一种三氟乙酸乙酯的生产工艺

来源:用户上传      作者:张依新 孙宪德

　　摘 要：现有三氟乙酸乙酯生产工艺未解决两个问题：（1）利用三氟乙酰氯和乙醇进行连续非催化法反应制备三氟乙酸乙酯的收率仍然不高;（2）未解决副产盐酸的应用问题，利用盐酸制备得到的钛白粉易团聚，无法实现广泛的应用[1]。本研究通过优化生产工艺中原料种类和工艺参数，成功解决了上述两个技术问题。
　　关键词：三氟乙酸乙酯;盐酸;收率
　　1 生产工艺
　　在反应精馏条件下，三氟乙酰氯和乙醇进行连续非催化法反应制备三氟乙酸乙酯，包括以下步骤：（1）往反应器中加入少量乙醇，开启冷凝器;乙醇的加入量为反应器容积的0.2～0.4;（2）反应器上连接有精馏塔，精馏塔上连接有冷凝器，在35℃温度下，向反应器持续匀速地通入三氟乙酰氯气体，并开始搅拌;（3）搅拌后，往反应器中滴加乙醇，边滴加乙醇边升温至55～65℃进行反应精馏，三氟乙酰氯与乙醇的投料流速质量配比为1：0.125;（4）反应产物流经精馏塔精馏后得到精馏后的反应产物流，再经冷凝器冷凝后得到三氟乙酸乙酯;（5）含有HCl的物流经HCl吸收装置（D）吸收后得到盐酸;（6）将步骤（5）得到的盐酸作为添加剂用于钛白粉包膜工艺中。其中，精馏塔的精馏压力为常压，吸收装置中的吸收剂为水和/或稀盐酸，步骤（6）的具体工艺在中国授权专利CN105419403B的基础上优化了分散剂的组成，详见本文实验部分。
　　2 实验
　　为了验证上述工艺的技术效果，本研究进行了5组实验，即为实验A-E，实验A的方案如下：
　　（1）反应器为容积为250ml的三口烧瓶，配有搅拌、温度计、导气管和精馏柱，精馏柱连接着冷凝器和HCl吸收装置。在反应器中加入88g的乙醇，升至35℃后开始通入三氟乙酰氯气体，三氟乙酰氯的通料速度为2g/min。在35℃下反应60min后，开始滴加乙醇液体，乙醇的滴加速度为0.31g/min，边滴加边逐渐升温至内温为58℃，进行反应精馏将生成的三氟乙酸乙酯精馏出去，用HCl吸收装置吸收氯化氢气体，生成副产盐酸。
　　（2）将得到的盐酸作为添加剂用于钛白粉包膜工艺中，具体工艺为：S1将步骤（5）得到的盐酸配置成质量浓度为10%的盐酸溶液，备用;S2将钛白粉浆料用氢氧化钠调节钛白粉浆料至pH≥9.5;S3按硅酸钠与钛白粉的质量比以SiO2：TiO2计为1：50的比例向钛白粉浆料滴加硅酸钠溶液，均质，然后将S1制备得到的盐酸溶液逐滴加入，控制pH≥9.0，陈化;S4然后按偏铝酸钠与钛白粉的质量比以Al2O3：TiO2计为1：50的比例滴加偏铝酸钠溶液;然后将S1制备得到的盐酸溶液逐滴加入，控制pH≥9.0，陈化;S5再次将S1制备得到的盐酸溶液逐滴加入，控制pH≥7.0，陈化、洗涤、烘干，得到无机物包膜的钛白粉;S6向S5所得无机物包膜的钛白粉加入TiO2質量的5wt%的分散剂，搅拌，得到分散后的无机物包膜的钛白粉;分散剂由羧甲基纤维素和亚甲基二萘磺酸钠按照质量比为1：1构成。
　　实验B、C仅将实验A中三氟乙酰氯与乙醇的投料流速质量配比由1：0.125变化为1：0.1、1：0.155（三氟乙酰氯的通料速度仍为2g/min），实验D和E仅将实验A中分散剂由羧甲基纤维素和亚甲基二萘磺酸钠变化为羧甲基纤维素（单独）、亚甲基二萘磺酸钠（单独）。
　　3 结果与讨论
　　效果表征：对实验A-C的收率（纯度）进行检测，并对实验A、实验D-E的分散性进行检测，检测方法参照《材料科学与工程实验指导教程》（邹建新主编，2010.07）中实验37记载的实验方法，检测结果见下表：
　　 上述结果表明，实验A-C在保证纯度在较高水平的基础上，最佳投料流速质量配比应为1：0.125，三氟乙酸乙酯的收率可达99.0%（纯度98.2%）。此外，羧甲基纤维素和亚甲基二萘磺酸钠可以协同分散无机物包膜的钛白粉，即有利于副产物盐酸的利用，也有利于提高无机物包膜的钛白粉品质和应用范围。
　　参考文献：
　　[1]张建立，等.三氟乙酸乙酯的合成.河北化工，2012-6，35（6）：24-25.
　　作者简介：张依新，男，工程师，研究方向：三氟乙酸乙酯。
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