柠檬酸三丁酯、乙酰柠酸三丁酯的催化合成与工艺改进

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柠檬酸酯系列增塑剂作为一类绿色环保的新型增塑剂,成为邻苯二甲酸类增塑剂的绿色替代者而受到了广泛关注。本文评选出了适用于酯化、乙酰化的高活性、高选择性的混合有机酸催化剂,研究了在以混合有机酸催化剂作用下合成无毒增塑剂柠檬酸三丁酯(TBC)和乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)的过程,对其合成条件及后处理进行了系统研究,并开发一种酯化后得到的TBC无须经后处理精制而直接用于ATBC合成的工艺。   在查阅文献隧础上,首先采用混合有机酸催化合成了TBC,通过单因素实验分析了反应物料配比、催化剂用量、反应时间和温度等工艺条件对酯化反应的影响,优化工艺条件后TBC收率达99%以上。同样,利用上述合成的TBC(精制后)考察了ATBC传统生产工艺中各工艺条件,优化工艺条件后ATBC收率达99%以上。用气相色谱和化学分析法对产品进行了测定,产品纯度和色度均到达产品要求。   在上述基础上本文改进了ATBC合成工艺,通过降低反应温度和延长反应时间减少高沸点物质生成,保证了TBC的收率和纯度都在99%以上,再控制适宜的脱醇时间和温度获得了高纯度的TBC。从而无需碱洗、水洗、干燥、脱色等精制处理直接用于乙酰化,此时系统中催化剂的量约占TBC质量的0.8%,全由酯化过程带入,无需再补加催化剂。ATBC的收率和纯度均达99%以上,通过放大实验确定的合成工艺条件是可靠的。这样,本工艺缩短了其工业生产进程4小时以上,单位质量产品原料消耗、催化剂消耗、能耗及设备投资均显著减少,产品成本降低,提高了ATBC产品的市场竞争力。   在实验室基础上,对工艺全过程进行了放大实验和工业化试生产。本文对产品的精制条件进行了较为系统的研究,确定了中和剂、碱沈温度、静置时间、脱水脱色的工艺条件,考察了废活性炭中产品的回收率。TBC和ATBC在本文提出的精制工艺下经过气相色谱分析含量均大于99%,优于MornxeCo.标准。
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