基本化工工艺学作业-乳酸乙酯课件

1、乳酸乙酯黄慧n090203105目 录简介性能制备方法及工艺 条件用途简 介别名：2-羟基丙酸乙酯英文名：Ethyl Lacate结构式：CH3CHCOOC2H5分子式：C5H10O3相对分子质量：118.13OH性 能 乳酸乙酯具有无毒、可生物降解、溶解性好等特点，在工业上可以作为 “绿色溶剂”取代目前使用的有毒有害的有机溶剂。乳酸乙酯天然存在于苹果、柑橘、菠萝等水果，以及啤酒、葡萄酒等酒类中，外观为无色透明液体，沸点（101.3 kPa）154.5 ，相对密度1.0348，易溶于醇、醚、酮及酯类，与水完全互溶并部分分解。制备方法以乳酸和乙醇为原料，以浓硫酸作为催化剂，用苯或甲苯作为带水剂除

2、去反应中的水，酯化合成乳酸乙酯。以脂肪酶N435（固定化于大孔丙烯酸树脂的南极假丝酵母脂肪酶B）为催化剂，用生物催化的方法合成乳酸乙酯传统的乳酸乙酯生产化学法合成乳酸乙酯生物法合成乳酸乙酯以乳酸为原料的均相催化和非均相催化以乳酸铵为原料该工艺主要存在以下问题：乳酸是典型的羟基酸，在与硫酸共热时会分解为乙醛和甲酸，与脱水剂共热时生成丙交酯，这些羟基酸所特有的副反应将大大降低乳酸乙酯的产率；以硫酸作催化剂，设备腐蚀严重；以苯或甲苯作为带水剂，产品中往往残留少量苯或甲苯，影响乳酸乙酯在食品等方面的应用。化学法合成乳酸乙酯工艺一、以乳酸为原料 均相催化以固体金属氯化物作催化剂，用能与水和乙醇形成三元共

3、沸物的乙酸乙酯 作带水剂。当醇酸摩尔比为1.81，催化剂用量为乳酸的1.52，带水 剂用量为理论量的0.7 倍，先全回流反应1h，再分水酯化2.53 h，产率为6571。该方法用无毒的乙酸乙酯作带水剂，因而产品可用于食品工业，但催化剂不能回收利用，产率不高。以天然原料合成乳酸乙酯的方法，先将粮食发酵产物的乳酸按常规方式加热制备成乳酸内酯，再与粮食发酵产物的乙醇混合，在三氯化铝络合型催化剂存在下催化酯化，产率达87%，该方法以生物质为原料是一大亮点，但该方法仍未解决催化剂回收利用问题。以乳酸为原料非均相催化均相催化以混合使用的3 种酸性化合物为催化剂：氢型强酸性树脂、丙三醇（或乙二醇）与硼酸的络

4、合物以及磷酸二氢钠（或磷酸氢二钠），其质量比为1（0.51.0）（0.10.2），反应时间为2325 h，产率达97.2%，此法的优点是产率高，缺点是反应时间较长。用HY 型固体酸为催化剂，在酸醇摩尔比为13，n（HY）/n（酸）=（1130）100，反应温度100160 ，反应810 h 条件下，产率为60%以上。该方法较一般酸催化污染少，催化剂可回收，后处理简单，但产率较低，反应时间较长。在SO42/La2O3-TiO2 的催化下，以氧化钙为脱水剂，采用索氏提取器进行回流脱水。结果表明，加入脱水剂和带水剂可以显著提高产率。适宜反应条件为：SO42/La2O3-TiO2 中La3+浓度为0.

5、07mol/L，陈化14 h，在450 下焙烧3 h；醇酸(摩尔比)=21，催化剂用量为乳酸质量的2.0%，带水剂苯25 mL/0. 1 mol 乳酸，反应3 h 时，产率达84.2%。以磁性固体超强酸SO42/ZrO2-Fe3O4为催化剂，采用催化精馏工艺合成乳酸乙酯，一次循环产率较强酸性阳离子交换树脂为催化剂时有较大提高，达到51.64%，其工艺流程见图反应精馏合成乳酸乙酯流程图1乙醇槽；2乳酸槽；3冷凝器；4温度计；5试样瓶；6回流比控器；7压力表；8塔底存料器；(AH)进料口或测温点化学法合成乳酸乙酯工艺二、以乳酸铵为原料 由乳酸铵合成乳酸乙酯，在工业上不需要先将乳酸盐转化为游离的乳酸

6、，可以缩短生产流程，降低生产成本，同时乳酸铵为中性原料，反应器和各种配管不需要钛制或玻璃等耐酸材料，因此设备投资少。采用自行设计的带分水头的反应精馏装置，以AlCl3 为催化剂，由乳酸铵直接合成乳酸乙酯，研究结果表明，该方法具有分水效果好、产品纯度高、操作简便等优点，产率为28.14%。比未带分水头的简单反应器25提高25.3%，其工艺流程图见图两种不同原料的比较以乳酸为原料酯化反应的产率相对较高，工业上也是以乳酸为原料生产的，工艺较成熟，但乳酸是由乳酸盐经酸化得到的，乳酸的价格一般要比乳酸盐高，该方法的关键一是开发活性高、成本低、可重复使用的催化剂；二是改进工艺，从化学平衡的角度提高反应的产

7、率以乳酸铵为原料可以不必先把乳酸铵转化为乳酸，而是直接合成乳酸乙酯，两步反应合为一步，缩短了工艺流程，但由于反应生成氨气，而酯化反应的催化剂一般都是酸性的，氨气会对催化剂的活性产生影响。该方法的关键一是开发碱性催化剂和生物催化剂；二是改进工艺，使反应生成的氨及时排出反应体系。化学法和生物法的比较化学法是传统的生产方法，反应温度较高，腐蚀、污染严重，催化剂成本相对较低，该方法开发新型催化剂和改进工艺是关键（如固体超强酸催化剂、反应和分离的耦合等）生物法具有反应条件温和、选择性好、活性高、无污染等优点，但催化剂成本相对较高。该方法的关键：一是通过微生物发酵生产新的脂肪酶催化剂；二是对现有的生物催化剂进行修饰和固定化。用 途乳酸乙酯调配苹果、凤梨、焦糖、乳香等香型的实用香精