[发明专利]环保型高纯度乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)的合成方法

说明书

技术领域

本发明是乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)的合成方法，特别涉及一种环保高纯度乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)的合成方法，属于环保增塑剂制造业。

背景技术

传统的增塑剂邻苯二甲酸异戊酯和邻苯二甲酸二丁酯用于食品包装材料、玩具等可诱发致癌，在国外已严格控制使用。而乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)可作为乙烯基树脂及纤维素的增塑剂，具有无毒、抗霉性、无气味、塑化效果好等优点，已获美国食品与医药管理局批准使用。合成乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)的常用方法中①浓硫酸催化法对设备及管道阀门有腐蚀作用，且反应釜为不锈钢，投资大，反应中副产物较多，产率不高，产物色泽较深；②对苯甲磺酸催化法当醇酸物量比过大，耗能多，设备利用率低；③无机盐催化法由于物料比太高，催化剂用量大或昂贵，设备利用率低等缺点，目前无法用于工业生产；④固体超强酸催化法由于固体超强酸价格昂贵，且用量大，成本太高，用于工业生产不太现实；⑤杂多酸催化法其缺点在于回收多余醇耗能多，设备利用率低，且催化剂价格昂贵；⑥纳米氧化物催化法的催化剂价格高、不容易获得；⑦其他方法是通过微波辐射可以使反应速度加快3——12倍，但是产率低；⑧交换树脂法易于分离，后处 理简单，但是反应时间长、酯化率低。这些合成ATBC的工艺方法都有待于进一步改善。

发明内容

本发明的目的是克服了常用方法中存在的上述问题，提供一种高纯度乙酰柠檬酸三丁酯的合成方法，达到减少能耗，提高设备利用率，减少物料因转移反应釜而造成的污染，保证产品的纯度，不需水洗就可以得到颜色浅，纯度高的合格产品，缩短了酰化时间，降低了产品的含水率，减少废水生成，降低成本，同时更有效地降低产品的水解，延长产品的保质期等效果。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明高纯度乙酰柠檬酸三丁酯的合成方法，包括以下步骤：

a、向反映釜中投入柠檬酸、正丁醇和催化剂对甲苯磺酸，柠檬酸与正丁醇的质量用量比为1∶1～5，催化剂对甲苯磺酸的用量为柠檬酸质量用量的0.5％～1.0％，在120℃～130℃的温度下通入氮气，搅拌反应，合成柠檬酸三丁酯，然后抽真空脱醇；b、降温至90℃～110℃后，向反应釜中加入醋酸酐和催化剂对甲苯磺酸，它们的质量用量分别为柠檬酸质量用量40％～80％和0.5％～1.0％，在110℃～130℃的温度下，通入氮气搅拌反应2小时，得到乙酰柠檬酸三丁酯粗品，然后抽真空脱酸；c、反应釜降温至70℃～80℃后，将上述的粗品进行如下三次碱洗：①第一次碱洗利用酯化反应生成的水和氢氧化钠配置浓度为5％～10％的碱液，把该碱液加入反应釜后搅拌30分钟，静置分层后，排出下层废液；②第二次碱洗利用干净的水和氢氧化钠配 置浓度为5％～10％的碱液，把该碱液加入反应釜后搅拌30分钟，静置分层后，排出下层废液；③第三次碱洗利用干净水和氢氧化钠配置浓度为5％～10％的碱液，把该碱液加入反应釜后搅拌30分钟，静置分层后，排出下层废液；d、碱洗完毕后，反应釜升温至130℃后抽真空脱水，然后降温至100℃，加入活性炭搅拌2小时后抽滤。

如上所述的高纯度乙酰柠檬酸三丁酯的合成方法，其特征是碱洗的工艺中，第N批批量生产时，第一次碱洗配制的碱液所用水为第N-1批第三次碱洗滤出的废水；第二次碱洗配制所用水为本批酯化反应过程生成的水；第三次碱洗配制碱液所用水为干净水，(其中N为＞1的整数)。

如上所述的高纯度乙酰柠檬酸三丁酯的合成方法，其特征是本合成工艺的各个步骤都在同一个反应釜中进行。

如上所述的高纯度乙酰柠檬酸三丁酯的合成方法，其特征是柠檬酸与正丁醇的质量用量比为1∶1～2。

如上所述的高纯度乙酰柠檬酸三丁酯的合成方法，其特征是合成柠檬酸三丁酯的工艺中催化剂对甲苯磺酸的用量为柠檬酸质量用量的0.5％～0.7％。

如上所述的高纯度乙酰柠檬酸三丁酯的合成方法，其特征是合成乙酰柠檬酸三丁酯的工艺中醋酸酐的用量是柠檬酸质量用量的50％～70％。

如上所述的高纯度乙酰柠檬酸三丁酯的合成方法，其特征是合成乙酰柠檬酸三丁酯的工艺中催化剂对甲苯磺酸的用量为柠檬酸质 量用量的0.5％～0.7％。

如上所述的高纯度乙酰柠檬酸三丁酯的合成方法，其特征是合成乙酰柠檬酸三丁酯的工艺温度为120℃。

(1)反应物性质

柠檬酸

状态：白色半透明晶体或粉末，易溶于水和乙醇，溶于乙醚，可燃。

产地：湖南

分子式：C₆H₈O₇

结构式；