微波辐照合成乳酸酯的方法技术

本发明专利技术一种由乳酸与无水醇为直接原料，通过微波辐照反应合成乳酸酯的方法。它是将脱水乳酸、无水醇和催化剂置于微波反应器中，在微波反应器中辐照20～300分钟，得到酯化液，将酯化液进行精制，得到精制乳酸酯；所述的催化剂为离子交换树脂或固体高强酸催化剂中的一种或两种，催化剂加入的量与乳酸的重量比为10/1000～100/1000。本发明专利技术具有酯化时间短，反应均匀，产品收率高，无滞后效应等优点，而且高效节能、不污染环境，本发明专利技术生产的产品含量高、光学纯度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机化工
，具体涉及ー种由乳酸与无水醇为直接原料，通过 微波辐照反应合成乳酸酷的方法。
技术介绍
乳酸酯具有特殊香味，是ー种重要的精细化工原料。由于乳酸酯含有不对称碳原 子，因此具有两种光学异构体，也是ー种具有光学活性的重要エ业溶剤，可用作硝化纤维、 こ酸纤维、こ醇酸树脂、贝壳松酷、马尼拉树脂、松香、虫胶、こ烯树脂、油漆等的溶剂，同时 还是人造珍珠类的高级溶剤。在其它エ业领域还被用做增塑剂，在不对称合成中用来合成 具有光学活性的羧酸酯，在食品、酿酒、化工、医药等行业具有广泛用途。同时由于乳酸酷具有无毒、溶解性好、小易挥发等特点，又具有可生物降解性，因 此乳酸酯又是极具开发价值和应用前景的“緑色溶剤”。随着人们生活水平的不断提高，对 环境的要求越来越高，而目前在エ业上使用的溶剂大都是有毒的溶剤，对环境和人类造成 了极大的危害，如卤代类、醚类、氟氯碳类溶剂等，因此乳酸酯作为“绿色溶剤”具有广阔的 应用前景。乳酸酷合成技术，中国专利CN1229790A公开了ー种以天然原料合成乳酸こ酯的 方法，CN1720215A公开了ー种乳酸こ酯连续制备的方法，CN1438213A公开了ー种以乳酸 铵为原料反应精馏制备乳酸こ酯的エ艺，CN1102180A公开了ー种乳酸こ酯生产新エ艺， CN1114035公开了ー种精馏法制备乳酸こ酯的エ艺，CNCN1290686由乳酸铵催化合成乳酸 こ酯的方法，CN1594585公开了ー种溶液相中酶催化合成乳酸こ酯的方法，CN1613842公开 了ー种催化精馏合成乳酸こ酯的新エ艺。CN1740331公开了ー种生物炼制生产乳酸こ酷 极其共同产品的エ艺方法，CN101575622公开了ー种由乳酸铵生产乳酸こ酷的エ艺方法， CN1290686A公开了ー种由乳酸铵催化合成乳酸こ酯的方法，中国专利CN101759559A公开 了一种制备低含水量、低酸度高含量的乳正丙酯的方法，中国专利CN1450046公开了ー种 高收率、高光学纯度的L-乳酸丁酯合成方法。上述公开的文献均具有污染大、产品收率低、光学纯度低的缺点。所有公开的专利 中均没有采用微波辐照的方式合成乳酸酷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有乳酸酷生产技术所存在的缺陷，提供ー种微波辐照合 成乳酸酷的方法，具有酷化时间短，反应均匀，无滞后效应等优点，而且高效节能、不污染环境。本专利技术的技术解决方案是这样实现的它是将脱水乳酸、无水醇和催化剂置于 微波反应器中，在微波反应器中辐照20 300分钟，得到酯化液，将酯化液进行精制，得 到含量在99. 5 %以上，光学纯度在99 %以上的精制乳酸酷。所述的催化剂为离子交换树 脂或固体高强酸催化剂中的ー种或两种，催化剂加入的量与乳酸的重量比为10/1000 100/1000。本专利技术较好的技术方案是所述的脱水乳酸是将质量百分比为88%的乳酸在真 空度为10000 500Pa、蒸馏温度为40 90°C的条件下对乳酸进行真空蒸馏，去除其中的 游离水得到。所述的催化剂为氢型阳离子交换树脂或SO42YTI2O4固体高强酸催化剂中的一 种或两种的复合催化剂。复合催化剂优选氢型阳离子交换树脂和SO42VTI2O4固体高强酸 按照重量比I : I的混合物，采用此催化剂催化效果更好。微波反应器的微波辐照功率为 0. 01 0. lKw/dm3，微波辐照时间为40 80分钟；其中所述的无水醇为C5或C5以下的有 机醇，加入量与乳酸的重量比为I : 1-2。具体包括甲醇、こ醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异 丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇、叔戊醇、新戊醇。优选无水こ醇，加入量与乳酸的重量比为 1:1。过量的无水醇作为带水剂，将酯化反应产生的反应水带出，使反应正向进行。本专利技术更好的技术方案是所述的精制是将酯化液进行常压精馏或减压精馏。它 还包括将精馏塔塔底溢出的乳酰基乳酸酷返回微波反应器中參与乳酸酷合成反应；将精馏 塔塔顶得到的回收醇返回微波反应器中參与乳酸酷合成反应。与现有的技术相比，本专利技术的技术优点在于I、酯化时采用微波辐照的方式加热。有别于其他乳酸酯生产エ艺中采用蒸汽或其 他热媒加热，及具体优点如下一、不存在热传递的过程，加热速度快，酷化时间短。ニ、加热 均匀，没有滞后性，不存在传统エ艺中，酯化时加热面局部温度过高的问题，避免了因为温 度过高而发生的副反应。三、节省能源，采用微波加热，不存在热媒输送时的热量损失，減少 了热量传递时的能量损失。2、本专利技术采用氢型阳离子交换树脂和SO42VTI2O4固体高强酸其中一种作为催化剂 或两种以一定比例混合的复合催化剂，和传统エ艺使用浓硫酸作为催化剂相比，具有以下 优势一、高效，只需要添加乳酸重量的10/1000 100/1000即可达到提高反应速率的效 果。ニ、可以重复利用，经过长时间使用，催化剂的催化效果会降低，此时只需通过过滤的方 式即可将催化剂取出，再经过干燥和简单的激活处理，催化剂就可以重新使用。三、不会对 设备造成腐蚀，可以大大減少设备的投资费用。四、此类催化剂在整个反应过程当中，只起 到加速反应进行的作用，而不会使反应物和产物发生其他的副反应，乳酸酯母液中基本上 只存在未反应的醇、反应产物乳酸酷、反应进行的不彻底而产生的乳酰基乳酸酷，大大降低 精馏分离的难度。五、无废酸排放，不会造成环境污染。3、本专利技术分离纯化乳酸酯可以采用常压精馏或者减压精馏的方式。酯化液中组分 只有三种，过量的醇、反应产物乳酸酷和未反应完全的乳酰基乳酸酷，而且三者的分离系数 很大，所以只需要一座精馏塔就可以达到分离的目的，塔侧出料ロ得到乳酸酯产品，塔顶冷 却回收过量醇，塔底溢流乳酰基乳酸酷。4、本专利技术エ艺路线是一条环保、无污染的緑色路线。一、乳酸脱水过程产生的蒸馏 水完全可以满足正常生产、清洗所需，整条エ艺路线基本没有干浄水的需求；ニ、催化剂可 以重复使用，且不会与反应物发生副反应，不存在失效催化剂和反应副产物的排放；三、反 应后的母液中三种组分经过精馏分离之后，乳酸酷作为产品出售，回收醇和乳酰基乳酸酷 可以返回酯交换ェ段參与反应，所以原料没有浪费，可以全部转化为产品。也就不存在废 水、废气、废渣的排放。具体实施例方式下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步的详细描述。实例一原料为外购的质量百分比为88%含量的乳酸，对原料乳酸进行真空蒸馏，维持物 料温度为50°C，真空度为8000Pa，浓缩后的乳酸其中单体含量在99%以上。将浓缩后的乳 酸500Kg通过输送泵输送入微波反应器，同时往酯化釜中添加无水甲醇500Kg，按照氢型 阳离子交换树脂与乳酸的重量比为70/1000的比例加入氢型阳离子交换树脂作为催化剂， 控制微波功率在0. 01 0. 05Kw/dm3，常压条件下，连续搅拌全回流酯交换反应5小时，将 反应完成的母液通过高度压差进入缓冲罐，再通过输送泵将母液连续输入精馏塔，控制精 馏塔底部物料温度在145°C 150°C，塔顶温度65°C，塔顶塔底压力差为1. 8KPa，塔顶持续 出回收甲醇，塔底持续溢流重组分，塔侧出口持续出乳酸甲酯产品，精馏结束，共得到含量 99. 5%，光学纯度为99. 9%的乳酸甲酯500Kg。塔底溢出的乳酰基乳酸甲酯可以返回乳酸 甲酯合成的反应釜中参与乳酸甲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨义浒，徐杰，
申请(专利权)人：孝感市易生新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：