CN101973877B - 一种制备三醋酸甘油酯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备三醋酸甘油酯的方法，本发明的生产方法能使酯化反应进行得更充分，缩短反应时间、减少副反应、提高产品产率、含量和色度。将甘油、冰醋酸经酯化、酰化、脱酸后，制得三醋酸甘油酯粗品；酯化过程采用外循环蒸发器分水；再将酰化、脱酸后的三醋酸甘油酯粗品采用活性炭脱色，分离初馏分后冷却，再进行循环过滤；到高含量的三醋酸甘油酯。本方法提出了一种经济又环保的三醋酸甘油酯的生产方法，使产品质量有了较大改善，减少产品后处理步骤，并且降低了能耗，能给企业带来工艺的优化和节能降耗的双重效益。

Description

一种制备三醋酸甘油酯的方法

技术领域

本发明属化工产品的分离提纯领域，涉及一种采用外循环蒸发器用于酯化分水制备三醋酸甘油酯的方法。

背景技术

三醋酸甘油酯，又称三乙酸甘油酯。英文名Glycerol Triacetate，分子式C₉H₁₄O₆，分子量218.21，为无色无臭油状液体，无毒无刺激性。三醋酸甘油酯可溶于醇、醚、苯、氯仿和蓖麻油，但不溶于亚麻仁油。能溶解硝化纤维素、丙烯酸树脂、聚醋酸乙烯酯等。三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、化妆品定香剂和润滑基质等。三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。

当前生产三醋酸甘油酯的企业通常是采用甘油与冰醋酸在酸性条件下反应，添加一定量的带水剂把反应过程中的水通过精馏装置分走，使反应向正方向进行，直到没有水分出后把带水剂分出得到产品中间体。但是此种方法存在能耗高、高温下产品容易发生聚合、产品色度较高等缺点。

外循环蒸发器主要由列管式外加热器和真空蒸发器及填料塔、分离器、冷凝器、受液桶等辅助装置组成。

外循环蒸发器采用内盘管和夹套双作用加热物料，物料受热时间短，蒸发速度快，使物料能均匀的受热，能较好地保持热敏性及物料原有物性；冷凝器直接安装在蒸发室顶部。其特点是可以减少搅拌装置，使外循环蒸发器设备的组合简单紧凑、泄露点减少、提高真空能力。

列管式加热器内，管外蒸汽、管内料液。料液在加热器的管内被加热至沸腾后，部分溶液被汽化，使热能转化为向上运动的动能，同时由于加热管内汽液混合物和循环管中未被加热的料液之间产生了较大的重度差，在膨胀动能和重量差的作用下，产生了料液的自然循环。由于在真空作用下蒸发，其料液的沸点降低，加热器出来的汽液混合物进入蒸发器内进行汽液分离。产生的二次蒸汽进分离器进一步分离后，经冷凝器、冷却器冷凝和冷却后进受液桶进行排放。

外循环蒸发器比普通蒸发器有更佳的传热特性与传热效率，且不增加附加能耗。列管加热器内，关外蒸汽和管内料液的逆流换热，蒸汽的热能得到了有效地利用。相比之下，单罐浓缩时随着罐内液面的下降，夹套加热面积中液面上的部分基本上得不到利用，而外循环则不存在这个问题。加热面更大，可以在一定程度上降低釜温，降低能耗。在适度降低釜温的情况下，可以减少反应物高温聚合，达到减少副反应、降低杂质含量的目的。

同时，外循环蒸发器还具有结构简单，清洗方便等优点。

发明内容

本发明提出了一种外循环蒸发器用于酯化分水制备三醋酸甘油酯的方法。本发明所述的方法能克服现有报道技术中存在的部分不足之处，以本发明的方法制备的三醋酸甘油酯含量可以达到99.7％，提升了产品质量和稳定性，降低生产成本，同时在外循环蒸发器中，原料分子接触更充分，在催化剂和带水剂的作用下酯化反应进行的更充分，反应时间短、副反应少、杂质少，减少产品后处理步骤，使产品质量有了较大改善，降低了能耗，能给企业带来工艺的优化和节能降耗的双重效益。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种制备三醋酸甘油酯的方法，是将甘油、冰醋酸经酯化、酰化、脱酸后，制得三醋酸甘油酯粗品；酯化过程采用外循环蒸发器分水；再将酰化、脱酸后的三醋酸甘油酯粗品在110-125℃，真空度不高于300Pa条件下采用活性炭，活性炭的用量为三醋酸甘油酯粗品质量的0.05-0.1％，脱色2.5-3小时后；将活性炭脱色后的产品在115℃，真空度不高于300Pa条件下分离初馏分后冷却，再采用孔径为1000目的羊毛毡过滤器进行循环过滤，循环过滤时压力为0.2MPa，得到高含量的三醋酸甘油酯。

所述的活性炭脱色时采用氮气鼓泡。

将活性炭脱色过滤后的产品精制分离初馏分，再冷却至60℃以下后进行循环过滤。

所述的活性炭脱色和分离初馏分的过程均在精制釜内完成。

所述的采用外循环蒸发器用于酯化分水制备三醋酸甘油酯的方法，所得三醋酸甘油酯产品含量可达99.7％，色度小于15号。

在热负荷较小时，蒸发器可以通过增大流速的强化换热手段来提高换热系数；流速愈高，换热系数越大。

本发明的优点与效果是：

1、外循环蒸发器的应用可以解决现有技术酯化反应中原料与生成的三醋酸甘油酯不能及时分离，使得原料与生成的三醋酸甘油酯混合在一起，导致原料间接触不充分、反应较慢的问题；弱化了生成的三醋酸甘油酯未分离长时间在反应釜中的高温影响而导致的色度加深的问题。

2、在外循环蒸发器中，原料分子接触更充分，在催化剂和带水剂的作用下酯化反应进行的更充分，反应时间短、副反应少、杂质少。

3、由于酯化反应时间缩短，得到的三醋酸甘油酯色度好(色度≤15)。

4、由于原料接触充分，酯化反应彻底，成品三醋酸甘油酯含量可达99.7％。

5、采用外循环蒸发器时候可以降低釜温5-10℃，减少化合物聚合，能耗降低。

6、采用本发明所述的技术方案，可以降低催化剂使用量。

具体实施方式

以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。

实施例1

利用酸醇酯化反应机理，酯化反应采用精馏技术，将甘油、冰醋酸及酸催化剂、共沸脱水剂加入带有琉璃塔、冷凝器的反应釜中反应，反应釜内混合物料通过泵压入外接外循环蒸发器，控制反应釜温度在100℃左右，外循环蒸发器内温度110℃左右，通过外循环蒸发器在塔顶不断将反应生产的水分出，而共沸剂回流至塔中。粗产品送至酰化釜中，加入醋酐反应后脱酸，制得三醋酸甘油酯粗品；

将计量好的三醋酸甘油酯粗品投入精制釜中，投入事先用三乙酸甘油酯浸泡的活性炭。活性炭的用量为三醋酸甘油酯粗品质量的0.05-0.1％；清洗过滤系统后，根据回流循环时料液澄清情况酌情补加活性炭。开冷凝器冷凝水，开加热油阀升温，同时通入适量的氮气鼓泡。脱色2.5-3小时；当精制釜好温达到110℃时，控制真空度≤300pa，釜温达到125℃时关闭导热油加热阀门，控制115℃，控制真空度＜300pa分馏，收集初馏分，收集后泵入制备三醋酸甘油酯粗品过程中的脱酸罐内，进入下一轮制备。反应产物开夹套冷却水降温，冷却至小于等于60℃后排净夹套余水。降温的同时进行循环过滤操作；采用孔径为1000目的羊毛毡过滤器进行循环过滤，循环过滤时压力为0.2MPa。过滤前应将过滤器中碳渣清理干净。循环过滤待得到澄清透明的料液后压入成品罐，即得精制后的三醋酸甘油酯。得到的三醋酸甘油酯色度好(色度≤15)；成品三醋酸甘油酯含量可达99.7％以上。下表是采用本发明方法制备的5个样品与未使用本发明方法的样品的对照：

对粗成品进行连续精制，可以去除杂质、降低水分含量、使产品的酸值指标合格及改善产品的不良气味，连续精制提升精制收率达到提升产品含量的目的。

通过以上方法控制使得产品质量有了较大改善，降低了能耗，能给企业带来工艺的优化和节能降耗的双重效益。

Claims (3)

1.一种制备三醋酸甘油酯的方法，是将甘油、冰醋酸经酯化、酰化、脱酸后，制得三醋酸甘油酯粗品；其特征在于，酯化过程采用外循环蒸发器分水；再将酰化、脱酸后的三醋酸甘油酯粗品在110-125℃，真空度不高于300Pa条件下采用活性炭，活性炭的用量为三醋酸甘油酯粗品质量的0.05-0.1%，脱色2.5-3小时后；将活性炭脱色后的产品在115℃，真空度不高于300Pa条件下分离初馏分后冷却，再采用孔径为1000目的羊毛毡过滤器进行循环过滤，循环过滤时压力为0.2MPa，得到高含量的三醋酸甘油酯。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的活性炭脱色时采用氮气鼓泡。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的活性炭脱色和分离初馏分的过程均在精制釜内完成。