一种季戊四醇硬脂酸四酯的生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种季戊四醇硬脂酸四酯的生产工艺。该工艺包括S1、投入硬脂酸，加热，待硬脂酸全熔，继续投入季戊四醇及催化剂；S2、将物料升温至115～125℃，负压控制在0.01～0.03mpa，然后将物料升温至137～143℃，接着将负压提高到0.05～0.06mpa，反应；S3、将真空度提高到0.06～0.09mpa，将物料升温至155～165℃，保温恒压下反应；S4、酯化缩合反应结束后，冷却，加入硅藻土或活性炭，搅拌，负压温控；将物料降温，进入板框压滤机，弃滤饼，取滤液喷粉、喷珠、切片，包装入库。本发明工艺稳定可靠，产量高，可工业化生产，制得的季戊四醇硬脂酸四酯产品白度好，酸值低，纯度高。
【专利说明】
-种季戊四醇硬脂酸四醋的生产工艺
技术领域
[0001] 本发明属于有机合成技术领域，具体设及一种季戊四醇硬脂酸四醋的生产工艺。
【背景技术】
[0002] 季戊四醇硬脂酸四醋(PETS4)为白色硬质高烙点蜡状物，溶于乙醇、苯和氯仿，不 溶于水。PETS4广泛用于塑料行业中的辅助热稳定剂、增塑剂、润滑光亮剂，也可用于压延 膜、吹膜的透明润滑剂。
[0003] PETS4的传统醋化方法是在酸性或碱性催化剂如对甲苯横酸、氨氧化钢等作用下 季戊四醇和硬脂酸高溫发生醋化反应而成。其缺点反应完毕后需采用碱洗或酸洗的方法将 产品中的催化剂和过量的异硬脂酸除去，由于季戊四醇异硬脂酸醋是一种源于长链饱和脂 肪酸的高粘度醋，在水洗时极易发生乳化，分层困难，难W进行正常的的分层操作，即使勉 强分层，酸值降低也不明显，而产品的收率却会明显降低，同时会产生大量废水，污染环境， 运种生产方式已不符合当今的环保政策及绿色化学的要求。由于季戊四醇有四个径基，位 阻效应大，醋化困难，所W多元醇与脂肪酸的醋化反应时间长，反应溫度高（约200°C)。因 此，国内外不少学者致力于研亢开发出一种新的合成工艺或催化剂W优化其制备条件，提 高产率。
[0004] 金属氧化物如氧化锋、氧化侣、氧化亚锡等可催化某些醋化反应，如中国专利申请 CN 103880669 A使用氧化锋催化季戊四醇硬脂酸醋的合成。复合金属氧化物由于其具有独 特的晶体结构、电磁性质和较高的催化活性，在新催化剂材料方面得到广泛的重视与应用， 目前常用的制备方法有冷冻干燥法、高溫高压合成法、浸溃法、共沉淀法、水热法、溶胶-凝 胶法、微波液法等。
[0005] 综上，有必要研发一种季戊四醇硬脂酸四醋的生产工艺，W优化反应条件，并且提 高季戊四醇硬脂酸四醋的产率和品质。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术中存在的问题(反应溫度高、产率偏低，品质差等），本发明提供 了一种季戊四醇硬脂酸四醋的生产工艺，该工艺稳定，反应溫度低，反应时间短，产品产率 局、品质好。
[0007] -种季戊四醇硬脂酸四醋的生产工艺，包括W下步骤：
[000引Sl、投入硬脂酸，边揽拌边加热，待硬脂酸全烙呈透明液态，继续缓慢投入季戊四 醇及硬脂酸重量0.2~1%的催化剂，之后将投料人孔密闭好，反应蓋控制为常压，然后微微 开启化，直到排气口有少量化泡沫溢出；
[0009] S2、将物料升溫至115~125°C，保溫30分钟，关闭化，开启水环真空累，负压控制在 0.01~0.03mpa，然后将物料升溫至137~143°C，接着将负压提高到0.05~0.06mpa，反应80 ~100分钟；
[0010] S3、待反应物的泡沫完全消失后，将真空度提高到0.07~0.09mpa，并且将物料升 溫至155~165°C，保溫恒压下反应130~150分钟；
[OOW S4、醋化缩合反应结束后，开启冷却水累，物料冷却至90°C，取样测酸值，待酸值《 5 %后，边揽拌边加入娃藻±或活性炭进行脱色脱味，揽拌20~30分钟，负压0.03mpa溫控 110°C;将物料降溫至80±3°C，进入板框压滤机，弃滤饼，取滤液喷粉、喷珠、切片，包装入 库。
[0012]进一步的，所述季戊四醇和硬脂酸的摩尔比为1:(3.8~4.0)。
[OOU] 进一步的，所述催化剂由W下方法制得：分别称取Zn(N〇3)2 ? 7出0和Cu(N〇3)2 ? 3此0，混合，充分研磨5~化，然后在70~80°C下干燥8~IOh，接着般烧7~化，得到Zn-Cu催 化剂。
[0014] 再进一步的，所述催化剂的制备方法中化(N03)2 ? 7出0和化(M)3)2 ? 3此0的摩尔比 为1:(2.5~4.0)。
[0015] 再进一步的，所述催化剂的制备方法中般烧的溫度为400~500°C。
[0016] 季戊四醇硬脂酸四醋的制备中，由于季戊四醇有四个径基，位阻效应大，醋化困 难，为了降低醋化难度，优化反应溫度和时间，发明人尝试性地采用高溫合成法制备Zn-Cu 催化剂，意外地发现该化-化催化剂对季戊四醇硬脂酸四醋的合成有催化作用，并且通过大 量的实验研亢，发明人最终确定了该Zn-Cu催化剂的制备方法，其中严格控制反应物料中化 (N03)2 ? 7此0和Cu(N〇3)2 ? 3此0的摩尔比，W及般烧溫度和时间，方可制得对季戊四醇硬脂 酸四醋的合成有显著催化作用的Zn-Cu催化剂，应用了该催化剂可降低反应溫度，比现有技 术降低至少20°C，产率可高达98%，而且制得的季戊四醇硬脂酸四醋产品纯度高，表观的白 度好。
[0017] 因此，与现有技术相比，本发明的优势在于:本发明提供了一种新的Zn-Cu催化剂 催化季戊四醇硬脂酸四醋的合成，同时结合本发明阶段性升溫、全程负压的工艺条件，有效 降低反应溫度，缩短反应时间，大幅降低能耗，降低生产成本，并且本发明工艺稳定可靠，产 量高，可工业化生产，制得的季戊四醇硬脂酸四醋产品白度好，酸值低，纯度高。
【具体实施方式】
[0018] W下通过【具体实施方式】进一步描述本发明，但本发明不仅仅限于W下实施例。在 本发明的范围内或者在不脱离本发明的内容、精神和范围内，对本发明进行适当改进、替换 功效相同的组分，对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明范围 内。
[0019] 实施例1、本发明季戊四醇硬脂酸四醋的生产工艺
[0020] S1、投入1945.8kg硬脂酸，边揽拌边加热，待硬脂酸全烙呈透明液态，继续缓慢投 入245. Ikg季戊四醇及硬脂酸重量0.2%的催化剂，之后将投料人孔密闭好，反应蓋控制为 常压，然后微微开启化，直到排气口有少量化泡沫溢出；
[0021] S2、将物料升溫至115°C，保溫30分钟，关闭N2,开启水环真空累，负压控制在 0.03mpa，然后将物料升溫至137°C，接着将负压提高到0.06mpa，反应100分钟；
[0022] S3、待反应物的泡沫完全消失后，将真空度提高到0.09mpa，并且将物料升溫至155 °C，保溫恒压下反应150分钟；
[0023] S4、醋化缩合反应结束后，开启冷却水累，物料冷却至90°C，取样测酸值，待酸值《 5%后，边揽拌边加入娃藻±或活性炭进行脱色脱味，揽拌20分钟，负压0.03mpa溫控110°C ; 将物料降溫至80 ± 3 °C，进入板框压滤机，弃滤饼，取滤液喷粉、喷珠、切片，包装入库。
[0024] 所述催化剂由W下方法制得:分别称取3.1化拉n(N〇3)2 ? 7此0和6.04kgCu(N〇3)2 ? 3出0，混合，充分研磨化，然后在70°C下干燥IOh，接着在400°C般烧化，得到Zn-Cu催化剂。
[0025] 实施例2、本发明季戊四醇硬脂酸四醋的生产工艺
[0026] S1、投入2048.3kg硬脂酸，边揽拌边加热，待硬脂酸全烙呈透明液态，继续缓慢投 入245. Ikg季戊四醇及硬脂酸重量1%的催化剂，之后将投料人孔密闭好，反应蓋控制为常 压，然后微微开启化，直到排气口有少量化泡沫溢出；
[0027] S2、将物料升溫至125°C，保溫30分钟，关闭N2,开启水环真空累，负压控制在 0.0 lmpa，然后将物料升溫至143°C，接着将负压提高至Ij0.0 5mpa，反应80分钟；
[00%] S3、待反应物的泡沫完全消失后，将真空度提高到0.07mpa，并且将物料升溫至165 °C，保溫恒压下反应130分钟；
[0029] S4、醋化缩合反应结束后，开启冷却水累，物料冷却至90°C，取样测酸值，待酸值《 5%后，边揽拌边加入娃藻±或活性炭进行脱色脱味，揽拌30分钟，负压0.03mpa溫控110°C ; 将物料降溫至80 ± 3 °C，进入板框压滤机，弃滤饼，取滤液喷粉、喷珠、切片，包装入库。
[0030] 所述催化剂由W下方法制得:分别称取3.1化拉n(N〇3)2 ? 7此0和9.6化gCu(N〇3)2 ? 3出0，混合，充分研磨化，然后在80°C下干燥8h，接着在500°C般烧化，得到Zn-Cu催化剂。
[0031] 实施例3、本发明季戊四醇硬脂酸四醋的生产工艺
[0032] S1、投入1997.Okg硬脂酸，边揽拌边加热，待硬脂酸全烙呈透明液态，继续缓慢投 入245. Ikg季戊四醇及硬脂酸重量0.5%的催化剂，之后将投料人孔密闭好，反应蓋控制为 常压，然后微微开启化，直到排气口有少量化泡沫溢出；
[0033] S 2、将物料升溫至12 (TC，保溫3 0分钟，关闭N 2，开启水环真空累，负压控制在 0.02mpa，然后将物料升溫至140°C，接着将负压提高到0.05mpa，反应90分钟；
[0034] S3、待反应物的泡沫完全消失后，将真空度提高到O.OSmpa，并且将物料升溫至160 °C，保溫恒压下反应140分钟；
[0035] S4、醋化缩合反应结束后，开启冷却水累，物料冷却至90°C，取样测酸值，待酸值《 5%后，边揽拌边加入娃藻±或活性炭进行脱色脱味，揽拌30分钟，负压0.03mpa溫控110°C ; 将物料降溫至80 ± 3 °C，进入板框压滤机，弃滤饼，取滤液喷粉、喷珠、切片，包装入库。
[0036] 所述催化剂由W下方法制得:分别称取3.1化拉n(N〇3)2 ? 7此0和7.2化gCu(N〇3)2 ? 3出0，混合，充分研磨化，然后在80°C下干燥化，接着在450°C般烧8h，得到Zn-Cu催化剂。
[0037] 实施例4、本发明季戊四醇硬脂酸四醋的生产工艺
[0038] S1、投入1997.Okg硬脂酸，边揽拌边加热，待硬脂酸全烙呈透明液态，继续缓慢投 入245. Ikg季戊四醇及硬脂酸重量0.8%的催化剂，之后将投料人孔密闭好，反应蓋控制为 常压，然后微微开启化，直到排气口有少量化泡沫溢出；
[0039] S2、将物料升溫至115°C，保溫30分钟，关闭N2,开启水环真空累，负压控制在 0.0 lmpa，然后将物料升溫至137°C，接着将负压提高到0.05mpa，反应80分钟；
[0040] S3、待反应物的泡沫完全消失后，将真空度提高到0.07mpa，并且将物料升溫至155 °C，保溫恒压下反应130分钟；
[0041] S4、醋化缩合反应结束后，开启冷却水累，物料冷却至90°C，取样测酸值，待酸值《 5%后，边揽拌边加入娃藻±或活性炭进行脱色脱味，揽拌20分钟，负压0.03mpa溫控110°C ; 将物料降溫至80 ± 3 °C，进入板框压滤机，弃滤饼，取滤液喷粉、喷珠、切片，包装入库。
[0042] 所述催化剂由W下方法制得:分别称取3.1化拉n(N〇3)2 ? 7此0和8.4化gCu(N〇3)2 ? 3出0，混合，充分研磨化，然后在70°C下干燥8h，接着在400°C般烧化，得到Zn-Cu催化剂。 [00创对比例一、
[0044] 与实施例3相比，本对比例的区别在于:使用ZnO代替Zn-Cu催化剂。其他操作和参 数同实施例3。
[0045] 对比例二、
[0046] 与实施例3相比，本对比例的区别在于：催化剂由W下方法制得：分别称取 3.15kgai(N〇3)2 ? 7出0和2.41kgCu(N〇3)2 ? 3此0,混合，充分研磨加，然后在80°C下干燥化， 接着在450°C般烧化，得到化-化催化剂。其他操作和参数同实施例3。
[0047] 对比例S、
[0048] 与实施例3相比，本对比例的区别在于：催化剂由W下方法制得：分别称取 3.15kgai(N〇3)2 ? 7出0和7.25kgCu(N〇3)2 ? 3此0,混合，充分研磨加，然后在80°C下干燥化， 接着在650°C般烧化，得到化-化催化剂。其他操作和参数同实施例3。
[0049] 对比例四、
[0050] S1、投入1997.Okg硬脂酸，边揽拌边加热，待硬脂酸全烙呈透明液态，继续缓慢投 入245. Ikg季戊四醇及硬脂酸重量0.5%的催化剂，之后将投料人孔密闭好，反应蓋控制为 常压，然后微微开启化，直到排气口有少量化泡沫溢出；
[0051] S2、将物料升溫至120°C，保溫30分钟，关闭N2,开启水环真空累，负压控制在 0.05mpa，然后将物料升溫至140°C，反应90分钟；
[0052] S3、待反应物的泡沫完全消失后，并且将物料升溫至160°C，保溫恒压下反应140分 钟；
[0053] S4、醋化缩合反应结束后，开启冷却水累，物料冷却至90°C，边揽拌边加入娃藻± 或活性炭进行脱色脱味，揽拌30分钟，负压0.03mpa溫控110°C ;将物料降溫至80± 3°C，进入 板框压滤机，弃滤饼，取滤液喷粉、喷珠、切片，包装入库。
[0054] 所述催化剂由W下方法制得:分别称取3.1化拉n(N〇3)2 ? 7此0和7.2化gCu(N〇3)2 ? 3出0，混合，充分研磨化，然后在80°C下干燥化，接着在450°C般烧8h，得到Zn-Cu催化剂。
[0化日]对比例五、
[0056] S1、投入1997.Okg硬脂酸，边揽拌边加热，待硬脂酸全烙呈透明液态，继续缓慢投 入245. Ikg季戊四醇及硬脂酸重量0.5%的催化剂，之后将投料人孔密闭好，反应蓋控制为 常压，然后微微开启化，直到排气口有少量化泡沫溢出；
[0057] S2、将物料升溫至160°C，保溫30分钟，关闭N2,开启水环真空累，负压控制在 0.0 Smpa，保溫恒压下反应230分钟；
[005引S4、醋化缩合反应结束后，开启冷却水累，物料冷却至90°C，边揽拌边加入娃藻± 或活性炭进行脱色脱味，揽拌30分钟，负压0.03mpa溫控110°C ;将物料降溫至80± 3°C，进入 板框压滤机，弃滤饼，取滤液喷粉、喷珠、切片，包装入库。
[0059] 所述催化剂由W下方法制得:分别称取3.1化拉n(N〇3)2 ? 7此0和7.2化gCu(N〇3)2 ? 3出0，混合，充分研磨化，然后在80°C下干燥化，接着在450°C般烧8h，得到Zn-Cu催化剂。
[0060] 试验例
[0061] 对实施例1~4、对比例一~五制得的产物进行检测，结果如下表：
[0062]
[0063] 由上表可知：
[0064] (1)本发明实施例1~4工艺制得的季戊四醇硬脂酸四醋品质优异，均符合行业标 准，并且产率高，可达98 %。
[0065] (2)对比例一使用现有催化剂ZnO应用于本发明工艺中，产率低，并且产品品质差； 对比例二改变Zn(M)3)2 ? 7此0和Cu(M)3)2 ? 3此0的摩尔比为1:1，对比例S改变般烧时的溫 度，其制得的催化剂用于本发明工艺时，也均出现产率下降，产品指标变差的结果。
[0066] (3)对比例四反应负压均控制在0.05mpa，对比例五反应在160°C、负压O.OSmpa下 进行，结果产率下降，产品指标变差，说明本发明各参数条件的改变都会对反应结果产生影 响。
[0067] W上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对 本发明的限制，本发明的保护范围应当W权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可W做出若干改进和润饰，运些改 进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种季戊四醇硬脂酸四酯的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤： 51、 投入硬脂酸，边搅拌边加热，待硬脂酸全熔呈透明液态，继续缓慢投入季戊四醇及 硬脂酸重量0.2~1%的催化剂，之后将投料人孔密闭好，反应釜控制为常压，然后微微开启 N2，直到排气口有少量N2泡沫溢出； 52、 将物料升温至115~125°C，保温30分钟，关闭N2，开启水环真空栗，负压控制在0.01 ~0.03mpa，然后将物料升温至137~143°C，接着将负压提高到0.05~0.06mpa，反应80~ 100分钟； 53、 待反应物的泡沫完全消失后，将真空度提高到0.07~0.09mpa，并且将物料升温至 155~165°C，保温恒压下反应130~150分钟； 54、 酯化缩合反应结束后，开启冷却水栗，物料冷却至90°C，取样测酸值，待酸值<5% 后，边搅拌边加入硅藻土或活性炭进行脱色脱味，搅拌20~30分钟，负压0.03mpa温控110 °C ;将物料降温至80 ± 3 °C，进入板框压滤机，弃滤饼，取滤液喷粉、喷珠、切片，包装入库。2. 如权利要求1所述季戊四醇硬脂酸四酯的生产工艺，其特征在于，所述季戊四醇和硬 脂酸的摩尔比为1:(3.8~4.0)。3. 如权利要求1所述季戊四醇硬脂酸四酯的生产工艺，其特征在于，所述催化剂由以下 方法制得：分别称取Zn(NO3) 2 · 7H20和Cu(NO3)2 · 3H20,混合，充分研磨5~7h，然后在70~80 °C下干燥8~IOh，接着煅烧7~9h，得到Zn-Cu催化剂。4. 如权利要求3所述季戊四醇硬脂酸四酯的生产工艺，其特征在于，所述催化剂的制备 方法中Zn(NO3) 2 · 7H20和Cu(NO3)2 · 3H20的摩尔比为 1:(2.5~4.0)。5. 如权利要求3所述季戊四醇硬脂酸四酯的生产工艺，其特征在于，所述催化剂的制备 方法中煅烧的温度为400~500°C。
【文档编号】B01J23/80GK105924348SQ201610266266
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】徐怀义, 马银官, 陈昊民, 邵磊
【申请人】广州煌垅生物科技有限公司