一种采用薄膜蒸发器制备多元醇酯的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用薄膜蒸发器制备多元醇酯的方法，解决了现有多元醇酯的合成方法中，酯交换法会产生低级脂肪醇等有易燃和爆炸危险的副产品，而醇酸酯化法会极大地降低收率并污染环境的问题。本发明专利技术包括(1)将脂肪酸、多元醇按照设计的摩尔比例添加到预热装置中，同时在预热装置中加入催化剂进行预热；(2)预热到60℃以上后，加入到薄膜蒸发器中进行反应，当酸值

Method for preparing polyol ester by thin film evaporator

The invention discloses a method for preparing polyol esters by thin film evaporator, which solves the problem that in the existing synthesis methods of polyol esters, ester exchange method can produce low-grade fatty alcohols and other by-products with flammable and explosive hazards, while the esterification method of alcohols can greatly reduce the yield and pollute the environment. The invention comprises: (1) adding fatty acids and polyols to the preheating device in accordance with the designed molar ratio, and adding catalyst to the preheating device for preheating; (2) adding fatty acids and polyols to the film evaporator after preheating to above 60 (?) for reaction when the acid value is higher than 60 (?)

【技术实现步骤摘要】
一种采用薄膜蒸发器制备多元醇酯的方法
本专利技术涉及多元醇酯的制备领域，具体涉及一种采用薄膜蒸发器制备多元醇酯的方法。
技术介绍
润滑油在使用过程中，随着机械的运转，润滑油总质量的50％会散入周围的环境。传统润滑油中的主要成份基础油通常使用矿物油，其生物降解率极低，约20％左右，对环境造成的污染严重。以植物油为原料的多元醇油酸酯不仅具有良好的润滑性、耐高温性、粘温特性，且生物降解性好，对环境污染小，已经成为高档润滑油的首选。现有多元醇油酸酯的合成方法，主要有酯交换法及醇酸酯化法。酯交换法由于要用到碱性催化剂，且会产生低级脂肪醇等有易燃和爆炸危险的副产品，所以实际上用得不多。醇酸酯化法以三羟甲基丙烷及油酸为原料，以硫酸或磷酸、对甲苯磺酸等质子酸为催化剂，目前该法大都是采用某种原料过量来促使反应正向进行，这在后续的提纯、精制过程中就会遇到过量的原料和产物分离的困难。若采用吸附剂吸附、分子精馏等手段来脱除某种过量的原料，不仅会引起目标产物产品的收率大大降低，同时产生的大量吸附固体废渣，从而污染环境，提高生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：有效解决现有多元醇油酸酯的合成方法中，酯交换法会产生低级脂肪醇等有易燃和爆炸危险的副产品，而醇酸酯化法会极大地降低收率并造成环境污染的问题；提供了安全、收率极高，同时还不会污染环境的一种采用薄膜蒸发器制备多元醇酯的方法。本专利技术通过下述技术方案实现：一种采用薄膜蒸发器制备多元醇酯的方法，包括：(1)将脂肪酸、多元醇按照设计的摩尔比例添加到预热装置中，同时在预热装置中加入催化剂进行预热；(2)预热到60℃以上后，加入到薄膜蒸发器中进行反应，当酸值<0.1mgKOH/g，且羟值<10mgKOH/g时达到反应终点，当达到反应终点后冷却至60℃以下即可制成成品。进一步，真空度为0.01～1kPa，反应温度为170～260℃，反应时间为1～20h。薄膜蒸发器(Thinfilmevaporator)是一种蒸发器的类型，特点是物料液体沿加热管壁呈膜状流动而进行传热和蒸发，优点是传热效率高，蒸发速度快，物料停留时间短，因此特别适合热敏性物质的蒸发。该蒸发器具有生产能力大、效率高、物料受热时间短等特点，适用于制药、食品、化工等行业的稀溶液浓缩，本设备与物料接触部分均采用不锈钢制造，具有良好的耐腐蚀性能，经久耐用，符合药品卫生要求。现有技术中，该薄膜蒸发器通常都是用作稀溶液浓缩的功能，而本专利技术中酸与醇的酯化反应为可逆反应，本专利技术创造性的结合了薄膜蒸发器的蒸发水分的效果，在酯化反应过程中除去生成的水以使平衡向右移动，增加产率。即，本专利技术使用薄膜蒸发器进行酯化反应，原料在蒸发器壁上形成很薄的一层液膜，在减压条件下能迅速脱去水，平衡向右移动，最终使酯化反应趋于完全，有效且显著的提高产率。进一步，本专利技术公开了多元醇酯的合成方法，即本专利技术中所述脂肪酸选择为工业油酸、次磷酸或磷酸等；所述工业油酸中C180含量小于10wt％，C181含量位于60～85wt％之间。所述多元醇选择为三羟甲基丙烷、季戊四醇或双季戊四醇等；所述催化剂为液体催化剂，该液体催化剂选择为磷酸或钛酸正丁酯。上述C180即为硬脂酸，C181即为油酸。通过上述选择优化，即可有效制备出多元醇酯，如三羟甲基丙烷油酸酯(TMPTO)，本专利技术方法制备工艺不仅仅克服了酯交换法和醇酸酯化法存在的缺陷，而且制备工艺更加简单，更加适合产业化生产，并且反应条件温和，生产成本更低，效果十分显著。更进一步，所述油酸与三羟甲基丙烷的摩尔比为3.00～3.01：1。真空度优选为0.01～1kPa，反应温度优选为180～230℃，当酸值<0.1mgKOH/g，且羟值<3mgKOH/g时达到反应终点，达到反应终点时的反应时间为1～3h，冷却后制成产物多元醇油酸酯，在该条件下无需进行其他的后处理，操作更加简单。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术采用薄膜蒸发器进行多元醇酯的合成，工艺新颖，与现有的醇酸酯化法相比，反应速度更快，收率更高；2、本专利技术的工艺流程更简单，在合成反应后无须进行其他后处理，有效避免了常规酯化法所带来的后处理能耗和环境污染问题，成本更低，效果更佳。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例1一种采用薄膜蒸发器制备多元醇酯的方法，本实施例中是用于制备三羟甲基丙烷油酸酯，具体包括：将600.0g油酸(C180＝7.3％，C181＝81.2％)、95.0g三羟甲基丙烷(摩尔比3.00:1)、0.89g磷酸计量后进入预热器中，预热至80℃。启动进料泵，待物料进入薄膜蒸发器15秒后，开启刮膜转子，待进料罐内物料打空后，关闭进料阀门，打开循环阀门，开始反应。设置反应温度220℃，真空度保持在0.06kPa。反应1.5h后，酸值降到0.09mgKOH/g，羟值(HV)降至2.8mgKOH/g。终止反应，冷却至60℃，得到三羟甲基丙烷油酸酯634g，总收率达91.22％。实施例2一种采用薄膜蒸发器制备多元醇酯的方法，本实施例中是用于制备三羟甲基丙烷油酸酯，具体包括：将500g油酸(C180＝7.5％，C181＝76.9％)、79g三羟甲基丙烷(摩尔比3.01:1)、0.52g磷酸计量后进入预热器中，预热至80℃。启动进料泵，待物料进入薄膜蒸发器15秒后，开启刮膜转子，待进料罐内物料打空后，关闭进料阀门，打开循环阀门，开始反应。设置反应温度180℃，真空度保持在0.30kPa。反应2.5h后，酸值降到0.09mgKOH/g，HV降至2.4mgKOH/g。终止反应，冷却至60℃，得到三羟甲基丙烷油酸酯540g，总收率达93.2％。实施例3一种采用薄膜蒸发器制备多元醇酯的方法，本实施例中是用于制备三羟甲基丙烷油酸酯，具体包括：将600.0g油酸(C180＝6.2％，C181＝68.3％)、95.0g三羟甲基丙烷(摩尔比3:1)、0.89g磷酸计量后进入预热器中，预热至80℃。启动进料泵，待物料进入薄膜蒸发器15秒后，开启刮膜转子，待进料罐内物料打空后，关闭进料阀门，打开循环阀门，开始反应。设置初始反应温度180℃，真空度保持在0.04kPa。反应3h后，酸值降到0.06mgKOH/g，HV降至2.7mgKOH/g。终止反应，冷却至60℃，得到三羟甲基丙烷油酸酯654g，总收率达94.1％。实施例4一种采用薄膜蒸发器制备多元醇酯的方法，本实施例中是用于制备季戊四醇油酸酯，具体包括：将564.3g油酸(C180＝4.5％，C181＝78.3％)、68g季戊四醇(摩尔比4:1)、0.89g磷酸计量后进入预热器中，预热至80℃。启动进料泵，待物料进入薄膜蒸发器15秒后，开启刮膜转子，待进料罐内物料打空后，关闭进料阀门，打开循环阀门，开始反应。设置初始反应温度180℃，真空度保持在0.04kPa。反应3h后，酸值降到0.06mgKOH/g，HV降至2.7mgKOH/g。终止反应，冷却至60℃，得到三羟甲基丙烷油酸酯592.3g，总收率达93.7％。实施例5一种采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用薄膜蒸发器制备多元醇酯的方法，其特征在于，包括：(1)将脂肪酸、多元醇按照设计的摩尔比例添加到预热装置中，同时在预热装置中加入催化剂进行预热；(2)预热到60℃以上后，加入到薄膜蒸发器中进行反应，当酸值

【技术特征摘要】
1.一种采用薄膜蒸发器制备多元醇酯的方法，其特征在于，包括：(1)将脂肪酸、多元醇按照设计的摩尔比例添加到预热装置中，同时在预热装置中加入催化剂进行预热；(2)预热到60℃以上后，加入到薄膜蒸发器中进行反应，当酸值<0.1mgKOH/g，且羟值<10mgKOH/g时达到反应终点，当达到反应终点后冷却至60℃以下即可制成成品。2.根据权利要求1所述的一种采用薄膜蒸发器制备多元醇酯的方法，其特征在于，所述薄膜蒸发器中的反应条件为：真空度为0.01～1kPa，反应温度为170～260℃。3.根据权利要求2所述的一种采用薄膜蒸发器制备多元醇酯的方法，其特征在于，所述脂肪酸为工业油酸、次磷酸或磷酸。4.根据权利要求3所述的一种采用薄膜蒸发器制备多元醇酯的方法，其特征在于，所述工业油酸中C180含量小于10wt％，C181含量位于60～85wt％之间。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：冯自伟，徐守斌，罗金安，张捷杰，秦一别，
申请(专利权)人：禾大西普化学四川有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51