CN101293825B - 乙酸异戊酯冷酯化工艺 - Google Patents

Abstract

一种低成本、低能耗、高品质、操作简便的乙酸异戊酯的冷酯化工艺。在酯化反应过程中，乙酸(含量≥99％)、异戊醇(含量≥99％)、催化剂硫酸(含量≥98％)的配比按摩尔比(7.2～8.2)∶(6.5～7.2)∶1，在不加热的条件下利用催化剂硫酸进行冷酯化反应，并加大硫酸量去除原料中所含酚类杂质，配合相应的操作方法：第一次搅拌0.5小时，静止1小时，反复搅拌3次。第3次搅拌后，静止20小时，酯化反应结束。本发明适用于香料工业、有机合成、食品工业等所采用的大批量的乙酸异戊酯的生产。

Description

乙酸异戊酯冷酯化工艺

本发明涉及乙酸异戊酯生产过程中的酯化工艺，为一种节约能源、减少污染、提高产品香气的生产工艺。

乙酸异戊酯为中国GB2760-1996允许使用的食用香料，也可做溶剂。常用于酒类、烟用香精，亦用于苹果、菠萝、可可、樱桃、葡萄、草莓等香精的配制。

经中国专利索引光盘等相关文献检索表明：目前对乙酸异戊酯生产工艺研究集中在寻找新型催化剂和简化生产步骤方面，未见到类似本发明的硫酸催化法的酯化工艺改进的研究。公知的乙酸异戊酯的硫酸催化法是用乙酸、异戊醇在硫酸催化下加热经酯化而成。例如《精细有机化工原料及中间体手册》(徐克勋主编，化学工业出版社，1998年6月第1版，1-321页)，以及《精细化工产品手册：食品添加剂》(林春绵、徐明仙、陶雪文编，化学工业出版社，2004年10月第1版，399页)同时提到乙酸异戊酯硫酸催化法：将乙酸及异戊醇、硫酸投入酯化反应釜中，加热回流反应，待分馏柱顶端温度达132℃时，即酯化反应完全。

传统酯化工艺受到酯化反应平衡的限制，一般平衡转化率较低，所以为使反应加快，除了在反应过程中加入催化剂，还需加热以促使反应进行，这就要求生产过程中必需大量热量以保证反应的进行，而大量热量的产生则需要加热设备及大量能源以供消耗，从而使生产成本增加，而且由于受反应过程中加热温度高的影响，产品香气变差。

为改进高成本、高能耗、产品香气不纯的缺点，本发明提供一种乙酸异戊酯的冷酯化工艺，该工艺不仅能降低成本、保证生产过程中的酯化反应速度，而且在不使用蒸汽设备、无法供给热量的情况下依旧进行生产，并且提高乙酸异戊酯的香气质量。

本发明所采用的技术方案是：常温情况下，不使用加热装置，加入乙酸(含量≥99％)、异戊醇(含量≥99％)、硫酸(含量≥98％)按摩尔比(7.2～8.2)∶(6.5～7.2)∶1加入反应釜，将原料反复搅拌三次，第三次搅拌结束后静止，酯化反应结束。反应结束后得到酸性粗品，加入清水进行洗涤，后加入10％碱水进行中和反应中和粗品中的游离酸，该碱水回收后继续中和酸性废水，使用过的废水进行废水处理后达标排放。得到的中性粗品继续精制提纯以得到最终合格成品。

本发明首先保证了酯化反应速度等同于同时使用催化剂与加热条件下的反应速度，节约反应过程中的能耗与成本。其次反应过程中，利用硫酸能将酚类氧化的性质，加大硫酸的用量能更加有效地去除物料中的酚类杂质，从而提高产品纯度，避免杂质对成品香气的影响。最后利用硫酸溶于水的特性，可使用生产过程中循环使用的碱水中和回收硫酸废液，即节约水资源，也减少废水污染。

以下附图，并结合实施例，对本发明与传统酯化工艺进行比较与描述。

以生产1公斤乙酸异戊酯计算，比较本发明所需生产成本与能耗同传统加热生产工艺所需成本与能耗，在相同工时的条件下耗量多少。

图1是本发明酯化设备简图，图2为本发明工艺流程图。

1、配料：乙酸(含量≥99％)0.59公斤、异戊醇(含量≥99％)0.7公斤，催化剂硫酸(含量≥98％)0.12公斤。

2、操作过程：将上述原料投入高位槽(1)，使用流量计(2)控制滴料速度，料液进入锅内(3)，开启搅拌器(4)进行第一次搅拌0.5小时，静止1小时，反复搅拌3次。第3次搅拌后，静止20小时，酯化反应结束。粗品含酯量>94％。

反应结束后得到酸性粗品(6)，加入清水(7)进行洗涤(8)，洗涤完毕后加入10％碱水(9)进行中和反应(10)中和粗品中的游离酸，该碱水(11)回收后继续中和酸性废水(12)，使用过的废水进行废水处理(13)后达标排放(14)。得到的中性粗品(15)继续精制提纯(16)以得到最终合格成品(17)。

所得成品含酯量≥99％，折光指数，相对密度及酸值均符合GB6776-86食品添加剂乙酸异戊酯的标准。

传统工艺在酯化反应中同时使用催化剂与加热装置。

1、配料：乙酸(含量≥99％)0.57公斤、异戊醇(含量≥99％)0.75公斤、催化剂硫酸(含量≥98％)0.006公斤

2、开启加热水汀，回流酯化。当内温逐渐升高至140℃，回流物无水份馏出时酯化反应达终点，计时20～24小时，关闭加热水汀，加水进行冷却。该酯化过程耗煤计400公斤，耗电计4千瓦。

反应结束后得到酸性粗品，进行洗涤，加入清水洗涤，后加入10％碱水进行中和反应中和粗品中的游离酸，该碱水回收后继续中和酸性废水，得到的中性粗品继续精制提纯以得到最终合格成品。(酯化反应后续生产过程同于本发明酯化反应后续生产过程)

所得成品含酯量≥99％，折光指数，相对密度及酸值同样符合GB6776-86食品添加剂乙酸异戊酯的标准。

本发明同传统加热酯化生产工艺比较：

(1)原料消耗比较：

	传统酯化工艺消耗量-本发明消耗量(公斤)
		乙酸	-0.02
异戊醇	0.05
		硫酸	-0.114

比较结果：新工艺较传统工艺节约原料。

(2)新酯化工艺过程无能源消耗，传统工艺需煤炭、电力消耗。

(3)新酯化工艺除酯化反应，其他生产过程中所消耗资源同传统工艺。

(4)新酯化工艺中催化剂硫酸量的增大使去除原料中所含杂质更加彻底，经过新工艺冷酯化，所得产品香气具有纯正的似梨或香蕉的水果清香味。而通过传统热酯化所得产品的香气类似梨或香蕉的水果味，但仍带有一丝杂质的焦气。

综合比较结论：生产乙酸异戊酯1公斤，新工艺较传统工艺节约成本约0.87元/公斤。如此推算，大批量生产乙酸异戊酯，使用此新工艺将大大降低成本与能耗，同时产品品质也大大提升。本发明适用于香料工业、有机合成、食品工业等所采用的大批量的乙酸异戊酯的生产。

Claims (2)

1.乙酸异戊酯的冷酯化工艺，其特征是在原料乙酸和异戊醇中，加入催化剂硫酸，通过搅拌不仅使乙酸与异戊醇进行冷酯化反应，又使硫酸接触并氧化原料中所含的酚类杂质，第一次搅拌0.5小时，静止1小时，如此反复搅拌3次后，静止20小时，反应结束，制备出乙酸异戊酯的粗品。

2.根据权利要求1所述的乙酸异戊酯的冷酯化工艺，其特征是酯化反应中采用的原料乙酸、异戊醇和催化剂硫酸的配比按摩尔比为7.2～8.2∶6.5～7.2∶1。

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