专利名称：高纯度乳酸丁酯的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高纯度乳酸丁酯的制备方法。属于石油化工领域。
背景技术：
乳酸丁酯化学名称为alpha-羟基丙酸丁酯，是由类似于糖的碳水化合物发酵生产的乳酸和丁醇酯化而成的乳酸的丁酯衍生物，外观为无色透明液体，呈甜奶油香气和牛奶香味，易溶于乙醇、乙醚、丙酮、酯类等大多数有机溶剂相溶，与水混溶时有部分水解，无毒、溶解性好，在自然界可完全生物降解。乳酸丁酯在化工、医药、食品等行业具有广泛的用途。溶剂级乳酸丁酯是优质的绿色环保型高沸点溶剂，用于天然树脂、合成树脂、香料、油漆、印刷油墨、干洗液、粘结剂。特殊规格DL平衡型环保溶剂应用于电子、涂料、油墨等领域。独特的高纯度及低金属含量满足了半导体工业对高质量的要求。作为一种安全的有机溶解剂可用于感光材料的清洗。随着社会环保意识的整体提高，人们对生存环境的要求越来越高，而大多数溶剂均为有毒溶齐U，乳酸丁酯作为绿色环保型溶剂具有良好的市场应用前景。中国专利CN102030644公开了乳酸丁酯的制备方法，此专利采用乳酸和正丁醇为原料，以硫酸负载活性白土为催化剂，其缺点是:硫酸酸性太高，后处理复杂，带来污染多。中国专利CN1450046公开了一种高收率、高光学纯度的L-乳酸丁酯合成方法，此专利采用乳酸和正丁醇为原料，以浓硫酸为催化剂，后处理用无水碳酸钠中和硫酸，其缺点是:采用传统的中和、水洗工艺，废水的排放多，污染严重。中国专利CN101914021公开了二步法生产高含量和高光学纯度乳酸丁酯的方法，此专利先用乳酸为原料合成丙交酯，再用精制所得丙交酯和正丁醇为原料合成乳酸丁酯，其缺点是:工艺复杂，收率低、酯化反应时间长、不利于工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种高纯度乳酸丁酯的制备方法。本发明方法优点是酯化反应时间短、乳酸转化率高，乳酸丁酯纯度高，简化精制操作，易于实现工业化。本发明的目的是这样实现的:
一种高纯度乳酸丁酯的制备方法，所述方法是以工业乳酸和正丁醇为原料，正丁醇和乳酸的摩尔比为广4。加入所需量的催化剂，催化剂的加入量为乳酸质量的5% 0.05%。苯作带水剂。在酯化塔中进行酯化反应，酯化反应装置系统的真空度为91kPa 20kPa，酯化反应时间为广3小时，酯化反应温度为6(T14(TC。对所得反应液进行减压蒸馏操作。蒸馏系统的真空度为30kPa 500Pa，蒸馏温度为5(Tl40°C。对蒸馏所得馏分进行精馏操作，即可分离出纯度为99.9 %的高纯度乳酸丁酯。上述方案中催化剂为硫酸氢钾和三氯化铁复合催化剂，或者为对甲苯磺酸和硫酸氢钠复合催化剂，复合催化剂中各 组分按摩尔比1:1配制。催化剂的加入量为乳酸质量的5% 0.05%。与现有技术相比，本发明的有益效果是:
本发明采用复合催化剂和减压酯化反应塔装置，提高了乳酸转化率。简便合理的后处理精制工艺流程，较传统的中和、水洗工艺，避免了废水的产生，缩短了酯化反应时间，提高了乳酸丁酯的收率，简化精制操作，易于实现工业化。
具体实施例方式实施例1
在烧瓶中加入工业乳酸169g、正丁醇445g、苯185g。加入自制硫酸氢钾和三氯化铁复合催化剂2.50g。在酯化塔中进行酯化反应，酯化反应装置系统的真空度为55kPa，酯化反应时间为3小时，酯化反应温度为110°C。乳酸转化率为96%。对所得反应液进行减压蒸馏操作。蒸馏系统的真空度为IOkPa,蒸馏温度130°C。对蒸馏所得馏分进行精馏操作，即可分离出纯度为99.9%的高纯度乳酸丁酯。实施例2
在烧瓶中加入工 业乳酸169g、正丁醇390g、苯170g。加入自制对甲苯磺酸和硫酸氢钠复合催化剂2.35g。在酯化塔中进行酯化反应，酯化反应装置系统的真空度为40kPa，酯化反应时间为2小时，酯化反应温度为120°C。乳酸转化率为94%。对所得反应液进行减压蒸馏操作。蒸馏系统的真空度为IOkPa,蒸馏温度130°C。对蒸馏所得馏分进行精馏操作，即可分离出纯度为99.9 %的高纯度乳酸丁酯。对比例I
在烧瓶中加入工业乳酸169g、正丁醇167g、苯100g。加入硫酸氢钾3.27g。在酯化塔中进行酯化反应，酯化反应装置系统的真空度为40kPa,酯化反应时间为4小时,酯化反应温度为110°C。乳酸转化率为86%。对所得反应液进行减压蒸馏操作。蒸馏系统的真空度为500Pa，蒸馏温度110°C。对蒸馏所得馏分进行精馏操作，即可分离出纯度为99.9%的高纯度乳酸丁酯。对比例2
在烧瓶中加入工业乳酸169g、正丁醇278g、苯135g。加入三氯化铁6.55g。在酯化塔中进行酯化反应，酯化反应装置系统的真空度为50kPa,酯化反应时间为5小时,酯化反应温度为125°C。乳酸转化率为90%。对所得反应液进行减压蒸馏操作。蒸馏系统的真空度为30kPa，蒸馏温度140°C。对蒸馏所得馏分进行精馏操作，即可分离出纯度为99.9%的高纯度乳酸丁酯。对比例3
在烧瓶中加入工业乳酸169g、正丁醇lllg、苯85g。加入氧化锌5.16g。在酯化塔中进行酯化反应，酯化反应装置系统的真空度为20kPa,酯化反应时间为8小时,酯化反应温度为120°C。乳酸转化率为76%。对所得反应液进行减压蒸馏操作。蒸馏系统的真空度为IOkPa,蒸馏温度120°C。对蒸馏所得馏分进行精馏操作，即可分离出纯度为99.9%的高纯度乳酸丁酯。对比例4
在烧瓶中加入工业乳酸169g、正丁醇335g、苯150g。加入四氯化锡3.58g。在酯化塔中进行酯化反应，酯化反应装置系统的真空度为80kPa,酯化反应时间为6小时,酯化反应温度为130°C。乳酸转化率为87%。对所得反应液进行减压蒸馏操作。蒸馏系统的真空度为30kPa，蒸馏温度140°C。对蒸馏所得馏分进行精馏操作，即可分离出纯度为99.9%的高纯度乳酸丁酯。对比例5
在烧瓶中加入工业乳酸169g、正丁醇390g、苯170g。加入对甲苯磺酸2.04g。在酯化塔中进行酯化反应，酯化反应装置系统的真空度为60kPa，酯化反应时间为4小时，酯化反应温度为110°C。乳酸转化率为86%。对所得反应液进行减压蒸馏操作。蒸馏系统的真空度为500Pa，蒸馏温度120°C。对蒸馏所得馏分进行精馏操作，即可分离出纯度为99.9%的高纯度乳酸丁酯。对比例6
在烧瓶中加入工业乳酸169g、正丁醇445g、苯185g。加入对硫酸氢钠3.16g。在酯化塔中进行酯化反应，酯化反应装置系统的真空度为30kPa，酯化反应时间为4小时，酯化反应温度为120°C。乳酸转化率为89%。对所得反应液进行减压蒸馏操作。蒸馏系统的真空度为20kPa，蒸馏温度140°C。对蒸馏所得馏分进行精馏操作，即可分离出纯度为99.9%的高纯度乳酸丁酯。从实施例和对比例中的数据可以看出，本发明实施例采用复合催化剂的时，其乳酸转化率达94%以上，而对比例采用单一催化剂时，乳酸转化率均在90%以下；另外，采用本发明实施例中的酯化反应时间为3小时以内，而对比例中的反应时间为4-8小时；从此可以看出，本发明的乳酸转 化率高、反应时间短、能耗低。
权利要求
1.一种高纯度乳酸丁酯的制备方法，其特征在于:所述方法是以工业乳酸和正丁醇为原料，以苯作带水剂，在催化剂存在的条件下进行酯化反应，然后进行减压蒸馏，精制而成；其中，所述催化剂为硫酸氢钾和三氯化铁复合催化剂，或者为对甲苯磺酸和硫酸氢钠复合催化剂。
2.根据权利要求1所述的高纯度乳酸丁酯的制备方法，其特征在于:所述复合催化剂中各组分按摩尔比1:1配制。
3.根据权利要求1所述的高纯度乳酸丁酯的制备方法，其特征在于:催化剂的加入量为乳酸质量的5% 0.05%。
4.根据权利要求1所述的高纯度乳酸丁酯的制备方法，其特征在于:正丁醇和乳酸的摩尔比为I 4:1。
5.根据权利要求1所述的高纯度乳酸丁酯的制备方法，其特征在于:所述酯化反应在酯化反应装置系统中进行，所述酯化反应装置系统的真空度为91kPa 20kPa。
6.根据权利要求5所述的高纯度乳酸丁酯的制备方法，其特征在于:所述酯化反应时间为广3小时，酯化反应温度为6(T14(TC。
7.根据权利要求1所述的高纯度乳酸丁酯的制备方法，其特征在于:酯化反应完成后，对所得反应液进行减压蒸馏操作，蒸馏系统的真空度为30kPa 500Pa，蒸馏温度为5(T14(TC ;对蒸馏所得馏分进行`精馏操作，即可。
全文摘要
本发明涉及一种高纯度乳酸丁酯的制备方法，其特征在于所述方法是以工业乳酸和正丁醇为原料，以苯作带水剂，在催化剂存在的条件下进行酯化反应，然后进行减压蒸馏，精制而成；其中，所述催化剂为硫酸氢钾和三氯化铁复合催化剂，或者为对甲苯磺酸和硫酸氢钠复合催化剂。本发明缩短了酯化反应时间，提高了乳酸丁酯的收率，简化精制操作，易于实现工业化。
文档编号C07C67/54GK103102269SQ20131005969
公开日2013年5月15日 申请日期2013年2月26日 优先权日2013年2月26日
发明者刘准, 祝义鹏, 曹惠庆, 张虎 申请人:江苏怡达化学股份有限公司