[發(fā)明專(zhuān)利]一種連續(xù)酯化合成檸檬酸三正丁酯系統(tǒng)及其合成方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510302549.0
• 申請(qǐng)日: 2015-06-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104961637A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周建安;周永芳;陳平;曹立軍;邵平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇雷蒙化工科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C07C67/08
• 分類(lèi)號(hào): C07C67/08;C07C69/704
• 代理公司: 宜興市天宇知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 32208
• 代理人: 周舟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種檸檬酸三正丁酯的連續(xù)化生產(chǎn)工藝，通過(guò)連續(xù)酯化的方法生產(chǎn)檸檬酸三正丁酯，屬于化學(xué)合成工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

乙酰檸檬酸三正丁酯（ATBC）和檸檬酸三正丁酯（TBC）因具有與高分子聚合物相容性好，增塑效率高、無(wú)毒、耐侯性強(qiáng)、易生物降解等優(yōu)點(diǎn)而廣受關(guān)注，成為替代鄰苯二甲酸酯類(lèi)等生殖毒性大、可疑致癌和不易生物降解且對(duì)環(huán)境影響大的石化類(lèi)增塑劑的優(yōu)良替代品，尤其是兒童玩具、食品包裝和醫(yī)用材料方面的應(yīng)用最為普遍。

合成ATBC的第一步化學(xué)反應(yīng)是檸檬酸和正丁醇反應(yīng)生成TBC。傳統(tǒng)的TBC生產(chǎn)工藝一般是用檸檬酸和正丁酯在催化劑作用下經(jīng)酯化反應(yīng)合成，采用間歇生產(chǎn)工藝。該工藝的缺點(diǎn)主要是：

1.設(shè)備臺(tái)套多，占地面積大，建筑面積也多，受化工設(shè)計(jì)法規(guī)的限制，單個(gè)車(chē)間的產(chǎn)量受到限制，難以實(shí)現(xiàn)2.5萬(wàn)噸/年以上規(guī)模的單個(gè)生產(chǎn)裝置（車(chē)間）。

2.難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，用工量大，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大且工作環(huán)境較差。

3.生產(chǎn)環(huán)節(jié)和控制點(diǎn)多，依靠人工控制易產(chǎn)生操作失誤，安全生產(chǎn)難度大，且易造成原料和能源的浪費(fèi)，同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性難以保證。

4.投資偏多，生產(chǎn)成本偏高、降低了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

基于間歇法生產(chǎn)TBC存在許多不足和缺陷，本發(fā)明的目的是提供一套連續(xù)化的生產(chǎn)工藝，克服和解決間歇法生產(chǎn)存在的問(wèn)題，并可實(shí)現(xiàn)建設(shè)大規(guī)模的生產(chǎn)線(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種實(shí)現(xiàn)連續(xù)化的生產(chǎn)，克服和解決間歇法生產(chǎn)存在的問(wèn)題，并可實(shí)現(xiàn)建設(shè)大規(guī)模的生產(chǎn)線(xiàn)的連續(xù)酯化合成檸檬酸三正丁酯系統(tǒng)及其合成方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，提供了以下技術(shù)方案：一種連續(xù)酯化合成檸檬酸三正丁酯系統(tǒng)，其特征在于包括溶解釜、酯化釜、脫水塔、冷凝器、油水分離器，溶解釜設(shè)置為至少一個(gè)，溶解釜連接3~6個(gè)順次串接的酯化釜，酯化釜均連接脫水塔，脫水塔頂端出口連接冷凝器，冷凝器連接油水分離器，油水分離器連接脫水塔近上端部，脫水塔底部連接第一個(gè)酯化釜。

作為優(yōu)選，溶解釜為并列的兩個(gè)。

作為優(yōu)選，酯化釜為4個(gè)或5個(gè)。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，提供了一種連續(xù)酯化合成檸檬酸三正丁酯系統(tǒng)的合成方法，包括以下步驟：

a.????把檸檬酸、正丁醇和催化劑在混合溶解釜里混合溶解，檸檬酸和正丁醇的摩爾比一般以1∶4～7,催化劑按生產(chǎn)需要適量加入；

b.????勻速向第一個(gè)酯化釜加入上步配置好的混合液，同時(shí)開(kāi)啟蒸汽加熱。混合液逐步溢流順次進(jìn)入串聯(lián)的酯化釜；

c.????多個(gè)酯化釜共用一個(gè)酯化脫水塔，塔頂配有相應(yīng)的冷凝器和油水分離器，反應(yīng)生成的水和丁醇共沸至塔頂經(jīng)冷凝后不斷連續(xù)的由油水分離器下部排出，上層丁醇仍回流入塔頂不斷萃取反應(yīng)生成的水；

d.????調(diào)節(jié)各釜的丁醇濃度控制各釜的反應(yīng)溫度在一個(gè)合理的區(qū)間內(nèi)，各釜溫度依次升高，檸檬酸的轉(zhuǎn)化率也依次提高，從最后的釜排出的酸含量≤1%（以檸檬酸計(jì)）、丁醇含量在25～30%的酯化半成品；

e.????排出的酯化半成品經(jīng)連續(xù)脫醇后得到TBC粗成品，脫出的醇回到第一個(gè)酯化釜或溶解釜使用，粗成品經(jīng)增塑劑生產(chǎn)常用的精制工藝（如中和、水洗、干燥、過(guò)濾等）得到TBC成品。

所述催化劑包括各種常用的強(qiáng)酸性催化劑（如硫酸、對(duì)甲苯磺酸等）、非酸性催化劑、多種固體超強(qiáng)酸等，并包括它們的復(fù)配物或者用活性炭固載型的催化劑，其用量按其催化活性和生產(chǎn)工藝需要適量添加。

作為優(yōu)選，檸檬酸和正丁醇的摩爾比為1:4~4.5。

作為優(yōu)選，所述串聯(lián)的多個(gè)酯化釜中，反應(yīng)溫度由112℃依次提升，最高至160℃。

作為優(yōu)選，反應(yīng)溫度為118℃～155℃。

本發(fā)明有益效果：與間歇法生產(chǎn)工藝相比較，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)如下（以5萬(wàn)噸/年為例）：

1.5萬(wàn)噸/年的生產(chǎn)裝置，本工藝配料和酯化工段占地面積約150m²，建筑面積270m²，而間歇法需酯化反應(yīng)釜12臺(tái)套及相應(yīng)的12套酯化脫水塔、冷凝器、油水分離器等附屬設(shè)備，占地面積450m²，建筑面積1200m²。如加上后續(xù)的各個(gè)工段和制取ATBC。連續(xù)法5萬(wàn)噸/年裝置的總建筑面積在1600m²左右，可作為一套裝置（一個(gè)車(chē)間）建造。而間歇法5萬(wàn)噸/年需要建筑面積超過(guò)4000m²。根據(jù)化工建設(shè)防火規(guī)范，將分成二個(gè)車(chē)間建造，大大增加用地面積和建筑面積。