[发明专利]一种连续化生产三醋酸甘油酯的工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及酯类的制备方法，尤其涉及一种连续化生产三醋酸甘油酯的工艺及装置。

背景技术

三醋酸甘油酯，又称三乙酸甘油酯，英文名：glycerol triacetate；其分子式为：C₉H₁₄O₆，可溶于醇、醚、苯、氯仿和蓖麻油，能溶解硝化纤维素、醋酸纤维素、丙烯酸树脂、聚醋酸乙烯酯等。三醋酸甘油酯广泛应用于烟草、食品、冶金等行业，既可用作照片软片、防腐剂的溶剂，也可用作乳化剂、香料固定剂、增塑剂。

现有技术中已经公开了多种制备三醋酸甘油酯的方法。其中，最常用的是以甘油和醋酸为原料合成三醋酸甘油酯。此方法采用浓硫酸做催化剂，甘油和醋酸在间歇式反应釜中进行间歇反应，生成三醋酸甘油酯和水。反应如下：

所述间歇式反应是指：为使上述反应有利于三醋酸甘油酯的生成，在反应过程中需要使用用带水剂将反应生成的水以共沸蒸馏的方式脱除，然后间歇式的进料促进反应向正向进行。但实际上，在上述反应过程中，甘油与醋酸反应首先会生成一醋酸甘油酯、1，3-二醋酸甘油酯等中间产物，然后中间产物与醋酸继续反应生成最终产品即三醋酸甘油酯。

在现有技术中，由于生成中间产物的反应与生产最终产物的反应在同一个反应釜内进行，生成中间产物的反应会受到生成最终产物反应的影响，导致反应速率变慢，影响最终产物的产率。而且，由于原料还未充分进行反应，去除的水中的醋酸浓度会很高，水与带水剂共沸蒸馏被脱除时，大量的原料醋酸也会随之脱除，原料浓度的减少也会降低生成中间产品的酯化反应的速率，延长酯化反应的反应时间，从而最终降低最终产品的产率，导致成本消耗增高。同时，采用浓硫酸做催化剂，也存在一系列问题：催化剂浓硫酸对设备腐蚀严重；加碱中和浓硫酸时会损耗原料醋酸；生成的醋酸盐和硫酸盐排出时会夹带反应产物；浓硫酸具有很强的氧化性，导致生成多种副产物等。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种连续化生产三醋酸甘油酯的工艺，通过该制备方法，提高三醋酸甘油酯的产率。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种连续化生产三醋酸甘油酯的工艺，包括以下步骤：

a)将甘油、醋酸、带水剂、催化剂组成的混合物送入反应器内在140℃-170℃进行酯化反应；

b)将所述酯化反应的反应产物送入脱水塔，进行共沸蒸馏脱水，所述脱水塔塔顶温度为85℃-90℃。

优选的，所述步骤a)中的混合物具体组成为：所述甘油和所述醋酸的质量比为1∶2-1∶4，所述带水剂为所述混合物总质量的5％-15％，所述催化剂为所述混合物总质量的万分之3-万分之10。

优选的，所述带水剂为乙酸乙酯。

优选的，所述催化剂为酸性液体催化剂。

优选的，所述步骤a)中进行酯化反应的压力为0.25MPa-0.35MPa。

优选的，所述步骤a)中进行酯化反应的温度为155℃-165℃。

优选的，所述步骤a)中所述混合物在反应器中的停留时间为20小时以上。

优选的，所述步骤a)具体包括：

a1)将甘油、醋酸、带水剂、催化剂混合；

a2)将步骤a1)中的混合物送入第一预热器，加热到110℃-120℃；

a3)将由所述第一预热器预热后的混合物送入第二预热器，加热到140℃-150℃；

a4)将由所述第二预热器预热后的混合物送入反应器在140℃-170℃进行酯化反应。

优选的，还包括以下步骤：

c)将步骤b)中得到的塔底产品精馏，得到中间产品；

d)在所述中间产品中加入醋酐酰化，并进行精馏，得到三醋酸甘油酯。

本发明还提供一种用于制备三醋酸甘油酯的装置，包括：用于进行酯化反应的反应器和用于对所述反应器的反应产物进行共沸蒸馏除水的脱水塔；所述反应器的出料口与所述脱水塔的进料口连接。

与现有技术相比，本发明使用两个反应容器使酯化反应分为两步：在反应器内进行第一步酯化反应，生成一醋酸甘油酯、1，3-二醋酸甘油酯、少量三醋酸甘油酯和水，并达到反应平衡。由于-CH₂OH比-CHOH-容易被羧基氧化，甘油和醋酸能以较快的反应速率生成一醋酸甘油酯和1，3-二醋酸甘油酯，且产率较高。物料在反应器内充分反应后进入脱水塔进行第二步酯化反应，即通过水与带水剂的共沸蒸馏脱水，打破原有平衡，酯化反应向生成酯的方向进行。在此过程中，中间产物一醋酸甘油酯、1，3-二醋酸甘油酯和未反应完的甘油都与醋酸发生反应，生成三醋酸甘油酯。