[發(fā)明專利]一種生產(chǎn)雙三羥甲基丙烷油酸酯的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510370666.0
• 申請(qǐng)日: 2015-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105130799A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭鐵江;薛建軍;曹圣平;潘潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 百川化工（如皋）有限公司;無(wú)錫百川化工股份有限公司;百川化工銷售如皋有限公司
• 主分類號(hào): C07C67/08
• 分類號(hào): C07C67/08;C07C69/58
• 代理公司: 北京一格知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機(jī)化學(xué)原料制造領(lǐng)域，涉及了一種生產(chǎn)雙三羥甲基丙烷油酸酯的方法。

背景技術(shù)

在眾多的脂肪酸酯中，有一類脂肪酸酯具有季碳原子的特殊結(jié)構(gòu)，又稱新戊基結(jié)構(gòu)，典型的例子如：季戊四醇脂肪酸酯、雙季戊四醇脂肪酸酯、三羥甲基丙烷脂肪酸酯、雙三羥甲基丙烷脂肪酸酯、新戊二醇脂肪酸酯，它們備受人們的青睞。因?yàn)檫@些新戊基脂肪酸酯的羰基的β位碳原子上沒(méi)有氫原子，所以不能和酯基的醇部分的碳和氫形成六原子環(huán)狀的共振結(jié)構(gòu)，只有高能量才能破壞這樣的酯結(jié)構(gòu)，這使得新戊基多元醇脂肪酸酯的抗氧化性和抗消去反應(yīng)的穩(wěn)定性很好。因而新戊基多元醇脂肪酸酯具有其它酯類無(wú)可比擬的優(yōu)越性，成為目前潤(rùn)滑油中的高端合成酯的最佳選擇。

新戊基多元醇脂肪酸酯不僅熱分解溫度高，而且耐低溫性能好、在環(huán)境中易降解，可以用作潤(rùn)滑油的合成基礎(chǔ)油和金屬軋制過(guò)程中的潤(rùn)滑劑，所以越來(lái)越受到人們的重視。

雖然人們已經(jīng)合成出了眾多的新戊基多元醇脂肪酸酯，但是用雙三羥甲基丙烷（又稱二-三羥甲基丙烷，Di-trimethylolpropane）和油酸在酸性催化劑的作用下進(jìn)行酯化反應(yīng)來(lái)合成雙三羥甲基丙烷油酸酯的報(bào)道很少。

雙三羥甲基丙烷是一種有四個(gè)醇羥基、具有新戊基結(jié)構(gòu)的化合物。它不像季戊四醇一樣，它的醇羥基不是連接在一個(gè)碳原子上的，不至于和酸進(jìn)行酯化反應(yīng)后形成立體狀的分子，而是分散在兩個(gè)碳原子上的，因而可以形成平面型的分子。由于雙三羥甲基丙烷的分子量較大，所以用雙三羥甲基丙烷來(lái)合成的新戊基多元醇脂肪酸酯雖然具有較高的粘度，但是分子中的位阻效應(yīng)不是很明顯，而且粘度指數(shù)較高，不失為一種很好的潤(rùn)滑劑，可以應(yīng)用于需要高粘度潤(rùn)滑劑的場(chǎng)合。

油酸是一種常見(jiàn)的不飽和脂肪酸，不飽和鍵的存在雖然對(duì)產(chǎn)物的氧化穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生一定的影響，但是卻可以使得用這種有十八個(gè)碳原子的大分子量的脂肪酸和新戊基多元醇、高級(jí)脂肪醇等合成得到的合成酯具有較低的傾點(diǎn)，在一般的基礎(chǔ)油應(yīng)用中仍然廣受歡迎。

當(dāng)今合成新戊基多元醇脂肪酸酯類產(chǎn)品的工藝文獻(xiàn)不少，不外乎采用直接酯化法和酯交換法。酯交換法由于要用到堿性催化劑，且會(huì)產(chǎn)生低級(jí)脂肪醇等有易燃和爆炸危險(xiǎn)的副產(chǎn)品，所以實(shí)際上用得不多。即使是采用直接酯化法，大都是采用某種原料過(guò)量來(lái)促使反應(yīng)正向進(jìn)行，這在后續(xù)的提純、精制過(guò)程中就會(huì)遇到過(guò)量的原料和產(chǎn)物分離的困難。即使采用分子精餾等手段來(lái)脫除某種過(guò)量的原料，就算能夠脫得很徹底，也必然會(huì)引起目標(biāo)產(chǎn)物得率的下降，而且由此分離過(guò)程帶來(lái)的能耗也是不容忽視的，因而很難合成出價(jià)格有競(jìng)爭(zhēng)性的產(chǎn)品來(lái)。

有些文獻(xiàn)反映的當(dāng)前生產(chǎn)工藝顯示，在合成新戊基多元醇脂肪酸酯的過(guò)程中，采用溶劑或帶水劑來(lái)提高脫水的效率，使酯化反應(yīng)不至于在較高溫度下才能進(jìn)行徹底。然而采用這樣的工藝帶來(lái)的一個(gè)可怕的效果就是最終要讓這些溶劑或帶水劑和產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)徹底的分離也很困難。而少量的低沸點(diǎn)溶劑或帶水劑的存在會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的閃點(diǎn)明顯下降，給產(chǎn)品在高溫下使用帶來(lái)隱患。

還有些文獻(xiàn)反映的當(dāng)前生產(chǎn)工藝顯示，為了提高酯化率、減少反應(yīng)的時(shí)間，往往采用脂肪酸過(guò)量的辦法來(lái)進(jìn)行反應(yīng)，然后對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行后處理。在對(duì)產(chǎn)品的后處理方面，大都采用中和、水洗和分相等提純手段。采用這樣的技術(shù)帶來(lái)的后果是這些酸性的原料會(huì)有損失、單耗難以達(dá)到理想的水平、生產(chǎn)成本居高不下。在中和過(guò)程中產(chǎn)生的鹽難以除去，要對(duì)處在廢水中的鹽進(jìn)行符合環(huán)保要求的處理也是一件令人非常頭痛的事情。在后處理的過(guò)程中因?yàn)橛玫搅藟A性物質(zhì)，還可能發(fā)生已經(jīng)合成出來(lái)的酯再發(fā)生皂化反應(yīng)的情況，使得產(chǎn)物在后續(xù)的使用過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題。

翻翻公開(kāi)的關(guān)于合成酯的工藝資料，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的工藝技術(shù)中在催化劑的選擇方面，大都摒棄傳統(tǒng)的催化劑，改用各式各樣的負(fù)載或復(fù)合催化劑。其實(shí)制備各種新型的催化劑的成本就比較高，而且這些新型的催化劑的催化效果還不如傳統(tǒng)催化劑好。即使有些固體催化劑可以回收，但是隨著在使用過(guò)程中固載催化劑的有效成分不斷被洗脫，實(shí)際上這些催化劑可以重復(fù)使用的壽命有限。

由于原料的來(lái)源不同，生產(chǎn)工藝也不盡相同，不同批次原料的純度、雜質(zhì)含量等指標(biāo)存在著細(xì)微的波動(dòng)，所以要生產(chǎn)出合格的新戊基多元醇脂肪酸酯，也需要針對(duì)不同批次原料的特點(diǎn)進(jìn)行小試摸索，合理調(diào)整原料的配比才行。

針對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)新戊基多元醇脂肪酸酯類產(chǎn)品工藝的不足以及不同批次間原料的質(zhì)量波動(dòng)，有必要考慮控制生產(chǎn)成本和兼顧產(chǎn)品質(zhì)量的均衡性，采用易得的對(duì)甲苯磺酸作為催化劑，結(jié)合靠小試來(lái)確定不同批次原料間合理的配比，來(lái)經(jīng)濟(jì)、合理地生產(chǎn)雙三羥甲基丙烷油酸酯。

發(fā)明內(nèi)容