基本化工工艺学作业——乳酸乙酯.ppt

黄慧n090203105目录简介性能乳酸乙酯具有无毒、可生物降解、溶解性好等特点，在工业上可以作为“绿色溶剂”取代目前使用的有毒有害的有机溶剂。乳酸乙酯天然存在于苹果、柑橘、菠萝等水果，以及啤酒、葡萄酒等酒类中，外观为无色透明液体，沸点（101.3kPa）154.5℃，相对密度1.0348，易溶于醇、醚、酮及酯类，与水完全互溶并部分分解。制备方法传统的乳酸乙酯生产工艺将乳酸（含量在80%左右）和乙醇（92%～95%）、按一定配比混合，加入浓硫酸作催化剂，加入大量的苯为带水剂，在酯化塔内加热回流酯化，由苯、乙醇、水三者形成三元共沸物而将原料中及酯化过程中生成的水除去，以提高乳酸的成酯率，酯化结束后，回收部分乙醇和苯的混合物，然后在精馏塔内进行加热常压精馏，取147～157℃馏分作为乳酸乙酯产品。CH2CHCOOH→CH3CHCOOC2H5该工艺主要存在以下问题：①乳酸是典型的羟基酸，在与硫酸共热时会分解为乙醛和甲酸，与脱水剂共热时生成丙交酯，这些羟基酸所特有的副反应将大大降低乳酸乙酯的产率；②以硫酸作催化剂，设备腐蚀严重；③以苯或甲苯作为带水剂，产品中往往残留少量苯或甲苯，影响乳酸乙酯在食品等方面的应用。化学法合成乳酸乙酯工艺一、以乳酸为原料㈠均相催化★以固体金属氯化物作催化剂，用能与水和乙醇形成三元共沸物的乙酸乙酯作带水剂。当醇酸摩尔比为1.8∶1，催化剂用量为乳酸的1.5％～2％，带水剂用量为理论量的0.7倍，先全回流反应1h，再分水酯化2.5～3h，产率为65％～71％。该方法用无毒的乙酸乙酯作带水剂，因而产品可用于食品工业，但催化剂不能回收利用，产率不高。★以天然原料合成乳酸乙酯的方法，先将粮食发酵产物的乳酸按常规方式加热制备成乳酸内酯，再与粮食发酵产物的乙醇混合，在三氯化铝络合型催化剂存在下催化酯化，产率达87%，该方法以生物质为原料是一大亮点，但该方法仍未解决催化剂回收利用问题。以乳酸为原料均相催化★以对甲苯磺酸为催化剂，用沸石A膜为渗透蒸发膜脱出反应体系中的水，并与不用渗透蒸发膜的实验进行了比较，结果表明产率有较大提高，反应3h后，产率能超过90%。该方法虽然产率有所提高，但催化剂不可回收，有一定腐蚀。★以浓硫酸为催化剂，以分子筛为干燥剂，反应温度为100℃，醇酸摩尔比大于2.5条件下，合成的乳酸乙酯产率为95%。该方法的优点是，使用乙醇作带水剂，反应生成的水与乙醇形成共沸物蒸出后经过分子筛干燥剂除水，除水后的乙醇回流到反应器中，但缺点是使用的仍然是浓硫酸作催化剂。★以天然原料合成乳酸乙酯的方法，先将粮食发酵产物的乳酸按常规方式加热制备成乳酸内酯，再与粮食发酵产物的乙醇混合，在三氯化铝络合型催化剂存在下催化酯化，产率达87%，该方法以生物质为原料是一大亮点，但该方法仍未解决催化剂回收利用问题。以乳酸为原料非均相催化

㈡均相催化★以混合使用的3种酸性化合物为催化剂：氢型强酸性树脂、丙三醇（或乙二醇）与硼酸的络合物以及磷酸二氢钠（或磷酸氢二钠），其质量比为1∶（0.5～1.0）∶（0.1～0.2），反应时间为23～25h，产率达97.2%，此法的优点是产率高，缺点是反应时间较长。★用HY型固体酸为催化剂，在酸醇摩尔比为1∶3，n（HY）/n（酸）=（11～30）∶100，反应温度100～160℃，反应8～10h条件下，产率为60%以上。该方法较一般酸催化污染少，催化剂可回收，后处理简单，但产率较低，反应时间较长。★在SO42－/La2O3-TiO2的催化下，以氧化钙为脱水剂，采用索氏提取器进行回流脱水。结果表明，加入脱水剂和带水剂可以显著提高产率。适宜反应条件为：SO42－/La2O3-TiO2中La3+浓度为0.07mol/L，陈化14h，在450℃下焙烧3h；醇∶酸(摩尔比)=2∶1，催化剂用量为乳酸质量的2.0%，带水剂苯25mL/0.1mol乳酸，反应3h时，产率达84.2%。★以磁性固体超强酸SO42－/ZrO2-Fe3O4为催化剂，采用催化精馏工艺合成乳酸乙酯，一次循环产率较强酸性阳离子交换树脂为催化剂时有较大提高，达到51.64%，其工艺流程见图化学法合成乳酸乙酯工艺二、以乳酸铵为原料由乳酸铵合成乳酸乙酯，在工业上不需要先将乳酸盐转化为游离的乳酸，可以缩短生产流程，降低生产成本，同时乳酸铵为中性原料，反应器和各种配管不需要钛制或玻璃等耐酸材料，因此设备投资少。★以二氧化碳为催化剂，以乳酸铵和乙醇为原料合成乳酸乙酯的方法，反应压力为1～200atm（1atm=101.325kPa），温度为160～180