[发明专利]循环利用磷钨酸铈催化剂合成月桂酸甲酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种循环利用磷钨酸铈催化剂合成月桂酸甲酯的方法，属于化工技术领域。 

背景技术

月桂酸甲酯具有类似酒香及花香的油状液体，主要用作气相色谱固定液、食品添加剂和有机合成试剂。月桂酸甲酯在工业化生产中是用硫酸、阳离子树脂等催化月桂酸和甲醇反应。采用浓硫酸为催化剂存在副反应多，排放含酸性废水，污染环境，对设备的腐蚀严重；采用阳离子树脂作催化剂进行酯化反应，反应后催化剂表面覆盖一层积碳，催化剂失活，不能再应用，处理表面积碳技术目前还处在研发阶段，只能按工业废料处理。研究报道固体超强酸、杂多酸无论是直接利用还是负载后应用，都存在催化剂表面覆盖积碳，催化活性降低，负载催化剂还存在催化剂脱落，降低催化性能，另外有些催化剂酸性较高，有副反应发生。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种循环利用磷钨酸铈催化剂合成月桂酸甲酯的方法，该方法不产生酸性废水和固体废弃物，是绿色合成工艺。 

技术解决方案： 

本发明将月桂酸和无水甲醇按摩尔比1:15的比例投入到反应釜中，加入月桂酸质量7-7.5%的磷钨酸铈作为催化剂，加热回流反应4-6小时，反应结束后，减压蒸馏回收未反应的甲醇；将反应釜中月桂酸甲酯和固体磷钨酸铈催化剂通过离心分离，上层为月桂酸甲酯，经分离后，得到月桂酸甲酯产品，下层为固体磷钨酸铈催化剂；将下层固体磷钨酸铈催化剂用去离子水溶解，磷钨酸铈与去离子水质量比为1:1.5，加入盐酸调配溶液pH值<1，过滤除去不溶于水积碳物，得到磷钨酸铈水溶液，磷钨酸铈水溶液经过浓缩、结晶得到固体磷钨酸铈，固体磷钨酸铈作为下次反应的催化剂；按上述方法循环利用磷钨酸铈作为月桂酸和无水甲醇反应的催化剂，每次月桂酸转化率均达到97%以上。 

发明效果 

本发明中催化剂活性是关键，磷钨酸铈虽然是一种温和的催化剂，但还会有少量积碳物形成覆盖在催化剂表面，降低磷钨酸铈催化剂的活性，将每次反应后的磷钨酸铈直接作为下次反应的催化剂循环利用，导致转化率逐渐下降；利用磷钨酸铈易溶解于水的性质，将固体磷钨酸铈与酯分离后，用去离子水溶解固体磷钨酸铈，用盐酸调配溶液pH值<1，过滤除去悬浮在磷钨酸铈溶液中不易溶解的积碳物，得到的磷钨酸铈溶液经过浓缩、结晶得到固体磷钨酸铈，固体磷钨酸铈直接作为酯化反应的催化剂，实现了在合成月桂酸甲酯反应中磷钨酸 铈催化剂的循环利用，月桂酸转化率均达到97%，该方法便于实现工业化生产。 

具体实施方式

实施例1 

在反应釜中依次加入40g月桂酸和96g无水甲醇，加入3g磷钨酸铈作为催化剂，加热回流反应4h，反应结束后，减压蒸馏回收得到未反应的甲醇；将反应釜中月桂酸甲酯和固体磷钨酸铈催化剂通过离心分离，上层为月桂酸甲酯，将月桂酸甲酯分离后，得到月桂酸甲酯产品，月桂酸转化率为97.1%，下层为固体磷钨酸铈催化剂，用4.5 g去离子水溶解分离出的固体磷钨酸铈催化剂，加入盐酸调配溶液pH值<1，过滤除去悬浮在磷钨酸铈溶液中不易溶解的积碳物，得到的磷钨酸铈溶液经过浓缩、结晶得到固体磷钨酸铈3 g，固体磷钨酸铈直接作为下次酯化反应的催化剂。 

实施例2 

磷钨酸铈催化剂第一次循环利用。在反应釜中依次加入40g月桂酸和96g无水甲醇，加入实例1反应后经浓缩、结晶得到固体磷钨酸铈3 g，加热回流反应，按实例1反应方法操作，月桂酸转化率为97%。 

实施例3 

磷钨酸铈催化剂第五次循环利用。在反应釜中依次加入40g月桂酸和96g无水甲醇，加入第四次反应后经浓缩、结晶得到的固体磷钨酸铈3 g，加热回流反应，按实例1反应方法操作，月桂酸转化率为97.2%。 

实施例4 

磷钨酸铈催化剂第十次循环利用。在反应釜中依次加入40g月桂酸和96g无水甲醇，加入第九次反应后经浓缩、结晶得到的固体磷钨酸铈3 g，加热回流反应，按实例1反应方法操作，月桂酸转化率为97.2%。 

实施例5 

磷钨酸铈催化剂第二十次循环利用。在反应釜中依次加入40g月桂酸和96g无水甲醇，加入第十九次反应后经浓缩、结晶得到的固体磷钨酸铈3 g，加热回流反应，按实例1反应方法操作，月桂酸转化率为97.1%。