CN103012145A - 从生物质糖醇解反应液中分离提取乙酰丙酸乙酯的方法 - Google Patents
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Abstract
从生物质糖醇解反应液中分离提取乙酰丙酸乙酯的方法，涉及乙酰丙酸乙酯。在生物质糖醇解反应液中加入除酸催化剂除酸过滤，再浓缩脱去低沸点物质，得浓缩液；再向浓缩液中加入导热剂和助溶剂，升温后减压蒸馏收集馏分，即得到乙酰丙酸乙酯。解决了使用糖类生产乙酰丙酸乙酯工艺中非常重要的瓶颈问题——未反应糖的板结，使从糖的醇解反应液中直接提取乙酰丙酸乙酯成为可能，最终剩下的蒸馏剩余物可以很容易的流出，这些蒸馏剩余物可以当做烧锅炉的燃料，实现的原料的充分利用。蒸馏剩余物未出现结焦板结，有效地阻止了未反应生物质的焦化。
Description
技术领域
本发明涉及乙酰丙酸乙酯，尤其是涉及一种从生物质糖醇解反应液中分离提取乙酰丙酸乙酯的方法。
背景技术
乙酰丙酸乙酯是一种重要的化工原料，因为乙酰丙酸乙酯本身具有一种淡淡的苹果香味，目前应用于食用香料和水果保鲜剂。此外，乙酰丙酸乙酯还是一种优良的柴油增氧剂和生物柴油稀释剂，能够有效的改善生物柴油的浊点、倾点和冷滤点等低温流动性能，以不大于15vol%的比例与生物柴油混合，符合美国ASTM D6751柴油标准。
中国专利CN101619024公开一种乙酰丙酸乙酯的生产工艺，包括在80℃至120℃的温度下，以硫酸催化乙酰丙酸在大量乙醇中酯化合成乙酰丙酸乙酯。使用该技术原料价格，总的生产成本也偏高。
美国专利WO2010102203公开一种制备乙酰丙酸烷基酯的方法，包括在强白蛋白酸催化剂存在下将产物乙酰丙酸酯加入烷基醇和糠醇的反应化混合物中，其中通过不在反应混合物中析出或固化的少量焦油残渣而实现合成的乙酰丙酸酯。使用该技术同样面临原料价格高，糠醇容易发生聚合等副反应，使得总的生产成本偏高的不足。
中国专利CN102659594公开一种利用秸秆类生物质制备乙酰丙酸乙酯的方法，包括通过乙醇萃取脱去纤维素生物质中的木质素，然后通过醇解酯化反应制得乙酰丙酸乙酯。醇解反应会产生大量的色素甚至焦化物，使用该技术未实现乙酰丙酸乙酯从复杂的反应液中分离提纯。
中国专利CN102030646公开一种纤维素类物质水解直接转化生产乙酰丙酸乙酯的工艺,包括将纤维素类物质加入由乙醇、液体酸催化剂/固体酸催化剂与共溶剂组成的反应体系中，在150～230℃下水解2～60min得含乙酰丙酸乙酯的水溶液。使用该技术未实现乙酰丙酸乙酯的高纯分离，并且加入共溶剂提高了总的生产成本。
目前，已经报道的乙酰丙酸乙酯的主要生产途径有三条。第一条合成途径：根据《中国化工产品大全》第二版下卷（化学工业出版社，1998年6月第二版，化学工业出版社编写，739页），乙酰丙酸乙酯的制备方法为采用乙酰丙酸、乙醇在苯或甲苯中在硫酸催化下酯化而成。由于原料乙酰丙酸本身价格比较高，直接导致乙酰丙酸乙酯的价格高昂，限制了它的应用。传统工艺受酯化反应平衡限制，平衡转化率低，产品收率不高；第二条合成途径：以糠醇和乙醇为原料，在酸催化剂存在条件下通过水解、开环和重排反应制得乙酰丙酸乙酯。该合成路径同样存在原料价格高，从而导致乙酰丙酸乙酯总的生产成本偏高的缺点；第三种合成途径：以生物质或生物质糖直接醇解制备乙酰丙酸乙酯。生物质种类多样，分布广泛，廉价易得，直接用农林废弃物等生物质生产乙酰丙酸乙酯能有效的降低成本。但是直接以生物质为原料生产乙酰丙酸乙酯转化率低，从目前已有的文献来看，在实验室直接用生物质制取乙酰丙酸乙酯的转化率一般不超过20%。而以葡萄糖、果糖、蔗糖等糖类制备乙酰丙酸乙酯的转化率则要高得多，考虑到目前将生物质降解糖化的技术还不成熟，所以直接用糖类生产乙酰丙酸乙酯是降低乙酰丙酸乙酯生产成本的有效途径。但是糖类醇解反应制取乙酰丙酸乙酯得到的反应液中成分复杂，包括未反应的乙醇、剩余的糖、乙酰丙酸乙酯、色素以及其他未知组分。
乙醇可以通过浓缩反应液的方式回收，这一操作较易实现，但是从浓缩液中分离纯化乙酰丙酸乙酯则比较困难，主要的难点有：①糖醇解制取乙酰丙酸乙酯的反应液中乙酰丙酸乙酯的含量很低，提取困难；②反应液中含有大量色素影响提取乙酰丙酸乙酯的色泽；③高温蒸馏收集乙酰丙酸乙酯时，未反应的糖会发生板结焦化，这是糖反应生产乙酰丙酸乙酯这一技术工业化过程中最主要的障碍。只有解决这些问题才能实现从糖反应制取乙酰丙酸乙酯的工业化。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种从生物质糖醇解反应液中分离提取乙酰丙酸乙酯的方法。
本发明包括以下步骤：
1）在生物质糖醇解反应液中加入除酸催化剂除酸过滤，再浓缩脱去低沸点物质，得浓缩液；
2）再向浓缩液中加入导热剂和助溶剂，升温后减压蒸馏收集馏分，即得到乙酰丙酸乙酯。
在步骤1）中，所述除酸催化剂的用量可为生物质糖醇解反应液的0.1%～0.5%；其中，生物质糖醇解反应液按体积计算，除酸催化剂按质量计算；所述除酸催化剂可采用CaO等；所述浓缩脱去低沸点物质可通过在50～120℃、压强为-～-0.20.05个大气压下减压蒸馏逐步除去低沸点物质，逐步除去低沸点物质的时间可为10～30min，所述低沸点物质包括乙醇等。
在步骤2）中，所述导热剂可选自十二烷、十四烷等中的至少一种，所述导热剂的加入量按体积百分比为浓缩液的3%～6%；所述助溶剂可选自单乙酸甘油酯、二乙酸甘油酯、三乙酸甘油酯和柠檬酸三乙酯等中的至少一种；所述助溶剂的加入量按体积百分比为浓缩液的1%～3%；所述升温后减压蒸馏收集馏分条件可为：温度为140～165℃、压强为－500～5000帕。
本发明的优点在于：本发明解决了使用糖类生产乙酰丙酸乙酯工艺中非常重要的瓶颈问题——未反应糖的板结，使从糖的醇解反应液中直接提取乙酰丙酸乙酯成为可能，最终剩下的蒸馏剩余物可以很容易的流出，这些蒸馏剩余物可以当做烧锅炉的燃料，实现的原料的充分利用。
附图说明
图1为本发明实施例中糖的醇解反应液的GC图谱。
图2为本发明实施例中所得乙酰丙酸乙酯的GC图谱。
图3为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，需要说明的是，实施例并不构成对本发明要求保护范围的限定。
实施例1
在500mL原料液（乙酰丙酸乙酯含量为2.46g/100mL）中加入0.5g CaO中和作为催化剂的硫酸，过滤后，在70～100℃下逐步减压浓缩除去乙醇等低沸点物质；然后加入15mL十二烷以及5mL柠檬酸三乙酯，继续升温至165℃减压抽提并收集馏分，最后得到淡黄色澄清液体（乙酰丙酸乙酯）11.6g，占原料液中乙酰丙酸乙酯的94.3%，并且蒸馏剩余物在烧瓶内未出现板结，能够很容易的从烧瓶内倒出。
实施例2
在500mL原料液（乙酰丙酸乙酯含量为2.46g/100mL）中加入0.5g CaO中和作为催化剂的硫酸，过滤后，在50～100℃下逐步减压浓缩除去乙醇等低沸点物质；然后加入15mL十二烷、15mL十四烷以及10mL柠檬酸三乙酯和5mL三乙酸甘油酯，继续升温至140℃减压抽提并收集馏分，最后得到淡黄色澄清液体（乙酰丙酸乙酯）10.7g，占原料液中乙酰丙酸乙酯的87%，并且蒸馏剩余物在烧瓶内未出现板结，能够很容易的从烧瓶内倒出。
实施例3
在500mL原料液（乙酰丙酸乙酯含量为2.46g/100mL）中加入1.5g CaO中和作为催化剂的硫酸，过滤后，在80～100℃下逐步减压浓缩除去乙醇等低沸点物质；然后加入20mL十二烷以及5mL柠檬酸三乙酯和10mL二乙酸甘油酯，继续升温至150℃减压抽提并收集馏分，最后得到淡黄色澄清液体（乙酰丙酸乙酯）10.3g，占原料液中乙酰丙酸乙酯的83.7%，并且蒸馏剩余物在烧瓶内未出现板结，能够很容易的从烧瓶内倒出。
实施例4
在500mL原料液（乙酰丙酸乙酯含量为2.46g/100mL）中加入2.5gCaO中和作为催化剂的硫酸，过滤后，在100～120℃下逐步减压浓缩除去乙醇等低沸点物质；然后加入5mL十二烷和15ml十四烷以及5mL单乙酸甘油酯和10mL二乙酸甘油酯，继续升温至150℃减压抽提并收集馏分，最后得到淡黄色澄清液体（乙酰丙酸乙酯）11.2g，占原料液中乙酰丙酸乙酯的91.1%，并且蒸馏剩余物在烧瓶内未出现板结，能够很容易的从烧瓶内倒出。
实施例5
在500mL原料液（乙酰丙酸乙酯含量为2.46g/100mL）中加入2.5gCaO中和作为催化剂的硫酸，过滤后，在70～100℃下逐步减压浓缩除去乙醇等低沸点物质；然后加入20mL十四烷以及5mL柠檬酸三乙酯和10mL三乙酸甘油酯，继续升温至155℃减压抽提并收集馏分，最后得到淡黄色澄清液体（乙酰丙酸乙酯）11.9g，占原料液中乙酰丙酸乙酯的96.7%，并且蒸馏剩余物在烧瓶内未出现板结，能够很容易的从烧瓶内倒出。
Claims (9)
1.从生物质糖醇解反应液中分离提取乙酰丙酸乙酯的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）在生物质糖醇解反应液中加入除酸催化剂除酸过滤，再浓缩脱去低沸点物质，得浓缩液；
2）再向浓缩液中加入导热剂和助溶剂，升温后减压蒸馏收集馏分，即得到乙酰丙酸乙酯。
2.如权利要求1所述的从生物质糖醇解反应液中分离提取乙酰丙酸乙酯的方法，其特征在于在步骤1）中，所述除酸催化剂的用量为生物质糖醇解反应液的0.1%～0.5%；其中，生物质糖醇解反应液按体积计算，除酸催化剂按质量计算。
3.如权利要求1所述的从生物质糖醇解反应液中分离提取乙酰丙酸乙酯的方法，其特征在于在步骤1）中，所述除酸催化剂采用CaO。
4.如权利要求1所述的从生物质糖醇解反应液中分离提取乙酰丙酸乙酯的方法，其特征在于在步骤1）中，所述浓缩脱去低沸点物质是通过在50～120℃、压强为-0.2～-0.20.05个大气压下减压蒸馏逐步除去低沸点物质，逐步除去低沸点物质的时间为10～30min。
5.如权利要求1所述的从生物质糖醇解反应液中分离提取乙酰丙酸乙酯的方法，其特征在于在步骤2）中，所述导热剂选自十二烷、十四烷中的至少一种。
6.如权利要求1所述的从生物质糖醇解反应液中分离提取乙酰丙酸乙酯的方法，其特征在于在步骤2）中，所述导热剂的加入量按体积百分比为浓缩液的3%～6%。
7.如权利要求1所述的从生物质糖醇解反应液中分离提取乙酰丙酸乙酯的方法，其特征在于在步骤2）中，所述助溶剂选自单乙酸甘油酯、二乙酸甘油酯、三乙酸甘油酯和柠檬酸三乙酯中的至少一种。
8.如权利要求1所述的从生物质糖醇解反应液中分离提取乙酰丙酸乙酯的方法，其特征在于在步骤2）中，所述助溶剂的加入量按体积百分比为浓缩液的1%～3%。
9.如权利要求1所述的从生物质糖醇解反应液中分离提取乙酰丙酸乙酯的方法，其特征在于在步骤2）中，所述升温后减压蒸馏收集馏分条件为：温度为140～165℃、压强为－500～5000帕。
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- 2013-01-10 CN CN201310008404.0A patent/CN103012145B/zh not_active Expired - Fee Related
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