[發明專利]一種基于十二烷基三甲基氯化銨的低共熔溶劑催化劑合成棕櫚酸乙酯的方法

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• 申請號: 201911331811.9
• 申請日: 2019-12-21
• 公開（公告）號: CN111153794A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 曾作祥;江珊;周志遠;薛為嵐;張傳煒;張思琪
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C07C67/08
• 分類號: C07C67/08;C07C69/24;B01J31/02
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本發明公開了一種基于十二烷基三甲基氯化銨的低共熔溶劑DTAC?DES為催化劑制備棕櫚酸乙酯的方法，其中，催化劑DTAC?DES是由十二烷基三甲基氯化銨和對甲苯磺酸按1:3的摩爾比混合制備而成；棕櫚酸乙酯是由棕櫚酸與過量無水乙醇在一定溫度下進行酯化反應，并依次經過相分離、常壓蒸餾和減壓蒸餾等過程制備而得。本發明反應條件溫和，催化劑對設備腐蝕性小，無廢酸排放，無污染，環境友好；酸性低共熔溶劑的催化活性高，經回收后可重復使用，工業生產成本低。

技術領域

本發明屬于有機化工合成領域，涉及一種生物柴油棕櫚酸乙酯的制備方法，具體涉及一種基于十二烷基三甲基氯化銨的低共熔溶劑催化劑合成棕櫚酸乙酯的方法。

背景技術

生物柴油是一種新型的可再生綠色能源，它具有閃點高、抗爆性好、燃燒性能優良、能有效降低SO_x, NO_x等有害溫室氣體排放量等優點。生物柴油是一種高級脂肪酸酯類化合物，可以通過動植物油脂、餐飲廢油等為原料與低級醇經過酯交換或酯化反應制備得到。在傳統制備工藝中，常采用濃硫酸作為催化劑。濃硫酸催化時雖有較高催化活性，但存在易發生副反應，產品不易提純，設備腐蝕嚴重，環境污染嚴重等缺點，工藝路線不符合當今社會可持續發展的要求。在新工藝中，采用離子液體或低共熔溶劑作為催化劑可極大優化脂肪酸酯的制備工藝。

棕櫚酸乙酯作為一種高級脂肪酸酯，可被用作生物柴油，而其制備工藝及反應條件優化也被廣泛研究。專利CN 102617346 A提出了一種利用大孔強酸性陽離子交換樹脂催化合成棕櫚酸乙酯的方法，該方法以強酸性陽離子交換樹脂—NKC-9大孔干氫催化樹脂作催化劑，以環己烷為帶水劑，由棕櫚酸與過量無水乙醇反應。反應后含樹脂的溶液經過濾、環己烷洗滌、分離回收催化劑后，再經常壓蒸餾除去過量的乙醇和環己烷，然后經減壓蒸餾，干燥，得到棕櫚酸乙酯。但該專利所提的方法中催化劑用量為所用棕櫚酸質量的50%~70%，催化劑用量過大，致使工業生產中設備利用率低，生產能耗大。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，公開了一種基于十二烷基三甲基氯化銨的低共熔溶劑催化劑合成棕櫚酸乙酯的方法，并通過控制反應工藝條件，在較低成本下獲得目的產品，以滿足相關領域需要。

本發明的方法包括如下步驟：

（1）稱取適量的十二烷基三甲基氯化銨和對甲苯磺酸，使兩者的摩爾比為1:3，再將兩者分別在60℃下真空干燥1 h，干燥后使兩者在75℃下進行攪拌反應，待反應物變成澄清透明溶液后，停止攪拌，得到基于十二烷基三甲基氯化銨的低共熔溶劑催化劑DTAC-DES，將催化劑DTAC-DES放置在硅膠干燥器中，備用；

（2）分別稱取適量的反應物棕櫚酸和無水乙醇加入三口燒瓶中，攪拌加熱至指定溫度后，再加入適量的步驟（1）所得的催化劑進行反應，反應時間為1 h~4 h；

（3）反應結束后趁熱將反應液經分液漏斗分為水油兩相，對水相在60℃下進行真空干燥可回收催化劑；對油相先進行常壓蒸餾以除去過量乙醇，再進行減壓蒸餾，蒸餾溫度為145℃~160℃，壓力為200 Pa~300 Pa，收集餾分，所得餾分經無水氯化鈣干燥后得棕櫚酸乙酯。

所述步驟（2）中的反應物棕櫚酸與無水乙醇的摩爾比為1:1.5~3，催化劑質量為反應物總質量的2%~6%。

所述步驟（2）中的反應溫度為55℃~75℃。

本發明制備棕櫚酸乙酯的方法與現有技術相比具有以下優點:

（1）反應條件溫和，催化劑對設備腐蝕性小，無廢酸排放，無污染，環境友好；（2）催化劑用量少，且可回收利用，降低了生產成本；（3）合成路線工藝簡單，符合綠色合成工藝要求。

具體實施方式

低共熔溶劑催化劑DTAC-DES的制備