專利名稱：微波管道化生產(chǎn)乙酸正丁酯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)合成方法，特別是一種利用微波管道化反應(yīng)器制備乙酸正丁酯的方法。
背景技術(shù)：
乙酸正丁酯是一種重要的有機(jī)溶劑，作為萃取劑在石油加工和制藥過程中得到廣泛應(yīng)用，也可用作香料的復(fù)配等領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)式為
O
人乙酸正丁酯的傳統(tǒng)合成方法主要是由乙酸和正丁醇在硫酸催化下酯化得到，該法選擇性差、副反應(yīng)多、產(chǎn)品色澤深、容易造成設(shè)備腐蝕。近年來，出現(xiàn)了許多新型催化劑，如 沸石分子篩、固體超強(qiáng)酸、固體雜多酸、強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂等，這些催化劑具有良好的催化活性，不腐蝕設(shè)備，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，利用微波的熱效應(yīng)和電磁效應(yīng)催化酯化合成乙酸正丁酯也較多見諸于報(bào)道。但是，無論是采用硫酸或是其他新型催化劑進(jìn)行催化酯化，還是采用微波輻射下的催化酯化，合成乙酸正丁酯的反應(yīng)均在釜式反應(yīng)器中進(jìn)行，其為間歇操作，較為復(fù)雜；同時(shí)，催化劑的使用也是必不可少的，用量一般在原料質(zhì)量的1-10%之間；在無催化劑的情況下，會導(dǎo)致產(chǎn)率大大降低，即，會導(dǎo)致無生產(chǎn)實(shí)用性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種轉(zhuǎn)化率高且后處理簡單快速的微波管道化生產(chǎn)乙酸正丁酯的方法，并且反應(yīng)過程不需要添加任何催化劑。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種微波管道化生產(chǎn)乙酸正丁酯的方法，以摩爾比為1 1 1 2的正丁醇和乙酸為原料配成混合液；將混合液用計(jì)量泵打入管道化反應(yīng)器中在微波輻射下進(jìn)行酯化反應(yīng)，得含乙酸正丁酯的粗品液，反應(yīng)壓力為常壓、反應(yīng)溫度為40 80°C、反應(yīng)時(shí)間2 15mins、微波發(fā)生器功率為300-600w。作為本發(fā)明的微波管道化生產(chǎn)乙酸正丁酯的方法的改進(jìn)將含乙酸正丁酯的粗品液進(jìn)行精餾，收集IM-I^TC下的餾分，即得產(chǎn)品一乙酸正丁酯。本發(fā)明的微波管道化生產(chǎn)乙酸正丁酯的方法，具有簡便、實(shí)用、高效的特點(diǎn)。由于微波對反應(yīng)良好的促進(jìn)作用，以及管道化反應(yīng)器高的傳質(zhì)傳熱效率，從而保證反應(yīng)在較優(yōu)的反應(yīng)溫度和較短的停留時(shí)間下保持很高的原料轉(zhuǎn)化率。采用本發(fā)明方法所得的乙酸正丁酯，具有純度高、色澤好的優(yōu)點(diǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明采用微波管道化技術(shù)制得了乙酸正丁酯，將微波反應(yīng)器與另一種高效的管道化反應(yīng)技術(shù)結(jié)合起來，從而克服工業(yè)化過程中所涉及到的許多困難。更是體現(xiàn)了高速微波反應(yīng)的特點(diǎn)，因?yàn)榉磻?yīng)速度的提高，可以大大縮短反應(yīng)物在反應(yīng)器中的停留時(shí)間，簡單廉價(jià)的管道式反應(yīng)器就能滿足要求，省去了在微波場中架設(shè)攪拌的困難，而且強(qiáng)烈的湍流促進(jìn)傳熱、傳質(zhì)，從而快速移出反應(yīng)熱。與傳統(tǒng)釜式工藝相比，簡化了工藝，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)過程的連續(xù)化，而且微波管道中酯化反應(yīng)速度快。 此外，反應(yīng)不需要添加催化劑，降低了生產(chǎn)成本，簡化了生產(chǎn)操作，所得產(chǎn)品經(jīng)簡單精餾即可得到高純度產(chǎn)品。本發(fā)明所涉及的合成路線如下
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本發(fā)明方法所用的管道式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1、圖1給出了一種管道式反應(yīng)器，包括原料罐1、計(jì)量泵4、管道反應(yīng)器14 和冷凝器11 ；原料罐1的出口通過管路I 3與計(jì)量泵4相連，計(jì)量泵4通過管路II 5與管道反應(yīng)器14的進(jìn)口相連，管道反應(yīng)器14的出口通過管路III9與冷凝器11的進(jìn)口相連，冷凝器11的出口與管路IV13相連。在管路I 3上設(shè)有截止閥I 2，在管路II 5上按照流動方向分別設(shè)有壓力表I 6和截止閥II 7，管道反應(yīng)器14上設(shè)有溫度計(jì)8，在管路III9上設(shè)有壓力表II 10，在管路IV 13設(shè)有截止閥III 12。整個(gè)管道反應(yīng)器14置于微波發(fā)生器15 中。乙酸、正丁醇在原料罐1內(nèi)均勻混合，得混合液；混合液通過管路I 3后在計(jì)量泵 4的作用下經(jīng)過管路II 5進(jìn)入管道反應(yīng)器14內(nèi)進(jìn)行酯化反應(yīng)。反應(yīng)后所得的含乙酸正丁酯的粗品液通過管路III9進(jìn)入冷凝器11進(jìn)行冷凝處理；冷凝后的粗品液從管路IV13流
出ο管道反應(yīng)器14是一個(gè)內(nèi)徑Φ為4. 0mm、壁厚1. Omm,長度為8m的圓筒式反應(yīng)器， 反應(yīng)器整體置于微波發(fā)生器15中；管道反應(yīng)器14內(nèi)的反應(yīng)壓力由截止閥I 2、截止閥II 7 和截止閥III 12共同加以控制，計(jì)量泵4用于調(diào)節(jié)混合液在管道反應(yīng)器14內(nèi)的流速。利用壓力表I 6，可獲知從計(jì)量泵4流出的混合液在管路II 5內(nèi)的壓力；利用壓力表II 10 可獲知從管道反應(yīng)器14流出的反應(yīng)產(chǎn)物在管路III9內(nèi)的壓力。實(shí)施例2、一種管道化生產(chǎn)乙酸正丁酯的方法，采用實(shí)施例1所述的管道式反應(yīng)器，依次進(jìn)行以下步驟1)、原料配制向原料罐1中加入正丁醇74g(l. Omol)，乙酸60g(l. Omol)，充分混合，得混合液。2)、酯化反應(yīng)用計(jì)量泵4將上述混合液打入管道化反應(yīng)器14中，反應(yīng)溫度60°C，反應(yīng)壓力為常壓，微波發(fā)生器功率調(diào)整為400w;控制計(jì)量泵4的流量，使反應(yīng)物(即混合液)在管道化反應(yīng)器的流速為1000ml/h，即反應(yīng)時(shí)間約為6mins，得到含乙酸正丁酯的粗品液。3)、后處理
將上述含乙酸正丁酯的粗品液常壓精餾，收集餾分108g，GC分析純度大于98%，收率93.0% (以正丁醇計(jì))。實(shí)施例3、一種管道化生產(chǎn)乙酸正丁酯的方法，采用實(shí)施例1所述的管道式反應(yīng)器，依次進(jìn)行以下步驟1)、原料配制向原料罐1中加入正丁醇74g(l. Omol)，乙酸90g(l. 5mol)，充分混合，得混合液。2)、酯化反應(yīng)用計(jì)量泵4將上述混合液打入管道化反應(yīng)器14中，反應(yīng)溫度80°C，反應(yīng)壓力為常壓，微波發(fā)生器功率調(diào)整為600w;控制計(jì)量泵4的流量，使反應(yīng)物(即混合液)在管道化反應(yīng)器的流速為500ml/h，即反應(yīng)時(shí)間約為laiiins，得到含乙酸正丁酯的粗品液。3)、后處理將上述含乙酸正丁酯的粗品液常壓精餾，收集餾分110g，GC分析純度大于98%，收率95.0% (以正丁醇計(jì))。實(shí)施例4、一種管道化生產(chǎn)乙酸正丁酯的方法，采用實(shí)施例1所述的管道式反應(yīng)器，依次進(jìn)行以下步驟1)、原料配制向原料罐1中加入正丁醇74g(l. Omol)，乙酸120g(2. Omol)，充分混合，得混合液。2)、酯化反應(yīng)用計(jì)量泵4將上述混合液打入管道化反應(yīng)器14中，反應(yīng)溫度40°C，反應(yīng)壓力為常壓，微波發(fā)生器功率調(diào)整為300w ；控制計(jì)量泵4的流量，使反應(yīng)物(即混合液)在管道化反應(yīng)器的流速為300ml/h，即反應(yīng)時(shí)間約為20mins，得到含乙酸正丁酯的粗品液。3)、后處理將上述含乙酸正丁酯的粗品液常壓精餾，收集餾分104. 2g，GC分析純度大于98%，收率90% (以正丁醇計(jì))。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.微波管道化生產(chǎn)乙酸正丁酯的方法，其特征是以摩爾比為1 1 2的正丁醇和乙酸為原料配成混合液；將混合液用計(jì)量泵打入管道化反應(yīng)器中在微波輻射下進(jìn)行酯化反應(yīng)，得含乙酸正丁酯的粗品液，反應(yīng)壓力為常壓、反應(yīng)溫度為40 80°C、反應(yīng)時(shí)間2 15mins、微波發(fā)生器功率為300 600w。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波管道化生產(chǎn)乙酸正丁酯的方法，其特征是將含乙酸正丁酯的粗品液進(jìn)行精餾，收集124-126 下的餾分，得乙酸正丁酯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波管道化生產(chǎn)乙酸正丁酯的方法，以摩爾比為1∶1～2的正丁醇和乙酸為原料配成混合液；將混合液用計(jì)量泵打入管道化反應(yīng)器中在微波輻射下進(jìn)行酯化反應(yīng)，得含乙酸正丁酯的粗品液，反應(yīng)壓力為常壓、反應(yīng)溫度為40～80℃、反應(yīng)時(shí)間2～15mins、微波發(fā)生器功率為300～600W。將含乙酸正丁酯的粗品液進(jìn)行精餾，收集124-126℃下的餾分，得乙酸正丁酯。采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)乙酸正丁酯，具有轉(zhuǎn)化率高、后處理簡單快速、無需使用催化劑等特點(diǎn)。
文檔編號B01J19/12GK102260170SQ20111014711
公開日2011年11月30日 申請日期2011年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月2日
發(fā)明者馮烈, 錢超, 陳云斌, 陳新志 申請人:浙江大學(xué), 浙江建業(yè)化工股份有限公司