三甘醇二異辛酸酯的生產(chǎn)工藝

朱寶華

（安徽皖維高新材料股份有限公司，安徽 巢湖 238002）

三甘醇二異辛酸酯是一種無色、略有氣味的液體，具有良好的耐久性、耐紫外線和抗靜電性能，不溶于水和礦物油，可溶于多種有機(jī)溶劑，是聚乙烯醇縮丁醛膠片和合成橡膠的特效增塑劑，能使其產(chǎn)生極佳的低溫特性和低揮發(fā)性，其分子結(jié)構(gòu)能使加工物擁有良好的透明性和色度[1-2]。三甘醇二異辛酸酯也可用于粘結(jié)劑和密封材料，可作為聚氯乙烯、纖維素制品和苯乙烯等產(chǎn)品的增塑劑。其作為聚乙烯醇縮丁醛膠片的特質(zhì)增塑劑，是膠片加工過程中不可或缺的原料。特別是近年來隨著建筑、汽車等行業(yè)的快速發(fā)展，促進(jìn)了增塑劑三甘醇二異辛酸酯市場需求的不斷增長。

1 生產(chǎn)工藝概述

1.1 合成原理

目前國內(nèi)外三甘醇二異辛酸酯的主要合成方法均分兩步進(jìn)行：第一步是一分子三甘醇和一分子異辛酸在催化劑作用下脫一分子水生成三甘醇單異辛酸酯；第二步是一分子三甘醇單異辛酸酯和一分子異辛酸在助催化劑作用下反應(yīng)脫一分子水生成三甘醇二異辛酸酯[3-4]。

第一步反應(yīng)：

第二步反應(yīng)：

1.2 工藝流程（圖1）

圖1 三甘醇二異辛酸酯生產(chǎn)工藝

三甘醇二異辛酸酯生產(chǎn)流程如圖1所示，首先用真空泵將一定配比的三甘醇、異辛酸、催化劑及助催化劑抽入酯化釜；用蒸汽將物料升溫，回流出現(xiàn)后，減慢升溫速度，保持回流相對穩(wěn)定。待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液轉(zhuǎn)入冷卻粗濾釜，冷卻后經(jīng)板框壓濾壓出濾渣；濾液經(jīng)粗油槽收集后進(jìn)入脫輕組分釜。用蒸汽將脫輕組分釜升溫，蒸出濾液中的超量異辛酸，得到三甘醇二異辛酸酯粗品。三甘醇二異辛酸酯粗品經(jīng)冷卻水洗釜、脫水釜、冷卻精餾釜、精油板框?yàn)V油機(jī)進(jìn)行冷卻水洗、脫水、蒸餾及過濾，得到無色透明油狀三甘醇二異辛酸酯成品。

2 催化劑選擇

三甘醇二異辛酸酯的合成是典型的酯化反應(yīng)，影響酯化反應(yīng)的因素很多，最關(guān)鍵是催化劑[5]。目前國內(nèi)市場上生產(chǎn)三甘醇二異辛酸酯的主要技術(shù)區(qū)別在于催化劑的選擇，一部分廠家選擇用硫酸與磷酸混合液作為催化劑，一部分廠家選擇用固體酸或活性白土作為催化劑，這些催化劑或存在對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、后續(xù)處理過程復(fù)雜、污染環(huán)境的問題；或存在催化劑制備過程復(fù)雜、價(jià)格昂貴的問題；或存在副反應(yīng)多、生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品純度不高的問題。

皖維公司通過多年研究，在催化劑的選擇上取得了重大突破。選用氯化亞錫作為主催化劑，二氧化鈦與活性炭作為助催化劑，采用負(fù)壓、低溫的反應(yīng)工藝，可有效抑制副反應(yīng)的發(fā)生，減少雜質(zhì)生成；再通過粗過濾、中和水洗、精過濾，進(jìn)一步除去系統(tǒng)中的雜質(zhì)，達(dá)到分離、提純?nèi)蚀级愋了狨サ哪康?，最終制得成品的純度大于99.5%。

3 異辛酸的回收

國內(nèi)外生產(chǎn)三甘醇二異辛酸酯，選用的異辛酸均過量，通過中和處理后直接排放，不但增加了處理成本，還污染環(huán)境。為進(jìn)一步提高產(chǎn)品的收益，研究異辛酸的回收方法，實(shí)現(xiàn)異辛酸的選擇性回收利用，減少排放，不但能夠降低三甘醇二異辛酸酯的生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的市場競爭力，還能起到保護(hù)環(huán)境的作用。

異辛酸的回收主要包括輕組分分離、輕組分冷卻、異辛酸分離三個(gè)單元過程。

圖2 異辛酸回收流程圖

（1）輕組分分離

將三甘醇與異辛酸經(jīng)酯化、粗濾后的粗濾液加入脫輕釜中，通過脫輕釜夾套和文式噴射器的溫度調(diào)節(jié)及抽真空系統(tǒng)的壓力控制，使輕、重組分分離，輕組分主要是異辛酸和水，夾帶少量的三甘醇二異辛酸酯。

（2）輕組分冷卻

輕組分進(jìn)入冷卻塔，通過與回流液和塔板接觸，脫去輕組分中夾帶的三甘醇二異辛酸酯，輕組分繼續(xù)上升進(jìn)入第一冷卻器中冷卻后，異辛酸和水的混合液由第一冷卻器出口進(jìn)入緩沖槽。通過對緩沖槽溢流量的控制，來控制第一冷卻塔溫度，并通過對緩沖槽液位的控制，進(jìn)而控制其底部放料速率。

（3）異辛酸分離

將收集槽中的異辛酸和水的混合液加入蒸發(fā)器中，通過溫度和壓力的控制，使水脫離混合液，其中夾帶少量的異辛酸，經(jīng)過第二冷卻塔使異辛酸回流，水蒸氣通過第二冷凝器冷凝收集。異辛酸從蒸發(fā)器下部出口采出，收集回用。

4 結(jié)束語

近年來，隨著PV B膠片、合成橡膠等市場發(fā)展，對增塑劑三甘醇二異辛酸酯的需求量不斷增大，但三甘醇二異辛酸酯的合成工藝卻少見報(bào)道。本文通過對其合成工藝的簡單介紹及催化劑選擇、異辛酸回收關(guān)鍵工序的描述，分享了在三甘醇二異辛酸酯研發(fā)、生產(chǎn)中取得的階段性成果，希望有助于推動(dòng)該產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步。

[1]石萬聰，盛承祥.增塑劑[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1989.

[2]劉艷杰，丁斌，金朝輝，等.活性白土催化合成三甘醇二異辛酸酯[J].化學(xué)世界，2016，57(3)：165-169.

[3]韋曉竹，侯永江，耿媛媛.增塑劑三甘醇二異辛酸酯的合成[J].塑料工業(yè)，2009，37(6)：6-9.

[4]胡濟(jì)寧，章永年，張長安.合成C5～9混合脂肪酸制塑料增塑劑[M].北京：輕工業(yè)出版社，1981.

[5]傅俊紅，章金富，沈健.固體酸催化合成增塑劑三甘醇二異辛酸酯[J].塑料工業(yè)，2011，39(S2)：31-33.□