[发明专利]利用竹炭基固体磺酸催化剂制备柠檬酸三丁酯的方法

摘要

本发明利用竹炭基固体磺酸催化剂制备柠檬酸三丁酯的方法，主要是以来源丰富的柠檬酸和丁醇为原料，利用自制的竹炭基磺酸为催化剂，在非均相反应的条件下合成无毒害增塑剂柠檬酸三丁酯产品。该竹炭基固体磺酸催化剂是以磺酸为主要活性组分，以经过处理的竹炭为载体，通过磺化、冷却洗涤至中性后再进行多次活化后得到。与现有工业上应用硫酸催化剂的均相酯化工艺相比，本发明具有酯化效率高，产品收率高，废水极少，绿色环保的优点，有效地节约了反应原料消耗。

主权项

利用竹炭基固体磺酸催化剂制备柠檬酸三丁酯的方法，其特征在于：包括竹粉的预处理、催化剂的制备、非均相酯化反应和酯化反应液的处理；具体步骤如下：A、竹粉的预处理取100重量份过20‑60目筛的竹粉用去离子水洗净，再用100‑300重量份的90‑110℃的去离子水煮5‑7 h，晒干，然后放入烘箱中于90‑110℃干燥11‑13 h，自然冷却后放入干燥器中备用；B、催化剂的制备（1）竹炭的制备取200重量份干燥的竹粉置于圆底烧瓶中，按照竹粉与硫酸的重量比为1:3~1:6再加入质量浓度为80‑98%的硫酸，在75‑90℃炭化温度下炭化1‑4小时，得黑色固体竹炭，待产物冷却后用去离子水洗涤至滤液呈中性，再将竹炭置于2000 mL的圆底烧瓶中，加入1100‑1300重量份的去离子水在90‑110℃的条件下加热搅拌4‑6 h，过滤，洗涤至滤液呈中性，将竹炭继续用去离子水在同样的条件下加热、搅拌、过滤、洗涤，直至滤液呈中性；将竹炭放入烘箱中在90‑110℃的条件下干燥11‑13 h，冷却，装入密封袋，贴上标签，放入干燥器中；（2）竹炭基固体磺酸催化剂的制备取100重量份步骤（1）得到的竹炭置于圆底烧瓶中，按照竹炭与发烟硫酸的重量比为1:1~1:4再加入质量浓度为50%的发烟硫酸，在75‑90℃磺化温度下磺化1‑4小时，得黑色竹炭基固体磺酸，待产物冷却后用去离子水洗涤至滤液呈中性，再将竹炭基固体磺酸置于2000mL的圆底烧瓶中，加入100‑800重量份的去离子水在90‑110℃的条件下加热搅拌0.5‑1.5 h，过滤，洗涤至滤液呈中性，再继续用去离子水洗涤，直至滤液呈中性，得到竹炭基固体磺酸催化剂；将竹炭基固体磺酸催化剂放入烘箱中在90‑110℃的条件下干燥11‑13 h，冷却，装入密封袋，贴上标签，放入干燥器中；C、非均相酯化反应在装有温度计、搅拌器、上端接回流冷凝器的分水器的2000ml四口瓶中，加入柠檬酸、竹炭基固体磺酸催化剂、正丁醇，在分水器中预先加水至略低于支管回流口，然后开始搅拌，加热进行酯化反应，得到酯化反应液；D、酯化反应液的处理：酯化反应液经过冷却、过滤后，加入质量浓度为5%碳酸钠溶液中和酯化反应液至pH值为7，用去离子水洗涤至水层呈中性，再经过真空蒸馏除去水及正丁醇、干燥后得到柠檬酸三丁酯。