基本化工工藝學(xué)作業(yè)-乳酸乙酯課件

1、乳酸乙酯黃慧n090203105目 錄簡介性能制備方法及工藝 條件用途簡 介別名：2-羥基丙酸乙酯英文名：Ethyl Lacate結(jié)構(gòu)式：CH3CHCOOC2H5分子式：C5H10O3相對分子質(zhì)量：118.13OH性 能 乳酸乙酯具有無毒、可生物降解、溶解性好等特點，在工業(yè)上可以作為 “綠色溶劑”取代目前使用的有毒有害的有機溶劑。乳酸乙酯天然存在于蘋果、柑橘、菠蘿等水果，以及啤酒、葡萄酒等酒類中，外觀為無色透明液體，沸點（101.3 kPa）154.5 ，相對密度1.0348，易溶于醇、醚、酮及酯類，與水完全互溶并部分分解。制備方法以乳酸和乙醇為原料，以濃硫酸作為催化劑，用苯或甲苯作為帶水劑除

2、去反應(yīng)中的水，酯化合成乳酸乙酯。以脂肪酶N435（固定化于大孔丙烯酸樹脂的南極假絲酵母脂肪酶B）為催化劑，用生物催化的方法合成乳酸乙酯傳統(tǒng)的乳酸乙酯生產(chǎn)化學(xué)法合成乳酸乙酯生物法合成乳酸乙酯以乳酸為原料的均相催化和非均相催化以乳酸銨為原料該工藝主要存在以下問題：乳酸是典型的羥基酸，在與硫酸共熱時會分解為乙醛和甲酸，與脫水劑共熱時生成丙交酯，這些羥基酸所特有的副反應(yīng)將大大降低乳酸乙酯的產(chǎn)率；以硫酸作催化劑，設(shè)備腐蝕嚴重；以苯或甲苯作為帶水劑，產(chǎn)品中往往殘留少量苯或甲苯，影響乳酸乙酯在食品等方面的應(yīng)用?；瘜W(xué)法合成乳酸乙酯工藝一、以乳酸為原料 均相催化以固體金屬氯化物作催化劑，用能與水和乙醇形成三元共

3、沸物的乙酸乙酯 作帶水劑。當(dāng)醇酸摩爾比為1.81，催化劑用量為乳酸的1.52，帶水 劑用量為理論量的0.7 倍，先全回流反應(yīng)1h，再分水酯化2.53 h，產(chǎn)率為6571。該方法用無毒的乙酸乙酯作帶水劑，因而產(chǎn)品可用于食品工業(yè)，但催化劑不能回收利用，產(chǎn)率不高。以天然原料合成乳酸乙酯的方法，先將糧食發(fā)酵產(chǎn)物的乳酸按常規(guī)方式加熱制備成乳酸內(nèi)酯，再與糧食發(fā)酵產(chǎn)物的乙醇混合，在三氯化鋁絡(luò)合型催化劑存在下催化酯化，產(chǎn)率達87%，該方法以生物質(zhì)為原料是一大亮點，但該方法仍未解決催化劑回收利用問題。以乳酸為原料非均相催化均相催化以混合使用的3 種酸性化合物為催化劑：氫型強酸性樹脂、丙三醇（或乙二醇）與硼酸的絡(luò)

4、合物以及磷酸二氫鈉（或磷酸氫二鈉），其質(zhì)量比為1（0.51.0）（0.10.2），反應(yīng)時間為2325 h，產(chǎn)率達97.2%，此法的優(yōu)點是產(chǎn)率高，缺點是反應(yīng)時間較長。用HY 型固體酸為催化劑，在酸醇摩爾比為13，n（HY）/n（酸）=（1130）100，反應(yīng)溫度100160 ，反應(yīng)810 h 條件下，產(chǎn)率為60%以上。該方法較一般酸催化污染少，催化劑可回收，后處理簡單，但產(chǎn)率較低，反應(yīng)時間較長。在SO42/La2O3-TiO2 的催化下，以氧化鈣為脫水劑，采用索氏提取器進行回流脫水。結(jié)果表明，加入脫水劑和帶水劑可以顯著提高產(chǎn)率。適宜反應(yīng)條件為：SO42/La2O3-TiO2 中La3+濃度為0.

5、07mol/L，陳化14 h，在450 下焙燒3 h；醇酸(摩爾比)=21，催化劑用量為乳酸質(zhì)量的2.0%，帶水劑苯25 mL/0. 1 mol 乳酸，反應(yīng)3 h 時，產(chǎn)率達84.2%。以磁性固體超強酸SO42/ZrO2-Fe3O4為催化劑，采用催化精餾工藝合成乳酸乙酯，一次循環(huán)產(chǎn)率較強酸性陽離子交換樹脂為催化劑時有較大提高，達到51.64%，其工藝流程見圖反應(yīng)精餾合成乳酸乙酯流程圖1乙醇槽；2乳酸槽；3冷凝器；4溫度計；5試樣瓶；6回流比控器；7壓力表；8塔底存料器；(AH)進料口或測溫點化學(xué)法合成乳酸乙酯工藝二、以乳酸銨為原料 由乳酸銨合成乳酸乙酯，在工業(yè)上不需要先將乳酸鹽轉(zhuǎn)化為游離的乳酸

6、，可以縮短生產(chǎn)流程，降低生產(chǎn)成本，同時乳酸銨為中性原料，反應(yīng)器和各種配管不需要鈦制或玻璃等耐酸材料，因此設(shè)備投資少。采用自行設(shè)計的帶分水頭的反應(yīng)精餾裝置，以AlCl3 為催化劑，由乳酸銨直接合成乳酸乙酯，研究結(jié)果表明，該方法具有分水效果好、產(chǎn)品純度高、操作簡便等優(yōu)點，產(chǎn)率為28.14%。比未帶分水頭的簡單反應(yīng)器25提高25.3%，其工藝流程圖見圖兩種不同原料的比較以乳酸為原料酯化反應(yīng)的產(chǎn)率相對較高，工業(yè)上也是以乳酸為原料生產(chǎn)的，工藝較成熟，但乳酸是由乳酸鹽經(jīng)酸化得到的，乳酸的價格一般要比乳酸鹽高，該方法的關(guān)鍵一是開發(fā)活性高、成本低、可重復(fù)使用的催化劑；二是改進工藝，從化學(xué)平衡的角度提高反應(yīng)的產(chǎn)

7、率以乳酸銨為原料可以不必先把乳酸銨轉(zhuǎn)化為乳酸，而是直接合成乳酸乙酯，兩步反應(yīng)合為一步，縮短了工藝流程，但由于反應(yīng)生成氨氣，而酯化反應(yīng)的催化劑一般都是酸性的，氨氣會對催化劑的活性產(chǎn)生影響。該方法的關(guān)鍵一是開發(fā)堿性催化劑和生物催化劑；二是改進工藝，使反應(yīng)生成的氨及時排出反應(yīng)體系?；瘜W(xué)法和生物法的比較化學(xué)法是傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法，反應(yīng)溫度較高，腐蝕、污染嚴重，催化劑成本相對較低，該方法開發(fā)新型催化劑和改進工藝是關(guān)鍵（如固體超強酸催化劑、反應(yīng)和分離的耦合等）生物法具有反應(yīng)條件溫和、選擇性好、活性高、無污染等優(yōu)點，但催化劑成本相對較高。該方法的關(guān)鍵：一是通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)新的脂肪酶催化劑；二是對現(xiàn)有的生物催化劑進行修飾和固定化。用 途乳酸乙酯調(diào)配蘋果、鳳梨、焦糖、乳香等香型的實用香精