[发明专利]一种酯化反应催化剂及利用该催化剂合成酯类的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，具体地说是化工工业中的一种酯化反应催化剂及利用该催化剂合成酯类的方法。

背景技术

低分子量的酯可用作溶剂，分子量较大的酯是良好的增塑剂。甲基丙烯酸甲酯是制造有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)的单体。聚酯树脂主要用于纤维和油漆工业，也可制成压塑粉。许多带有支链的醇形成的酯是优良的润滑油。酯还可用于香料、香精、化妆品、肥皂和药品等工业。

目前工业上生产酯的时候主要用硫酸作为反应的催化剂，硫酸作为酯化反应的催化剂有如下缺点：1、易发生氧化、磺化等副反应；2、产品色泽深；3、对反应的设备腐蚀性大，排放的废液会污染环境。

因此酯化反应催化剂的研究一直是一个热点，该类催化剂除硫酸外，目前主要还有固相催化剂、无机盐及有机酸。其中，固相催化剂包括杂多酸型催化剂，强酸型阳离子交换树脂，固体超强酸，分子筛等；无机盐包括硫酸盐、磷酸盐、AlCl₃、硫酸氢钠等。但是它们由于存在各自的缺点和局限性：1，杂多酸型固体催化剂价格偏高，反应中易形成液相体系，回收困难；2，强酸型阳离子交换树脂的允许使用温度低(120摄氏度以下)，价格也偏高；3，固体超强酸价格偏高，其酸性强，但固液接触不够充分，往往催化效率不够；4，无机盐的活性低，且在部分反应中会融入液相体系，影响回收利用；5，有机酸，反应后溶于有机相中不易分离，成本相比硫酸也较高。因而目前它们都没有能够在工业上广泛应用。

发明内容

为了克服现有催化剂存在的问题，本发明的目的是提供一种酯化反应催化剂及利用该催化剂合成酯类的方法。该方法采用新的催化剂在与浓硫酸催化类似的条件下合成酯。使用该催化剂合成酯，不易发生氧化、磺化等副反应；产品质量好；对反应的设备无腐蚀性，排放的废液不会污染环境。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种酯化反应催化剂，其特征在于：它由浓硫酸和酰胺混合组成，其中，酰胺与浓硫酸的摩尔比为0.5～6∶1。其中，浓硫酸的浓度为98％。

所述酰胺具有如下结构通式：

式中R₁是H，CH₃，C₂H₅，——，C_nH_2n+1中的任意一种；

R₂是H，CH₃，C₂H₅中的任意一种；

R₃是H，CH₃，C₂H₅中的任意一种。

所述的酰胺最常见的为尿素或DMF(N，N-二甲基酰胺)。

一种利用上述酯化反应催化剂合成酯的方法，其特征在于它包括以下步骤：

A)将醇置于反应器内，所述醇包括各种醇，可以是饱和醇，也可以是不饱和醇。

B)将所述的催化剂加入反应器内，并使之溶解形成溶液。

C)将反应的所用的羧酸按照计算的摩尔比加入反应器中，所述的醇和酸的摩尔比既可以是醇过量也可以是酸过量。醇和酸的摩尔比可为0.1～10∶1。

D)反应可以在常压，加压或减压下进行，反应温度为20～150摄氏度均可，反应时间为0.5～5h，得到混合液。反应完毕后冷却分离，得到产品酯。

在反应过程中可以加入带水剂，并用分水装置带水，也可以不加带水剂。加入的带水剂可以为苯，也可以为环己烷等。

本发明中催化剂合成酯的工艺流程见图1。

本发明所述的合成酯方法中，催化效率，产品的收率，产品的纯度等与使用

浓硫酸作为催化剂类似，但是与浓硫酸相比，使用本发明所述的催化剂具有如下优点：

1、极大地减少了副反应的发生，包括浓硫酸的氧化反应，磺化反应，及不饱和酸酯的聚合等反应；

2、降低了产品的色泽；

3、降低了反应体系对反应设备的腐蚀，甚至不发生腐蚀；

本发明所述催化剂可由浓硫酸与酰胺类物质直接混合得到，其中尿素，DMF等价格比较便宜，成本很低。

本发明所述的酯化反应催化剂由酰胺和浓硫酸混合得到，其中既含有酸性活性，又含有季铵盐阳离子，因而其既有和浓硫酸类似的催化活性，其中的季铵盐阳离子又可以吸附在金属表面，降低催化剂对金属的腐蚀。本发明所述的利用酯化反应催化剂合成酯的方法，催化效率高，产品收率高，反应副反应少，产品色泽浅，对设备的腐蚀很小，甚至无腐蚀。

附图说明

图1是本发明中催化剂合成酯的工艺流程图。