一種棕櫚酸異丙酯的合成方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種生物柴油的衍生產品，屬于有機化學中酯類化合物的合成技術領域；更具體地說，涉及一種棕櫚酸異丙酯的合成方法。
【背景技術】
[0002]生物柴油于1988年誕生于德國，我國從2001年開始生產生物柴油。生物柴油是由動、植物油脂與醇經酯交換反應制得的脂肪酸單烷基脂，最典型的生物柴油是脂肪酸甲脂。生物柴油以其優越的環保性能已在世界范圍內成為新能源開發的熱點。絕大部分生物柴油是作為燃料使用，但生物柴油也是很好的化工中間體。其衍生物的開發，也將成為各企業今后高速發展的必由之路。繼能源的可持續性發展成為國家戰略安全保障的基礎之后，化工行業的可持續循環經濟也日益受到重視與廣泛應用。因此，利用廢棄油脂生產的脂肪酸甲酯(生物柴油)及其衍生產品，具有廣闊的市場前景。
[0003]棕櫚酸異丙酯(十六酸異丙酯，IPP)，是一種低粘度親油性非離子型表面活性劑，是化妝品中極有價值的輔助原料，為膏霜、護發素等高級化妝品中重要的添加劑和活性劑。IPP不溶于水，能與醇、醚、亞甲基氯、油脂等有機溶劑混溶，一般用量為2%?10% (質量分數)就可使膏體和乳液潔白、光亮、細膩，提高產品質量。工業中還常用作調濕劑、滲透劑以及香料和色料的溶劑等。在制品成型時，還起到增粘劑、增塑劑及遮光劑的作用，用以配制的產品被認為是滲透力最好的產品之一，有極佳的保水潤濕性能，隨著人民生活水平的日益提高，這類產品的需求量將會不斷增加。鑒于IPP的這些物理和化學特性，可以預料IPP必將成為未來化妝品行業應用的重要原料之一。
[0004]最早從天然油脂中提取IPP，產量極為有限。為了適應不斷增長的工業和民用需求，各種化學合成技術應運而生，至今已開發出來多種生產方法和合成工藝路線。
[0005]目前國內外棕櫚酸異丙酯的制備方法主要以棕櫚酸和異丙醇為原料，采用有酰氯法、直接酯化法等傳統方法進行合成。由于存在S02、HC1、H2SO4等化學物質，上述方法存在強烈的毒性和化學腐蝕性，整個系統的防泄漏和防腐要求都極其嚴格，且存在生產工藝復雜，一次性投資大，操作控制繁瑣；生產成本高、選擇性差、副反應多、產品質量差、不利于清潔生廣等諸多缺點。
【發明內容】
[0006]1.發明要解決的技術問題
[0007]針對上述問題，本發明提供了一種以固體酸作催化劑，以棕櫚酸甲酯和異丙醇為原料，制備高品質棕櫚酸異丙酯的方法；本發明利用在生產生物柴油過程中經分餾工藝得到的高純度棕櫚酸甲酯為原料，通過連續催化反應，連續移除反應產物甲醇，縮短工藝流程、降低過程能耗和原料消耗，提高了棕櫚酸異丙酯的得率和產品質量。
[0008]2.技術方案
[0009]為達到上述目的，本發明提供的技術方案為:
[0010]本發明的一種棕櫚酸異丙酯的合成方法，采用酯交換反應一步法制得棕櫚酸異丙酯。一是縮短了工藝流程、避免了強烈的毒性和化學腐蝕性，降低了投資和操作難度；二是解決了選擇性差、副反應多、產品質量差、不利于清潔生產的難題；三是采用連續自動控制系統減少了能耗損失，降低了生產成本。與常規傳統工藝相比，由于存在脂肪酸與脂肪酸甲酯被替換基團的變化，催化劑及反應條件的選擇是本發明的核心。
[0011]本發明的主要步驟如下:
[0012]步驟一、酯交換反應:將質量百分比濃度為99.5%以上的高純度棕櫚酸甲酯和異丙醇按一定比例在管道混合器內混合，混合均勻并加熱至一定溫度后進入附著有催化劑的連續反應器，控制在一定壓力下進行酯交換反應，同時連續分離反應產物甲醇。
[0013]步驟一中所述棕櫚酸甲酯和異丙醇的摩爾比為1:3?8，優選摩爾比為1:4，上述配比下超量的醇能夠加快反應速度，同時稀釋反應產物甲醇的濃度，提高反應產物的轉化率。所述反應溫度為60?120°C，優選80?90°C，該反應溫度是連續移除反應產物甲醇，加快反應速度的關鍵。所述催化劑的選擇是實現連續反應、提高產物選擇性、回避傳統工藝弊端的關鍵，本發明選擇催化劑為負載型固體催化劑Zr (SO4)2/Si02、SO42 /ZrO2, SO42 /Ti02+Zr02或磺酸型離子交換樹脂中的一種。所述反應器壓力為0.5?0.8MPa，優選0.15?0.35MPa，該壓力是加快反應速度、實現連續移除反應產物甲醇的關鍵。所述反應器為管道反應器、塔式反應器、釜式反應器中的一種。
[0014]步驟二、脫醇:步驟一反應結束后，反應混合物進入異丙酯脫醇塔，在一定壓力和溫度下除去過量的異丙醇及反應過程中生成而未移除的甲醇，塔釜物料即為棕櫚酸異丙酯產品，經過換熱器冷卻后作為棕櫚酸異丙酯成品輸出。步驟二中所述壓力為20?SOKPaA，優選30?50KPaA ;所述脫醇溫度為80?160°C，優選110?140°C。
[0015]步驟三、醇精制:步驟二結束后，異丙酯脫醇塔塔頂分離得到的混合醇與甲醇冷凝器冷凝后的甲醇一起進入混合醇分離塔，將混合醇在一定溫度、常壓下進行分離，塔頂回收甲醇作為生產生物柴油的原料，塔釜回收異丙醇供循環使用。步驟三中所述混合醇分離溫度為90?140°C，優選100?130°C。
[0016]3.有益效果
[0017]采用本發明提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果:
[0018](I)本發明的一種棕櫚酸異丙酯的合成方法，在酯交換反應階段，應用棕櫚酸甲酯和異丙醇為原料，利用了棕櫚酸甲酯與醇的良好互溶性，突破了傳統工藝使用脂肪酸與醇不能形成勻相體系的缺點，且打破常規使用了高碳醇置換低碳醇的合成路線，提高了棕櫚酸異丙酯產品的轉化率；
[0019](2)本發明的一種棕櫚酸異丙酯的合成方法，鑒于相對傳統工藝，存在棕櫚酸與棕櫚酸甲酯被取代基團的變化，催化劑及反應條件的選擇在很大程度上影響著棕櫚酸異丙酯的選擇性及棕櫚酸甲酯的轉化程度，本發明開發了適合的催化劑及工藝條件，利用附著的固體催化劑、在一定工藝條件下連續脫除反應產物甲醇的手段打破了反應平衡，實現了連續生產，提高了產品質量和收率，降低了生產成本，解決了傳統工藝中存在的強烈毒性和化學腐蝕性，及生產工藝復雜，一次性投資大，操作控制繁瑣、生產成本高、選擇性差、副反應多、產品質量差、不利于清潔生產等諸多缺點；本發明的合成方法科學環保，得到的棕櫚酸異丙酯質量指標完全滿足企標要求。
【具體實施方式】
[0020]為進一步了解本發明的內容，下面結合實施例對本發明作進一步的描述。
[0021]實施例1
[0022]本實施例的一種棕櫚酸異丙酯的合成方法，利用在生產生物柴油過程中經分餾工藝得到的高純度棕櫚酸甲酯作為生產高質量棕櫚酸異丙酯的原料。所述高純度棕櫚酸甲酯的質量百分比濃度為99.5%。從生物柴油的生產工藝中，獲得高純度棕櫚酸甲酯的分餾工藝參見專利號CN200610112322.0。棕櫚酸異丙酯的合成機理為:
[0023]棕櫚酸甲酯和異丙醇在催化劑存在條件下發生反