[发明专利]跨临界CO2催化酯化‑分离耦合制备松香酯的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于松香深加工技术领域，涉及一种跨临界CO₂催化酯化-分离耦合制备松香酯的方法及装置。

背景技术

松香酯是松香深加工中最重要的品种，占松香深加工产品的60％以上。由于松香树脂酸具有三环菲骨架结构，使羧基空间位阻大，导致酯化反应活化能高，而且松香反应体系的黏度又大，造成反应物间的相际传递困难，因此需要在ZnO等酸性金属氧化物催化剂和高温条件下，松香树脂酸才能进行酯化反应。然而在高温条件下，松香树脂酸容易发生脱羧副反应，导致松香酯产品的酯化反应得率和产品质量降低。为了提高松香酯的反应速度和产品质量，在松香酯的浅色化和无气味方面做了许多研发工作。

现今技术中，采用催化剂对松香深加工后制备成松香酯的技术中，催化剂大多使用金属催化剂对松香进行酯化，从而得到松香酯，但是使用金属催化剂进行催化会使得金属离子对松香酯造成污染，如果使用被金属离子污染后的松香酯用作食品制作，人体使用后会有不好的影响。而且，现今技术中对松香酯的制备因为使用了金属催化剂，有时候甚至使用贵金属催化剂进行催化反应生产，造成生产成本较高等问题，使得在生产松香酯的过程中利润不高。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，发明一种跨临界CO₂催化酯化-分离耦合制备松香酯的方法及装置，旨在提供一种成本较低，松香酯质量佳的制备方法。

为实现本发明目的，本发明技术方案如下：

跨临界CO₂催化酯化-分离耦合制备松香酯的方法，包含以下操作步骤：

(1)将醇类化合物、松香与溶剂混合，溶解；

(2)将步骤(1)中溶解后的物质放入酯化反应器中，通入0.01～10.0MPa 的CO₂进行酯化反应，酯化反应温度为150～300℃；

(3)对酯化反应过程中的气相进行采出，气相通过膨胀机进入气液分离器，分离后CO₂以及新补充的CO₂通过透平压缩机回到酯化反应器内；

(4)酯化反应器内反应1.0～8.0h减压后，所得产品从酯化反应器内取出即可。

优选的是，步骤(1)中按照摩尔比醇类化合物：松香＝1:1～10:1混合，加入原料质量分数为0～50％的溶剂混合。

优选的是，步骤(2)～(3)中从酯化反应器流出的气相流量为0～12000m³/h、压力为0～10.0MPa、温度为150～300℃；经膨胀机膨胀降压或节流膨胀降压为0～0.5MPa，降温为0℃～50℃，再经透平压缩机加压流回酯化反应器，气体流量为0～10000m³/h，压力为0～10.0MPa，温度为150℃～300℃。

优选的是，步骤(3)中气液分离器的温度为0～50℃，压力为0.0～0.5MPa，液体流量为0～100m³/h，气体流量为0～10000m³/h。优选的是，所述的溶剂为松节油、碳酸二甲酯、矿物精油、200#溶剂油中的一种。

优选的是，所述的醇类化合物为丙三醇、甲醇、乙醇中的一种。

其中，步骤(2)中所述酯化反应过程中的气相含有醇类化合物蒸汽、水蒸气、CO₂。

一种催化酯化-分离耦合制备松香酯方法的装置，包括：酯化反应器，其包括：多个加热管，设于酯化反应器内部；以及气体分布器，其包括进气口和多个用于排气的喷头；

膨胀机，其与所述酯化反应器连接；以及透平压缩机，其与所述膨胀机连接，并通过所述膨胀机驱动所述透平压缩机工作，所述透平压缩机的出气口与所述酯化反应器连接。

优选地，上述技术方案中，所述气体分布器呈“L”型，其底端为圆环管状，在该圆环管上均匀设有多个用于排气的喷头，所述喷头倾斜设置。

优选地，上述技术方案中，所述加热管为多个，呈平行均布在所述酯化反应器内部；所述气体分布器有多个，所述多个气体分布器相互连通，所述每个气体分布器设在所述加热管之间。

优选地，上述技术方案中，所述用于，还包括：溶解釜，其与所述酯化反应器内部相连；所述气体分布器有多个，所述多个气体分布器相互连通， 所述每个气体分布器设在所述加热管之间。