文档介绍：乙酸丁酯合成工艺
乙酸丁酯的合成
乙酸丁酯是一种无色透明液体,具有强烈香蕉似香味,是G B 2 7 6 0 — 8 6规定允许使用的食用香料,大量用于配制香蕉、梨、菠萝、杏、桃及草莓等型香精,乙酸丁酯还是一种重要的有机化工原料, 广泛用于溶剂、涂料、医药和香料等工业。现有乙酸丁酯的生产均以浓硫酸为催化剂。由于硫酸的强氧化性导致副反应较多, 原料消耗较大, 同时后续工序分离困难, 腐蚀性强。近年来, 以各种固体酸为催化剂合成乙酸丁酯的研究较多,所用的方法有:对羟基苯甲酸合成,对甲基苯甲酸催化合成,活性碳固载杂多酸催化合成等工艺设计。这些工艺方法有的可获得较高的转化率、酯收率和酯化选择性,反应温度低,产品无色,反应的催化剂无氧化性,无碳化作用,作为酯化反应的催化剂时,具有活性高,选择性好,产品纯度高, 不腐蚀设备,减少污染等优点。这些催化剂虽然克服了硫酸催化剂的不足,但有些存在价格较高,有些稳定性差,有些原料回收利用率低等缺点,因此工业化应用效果不理想。
中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院,开发了耐温强酸性阳离子交换树脂催化剂,采用此催化剂,以乙酸和正丁醇为原料合成了乙酸丁酯。用”c核磁共振光谱表征了耐温强酸性阳离子交换树脂催化剂的结构; 在工业生产条件下,对比了不同强酸性阳离子交换树脂催化剂的活性;以耐温强酸性阳离子交换树脂为催化剂,考察 r进料量对乙酸转化率的影响及催化剂的稳定性。实验结果表明,以耐温强酸性阳离子交换
树脂为催化剂合成乙酸丁酯,在反应釜温度 1 2 0℃、分馏柱顶部温度 9 l ~9 2℃、正丁醇与乙酸摩尔比 1 . O 2、进料量6 0m L / h 的条件下, 乙酸的转化率为9 5 .1 %,达到了采用硫酸催化剂时的水平。耐温强酸性阳离子交换树脂催化剂的寿命在 5 0 0 h以上,稳定性好,以耐温强酸性阳离子交换树脂为催化剂合成乙酸丁酯, 具有反应时间短、副反应少、对设备无腐蚀、产量高、无三废等优点,具有较好的工业化前景。
1 实验部分
1 .1 反应原料
乙酸:工业品,质量分数大于等于 9 9 .0 %正丁醇:工业品,质量分数大于等9 8 . 0 %。
1 .2 催化剂的制备
将苯乙烯和二乙烯基苯完全混合后,加入固体石蜡,按一定的进料量加入到水相中,调节搅拌速率,控制油珠的均匀程度;升温使油珠固化,过滤、洗涤、干燥反应物料,收集2 0—5 0目的聚合物油珠进行物理结构稳定化处理,得到苯乙烯一二乙烯基苯共聚物树脂;在共聚物树脂中加入催化剂和吸电子基团试剂( 氯) 进行基团化反应,得到基团化共聚物树脂; 基团化共聚物树脂中加入磺化剂( S O 或发烟硫酸) 进行磺化反应,得到磺化树脂;洗涤磺化树脂,进行活性基团稳定化处理得到耐温强酸性阳离子交换树脂催化剂。
1 .3 催化剂的表征采用 B r u k e r公司 Ms l一3 0 0型核磁
共振( r ~i R) 仪表征试样的分子结构。
1 .4 实验及分析方法
在1 L四口烧瓶( 反应釜)上安装2 5 mm、高5 0 0 mm的分馏柱,内装3 r a i n×3 r a i n的不锈钢网环填料,分馏柱上装有气相温度计、回流冷凝器和分水器。
将一定比例的正丁醇、乙酸和耐温强酸性阳离子交换树脂催化剂加入到反应釜中,控制反应釜温