[發明專利]一種利用微通道反應器生產檸檬酸酯的方法

有效

• 申請號: 201310436689.8
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103497104A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 郭凱;袁愛邦;李昕;唐拾貴;歐陽平凱
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C07C69/704
• 分類號: C07C69/704;C07C67/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 沈振濤

技術領域

本發明屬于化學合成領域，特別涉及一種利利用微通道反應器生產檸檬酸酯的方法。

背景技術

增塑劑是塑料助劑消費量最大的一個品種，其消費量占塑料助劑總消費量的60%以上。目前，已經商品化的增塑劑有500多種，但一直以來消費量最多的是鄰苯二甲酸酯類增塑劑，特別是鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DOP)和鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)，占整個增塑劑消費量的80%左右。隨著近年來人們對健康的關注和對鄰苯類增塑劑研究的深入，發現鄰苯二甲酸酯類增塑劑對人類存在健康威脅，甚至有致癌作用，特別是對嬰兒和兒童的發育影響更大。美國、日本、瑞典等國相繼制定了相應的法律法規來限制鄰苯二甲酸酯類增塑劑在食品包裝、醫療器械等與人類密切接觸領域的使用。因此，開發新型環保的增塑劑成為國內外增塑劑行業研究的重點。

檸檬酸酯與各種纖維素都有較好的相容性，與乙烯基樹脂及某些天然樹脂有較好的溶解力，可作為乙烯基樹脂及各種纖維素的溶劑型增塑劑。而且大部分檸檬酸酯毒性較低，有些已被美國FDA批準，屬無毒增塑劑，適合用于食品與醫療器械等方面，因此具有很廣泛的工業用途。但傳統生產檸檬酸酯的方法具有耗能高，污染重等缺點。

微反應技術由于其特征尺度微型化，其傳熱傳質效率比正常尺寸設備高出1～3個數量級。其獨特的優點：高傳質速率，快速直接放大，內在安全和過程可控，過程連續高度集成，分散和柔性生產。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于提供一種工藝簡單、經濟高效的檸檬酸酯生產方法。

技術方案：本發明提供的一種利用微通道反應器生產檸檬酸酯的方法，包括以下步驟：

（1）將檸檬酸溶于醇中，得檸檬酸醇溶液；

（2）將催化劑柱加熱至恒定溫度；

（3）將檸檬酸醇溶液通入微通道反應器中，以恒定流速經過催化劑柱；

（4）收集催化劑柱流出液，即得檸檬酸酯。

作為改進，所述微通道反應器包括溶液泵、至少一個進口、至少一個催化劑柱和至少一個出口，所述進口、出口分別通過連接管與催化劑柱連接。

作為進一步改進，所述連接管的直徑為0.5～3.5mm。

作為進一步改進，進口與催化劑柱之間的連接管長度為10～50cm，催化劑柱與出口之間的連接管長度為10～70cm。

作為進一步改進，所述催化劑柱的容積為1mL～10mL。

作為進一步改進，所述催化劑柱填充固體催化劑，所述固體催化劑為強酸型樹脂或固體超強酸中的一種或幾種。

作為進一步改進，還包括加熱套管，所述加熱套管套裝在催化劑柱上；所述進口上設有進液管，所述進液管上設有溶液泵，所述進液管的長度為10～50cm。

作為另一種改進，步驟（1）中，所述檸檬酸與醇的羥基摩爾比為1:（3-9）。

作為另一種改進，步驟（2）中，加熱溫度為90～130℃。

作為另一種改進，步驟（3）中，流速為（0.1～1.0）mL/min。

有益效果：本發明提供的檸檬酸酯生產方法工藝簡單、可連續生產，具有較高的操作安全性以及較高的選擇性，反應體積小、時間短，催化劑可重復利用，對設備腐蝕較小；同時，由于無需帶水劑，利用微通道反應器的高效熱傳質能力以及易于直接放大的特征，酯化率高為96%以上，產品質量好、能耗低，是一種綠色環保高效的合成檸檬酸酯的方法。

附圖說明

圖1為本發明微通道反應器的結構示意圖；其中1為微通道反應器；2為進口；3為催化劑柱；4為出口；5為加熱套管；6為溶液罐；7為溶液泵。

具體實施方式

根據下述實施例，可以更好地理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結果僅用于說明本發明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本發明。

實施例1

微通道反應器1，見圖1，包括通過連接管依次連接的進口2、催化劑柱3和出口4，進口2通過進液管與溶液罐6連接，進液管上設有溶液泵7，還包括加熱套管5，所述加熱套管5套裝在催化劑柱3上；此微通道反應器的管路直徑均為2.1mm，進液管長度為15cm，進口2與催化劑柱3之間的連接管長度為25cm，催化劑柱3與出口4之間的連接管長度為20cm；催化劑柱容積為3mL，柱內填充D001強酸型樹脂。