[发明专利]一种催化二羟基丙酮和/或甘油醛制备乳酸酯的方法

说明书

本发明涉及一种催化二羟基丙酮和/或甘油醛制备乳酸酯的方法，该方法包括：将反应原料和醇与催化剂在反应器中接触并进行反应，得到含有乳酸酯的产物；其中：所述反应原料含有二羟基丙酮和/或甘油醛，以摩尔计，二羟基丙酮和/或甘油醛：醇＝1：(30‑225)，反应温度为30‑180℃，反应时间为1‑10h，所述催化剂含有锡钛硅分子筛，二羟基丙酮和/或甘油醛的重量与以干基重量计的锡钛硅分子筛的重量之比为1：(1‑6)。本发明的方法具有高二羟基丙酮/甘油醛的转化率和乳酸酯的产率。

技术领域

本发明涉及一种催化二羟基丙酮和/或甘油醛制备乳酸酯的方法。

背景技术

乳酸甲酯，羟基羧酸酯类化合物，化学式C₄H₈O₃，无色液体，易燃，溶于水、乙醇、有机溶剂，具有刺激性，密度1.09，沸点144.8℃，熔点-66.2℃。乳酸甲酯是重要的含氧有机化学中间体，可作为高沸点溶剂、洗净剂、合成原料等，广泛应用于医药、树脂涂料、胶粘剂、清洗剂、干洗液、印刷油墨、化妆品和烟酒、饮料等食品行业。比如，可用作硝酸纤维素、醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、醋酸丙酸纤维素以及纤维素醚的溶剂。作硝酸纤维素漆和涂料的溶剂时，可提高涂料的抗发白性和延展性。作为重要的化工原料，主要用作合成香料和除草剂。乳酸甲酯也是制备乳酸的前驱体，以乳酸为单体合成的聚乳酸是一种无毒且易降解的生物塑料，不仅可以替代聚乙烯和聚丙烯等传统塑料，而且具有独特的抗菌性和生物相容性。乳酸乙酯、乳酸丁酯等乳酸酯类化学品都在日常生活和工业生产中有重要应用。

传统的乳酸酯生产方法是用乳酸和醇做原料进行酯化反应而得到的乳酸酯。乳酸的生产主要采用糖类发酵法和化学合成法。发酵法使用糖类物质作为原料，发酵体系的pH值需维持在5.5-6.5范围内，但随着乳酸的不断生成，pH值逐渐降低，所以需要在反应过程中不断加入氧化钙或碳酸钙以平衡体系的酸碱度。生成的乳酸钙经硫酸处理得到粗乳酸，同时产生大量废盐(硫酸钙)。然而，粗乳酸难以分离，需先与醇反应生成沸点相对较低的乳酸酯，再经蒸馏分离和水解反应得到高纯度乳酸。该过程反应路线长、生产成本高且产生大量固体废渣，导致目前乳酸尚无法实现大规模生产和应用。常用的化学合成方法为乳腈法和丙酸法，乳腈法使用乙醛和剧毒物氢氰酸作为反应原料，浓硫酸为催化剂，因此其生产过程污染严重且存在安全隐患。丙酸法使用有毒氯气作为原料，不仅对操作安全性和密闭性要求较高，而且易对大气环境造成污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种催化二羟基丙酮和/或甘油醛制备乳酸酯的方法，本发明的方法具有高二羟基丙酮/甘油醛的转化率和乳酸酯的产率。

为了实现上述目的，本发明提供一种催化二羟基丙酮和/或甘油醛制备乳酸酯的方法，该方法包括：

将反应原料和醇与催化剂在反应器中接触并进行反应，得到含有乳酸酯的产物；其中：

所述反应原料含有二羟基丙酮和/或甘油醛，以摩尔计，二羟基丙酮和/或甘油醛：醇＝1：(30-225)，反应温度为30-180℃，反应时间为1-10h，所述催化剂含有锡钛硅分子筛，二羟基丙酮和/或甘油醛的重量与以干基重量计的锡钛硅分子筛的重量之比为1：(1-6)。

可选的，所述锡钛硅分子筛选自MFI型锡钛硅分子筛、MEL型锡钛硅分子筛、BEA型锡钛硅分子筛、MWW型锡钛硅分子筛、MOR型锡钛硅分子筛、六方结构锡钛硅分子筛和FAU型锡钛硅分子筛中的一种或多种。

可选的，所述锡钛硅分子筛选自Sn-Ti-MFI分子筛、Sn-Ti-MEL分子筛、Sn-Ti-Beta分子筛、Sn-Ti-MCM-22分子筛、Sn-Ti-MOR分子筛、Sn-Ti-MCM-41分子筛、Sn-Ti-SBA-15分子筛和Sn-Ti-USY分子筛中的一种或多种。

可选的，所述锡钛硅分子筛含有硅元素、钛元素、锡元素和氧元素；

优选地，所述锡钛硅分子筛的至少部分晶粒内部具有空穴结构；