二元醇羧酸酯的制備及工藝優(yōu)化研究

1、二元醇羧酸酯的制備及工藝優(yōu)化研究二元醇羧酸酯的制備及工藝優(yōu)化研究 目 錄 論文綜述 丙二醇二乙酸酯(PGDA)的工藝優(yōu)化 乙二醇二丙酸酯(EGDP)的合成及溶劑性能分析 乙二醇二乙酸酯(EGDA)的制備工藝優(yōu)化 結(jié)論一、論文綜述有機(jī)羧酸酯作為一大類重要的化工產(chǎn)品，其用途相當(dāng)廣泛，其中二元醇羧酸酯具有高沸點(diǎn)、低微毒、強(qiáng)溶解性能及原材料便宜等特點(diǎn)，其應(yīng)用面得到廣泛拓展，市場(chǎng)需求極為廣闊。一、論文綜述 二元醇羧酸酯制備方法二元醇羧酸酯制備方法直接酯化直接酯化二元鹵代烷烴和脂肪酸對(duì)應(yīng)的鈉鹽反應(yīng)二元鹵代烷烴和脂肪酸對(duì)應(yīng)的鈉鹽反應(yīng)二元醇和脂肪酸酐反應(yīng)二元醇和脂肪酸酐反應(yīng)環(huán)氧烷烴和脂肪酸的直接開環(huán)酯化環(huán)氧烷

2、烴和脂肪酸的直接開環(huán)酯化二元醇和脂肪酸酰氯反應(yīng)二元醇和脂肪酸酰氯反應(yīng)一、論文綜述 研究目的：基于目前一些企業(yè)生產(chǎn)二元醇羧酸酯工藝的不完善及品種種類的不足，開發(fā)出具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的新產(chǎn)品，同時(shí)對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝不斷優(yōu)化改進(jìn)，最終獲得高品質(zhì)、低成本、綠色新型產(chǎn)品，給企業(yè)帶來(lái)良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。 研究?jī)?nèi)容：研究開發(fā)具有代表性及優(yōu)勢(shì)的較新產(chǎn)品丙二醇二乙酸酯、乙二醇二丙酸酯的合成及工藝，對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品乙二醇二乙酸酯工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)及生產(chǎn)驗(yàn)證，為其它多元醇羧酸酯系列的合成和生產(chǎn)提供實(shí)驗(yàn)參考依據(jù)。 二、丙二醇二乙酸酯的工藝優(yōu)化2.11.82.02.22.42.62.83.03.23.43.6758085909

3、5100 PGDA收率/% 酸醇摩爾比A 酸醇摩爾比對(duì)丙二醇二乙酸酯產(chǎn)率的影響0.40.60.81.01.21.41.61.82.02.27580859095100 PGDA收率/%氯化鋅用量/%B催化劑用量對(duì)丙二醇二乙酸酯產(chǎn)率的影響468101214161820227580859095100 PGDA收率/%甲苯用量%C 甲苯用量對(duì)丙二醇二甲苯用量對(duì)丙二醇二乙酸酯產(chǎn)率的影響乙酸酯產(chǎn)率的影響ABC單因素試驗(yàn)結(jié)果二、丙二醇二乙酸酯的工藝優(yōu)化2.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果 確定了催化劑和帶水劑的情況下，對(duì)影響丙二醇二乙酸酯產(chǎn)率的得到催化劑用量、脫水劑用量、酸醇比例和反應(yīng)時(shí)間等4個(gè)主要因素進(jìn)行丙二醇二丙酸酯合

4、成工藝的正交優(yōu)化。 二、丙二醇二乙酸酯的工藝優(yōu)化 2.3 結(jié)論 1、對(duì)13種催化劑進(jìn)行了篩選，確定出氯化鋅是制備丙二醇二乙酸酯較理想的催化劑；2、對(duì)5種帶水劑進(jìn)行篩選，確定甲苯為最佳帶水劑；3、在確定了催化劑和帶水劑單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上研究了影響丙二醇二乙酸酯產(chǎn)率的催化劑用量、脫水劑用量、酸醇摩爾比和反應(yīng)時(shí)間等4個(gè)主要因素，在單因素基礎(chǔ)上通過正交優(yōu)化得出最優(yōu)的工藝參數(shù)：n(乙酸）：n(丙二醇）=3.0:1，反應(yīng)時(shí)間5.0 h，氯化鋅用量為1.0%，甲苯用量為10%，結(jié)果顯示PGDA收率達(dá)94.2%，雙酯含量也高達(dá)95.31%，總酯含量達(dá)到99.83%。三、乙二醇二丙酸酯的合成及溶劑性能分析3.1單

5、因素實(shí)驗(yàn)1.82.02.22.42.62.83.03.23.43.67075808590 EGDP收率/%酸醇摩爾比A 酸醇摩爾比對(duì)乙二醇二丙酸酯產(chǎn)率的影響0.40.60.81.01.21.41.61.82.02.27075808590 EGDP收率/%對(duì)甲苯磺酸用量/% B對(duì)甲苯磺酸比對(duì)乙二醇二丙酸酯產(chǎn)率的影響468101214167075808590 EGDP收率/%甲苯用量/%C 甲苯用量比對(duì)乙二醇二丙酸酯產(chǎn)率的影響1.82.02.22.42.62.83.03.23.43.67075808590 EGDP收率/%反應(yīng)時(shí)間/hD 反應(yīng)時(shí)間比對(duì)乙二醇二丙酸酯產(chǎn)率的影響ABCD三、乙二醇二丙酸

6、酯的合成及溶劑性能分析3.2 結(jié)構(gòu)表征400035003000250020001500100050020406080100 透光率透光率Transmittance / %波數(shù)Wavenumber 波數(shù)Wavenumber / cm-1b 核磁共振譜圖a 紅外譜圖三、乙二醇二丙酸酯的合成及溶劑性能分析3.3 正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果 為優(yōu)化試驗(yàn)參數(shù)，根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，用正交試驗(yàn)來(lái)研究酸醇摩爾比、催化劑用量、脫水劑用量和反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物乙二醇二丙酸酯收率的影響，從而確定較佳的制備工藝。 三、乙二醇二丙酸酯的合成及溶劑性能分析3.4 常見高沸點(diǎn)溶劑的溶解性能分析 AB3.5 結(jié)論1、正交試驗(yàn)結(jié)果表明：酸醇摩

7、爾比影響最大，對(duì)甲苯磺酸用量影響次之，反應(yīng)時(shí)間影響其次，甲苯用量影響最小，最佳合成工藝為n(丙酸）：n(乙二醇) =2.5:1，甲苯和對(duì)甲苯磺酸分別占反應(yīng)物總質(zhì)量的10%和1%，反應(yīng)時(shí)間為3.0h，乙二醇二丙酸酯收率最高可達(dá)87.4%。2、通過與常見高沸點(diǎn)溶劑的溶解性能對(duì)比分析，乙二醇二丙酸酯為強(qiáng)溶劑，對(duì)常見丙烯酸樹脂和環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的溶解性能，而且相對(duì)環(huán)保和安全，在涂料、塑料等工業(yè)中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。三、乙二醇二丙酸酯的合成及溶劑性能分析四、乙二醇二乙酸酯的制備工藝優(yōu)化a 不同催化劑種類對(duì)產(chǎn)品收率和組分的影響4.1 催化劑優(yōu)化設(shè)計(jì)b 不同催化劑及不同催化次數(shù)對(duì)產(chǎn)品收率和組分的影響c 氯化

8、銅的添加量及對(duì)甲苯磺酸的多次催化對(duì)產(chǎn)品收率和組分的影響d 氯化銅不同添加次數(shù)對(duì)催化效果的影響四、乙二醇二乙酸酯的制備工藝優(yōu)化a 不同n(乙酸）：n(乙二醇)摩爾比對(duì)產(chǎn)品組分和收率的影響b 不同回流比對(duì)產(chǎn)品組分和收率的影響c 不同濃度堿液對(duì)產(chǎn)品堿洗時(shí)間、產(chǎn)品組分和收率的影響d 優(yōu)化工藝后產(chǎn)品參數(shù)明細(xì)表e 乙二醇制乙二醇二乙酸酯月產(chǎn)量成本表四、乙二醇二乙酸酯的制備工藝優(yōu)化四、乙二醇二乙酸酯的制備工藝優(yōu)化4.2 結(jié)論1、通過催化劑的篩選和優(yōu)化，得出采用催化劑為對(duì)甲苯磺酸，并在對(duì)甲苯磺酸催化一次后連續(xù)添加三次相對(duì)于對(duì)甲苯磺酸用量的20%氯化銅激活對(duì)甲苯磺酸，從而達(dá)到一個(gè)周期連續(xù)四次酯化的目標(biāo)，可有效降

9、低廢渣總質(zhì)量和優(yōu)化產(chǎn)品品質(zhì)。2、通過優(yōu)化不同n(乙酸）：n(乙二醇)摩爾比、回流比和優(yōu)化精制工藝對(duì)產(chǎn)品組分和收率的影響，得出n(乙酸）：n(乙二醇)摩爾比和回流比的最優(yōu)值分別為2.2:1和2.0:1，及采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的碳酸鈉水溶液進(jìn)行堿洗，產(chǎn)品品質(zhì)和收率得到明顯的改善，最高收率可達(dá)94.9%。3、優(yōu)化后的工藝經(jīng)過初步生產(chǎn)驗(yàn)證，可降低成本比例高達(dá)6.28%，廢渣總量明顯降低30.5%，單次反應(yīng)時(shí)間縮短了13.1%，即獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。五、總結(jié) 1、PGDA工藝優(yōu)化結(jié)果工藝優(yōu)化結(jié)果： n(乙酸）：乙酸）：n(丙二醇丙二醇) =3.0:1，反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)時(shí)間間5. 0h，氯化鋅用量為，氯化鋅

10、用量為1.0%，甲苯用量為，甲苯用量為10%，結(jié)果顯示，結(jié)果顯示PGDA收收率達(dá)率達(dá)94.2%，雙酯含量也高達(dá)，雙酯含量也高達(dá)95.31%，總酯含量達(dá)到，總酯含量達(dá)到99.83%。并進(jìn)。并進(jìn)行了中試驗(yàn)證。行了中試驗(yàn)證。 2、EGDP工藝優(yōu)化結(jié)果工藝優(yōu)化結(jié)果：n(丙酸）：丙酸）：n(乙二醇乙二醇) =2.5:1，對(duì)甲苯，對(duì)甲苯磺酸和甲苯分別占物料總質(zhì)量的磺酸和甲苯分別占物料總質(zhì)量的1.0%和和10%，反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)時(shí)間3.0h，乙二，乙二醇二丙酸酯產(chǎn)品幾乎無(wú)單酯產(chǎn)生，產(chǎn)品收率最高可達(dá)醇二丙酸酯產(chǎn)品幾乎無(wú)單酯產(chǎn)生，產(chǎn)品收率最高可達(dá)87.4%。 3、EGDA工藝優(yōu)化結(jié)果：工藝優(yōu)化結(jié)果：n(乙酸）：乙

11、酸）：n(乙二醇乙二醇)=2.2:1，回流比，回流比為為2.0:1，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的碳酸鈉水溶液堿洗。最后，在優(yōu)化的碳酸鈉水溶液堿洗。最后，在優(yōu)化工藝基礎(chǔ)上，中試及擬生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：廢渣總量降低了工藝基礎(chǔ)上，中試及擬生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：廢渣總量降低了30.5%，單次反應(yīng)時(shí)間縮短了單次反應(yīng)時(shí)間縮短了13.1%，最終降低生產(chǎn)成本比例高達(dá)，最終降低生產(chǎn)成本比例高達(dá)6.28%，產(chǎn)，產(chǎn)品品質(zhì)和收率得到較為明顯的提高，并獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。品品質(zhì)和收率得到較為明顯的提高，并獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 4、研究研究EGDA、PGDA和和EGDP溶劑性能比較分析得出，三種溶劑性能比較分析得出，三種溶劑溶劑EGDA、PGDA和和EGDP具有