一种合成丙酸烷基酯的工艺方法技术

一种合成丙酸烷基酯的工艺方法，涉及制备一种丙酸烷基酯的方法，该方法以丙酸甲酯和多种烷基醇为原料，以均相氢氧化钠或过量碳酸钠沉淀法制备的氧化镁（固态）为催化剂，通过反应‑精馏、低沸混合物分离、高压精馏和产物精馏分离等过程得到纯度高于99.9%的丙酸烷基酯，副产纯度达到99.9%的甲醇。与传统丙酸和各种烷基醇酯化法生产丙酸烷基酯相比，新工艺具有不采用带水剂、强酸催化剂、完全不产生废水、过程绿色环保，生产能耗低以及设备投资低等诸多优点。

【技术实现步骤摘要】
一种合成丙酸烷基酯的工艺方法
本专利技术涉及一种制备丙酸酯方法，特别是涉及一种通过酯交换路线合成各种丙酸烷基酯的工艺方法。
技术介绍
丙酸酯可应用于纤维素酯和醚类，各种天然或合成树脂的溶剂；作为香料可用于调合苹果香、香蕉香、李子香、菠萝香以及作为黄油、西洋酒和其他多种食用香精。也可用作高级日用化妆品香精。该类产品还用作有机合成中间体。经研究表明，丙酸酯对LiFePO4锂离子电池低温性能有影响，添加一定量丙酸酯，可提高碳酸酯电解液的离子电导率，改善电解液与正极LiFePO4材料和负极石墨材料的相容性，降低电解液体系的粘度和共熔点，有利于锂离子的迁移，从而提高LiFePO4锂离子电池的低温性能。目前锂电池在手机电池以及电动车电池等方面，都发挥着越来越重要的作用。但是由于锂电池电解液低温性差，在低气温条件下，电动车电池寿命普遍较短，而在锂离子电池的电解液中添加一定量的丙酸酯则会大大改善锂离子电池电解液的低温性能，因此市场前景十分广阔。传统丙酸酯的生产工艺是以丙酸和各种醇为原料，采用浓硫酸作催化剂，苯或者甲苯为带水剂，典型有机酸和醇的酯化工艺。该工艺缺点如下：(1)浓硫酸的氧化性和强脱水性易导致一系列副反应，影响产品的质量；(2)反应产物的后处理要经过碱中和以及水洗等工序，操作复杂，同时产生大量含酸和含盐废液，污染环境；(3)原料丙酸以及催化剂浓硫酸对设备腐蚀严重，设备投资大；（4）采用大量带水剂导致生产能耗高等诸多缺点。因此，采用开发新型催化剂或新工艺解决上述问题势在必行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通过酯交换路径合成丙酸烷基酯的工艺方法，该工艺以丙酸甲酯和多种醇为原料，以均相氢氧化钠或过量碳酸钠沉淀法制备的氧化镁（固态）为催化剂，通过反应-精馏和产物分离等过程得到高纯度产品丙酸烷基酯，副产甲醇。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种合成丙酸烷基酯的工艺方法，所述方法包括以下工艺步骤：（1）原料丙酸甲酯和烷基醇在反应釜或固定床预反应器中发生反应；（2）预反应器中生成的液态混合物进入反应-精馏塔或装填有非均相催化剂的反应-精馏塔进一步反应，塔顶分离出丙酸甲酯-甲醇共沸物；（3）反应-精馏塔顶丙酸甲酯-甲醇共沸物通过高-低压分离，丙酸甲酯循环至反应原料，甲醇为副产物，塔釜产物输送至第二精馏塔；（4）第二精馏塔顶采出烷基醇-丙酸烷基酯共沸物后直接循环至反应原料；（5）第二精馏塔釜产物输送至产品精馏塔，得到丙酸烷基酯目标产品。所述的一种合成丙酸烷基酯的工艺方法，所述丙酸甲酯（纯度大于99%）和烷基醇类，包括正丙醇，或异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、正戊醇、正辛醇以及苄醇，酯醇进料摩尔比为1:3-3:1。所述的一种合成丙酸烷基酯的工艺方法，所述催化剂为均相的氢氧化钠或过量碳酸钠沉淀法制备的固体氧化镁。所述的一种合成丙酸烷基酯的工艺方法，所述工艺过程包括反应釜或固定床预反应器、装填有固态催化剂的反应精馏塔、低沸产物精馏塔、高压精馏塔和产品精馏塔设备。所述的一种合成丙酸烷基酯的工艺方法，所述反应釜或固定床预反应器反应温度为40-100℃。所述的一种合成丙酸烷基酯的工艺方法，所述反应-精馏塔为反应同时进行精馏，塔顶采出丙酸甲酯-甲醇共沸物。所述的一种合成丙酸烷基酯的工艺方法，所述丙酸甲酯-甲醇共沸物通过高-低压分离得到丙酸甲酯和甲醇，甲醇为副产物，丙酸甲酯循环至反应原料。所述的一种合成丙酸烷基酯的工艺方法，所述精馏塔顶采出对应的烷基醇-丙酸烷基酯共沸物直接循环至预反应器。所述的一种合成丙酸烷基酯的工艺方法，所述第二精馏塔塔釜产物输送至产品精馏塔，得到高纯度目标丙酸烷基酯产品。本专利技术的优点与效果是：1.本专利技术利用丙酸甲酯和各种烷基醇为原料生产丙酸烷基酯，不采用带水剂、强酸催化剂、不产生废水、过程绿色环保，生产能耗低；2.本专利技术的工艺基本无副产物生成，产品丙酸烷基酯纯度达到99.9%以上，副产品甲醇纯度达到99.9%。附图说明图1为本专利技术工艺流程实施例示意图。具体实施方式下面结合附图所示实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术以丙酸甲酯和各种烷基醇为原料，以均相氢氧化钠或过量碳酸钠沉淀法制备的非均相氧化镁为催化剂，通过反应精馏、高-低压精馏以及产物精馏分离等过程得到产品丙酸烷基酯，副产甲醇。实施例1：原料丙酸甲酯和各种烷基醇首先在反应釜或固定床预反应器内，在氢氧化钠或过量碳酸钠沉淀法制备的氧化镁的作用下发生反应，温度50-100℃。预反应后的液态混合物经泵送至反应-精馏塔，直接在反应-精馏塔或装填有固态催化剂的反应-精馏塔内继续反应并精馏分离，将生成的丙酸甲酯和甲醇共沸物从塔顶馏出，精馏塔塔顶温度62℃，组成为47%甲醇和53%的丙酸甲酯，塔釜最高操作温度100-105℃。丙酸甲酯-甲醇共沸物经高压精馏塔，6bar，塔顶温度116℃，采出64%甲醇和36%丙酸甲酯，塔釜丙酸甲酯循环至反应原料。塔顶高压共沸物经常压精馏，塔釜甲醇为副产物。第一反应-精馏塔塔釜组成为10%左右乙醇、90%丙酸乙酯以及远低于1%含量的丙酸甲酯。第一反应-精馏塔塔釜产物进入第二精馏塔分离，塔顶温度78℃，采出75%含量乙醇以及25%含量丙酸乙酯，直接循环至反应原料。塔釜含量99%以上的丙酸乙酯进入第三产品精馏塔分离，塔顶采出温度99℃，得到纯度高于99.9%的丙酸乙酯产品。该工艺不仅限于丙酸甲酯和乙醇合成丙酸乙酯工艺，各种烷基醇与丙酸甲酯的反应工艺近似，均可由实施例1工艺完成丙酸烷基酯的生产。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合成丙酸烷基酯的工艺方法，其特征在于，所述方法包括以下工艺步骤：/n（1）原料丙酸甲酯和烷基醇在反应釜或固定床预反应器中发生反应；/n（2）预反应器中生成的液态混合物进入反应-精馏塔或装填有非均相催化剂的反应-精馏塔进一步反应，塔顶分离出丙酸甲酯-甲醇共沸物；/n（3）反应-精馏塔顶丙酸甲酯-甲醇共沸物通过高-低压分离，丙酸甲酯循环至反应原料，甲醇为副产物，塔釜产物输送至第二精馏塔；/n（4）第二精馏塔顶采出烷基醇-丙酸烷基酯共沸物后直接循环至反应原料；/n（5）第二精馏塔釜产物输送至产品精馏塔，得到丙酸烷基酯目标产品。/n

【技术特征摘要】
1.一种合成丙酸烷基酯的工艺方法，其特征在于，所述方法包括以下工艺步骤：
（1）原料丙酸甲酯和烷基醇在反应釜或固定床预反应器中发生反应；
（2）预反应器中生成的液态混合物进入反应-精馏塔或装填有非均相催化剂的反应-精馏塔进一步反应，塔顶分离出丙酸甲酯-甲醇共沸物；
（3）反应-精馏塔顶丙酸甲酯-甲醇共沸物通过高-低压分离，丙酸甲酯循环至反应原料，甲醇为副产物，塔釜产物输送至第二精馏塔；
（4）第二精馏塔顶采出烷基醇-丙酸烷基酯共沸物后直接循环至反应原料；
（5）第二精馏塔釜产物输送至产品精馏塔，得到丙酸烷基酯目标产品。


2.根据权利要求1所述的一种合成丙酸烷基酯的工艺方法，其特征在于，所述丙酸甲酯（纯度大于99%）和烷基醇类，包括正丙醇，或异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、正戊醇、正辛醇以及苄醇，酯醇进料摩尔比为1:3-3:1。


3.根据权利要求1所述的一种合成丙酸烷基酯的工艺方法，其特征在于，所述催化剂为均相的氢氧化钠或过量碳酸钠沉淀法制备的固体氧化镁。


4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：石磊，梁术，王玉鑫，
申请(专利权)人：沈阳化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21