采用降膜蒸发器合成多元醇脂肪酸酯的方法技术

本发明专利技术公开一种采用降膜蒸发器合成多元醇脂肪酸酯的方法，包括如下步骤：将多元醇和脂肪酸按照羟基和羧基的摩尔比1:1～1.6混合，加热并搅拌使其互溶，得到一反应混合液；设定降膜蒸发器的温度为180-250℃，压力为5-60KPa，外置冷凝器温度为-20-30℃；使该反应混合液流入降膜蒸发器，形成连续流动的液体薄膜，受热后发生酯化反应，合成多元醇脂肪酸酯。本发明专利技术的方法可以达到高效、绿色环保的技术效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种有机化学中酯类化合物的合成方法，特别涉及一种合成多元醇脂肪酸酯的方法。
技术介绍
脂肪酸多元醇酯具有优良的热稳定性、抗氧化性及良好的低温粘度和高粘度指数，广泛地应用于各种机械的润滑中，特别是用作航空润滑剂、液压液、压缩机油等，通过对脂肪酸的碳链长度以及结构进行调整，可获得能够满足不同工况条件下使用的产品。由于其还具有天然的生物降解性，脂肪酸多元醇酯又是一种绿色的润滑剂，此外，脂肪酸多元醇酯还可作绝缘性、耐温性优异的增塑剂，广泛应用于生产耐高温的电缆材料和生产人造革、塑料加工的生产领域。多元醇和脂肪酸的酯化反应是一个可逆的吸热反应。多元醇多羟基和脂肪酸的长链的结构特点，致使多元醇和脂肪酸的反应较为困难，通常需要添加催化剂来促进反应的进行。催化剂的加入降低了反应的活化能，使得反应能够在相同的受热情况下更好的进行反应。传统合成工艺通常采用硫酸等液体酸作催化剂，存在腐蚀设备、产品的后处理繁琐、催化剂难分离、易造成污染等缺点。近些年，研究采用新型催化剂催化酯化反应的报道屡见不鲜。如中国专利CN200710307720.2采用离子液体为催化剂合成多元醇脂肪酸酯，具有酯化率高，工序简单等优点。中国专利CN101229999A报导了用SO42-/ZrO2型固体超强酸催化合成油酸醇酯的方法，催化剂用量仅为0.05-0.5％，可以很好的催化油酸与聚乙二醇的酯化反应；中国专利CN101139288.A报导了用SO42-/TiO2-SiO2型复合固体超强酸催化亚油酸和无水乙醇的反应，酯化率可到95％以上。中国专利CN102557849A公开了一种连续进行反应的方法，涉及酯化反应以及降膜蒸发器，但其中提到的酯化反应发生的载体仍然是反应釜和精馏塔(催化剂放置于精馏塔底部，精馏塔连接在反应釜上方；酯化反应初始阶段生成的水由反应釜的分水器排除，酯化反应连续进行阶段生成的水由精馏塔顶排出)，其采用降膜蒸发器的目的是不断实现原料和产物的分离，并使未反应的原料重新进入反应釜，以保证生产的连续性，而非作为反应发生的载体。其反应的形态依然是传统的釜式精馏模式，酯化反应依然需要催化剂来进行催化才能保证较好的酯化率。但无论是采用离子液体还是固体超强酸，或者其他新型的高效催化剂，都或多或少的存在催化剂的制备问题。如沉淀法制备固体超强酸仅水洗抽滤一步就需四次以上，直至用指示剂检测不出金属源引入的阴离子为止，生成的氧化物颗粒很细，导致抽滤异常缓慢，规模化生产会耗费大量水资源与能源；金属源或为金属盐或为金属有机化合物，其原料不可再生，且价格逐年走高。而且所有的催化剂再被重复利用之后，依然面临废渣的排放问题。另外，酯化反应是一个可逆的吸热反应，因此提升反应的换热效率，加速生成水的去除以促进反应平衡右移，是促进酯化反应的另一条有效途径。而在传统的反应釜中，液体与加热面的接触面积有限，换热效率较低，而且反应体系内部生成的水要越过层层分子的阻碍才能逸出液面，反应平衡右移较慢。综上所述，现有技术中采用各类催化剂，因而面临成本和废料排放问题，现有技术中通常采用的釜式反应器传热效果差，反应过程生成的水不易从体系中逸出。如何开发一种多元醇脂肪酸酯的合成方法，使其可以克服上述现有技术的缺陷，即成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种采用降膜蒸发器合成多元醇脂肪酸酯的方法，使其达到高效、绿色环保的技术效果。为实现上述目的，本专利技术提供一种采用降膜蒸发器合成多元醇脂肪酸酯的方法，包括如下步骤：1)将多元醇和脂肪酸按照羟基和羧基的摩尔比1:1～1.6混合，加热并搅拌使其互溶，得到一反应混合液；2)设定降膜蒸发器的温度为180-250℃，压力为5-60KPa，外置冷凝器温度为-20-30℃；3)使步骤1)所得该反应混合液流入降膜蒸发器内，以连续流动的液体薄膜的形式进行酯化反应，合成多元醇脂肪酸酯。其中，于本专利技术的采用降膜蒸发器合成多元醇脂肪酸酯的方法一较佳实施方式中，于步骤1)中，所述的多元醇为三羟甲基丙烷或季戊四醇。其中，于本专利技术的采用降膜蒸发器合成多元醇脂肪酸酯的方法一较佳实施方式中，于步骤1)中，所述的脂肪酸为同时满足饱和或含有双键的、直链或带有支链的、碳原子数为6-18的三个条件的一元酸或两种以上一元酸配制的混合酸(配制比例不做限定)。其中，于本专利技术的采用降膜蒸发器合成多元醇脂肪酸酯的方法一较佳实施方式中，于步骤1)中，所述多元醇和脂肪酸优选按羟基与羧基的摩尔比为1:1.1～1.3混合。其中，于本专利技术的采用降膜蒸发器合成多元醇脂肪酸酯的方法一较佳实施方式中，于步骤3)中，所述液体薄膜厚度为0.1-2mm。于步骤3)中，使用输料泵以一定流速使反应混合液连续流入降膜蒸发器内，形成具有一定厚度的液体薄膜，以连续流动的液体薄膜的形式受热进行酯化反应。在这一过程中，本专利技术仅限定液体薄膜厚度，而具体选择何种规格的降膜蒸发器以及设定何种流速，则可以由本领域技术人员在选定的液体薄膜厚度下，根据实际情况(降膜蒸发器内表面参数等)来确定。其中，于本专利技术的采用降膜蒸发器合成多元醇脂肪酸酯的方法一较佳实施方式中，于步骤3)中，使该反应混合液通过分布器，并在重力作用下以液体薄膜的形式自上而下流经降膜蒸发器的内壁，受热而发生酯化反应。其中，于本专利技术的采用降膜蒸发器合成多元醇脂肪酸酯的方法一较佳实施方式中，于步骤3)中，酯化反应中生成的水以气态形式在真空条件下被抽离降膜蒸发器，然后被外置冷凝器收集。此处所述的真空条件，其所指的压力条件即是步骤2)中所设定的压力5-60Kpa。其中，于本专利技术的采用降膜蒸发器合成多元醇脂肪酸酯的方法一较佳实施方式中，于步骤3)中，酯化反应产物经输料泵由降膜蒸发器输出。与现有技术相比，本专利技术的采用降膜蒸发器合成多元醇脂肪酸酯的方法，其技术原理及技术效果详述如下：1)从外部而言，本专利技术的方法是一种连续流动的反应方式，采用这种连续流动的酯化方法，反应物可以被输料泵不断的输入降膜蒸发器进行反应，反应产物也可以被输料泵不断的输出降膜蒸发器，从而实现连续不间断的生产。2)传统上，降膜蒸发器只是化工产物的分离后处理的一种设备，而本专利技术以降膜蒸发器来做合成多元醇脂肪酸酯的反应器，充分利用其成膜的特点，结合酯化反应由传热、反应生产的水的去除速度等因素决定，实现二者的组合；于降膜蒸发器内部，反应物料受热快而均匀，反应生成的水能够迅速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用降膜蒸发器合成多元醇脂肪酸酯的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将多元醇和脂肪酸按照羟基和羧基的摩尔比1:1～1.6混合，加热并搅拌使其互溶，得到一反应混合液；2)设定降膜蒸发器的温度为180‑250℃，压力为5‑60KPa，外置冷凝器温度为‑20‑30℃；3)使步骤1)所得该反应混合液流入降膜蒸发器内，以连续流动的液体薄膜的形式进行酯化反应，合成多元醇脂肪酸酯。

【技术特征摘要】
1.一种采用降膜蒸发器合成多元醇脂肪酸酯的方法，其特征在于，包括
如下步骤：
1)将多元醇和脂肪酸按照羟基和羧基的摩尔比1:1～1.6混合，加热并搅拌
使其互溶，得到一反应混合液；
2)设定降膜蒸发器的温度为180-250℃，压力为5-60KPa，外置冷凝器温
度为-20-30℃；
3)使步骤1)所得该反应混合液流入降膜蒸发器内，以连续流动的液体
薄膜的形式进行酯化反应，合成多元醇脂肪酸酯。
2.根据权利要求1所述采用降膜蒸发器合成多元醇脂肪酸酯的方法，其
特征在于，于步骤1)中，所述的多元醇为三羟甲基丙烷或季戊四醇。
3.根据权利要求1或2所述采用降膜蒸发器合成多元醇脂肪酸酯的方法，
其特征在于，于步骤1)中，所述的脂肪酸为同时满足饱和或含有双键的、直
链或带有支链的、碳原子数为6-18的三个条件的一元酸或两种以上一元酸配
制的混合酸。
4.根据权利要求1或2所述采用降膜蒸发器合成多元醇脂肪酸酯的方法，
其特征在于，于步骤1)中，所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令杰，张东恒，李洪伟，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11