一种利用微反应装置制备长链脂肪酸酯的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用微反应装置制备长链脂肪酸酯的方法，它是将长链脂肪酸和醇同时分别泵入微反应装置中的微通道反应器中进行反应的方法。与现有技术相比，本发明专利技术工艺自动化程度高、低碳环保、节能减排、能够克服现有生产存在的问题，避免使用酸性反应料而导致的安全、环境问题，提高长链脂肪酸的转化率、缩短反应时间、降低副产物的含量，大大提高长链脂肪酸酯生产过程的安全性，同时提高产品的品质，有效提高了设备的利用率，减少了醇的回收量，使能耗显著下降。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于精细化学领域，具体涉及一种利用微反应装置制备长链脂肪酸酯的方法。
技术介绍
脂肪酸与醇进行酯化反应生成脂肪酸酯，生成脂肪酸酯的反应为可逆平衡反应，长链脂肪酸在一般的操作条件下，即使在搅拌、抽真空下反应，及时移走反应生成的水，反应速度也很慢。长链脂肪酸的沸点都较高，为提高长链脂肪酸的转化率，反应一般需较大的醇/脂肪酸摩尔比和较长的反应时间，醇/脂肪酸摩尔比甚至高达44.5:1。在较小的醇/脂肪酸摩尔比的条件下，使用硫酸作催化剂容易引起反应物的碳化和副反应的产生，但可以使用性质较为温和的对甲苯磺酸等。采用高的醇/脂肪酸摩尔比的缺点是：①在提高了脂肪酸转化率的同时，降低了醇的转化率，大大滴降低了设备的利用率；②加大了醇的回收量，造成能耗大幅上升。酶催化合成化合物与传统的化学法相比，虽然受到反应类型的限制，但其具有反应条件温和、原料用量少、产物易分离、立体选择性和区域选择性高、环保等优点。脂肪酶是一类具有多种催化功能的酶，能催化酯合成、酯交换、酯水解、环氧合成、酯聚合、酰胺合成等，已广泛应用于食品、医药卫生、化学化工、环境保护和能源开发等许多工业领域。目前对于长链脂肪酸酯的合成方法是在无溶剂或溶剂体系采用无机或有机催化剂催化而成的。然而，这些传统的合成方法本身存在着一些缺陷，如催化剂选择性低、反应温度高、产品后处理复杂、所用有机溶剂毒性等问题，而且均存在生产成本高、设备腐蚀、难以从反应物中分离出来，生产技术要求高、催化剂的催化活性不高、催化剂的选择性不高，催化剂重复使用效果不理想等问题。因而，在温和条件下直接催化长链脂肪酸与醇酯化反应的研究越来越受到重视。固定化脂肪酶以其优异的催化性能结合固定床微反应器的优势受到广泛的重视。JP11263750采用KW156脂肪酶作为催化剂，在35℃将油酸与甲醇进行50h酯化反应制备油酸甲酯，酯收率可达87.2％，但酶催化剂需频繁更换。精细化工，2003,04,231-233，固体酸催化合成棕榈酸乙酯。其中反应温度80℃，反应时间12h，棕榈酸乙酯是我收率可达96.19％。但制备固体酸催化剂比较复杂，制备过程需要在高温下焙烧，安全性不高，也很难保证制备出的固体酸的质量，后处理比较繁琐，产生的废液对环境污染严重。JP04001156A2介绍了一种在含有第Ⅳ族金属和SO42-的固体酸存在下，反应条件：230℃、减压至5mmHg，油酸和醇酯化制备酯，收率可达95％。但催化剂使用周期短，需频繁更换。由上述现有技术可以看出：脂肪酸与醇的酯化反应，一般需要酸性催化剂，如硫酸，它会产生大量废酸和废水，对环境产生污染。如用固体酸，催化剂失活快。另外，对于长链脂肪酸，所需的醇/脂肪酸摩尔比高。因而都存在原料转化率低、催化剂制备复杂、催化范围却较窄、反应条件苛刻、反应时间较长(一般4～40h)。在反应过程中，需要使用大量酸性溶液，后处理相对繁琐，对环境污染严重。如用于商业生产需要许多大的反应器，设备投资大。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供一种利用微反应装置制备长链脂肪酸酯的方法，以解决现有技术存在的不能连续生产、自动化程度低、耗能严重、环境污染、安全性不高和反应速度慢等缺陷。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种利用微反应装置制备长链脂肪酸酯的方法，它包括如下步骤：(1)将长链脂肪酸溶于有机溶剂，混合均匀后备用；(2)将醇溶于有机溶剂，混合均匀后备用；(3)将步骤(1)中所得的混合体系和步骤(2)中所得的混合体系同时分别泵入微反应装置中的微混合器中，充分混合后通入微通道反应器中，充分反应，收集产物，即得；其中，微通道反应器中固载有催化剂。步骤(1)中，所述的长链脂肪酸为碳数10～30的脂肪酸，优选碳数12～24。进一步的，所述的长链脂肪酸优选甘二碳六烯酸、甘二碳五烯酸、甘碳五烯酸、甘碳四烯酸、十二碳酸、十四碳酸、十八碳四烯酸、棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生酸、山嵛酸和芥酸中的任意一种或几种的组合。步骤(1)和步骤(2)中，所用的有机溶剂为乙酸乙酯、丙酮、甲苯、二甲基甲酰胺、环己烷、正己烷或石油醚。步骤(2)中，所述的醇为碳数为1～6，直链或带支链的脂肪醇。其中，进一步的，所述的醇优选甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、正己醇、异戊醇、乙二醇或1，3-丙二醇。其中，长链脂肪酸和醇的摩尔比为1：1.5～25，优选摩尔比为1：2～18。步骤(3)中，反应温度为10～80℃，反应停留时间为2～150min，所述的催化剂为固定化脂肪酶。其中，固定化脂肪酶固载于微通道反应器内；其中，所述的固定化脂肪酶为Candidasp.99-125、435脂肪酶(Nov435)、固定化脂肪酶TLIM(LipozymTLIM)、疏棉状嗜热丝孢菌(LipozymeRMIM)、假丝酵母脂肪酶(LipaseAY30G)、LipaseF—AP、脂肪酶TL100L(LipozymeTL100L)或Lipozymeheneggwhite。其中，固定化脂肪酶与长链脂肪酸的质量比为1～15：1。其中，步骤(1)中所得的混合体系在微反应装置中的流速为0.01～2.1ml/min，步骤(2)中所得的混合体系在微反应装置中的流速为0.03～2.4ml/min。其中，所述的微反应装置包括通过连接管依次串联的料液进口、微混合器和微通道反应器；其中，微混合器的进料口连接有2个料液进口。其中，微反应装置的型号优选fixedbedmeanderreactorHC，购自拜耳公司。其中，微通道反应器的型号优选slitplatemixerLH25(HastelloyC)。其中，本专利技术的反应式如下：有益效果：与现有技术相比，本专利技术工艺自动化程度高、低碳环保、节能减排、能够克服现有生产存在的问题，避免使用酸性反应料而导致的安全、环境问题，提高长链脂肪酸的转化率、缩短反应时间、降低副产物的含量，大大提高长链脂肪酸酯生产过程的安全性，同时提高产品的品质，有效提高了设备的利用率，减少了乙醇的回收量，使能耗显著下降。附图说明图1为本专利技术所用微反应装置的结构示意图。具体实施方式根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。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专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本专利技术。下述实施例中，所用的微反应装置如图1所示，它包括通过连接管依次串联的料液进口、微混合器和微通道反应器。其中，微混合器的进料口连接有2个料液进口。其中，微反应装置的型号为fixedbedmeanderreactorHC，购自拜耳公司。其中，微通道反应器的型号为slitplatemixerLH25(HastelloyC)。实施例1：将棕榈酸和乙醇分别溶于正己烷中，乙醇和棕榈酸的摩尔比为4：1；将固定化酶435脂肪酶固载于微通道反应器内，435脂肪酶与棕榈酸的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用微反应装置制备长链脂肪酸酯的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将长链脂肪酸溶于有机溶剂，混合均匀后备用；(2)将醇溶于有机溶剂，混合均匀后备用；(3)将步骤(1)中所得的混合体系和步骤(2)中所得的混合体系同时分别泵入微反应装置中的微混合器中，充分混合后通入微通道反应器中，充分反应，收集产物，即得；其中，微通道反应器中固载有催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种利用微反应装置制备长链脂肪酸酯的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将长链脂肪酸溶于有机溶剂，混合均匀后备用；
(2)将醇溶于有机溶剂，混合均匀后备用；
(3)将步骤(1)中所得的混合体系和步骤(2)中所得的混合体系同时分别泵入
微反应装置中的微混合器中，充分混合后通入微通道反应器中，充分反应，收集产物，
即得；其中，微通道反应器中固载有催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的长链脂肪
酸为碳数10～30的脂肪酸。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中，所
用的有机溶剂为乙酸乙酯、丙酮、甲苯、二甲基甲酰胺、环己烷、正己烷或石油醚。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的醇为碳数
为1～6的脂肪醇。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，长链脂肪酸和醇的摩尔比为1：
1.5～25。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，反...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭凯，方正，田启涛，何伟，朱宁，欧阳平凯，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32