三醋酸甘油酯是許多精細(xì)化工產(chǎn)品的中間體,可作為溶劑、增塑劑、土壤硬化劑、殺菌劑、定香劑、潤濕劑、食品添加劑、清洗消毒劑、印染助劑和膠黏劑的添加劑以及醋酸纖維素的抗靜電劑等進(jìn)行使用。國內(nèi)主要主要是用它作為香煙過濾嘴的膠黏增塑劑,市場需求量逐年增大,應(yīng)用前景廣闊。
1.理化性質(zhì)
由丙三醇(甘油)與乙醇(醋酸)或乙酸酐(醋酸酐)在酸性催化劑作用下經(jīng)酯化反應(yīng)制得的無色、無嗅的油狀粘稠液體。在卷煙生產(chǎn)中,主要用于醋酸纖維濾棒的增塑固化。
關(guān)于三醋酸甘油酯的熔點(diǎn)或凝固點(diǎn),目前尚無十分有力的驗(yàn)證數(shù)據(jù)。在北方,冬天-15℃就曾發(fā)現(xiàn)過三醋酸甘油酯凝固的現(xiàn)象,但在實(shí)驗(yàn)室中,無論是玻璃瓶、塑料瓶、金屬包裝,在冰箱(-19℃)和冰庫(-35℃)的低溫下,均未發(fā)現(xiàn)有凝固現(xiàn)象。
25℃時(shí),在水中的溶解度70g/L。能溶解于醇、醚、苯、氯仿、低級脂肪酸酯和蓖麻油;但不溶于正己烷、正庚烷等直鏈烷烴,也不溶于亞麻仁油。
在高分子材料里,三醋酸甘油酯能溶解醋酸纖維素、丙烯酸樹脂,聚乙酸乙烯酯等,對天然松香也有一定的溶解,但不與聚氯乙烯、聚苯乙烯、氯化橡膠相溶。
三醋酸甘油酯與水能發(fā)生皂化反應(yīng)(即酯化反應(yīng)的可逆反應(yīng)),在酸、堿、高溫或其他雜質(zhì)存在的情況下,反應(yīng)速度大大加快,生成二醋酸甘油酯和醋酸,使產(chǎn)品品質(zhì)變差直至不能使用。
2.生產(chǎn)工藝
三醋酸甘油酯是以丙三醇(甘油)和乙酸(醋酸)在酸性催化劑作用下,加熱并使用脫水劑帶走生成的水,得到半成品;再經(jīng)乙酸酐(醋酸酐)深度酯化得到粗成品,并經(jīng)脫酸、脫色、精制而成。
2.1化學(xué)反應(yīng)
該反應(yīng)是可逆反應(yīng),為了使丙三醇能充分酯化,采用醋酸過量、同時(shí)使用脫水劑把反應(yīng)生成的水不斷分離出去的辦法,可以得到丙三醇酯化轉(zhuǎn)化為94%~98%的半成品。由于丙三醇分子中間的-OH為仲羥基,反應(yīng)活性較差,且受位阻作用的影響較大,剩余的二醋酸甘油酯完全生成三醋酸甘油酯較為困難,故采用醋酸酐強(qiáng)制酰化的方法,
2.2 三醋酸甘油酯生產(chǎn)流程
2.3生產(chǎn)工藝簡述
1)投料:醋酸與甘油的質(zhì)量比為3.2:1左右,酸比過高則反應(yīng)體系溫度較低從而導(dǎo)致反應(yīng)速度偏慢,酸比過低則反應(yīng)速度較快而副產(chǎn)品反應(yīng)增加且使產(chǎn)品色澤變深。催化劑和脫水劑因品種不同,其投料比也有區(qū)別。投料完畢開始加熱。
2)酯化:在酯化塔頂依靠帶水劑反應(yīng)生成的水形成共沸物,經(jīng)冷凝器冷凝后,分層,上層的帶水劑仍回流入塔頂,下部的水層不斷移走。當(dāng)生成水的速度較慢時(shí),酯化結(jié)束。
3)預(yù)脫酸:控制溫度,將過量的醋酸大部分蒸出,必要時(shí)拉真空進(jìn)行。
4)?;杭尤肷吓呙撍崂龅那梆s分和精制釜拉出的低沸物,在100~120℃時(shí)加入醋酸酐進(jìn)行酰化,同時(shí)加熱。
5)高脫酸:?;Y(jié)束后,加入堿中和(H3PO4作催化劑時(shí)不需中和)。加溫開真空脫酸。開始階段少量脫出的酸的濃度很高,可直接用于酯化工段投料,以后脫出的前餾分在下批酰化工段開始前投料。在溜出液酸度小于1%時(shí),即作為粗成品收集。
以上各工段操作,可以在同一反應(yīng)釜中完成,也可以分段在不同的反應(yīng)釜中完成。
6)精制:主要是通過拉真空是粗品中殘余的醋酸和易揮發(fā)的雜質(zhì)進(jìn)一步清除,使之酸值和水分達(dá)到規(guī)定的指標(biāo),并達(dá)到脫去異味的目的。在精制過程中,國外也有報(bào)道先水洗再拉真空精制的。一些生產(chǎn)廠家為了進(jìn)一步改善產(chǎn)品色澤和脫除其中某些有害雜質(zhì),在精制時(shí)也可以加入少量活性炭。
最后經(jīng)過濾得到成品。
國外也有連續(xù)生產(chǎn)工藝的報(bào)道,其優(yōu)點(diǎn)是原料消耗低、設(shè)備利用率高;缺點(diǎn)是醋酸酐消耗值高,對于自身無醋酸酐加工能力的企業(yè)來說成本會偏高。國內(nèi)也有企業(yè)試驗(yàn)辦連續(xù)法,即在反應(yīng)前階段采用連續(xù)投料,連續(xù)出料的辦法分去大部分水,然后再用間歇法繼續(xù)深入酯化。半連續(xù)法的目的是為了提高產(chǎn)量和降低能耗。