[发明专利]一种利用磷酸苯酯类仿生催化剂连续生产醋酸甘油酯的方法

说明书

技术领域

本发明属于化工产品合成领域，具体涉及一种利用微通道反应装置连续生产以及仿生催化剂磷酸苯酯类小分子催化的方法。

背景技术

醋酸甘油酯(三乙酸甘油酯，Glycerol Triacetate)是一种无色无嗅的油状液体，无毒无刺激性。醋酸甘油酯可溶于醇，苯，醚类，蓖麻油等有机溶剂，能溶解硝化纤维素，丙烯酸树脂、聚醋酸乙烯酯等。醋酸甘油酯具有良好的胶凝作用和生理惰性，被大量用作卷烟过滤嘴醋酸纤维素增塑固化剂、食品添加剂、香料固定剂、化妆品定香剂和润滑基质等。醋酸甘油酯作为一种安全无毒的增塑剂广泛应用于烟草、食品、冶金行业。

传统的三醋酸甘油酯的合成方法是采用浓硫酸等液体酸作为催化剂催化甘油与冰醋酸酯化而制得。该反应由于酯化效果较差，大部分得到的为一醋酸甘油酯与二醋酸甘油酯，且液体酸对设备腐蚀较为严重。经后续改进后，目前生产三醋酸甘油酯常采用两步法制得，首先采用甘油与乙酸在酸催化剂催化下发生酯化反应，然后将制得的醋酸甘油酯与乙酸酐发生酰化反应，制得高纯度的三醋酸甘油酯。

专利CN 105087087 A与CN 103159622 A提出了一种新的制备醋酸甘油酯的方法，即将生物柴油(动植物甘油酯脂)与短链醇在碱性离子液体作用下发生酯交换反应，制得三醋酸甘油酯，该方法是另外一种制备三醋酸甘油酯的方法，但由于生物柴油组分较为复杂，酯交换反应结束后，产物组分较多，且三醋酸甘油酯含量较少，纯度不高。专利CN 102675095 A将之前的方法作了改进，采用酸性离子液体替代液体酸作为催化剂，但反应结束后，产物较难分离，且离子液体成本较高，另外反应温度也较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是寻找一种高效的仿生催化剂催化酯化反应，以及提供一种适宜的微通道反应条件催化酯化反应。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种利用磷酸苯酯类催化剂连续生产醋酸甘油酯的方法，将甘油、乙酸、催化剂、溶剂泵入微通道反应器中，在磷酸苯酯类催化剂催化下发生酯化反应，将得到的产物与乙酸酐发生酰化反应，得到醋酸甘油酯。

其中，所述溶剂为苯。

其中，所述磷酸苯酯类催化剂为磷酸二苯酯、二苯基磷酸、磷酰三氟甲磺酸胺二苯酯、焦磷酸(IDPA)中的一种或几种的混合物，优选焦磷酸(IDPA)。

其中，磷酸苯酯类催化剂、甘油、乙酸与的摩尔比比为1∶(8～10)∶(30-50)。

具体的操作方法如下：将甘油与苯混合，得到物料Ⅰ，将乙酸、磷酸苯酯类催化剂与苯混合，得到物料Ⅱ，物料Ⅰ泵入微通道反应器的流速为0.5～2mL/min，优选1mL/min，物料2泵入微通道反应器的流速为0.5～2.4mL/min,优选1.2mL/min。

其中，物料1与物料2按照流速比为1∶(1～1.2)泵入微通道反应器中。

作为优选，在微通道反应器中，酯化反应的温度为60～80℃，优选80℃；反应时间为20～40min，优选30min。

其中，酰化反应时，乙酸酐与酯化反应中甘油的摩尔比为(3～5)∶1，优选5∶1。

其中，酰化反应的温度为100～150℃，优选150℃；反应时间为2～3h，优选2h。

作为优选，酰化反应结束后加入水，使剩余的乙酸酐水解为乙酸。

其中，所述的微通道反应装置包括：微结构混合器、微通道反应器，所述的微结构混合器与微通道反应器连通，所述微通道反应器的直径为1.5mm，体积为150ml。

反应结束后分离和回收方法：

酰化反应结束后向反应釜中加入水，使反应中多余的乙酸酐水解为乙酸，静置，使反应液分层，分离下层水相和上层有机相，下层水相采取70℃减压浓缩除去水分，回收催化剂与乙酸，上层有机相采取80℃减压浓缩除去苯，得到三醋酸甘油酯。

有益效果：

与现有技术相比，本发明的主要优势有：

本发明采用磷酸苯酯类仿生催化剂，与液体酸相比，酸性较小，对设备腐蚀较小，且磷酸苯酯类催化剂为双功能小分子催化剂，在氢键作用下催化效率较高，甘油转化率达到100％。另外本发明酯化反应在微通道反应器中进行，微通道反应器具有较好的传质传热效应，极大的降低了反应温度和反应时间，另外管式反应器带走了酯化反应生成的水，抑制了逆反应进行，使得产率更高。酰化反应结束后，加水水解乙酸酐，生成的乙酸溶于水，剩余的苯与三醋酸甘油酯作为有机相可以分液得到，与传统的后处理方法相比分离方法较为简单。

附图说明