CN110950758A - 一种十六碳醇酯的合成工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种十六碳醇酯的合成工艺，以异丁醛为原料，所述连续反应器的前段反应中，以氢氧化钠为催化剂，反应温度为150~210℃，反应10~15分钟；所述连续反应器的中段反应中，加入过碳酸钠，且过碳酸钠的加入量为异丁醛原始质量的15‑25%，反应温度为180~210℃，反应0.5~1h，在此过程中，所述过碳酸钠分解为碳酸钠和过氧化氢，所述碳酸钠催化异丁醛转化为十二碳醇酯，所述过氧化氢氧化异丁醛转化为异丁酸；所述连续反应器的末段反应中，在反应温度为180~210℃，所述前段以及中段反应中生成的十二碳醇酯与异丁酸反应生成十六碳醇酯，反应0.5~1h。本发明有效利用了过碳酸钠的碱性和氧化性，在一个连续反应器中直接将异丁醛直接转化为十六碳醇酯。

Description

一种十六碳醇酯的合成工艺
技术领域
本发明属于十六碳醇酯技术领域，具体涉及一种十六碳醇酯的合成工艺。
背景技术
目前常用的十六碳醇酯的合成工艺有以下两种：（1）先合成醇酯十二，再让醇酯十二和异丁酸反应；（2）2，2，4-三甲基1,3-戊二醇（以下简称戊二醇）和异丁酸反应；这两种工艺都需要用到异丁酸，而异丁酸成本昂贵，难以合成，且提纯困难，且在第二种方法中，戊二醇作为腊状物质，更加不宜分离和储存。
中国专利CN105541583A公开了一种由异丁醛直接合成2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯的方法， 包括以下步骤：(1)异丁醛在碱性催化剂作用下部分发生羟醛缩合反应和歧化成酯反应，获得2, 2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯及未反应异丁醛的反应液；(2)除去反应液中的碱性催化剂后，于氧化剂及氧化催化剂的作用下进行氧化反 应，未反应的异丁醛氧化为异丁酸；(3)除去反应液中的氧化催化剂后，在酯化催化剂催化下，2,2,4-三甲基-1,3-戊 二醇单异丁酸酯和异丁酸进行酯化反应，得到2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯。该专利虽然能够由异丁醛合成十六碳醇酯，但制备工艺复杂，效率不高。
发明内容
本发明针对醇酯十六合成需要用到异丁酸所存在的缺陷，提供一种十六碳醇酯的合成工艺，有效利用了过碳酸钠的碱性和氧化性，在一个连续反应器中直接将异丁醛直接转化为十六碳醇酯。
本发明采用如下技术方案：
一种十六碳醇酯的合成工艺，以异丁醛为原料，以连续反应器为反应容器，所述连续反应器按照反应进展分为前段、中段和末段，所述连续反应器的前段反应中，以氢氧化钠为催化剂，反应温度为150~210℃，反应10~15分钟；所述连续反应器的中段反应中，加入过碳酸钠，且过碳酸钠的加入量为异丁醛原始质量的15-25%，反应温度为180~210℃，反应0.5~1h，在此过程中，所述过碳酸钠分解为碳酸钠和过氧化氢，所述碳酸钠催化异丁醛转化为十二碳醇酯，所述过氧化氢氧化异丁醛转化为异丁酸；所述连续反应器的末段反应中，在反应温度为180~210℃，所述前段以及中段反应中生成的十二碳醇酯与异丁酸反应生成十六碳醇酯，反应0.5~1h。
优选地，所述氢氧化钠的用量为异丁醛原始质量的0.5-3%。
优选地，所述氢氧化钠的用量为异丁醛原始质量的1.5-1.8%。
优选地，所述氢氧化钠以质量分数为30~45%的氢氧化钠水溶液的形式加入，氢氧化钠以水溶液的形式加入可以防止分散不匀导致的局部反应剧烈放热及副反应增多，若是以固体形式加入，控制难度加大，需要加强搅拌和分散。
优选地，所述过碳酸钠的加入量为异丁醛原始质量的19-21%。
本发明的反应机理如下：
在连续反应器连续进行三段式反应，其中，各段发生的具体反应如下：
前段反应：在氢氧化钠的催化作用下，异丁醛转化为醇酯十二；
中段反应：
利用反应系统中氢氧化钠溶液中的水及反应产生的水，固体过碳酸钠逐渐溶解并受热分解反应生成碳酸钠及过氧化氢，碳酸钠可以作为催化剂继续促进异丁醛向十二碳醇酯转化，过氧化氢将异丁醛氧化成异丁酸；
末段反应：
醇酯十二和异丁酸反应生成醇酯十六，并产生水，水在反应系统中不断地被除去，以免影响十六碳醇酯的生成。
综上可以看出，本发明通过加入过碳酸钠，利用过碳酸钠的碱性和氧化性的双重性能，在一个连续反应器中直接将异丁醛转化为十六碳醇酯，十六碳醇酯的收率在89%~95%之间，工艺方法简单，且生产效率高。
具体实施方式
为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作出进一步的说明。
实施例1
一种十六碳醇酯的合成工艺，以50kg异丁醛为原料，以连续反应器为反应容器，所述连续反应器按照反应进展分为前段、中段和末段，所述连续反应器的前段反应中，以质量分数为38%的氢氧化钠水溶液为催化剂，以氢氧化钠的用量计，所述氢氧化钠的用量为0.9kg，反应温度为180℃，反应10min，在此过程中，部分异丁醛在氢氧化钠的催化作用下转化为异丁酸；所述连续反应器的中段反应中，加入过碳酸钠，且过碳酸钠的加入量为9.5kg，反应温度为200℃，反应45min，在此过程中，所述过碳酸钠分解为碳酸钠和过氧化氢，所述碳酸钠催化部分异丁醛转化为十二碳醇酯，所述过氧化氢催化部分异丁醛转化为异丁酸；所述连续反应器的末段反应中，在酸性条件下（由于异丁酸的存在而呈现酸性），反应温度为200℃，所述前段以及中段反应中生成的十二碳醇酯与异丁酸反应生成十六碳醇酯，反应1h，经过以上过程，以异丁醛为原料一次制备得到十六碳醇酯。
实施例2
一种十六碳醇酯的合成工艺，以80kg异丁醛为原料，以连续反应器为反应容器，所述连续反应器按照反应进展分为前段、中段和末段，所述连续反应器的前段反应中，以质量分数为38%的氢氧化钠水溶液为催化剂，以氢氧化钠的用量计，所述氢氧化钠的用量为1.2kg，反应温度为150℃，反应15min，在此过程中，部分异丁醛在氢氧化钠的催化作用下转化为异丁酸；所述连续反应器的中段反应中，加入过碳酸钠，且过碳酸钠的加入量为15.2kg，反应温度为180℃，反应60min，在此过程中，所述过碳酸钠分解为碳酸钠和过氧化氢，所述碳酸钠催化部分异丁醛转化为十二碳醇酯，所述过氧化氢催化部分异丁醛转化为异丁酸；所述连续反应器的末段反应中，在酸性条件下（由于异丁酸的存在而呈现酸性），反应温度为180℃，所述前段以及中段反应中生成的十二碳醇酯与异丁酸反应生成十六碳醇酯，反应1h，经过以上过程，以异丁醛为原料一次制备得到十六碳醇酯。
实施例3
一种十六碳醇酯的合成工艺，以60kg异丁醛为原料，以连续反应器为反应容器，所述连续反应器按照反应进展分为前段、中段和末段，所述连续反应器的前段反应中，以质量分数为38%的氢氧化钠水溶液为催化剂，以氢氧化钠的用量计，所述氢氧化钠的用量为1.08kg，反应温度为210℃，反应10min，在此过程中，部分异丁醛在氢氧化钠的催化作用下转化为异丁酸；所述连续反应器的中段反应中，加入过碳酸钠，且过碳酸钠的加入量为12.6kg，反应温度为210℃，反应30min，在此过程中，所述过碳酸钠分解为碳酸钠和过氧化氢，所述碳酸钠催化部分异丁醛转化为十二碳醇酯，所述过氧化氢催化部分异丁醛转化为异丁酸；所述连续反应器的末段反应中，在酸性条件下（由于异丁酸的存在而呈现酸性），反应温度为210℃，所述前段以及中段反应中生成的十二碳醇酯与异丁酸反应生成十六碳醇酯，反应45min，经过以上过程，以异丁醛为原料一次制备得到十六碳醇酯。
最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，任何对本发明进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种十六碳醇酯的合成工艺，以异丁醛为原料，以连续反应器为反应容器，所述连续反应器按照反应进展分为前段、中段和末段，所述连续反应器的前段反应中，以氢氧化钠为催化剂，反应温度为150~210℃，反应10~15分钟；其特征在于，所述连续反应器的中段反应中，加入过碳酸钠，且过碳酸钠的加入量为异丁醛原始质量的15-25%，反应温度为180~210℃，反应0.5~1h，在此过程中，所述过碳酸钠分解为碳酸钠和过氧化氢，所述碳酸钠催化异丁醛转化为十二碳醇酯，所述过氧化氢氧化异丁醛转化为异丁酸；所述连续反应器的末段反应中，在反应温度为180~210℃，所述前段以及中段反应中生成的十二碳醇酯与异丁酸反应生成十六碳醇酯，反应0.5~1h。
2.根据权利要求1所述的十六碳醇酯的合成工艺，其特征在于，所述氢氧化钠的用量为异丁醛原始质量的0.5-3%。
3.根据权利要求1所述的十六碳醇酯的合成工艺，其特征在于，所述氢氧化钠的用量为异丁醛原始质量的1.5-1.8%。
4.根据权利要求1至3任一项所述的十六碳醇酯的合成工艺，其特征在于，所述氢氧化钠以质量分数为30~45%的氢氧化钠水溶液的形式加入。
5.根据权利要求1所述的十六碳醇酯的合成工艺，其特征在于，所述过碳酸钠的加入量为异丁醛原始质量的19-21%。
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