一种微通道反应器合成三醋酸甘油酯的方法
【专利摘要】本发明公开了一种微通道反应器合成三醋酸甘油酯的方法，它包括如下步骤：(1)将催化剂溶于冰醋酸中形成混合溶液，冰醋酸、催化剂的质量比为10～50：1；(2)将甘油和步骤(1)得到的混合物按照流量体积比1：1～4分别泵入微通道反应器中，反应温度为90～140℃，停留时间为15～30min；(3)微通道反应器出料精制后得三醋酸甘油酯成品。本发明采用的微反应器具有极大比表面积，极好的传质和传热效果，可以实现物料的瞬间均匀混合和高效的传热，简单易行，避免了繁琐的塔釜装置，该方法反应时间短，原料单耗低，转化率高，产率高，成本低，适合工业化应用。
【专利说明】一种微通道反应器合成三醋酸甘油酯的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微通道反应器合成三醋酸甘油酯的方法，属于化学合成及工艺领域。
【背景技术】
[0002]三醋酸甘油酯又称甘油三醋酸酯，是无色、无臭的油状液体。主要用作纤维素树脂和乙酸及共聚物、共聚物的增塑剂，特别是在香烟过滤嘴上作为胶粘增塑剂；在制药生产中用作携带剂和溶剂；还在香料调香中用作溶剂和定香剂。另外，三醋酸甘油酯还用在塑料和其他不吸收表面上印刷用的油墨的成分。在我国三醋酸甘油酯的年消耗量在万吨以上，是一种非常走俏的化工原料。其市场需求越来越大，而且质量要求越来越高。因此，对三醋酸甘油酯合成工艺的研究具有实际意义。
[0003]目前研究三醋酸甘油酯制备的方法有很多。而通常三醋酸甘油酯的合成反应有:
1.醋酸与甘油的酯化。2.醋酸酐与甘油的酰化反应。3.乙酰氯与甘油的酰化反应。相关文献报道，浓硫酸常作为该酯化反应的催化剂，为使平衡向产物方向移动，反应中需要加入苯、甲苯、环己烷等作为脱水剂，同时进行脱水操作，通常反应时间需要10~25h。反应结束需要调节溶液PH至中性，并通过减压蒸馏得到目标产品。该方法生产三醋酸甘油酯原料消耗大，周期较长，且操作复杂，经济效益不够显著。
[0004]因此，为克服上述工艺的缺点，研究微通道反应器合成三醋酸甘油酯具有重大意义。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于提供一种微通道反应器合成三醋酸甘油酯的方法，以克服传统反应瓶(釜)的缺陷及现有技术中的工艺复杂、生产周期长、产品转化率和产率低、成本高等劣势。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0007]—种微通道反应器合成三醋酸甘油酯的方法，它包括如下步骤:
[0008](I)将催化剂溶于冰醋酸中，形成均相混合溶液，冰醋酸和催化剂的质量比为10 ~50:1 ;
[0009](2)将甘油和步骤(1)得到的混合溶液按照流量体积比1:1~4分别泵入微通道反应器中，停留时间为15min~30min ；
[0010](3)微通道反应器出料即得。
[0011]步骤(1)中，所述的催化剂为浓硫酸、盐酸或对甲苯磺酸。其中，所述的浓硫酸浓度为18.4mol/L，盐酸浓度为12mol/L。
[0012]步骤⑴中，冰醋酸和催化剂的质量比优选为16~50:1。
[0013]步骤(1)和(2)中，反应无需添加其他溶剂。
[0014]步骤⑵中，反应器的内径为0.5~1mm,优选0.5mm~2.0_。
[0015]步骤(2)中，甘油和步骤(1)得到的混合溶液流量体积比优选为1:2.8~3.5。
[0016]步骤(2)中，反应温度为90~140°C，优选120~140°C。
[0017]步骤(2)中，在反应器内停留时间优选为25min~30min。
[0018]步骤⑵中，甘油、冰醋酸和催化剂的摩尔比为1:3.5~5:0.03~0.1，优选1:
3.5 ~4.5:0.05 ~0.1。
[0019]本发明的可采用现有技术中的微通道反应器，可自行组装或者从市场上直接购买。
[0020]有益效果:本发明与现有技术相比，优势在于:
[0021](I)本发明采用微通道反应器合成三醋酸甘油酯，反应时间短(一般不超过30min)，大大缩短了生产周期。
[0022](2)本发明可有效提高转化率，易操作，安全性高。
[0023](3)本发明的产品转化率高达97.1%，产品产率高达92%。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明的反应路线示意图。
[0025]图2为本发明的反应方程式。
【具体实施方式】
[0026]根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
[0027]以下实施例所使用的微通道反应器型号为Vapourtec R系列(反应器体积为5mL ；反应器内径为1.0mm)。实验中所用试剂均为AR。
[0028]实施例1:
[0029]量取5ml甘油，约6.5g ;称取0.342g浓硫酸(18.4mol/L)并将其溶于1ml (10.5g)冰醋酸中混溶成均相，体积约10.2ml ;控制甘油流速为0.039ml/min，冰醋酸与浓硫酸的混合溶液流速为0.13ml/min ;两股物料同时流经微反应器，甘油、冰醋酸以及浓硫酸摩尔比为1:4:0.08，反应器温度为140°C，反应停留时间为30min，收集出口粗品，调节溶液pH至中性，通过气相色谱的方法检测转化率，得甘油的转化率为97.1%，产品收率为92%。
[0030]实施例2:
[0031]量取5ml甘油，约6.5g ;称取0.294g浓硫酸(18.4mol/L)并将其溶于1ml (10.5g)冰醋酸混溶成均相，体积约10.16ml ;控制甘油流速为0.052ml/min，冰醋酸与浓硫酸的混合溶液流速为0.148ml/min ;两股物料同时流经微反应器，甘油、冰醋酸以及浓硫酸摩尔比为1:3.5:0.06，反应器温度为130°C，反应停留时间为25min，收集出口粗品，调节溶液pH至中性，通过气相色谱的方法检测转化率，得甘油的转化率为89.1%，产品收率为82.9%。
[0032]实施例3:
[0033]量取1ml甘油，约13g;称取0.475g对甲苯磺酸并将其溶于1ml (10.5g)冰醋酸混溶成均相；控制甘油流速为0.044ml/min,冰醋酸与对甲苯磺酸的混合溶液流速为0.135ml/min ;两股物料同时流经微反应器，甘油、冰醋酸以及对甲苯磺酸摩尔比为1:3.8:0.06，反应器温度为130°C，反应停留时间为28min，收集出口粗品，调节溶液pH至中性，通过气相色谱的方法检测转化率，得甘油的转化率为91%，产品收率为83%。
[0034]实施例4:
[0035]量取1ml甘油，约13g;称取0.633g对甲苯磺酸并将其溶于1ml (10.5g)冰醋酸混溶成均相；控制甘油流速为0.041ml/min，冰醋酸与对甲苯磺酸的混合溶液流速为0.126ml/min ;两股物料同时流经微反应器，甘油、冰醋酸以及对甲苯磺酸摩尔比为1:3.8:0.08，反应器温度为140°C，反应停留时间为30min，收集出口粗品，调节溶液pH至中性，通过气相色谱的方法检测转化率，得甘油的转化率为94%，产品收率为89.2%。
[0036]实施例5:
[0037] 量取1ml甘油，约13g ;量取0.29ml浓盐酸(12mol/L)并将其溶于1ml (10.5g)冰醋酸混溶成均相；控制甘油流速为0.038ml/min,冰醋酸与浓盐酸的混合溶液流速为
0.130ml/min ;两股物料同时流经微反应器，甘油、冰醋酸以及浓盐酸摩尔比为1:4:0.08，反应器温度为140°C，反应停留时间为30min，收集出口粗品，调节溶液pH至中性，通过气相色谱的方法检测转化率，得甘油的转化率为93.6%，产品收率为87.1 %。
【权利要求】
1.一种微通道反应器合成三醋酸甘油酯的方法，其特征在于，它包括如下步骤:(1)将催化剂溶于冰醋酸中，形成均相混合溶液，冰醋酸和催化剂的质量比为10~50:1 ; (2)将甘油和步骤(1)得到的混合溶液按照流量体积比1:1~4分别泵入微通道反应器中，停留时间为15min~30min ； (3)微通道反应器出料即得。
2.根据权利要求1所述的微通道反应器合成三醋酸甘油酯的方法，其特征在于，步骤(I)中，所述的催化剂为浓硫酸、盐酸或对甲苯磺酸。
3.根据权利要求2所述的微通道反应器合成三醋酸甘油酯的方法，其特征在于，所述的浓硫酸浓度为18.4mol/L，盐酸浓度为12mol/L。
4.根据权利要求1所述的微通道反应器合成三醋酸甘油酯的方法，其特征在于，步骤(1)和(2)中，反应无需添加其他溶剂。
5.根据权利要求1所述的微通道反应器合成三醋酸甘油酯的方法，其特征在于，步骤(2)中，反应器的内径为0.5~10mm。
6.根据权利要求1所述的微通道反应器合成三醋酸甘油酯的方法，其特征在于，步骤(2)中，反应温度为90~140°C。
【文档编号】C07C67/08GK104130125SQ201410387931
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】郭凯, 耿小成, 李昕, 张锴 申请人:南京工业大学