酰氯、烷基磺酰胺和烷基磺胺乙酸钠等化合物。

同其他类型加脂剂相比，其加脂乳液粒子小、渗透性、乳化性优良，皮革加脂后柔软、丝光好，但其弹性、油润及持久性略显不足。

近年来，魏世林等人进行了新的尝试，他们采用液蜡(C16以上的环烃)为原料，以含锰化合物作催化剂进行氧化，再进一步对氧化物进行酯化和亚硫酸化而得到一种合成加脂剂，该研究拓展了加脂剂的合成方法，提高了产品对酸、碱、盐的稳定性。

李广平在SE-40合成加脂剂的研制中采用高氯化烷烃C12-C22的不饱和烯酸和饱和脂肪羧酸的多元酸和单元醇酯，高碳脂肪羧酸聚乙二醇酯及脂肪酰胺与其他助剂复配，产品在应用中渗透性优良、油润、丰满、结合性强、加脂性能突出。

兰云军等人采用多元胺(分子中氨基数≥2)同烷基磺酰氯胺化再同氯乙酸缩合的办法制备出Syn两性加脂剂。

该加脂剂具有典型的α-氨基酸结构，分子中含有大量的羟基、羧基、氨基，同皮革结合性强，耐久性好，克服了单纯阴离子加脂剂对染色的不利影响。

合成加脂剂用于皮革加脂的优点：具有耐光性好,加脂革不会日久变黄；加脂乳液的颗粒细小，耐酸、耐盐、耐硬水性能好，耐霉菌、细菌能力强，渗透性好，加脂透彻；加脂革柔软，无油腻感。

矿物油的改性手段主要有氯化、氯磺化、羰基化等。

在实际的皮革生产中都是将合成加脂剂、天动植物油脂加脂剂配合起来使用。

因此合成加脂剂大部分用于配制复合型加脂剂，很少单独以加脂剂的形式出现。

2、硫酸和乙二醇的混合2.1、混合工艺流程图及框图的分析在现代工业生产过程中，经常遇到生产工艺要求两种或多种物料流量成一定比例关系的问题，一旦比例失调，就会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费原料，消耗动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。

如硝酸生产中的氨氧化炉，其进料是氨气和空气，两者的流量必须具有一个合适的比例，因为氨在空气中的含量，低温时在15～28％之间，高温时在14～30％之间都有可能产生爆炸的危险，严格控制其比例，使其不进入爆炸范围，对于安全生产来说十分重要。

这种用来实现两个或两个以上参数之间保持一定比值关系的过程控制系统，均称为比值控制系统。

在这个生产过程中，生产工艺要求硫酸与乙二醇两种物料流量成2:1比例关系，一旦比例失调，就会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费原料，造成环境污染，甚至产生生产事故。

严格控制其比例，使其不进入爆炸范围，对于安全生产来说十分重要。

所以此控制系统选择双闭环比值控制为控制系统。

其带检测点的工艺流程图及其方框图分别如图1和图2。

001001002√002FTFC √001FYFC FT图1 W C1(s)W V1(s)W 01(s)W V2(s)W C2(s)W m1(s)KW 02(s)W m2(s)Q1Q2+-+-干扰干扰给定值图2从图中可以看出，双闭环比值系统和简单系统有一个显著的区别，即其在结构上由一个定值控制的主动量回路（Q1）和一个随主动量变化的从动量随动控制回路（Q2）组成，并通过比值器发生联系。

凡是两个或多个参数自动维持一定比值关系的过程控制系统，均需采用比值控制系统。

被控对象为电动阀支路的流量和变频器－磁力泵支路的流量，每个支路上分别装有流量传感器对支路的流量进行测量，电动阀支路的流量是系统的主动量Q1，变频器—磁力泵支路的流量是系统的从动量Q2。

要求从动量Q2能跟随主动量Q1的变化而变化，无论主回路或从动回路都有各自的调节对象，测量变送元件和调节器。

应该指出，系统中尽管有两个调节器，它们的作用各不相同。

调节器1和调节器2具有自己独立的设定值，分别控制主动量回路和从动量回路。

2.2、双闭环比值控制系统的特点与分析双闭环比值控制系统能实现主动量的抗扰动、定植控制，使主、从动量均比较稳定，从而使总物料也比较平稳，这样，系统总负荷也将是稳定。

双闭环比值控制系统另一优点是升降负荷比较方便，只需缓慢改变主动量控制器的给定值，这样从动量自动跟踪升降，并保持原来比值不变。

双闭环比值控制系统中的两个控制回路是通过比值器发生联系的，若除去比值器，则为两个独立的单回路系统。

事实上，若采用两个独立的单回路系统同样能实现它们之间的比值关系，但只能保证静态比值关系。

当需要实现动态比值关系时，比值器不能省。

2.3、控制规律及控制器的确定在双闭环比值控制系统中，要求主、从动回路稳定各自的物料平衡，所以都选用PI 控制规律。

对于主动量回路，调节阀选用气开式，一旦调节阀损坏，调节阀处于全关状态，阻止硫酸的进入，从而保证了生产的安全，当调节阀增大时，硫酸的流量增大，所以过程的特性为正，因此控制器为反作用式。

对于从动量回路，由相同的方法可得控制器也为反作用式。

3、合成酯的制造过程3.1、工艺流程图及框图的分析在合成加脂剂的制造过程中，该过程是第一次发生反应的过程，它的产物是下面过程发生的基础，所以该过程特别重要，它直接影响了实验的成败。

其工艺流程图如图3. 001001001001001TAVT VC合成脂肪酸水蒸气酯化反应器004004TT TC FCFT 图3其浓度系统框图和温度调节框图分别如图4和图5调节器调节阀被控过程变送器蒸汽干扰图4 主控制器副控制器调节阀流量器内温度副测量变送器主测量变送器干扰1干扰2蒸汽图53.2、控制过程的分析在该过程中，为了稳定合成脂肪酸在反应物中的占比为95%，而影响该比例的主要参数为合成脂肪酸的流量，单回路闭环控制系统能够满足以上过程的基本要求，且单回路闭环控制系统结构简单，它只用一个调节器，调节器也只有一个输入信号，从系统方框图看，只有一个闭环，投资较少，易于调整和投入使用，所以使用单回路闭环控制系统。

对于该过程的温度控制，要求温度维持在110°-130°，温度波动范围较大，扰动量主要为反应产生的热量以及蒸汽的流量。

在过程控制中单回路控制系统是过程控制中结构最简单的一种形式，它只用一个调节器，调节器也只有一个输入信号，从系统方框图看，只有一个闭环。

在大多数情况下，这种简单系统已经能够满足工艺生产的要求。

但有些调节对象的动态特性虽然并不复杂，但控制的任务却比较特殊，则单回路控制系统就无能为力了。

另外，随着生产过程向着大型、连续和强化方向发展，对操作条件要求更加严格，参数间相互关系更加复杂，对控制系统的精度和功能提出许多新的要求，对能源消耗和环境污染也有明确的限制。

为此，需要在单回路的基础上，采取其它措施，组成复杂控制系统，而串级控制系统就是其中一种改善和提高控制品质的极为有效的控制系统。

温度和流量是工业生产过程中最常用的两个参数，对温度和流量进行控制的装置在工业生产中应用的十分普遍。

温度的时间常数T一般很大，因此有很大的容积迟延，如果用单回路控制系统来控制，可能无法达到较好的控制质量。

而串级控制系统可以用一般常规仪表来实现，成本增加也不大，却可以起到十分明显的提高控制质量的效果，因此往往采用串级控制系统对温度进行控制。

在该过程中，温度的要求较严，且主要的干扰的惯性较大，时间常数较长，所以使用串级控制。

其中反应产生的热量及压力变化引起的热量的变化为副回路的主要扰动，蒸汽流量和热量的变化所引起的温度的变化为主回路的主要扰动。