一种合成新戊二醇二异辛酸酯的方法与流程

文档序号:12103205阅读:1153来源:国知局

本发明涉及一种合成酯类的方法,具体涉及一种合成新戊二醇二异辛酸酯的方法。

传统矿物油在润滑性,耐热性,氧化稳定性,低温流动性和生物降解性等方面已不能满足市场对润滑油的要求,与之相比,合成油在性能上则具有很多优势。合成油适应低温、高温、高负荷、高转速、高能辐射及强氧化介质等环境,其使用寿命也长于矿物油。合成油的优良性能可以弥补其价格较高的缺点,所以合成油不仅是许多军工和航空产品的重要润滑材料,而且在民用方面也有很大发展。具有位阻基团的新戊二醇二异辛酸酯等脂肪酸酯(POE),由于润滑性、耐热性、氧化稳定性、低温流动性和生物降解性等优良而被用于润滑油基础油中。

CN103739495公布了一种新戊二醇酯的合成方法,包括如下步骤,第一步:在反应釜中,加入新戊二醇、苯甲酸、异辛酸和带水剂,然后搅拌,升温;第二步:当釜内温度升至170~180℃时,加入非酸催化剂,继续升温至200~300℃,保温进行酯化反应;第三步:除去苯甲酸、异辛酸和带水剂,得到新戊二醇酯粗品;第四步:将新戊二醇酯粗品冷却至75~85℃,经中和、水洗、精馏、脱色、压滤,得到成品。本发明采用钛酸酯作为催化剂。

肖林久等以新戊二醇(NPG)和异辛酸(EHA)为原料,以对甲苯磺酸为催化剂,通过无溶剂酯化反应合成酯类润滑油基础油新戊二醇二异辛酸酯。考察了反应温度、反应时间及催化剂用量等对酯化反应和EHA与NPG配比对NPG转化率及单、双酯产率的影响。结果表明:当酸、醇摩尔比为2.4∶1时,合成新戊二醇二异辛酸酯的最佳工艺条件为反应温度140~150℃,反应时间4h,催化剂用量4%,此条件下产率可以达到95%以上。肖林久等,新戊二醇二异辛酸酯的合成工艺研究[J];精细石油化工,2016年06期。

由于以上专利及公知技术采用的催化剂为溶解于反应体系的催化剂,催化剂与产物不易分离,并且收率较低,需要加以改进。



技术实现要素:

本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题,提供一种合成新戊二醇二异辛酸酯的方法。

为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:

一种合成新戊二醇二异辛酸酯的方法,其特征在于制备步骤包括:

(1)载体的制备:

将碳纳米管移入通以氮气流的管式电炉中热解,以每小时50-80℃的升温速度从室温缓慢升温至600-800℃,升温结束后将氮气切换成流量为3L-8L/小时的氟化氢活化处理2-10小时,产物冷至室温,得到催化剂载体;

(2)负载操作:

将步骤1)得到的催化剂载体在四氢呋喃溶剂中浸泡5-20h,催化剂载体与四氢呋喃溶剂的质量比为1∶3-1∶10,然后在四氢呋喃溶液中加入占催化剂载体质量百分比为0.05-0.5%的呋喃二甲酸,再加入占催化剂载体质量0.2%-2%的柠檬酸铈,0-40℃反应1-5h,过滤,在100-150℃下烘干,烘干后的物质在400-700℃、N2中培烧2-6h,得到铈修饰的碳纳米管催化剂,再将铈修饰的碳纳米管催化剂在乙醇溶剂中浸泡5-20h,催化剂载体与乙醇溶剂的质量比为1∶1-1∶10,加入占催化剂载体质量0.2%-2%的1-羧甲基-3-甲基咪唑氯盐,加入占催化剂载体质量10%-50%的对甲苯磺酸,30-70℃反应10-20h,产物经分离、烘干,得到所述的催化剂。

(3)合成反应:

新戊二醇、异辛酸进入反应器中,在反应器中加入上述步骤中制备的催化剂,按新戊二醇与异辛酸的摩尔比1∶2.5-5,催化剂加量为新戊二醇与异辛酸总质量的5-15%,反应温度140-200℃,反应3-10小时,反应结束得到粗品新戊二醇二异辛酸酯,粗品新戊二醇二异辛酸酯再经洗涤,蒸馏提纯,去除多余的异辛酸,得到最终产品新戊二醇二异辛酸酯。

上述碳纳米管为市售产品,如深圳市夏特科技有限公司生产的产品;四氢呋喃为市售产品,如常州市友丰化工有限公司生产的产品;呋喃二甲酸为市售产品,如莱克弗化工有限公司生产的产品;柠檬酸铈为市售产品,如郑州金邦化工有限公司生产的产品;;1-羧甲基-3-甲基咪唑氯盐为市售产品,如中科院兰州化物所生产的产品;对甲苯磺酸为市售产品,如南京米兰化工有限公司生产的产品;新戊二醇为市售产品,如上海化成工业有限公司生产的产品;异辛酸为市售产品,如上海翔资化工有限公司生产的产品。

本发明由于采用了上述技术方案,具有以下有益效果:

(1)铈修饰的碳纳米管催化剂负载1-羧甲基-3-甲基咪唑氯盐,呋喃二甲酸,对甲苯磺酸,可以使复合催化剂的整体酸性提高,从而提高了合成新戊二醇二异辛酸酯反应收率。

(2)固体催化剂易与产物分离,可以重复使用。

具体实施方式

以下实例仅仅是进一步说明本发明,并不是限制本发明保护的范围。

实施例1:

(1)载体的制备:

将碳纳米管移入通以氮气流的管式电炉中热解,以每小时60℃的升温速度从室温缓慢升温至700℃,升温结束后将氮气切换成流量为5L/小时的氟化氢活化处理7小时,产物冷至室温,得到催化剂载体;

(2)负载操作:

将步骤1)得到的催化剂载体100Kg在500Kg四氢呋喃溶剂中浸泡15h,然后在四氢呋喃溶液中加入占0.3Kg呋喃二甲酸,再加入1Kg柠檬酸铈,20℃反应3h,过滤,在120℃下烘干,烘干后的物质在600℃、N2中培烧4h,得到铈修饰的碳纳米管催化剂,再将铈修饰的碳纳米管催化剂100Kg在500Kg乙醇溶剂中浸泡15h,,加入1Kg1-羧甲基-3-甲基咪唑氯盐,加入40Kg对甲苯磺酸,在50℃反应15h,产物经分离、烘干,得到所述的催化剂。

(3)合成反应:

新戊二醇、异辛酸进入反应器中,在反应器中加入上述步骤中制备的催化剂,按新戊二醇与异辛酸的摩尔比1∶3,催化剂加量为新戊二醇与异辛酸总质量的10%,反应温度160℃,反应6小时,反应结束得到粗品新戊二醇二异辛酸酯,粗品新戊二醇二异辛酸酯再经洗涤,蒸馏提纯,去除多余的异辛酸,得到最终产品新戊二醇二异辛酸酯。编号为M-1。

实施例2:

(1)载体的制备:

将碳纳米管移入通以氮气流的管式电炉中热解,以每小时50℃的升温速度从室温缓慢升温至600℃,升温结束后将氮气切换成流量为3L/小时的氟化氢活化处理2小时,产物冷至室温,得到催化剂载体;

(2)负载操作:

将步骤1)得到的催化剂载体100Kg在300Kg四氢呋喃溶剂中浸泡5h,然后在四氢呋喃溶液中加入占0.05Kg呋喃二甲酸,再加入0.2Kg柠檬酸铈,0℃反应1h,过滤,在100℃下烘干,烘干后的物质在400℃、N2中培烧2h,得到铈修饰的碳纳米管催化剂,再将铈修饰的碳纳米管催化剂100Kg在100Kg乙醇溶剂中浸泡5h,,加入0.2Kg1-羧甲基-3-甲基咪唑氯盐,加入10Kg对甲苯磺酸,在30℃反应10h,产物经分离、烘干,得到所述的催化剂。

(3)合成反应:

新戊二醇、异辛酸进入反应器中,在反应器中加入上述步骤中制备的催化剂,按新戊二醇与异辛酸的摩尔比1∶2.5,催化剂加量为新戊二醇与异辛酸总质量的5%,反应温度140℃,反应3小时,反应结束得到粗品新戊二醇二异辛酸酯,粗品新戊二醇二异辛酸酯再经洗涤,蒸馏提纯,去除多余的异辛酸,得到最终产品新戊二醇二异辛酸酯。编号为M-2。

实施例3:

(1)载体的制备:

将碳纳米管移入通以氮气流的管式电炉中热解,以每小时80℃的升温速度从室温缓慢升温至800℃,升温结束后将氮气切换成流量为8L/小时的氟化氢活化处理10小时,产物冷至室温,得到催化剂载体;

(2)负载操作:

将步骤1)得到的催化剂载体100Kg在1000Kg四氢呋喃溶剂中浸泡20h,然后在四氢呋喃溶液中加入占0.5Kg呋喃二甲酸,再加入2Kg柠檬酸铈,40℃反应5h,过滤,在150℃下烘干,烘干后的物质在700℃、N2中培烧6h,得到铈修饰的碳纳米管催化剂,再将铈修饰的碳纳米管催化剂100Kg在1000Kg乙醇溶剂中浸泡20h,,加入2Kg1-羧甲基-3-甲基咪唑氯盐,加入50Kg对甲苯磺酸,在70℃反应20h,产物经分离、烘干,得到所述的催化剂。

(3)合成反应:

新戊二醇、异辛酸进入反应器中,在反应器中加入上述步骤中制备的催化剂,按新戊二醇与异辛酸的摩尔比1∶5,催化剂加量为新戊二醇与异辛酸总质量的15%,反应温度200℃,反应10小时,反应结束得到粗品新戊二醇二异辛酸酯,粗品新戊二醇二异辛酸酯再经洗涤,蒸馏提纯,去除多余的异辛酸,得到最终产品新戊二醇二异辛酸酯。编号为M-3。

比较例1:

呋喃二甲酸不加入,其它同实施例1。所得产品编号为M-4。

比较例2:

柠檬酸铈不加入,其它同实施例1。所得产品编号为M-5。

比较例3:

1-羧甲基-3-甲基咪唑氯盐不加入,其它同实施例1。所得产品编号为M-6。

比较例3:

去掉步骤1,步骤2,使用对甲苯磺酸做为催化剂,其它同实施例1。所得产品编号为M-7。

本发明实施例得到的产品M-1~M-3以及对比例M-4~M-7,按下式计算反应收率,结果如下表1所示:

表1不同工艺做出的试验样品新戊二醇二异辛酸酯收率的比较

以上仅为本发明的具体实施例,但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础,为解决基本相同的技术问题,实现基本相同的技术效果,所作出的简单变化、等同替换或者修饰等,皆涵盖于本发明的保护范围之中。

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