CN105130800A - 一种新戊基多元醇混合酸酯的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新戊基多元醇混合酸酯的制备工艺，所述制备工艺为对于采购来的不同批次的新戊基多元醇和混合酸，先根据所用新戊基多元醇分子中羟基的数量来确定和混合酸进行完全的酯化反应所需的理论摩尔配比，或根据以前对于新戊基多元醇和混合酸形成的经验摩尔配比来进行若干次小试试验，当本次小试样品满足酸值≤1.5mgKOH/g且合成液和水的分离性良好后，结束试验，并以最后一次小试试验的原料批次和原料配比作为规模化生产的原料配比来进行生产。本发明的优点在于：本发明的新戊基多元醇混合酸酯的制备工艺可使得原料得到充分的利用，减少了产品后处理的麻烦，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于有机化学原料制造领域，特别涉及一种新戊基多元醇混合酸酯的制备工艺。
背景技术
在众多的脂肪酸酯中，有一类脂肪酸酯具有季碳原子的特殊结构，又称新戊基结构，典型的例子如：季戊四醇脂肪酸酯、双季戊四醇脂肪酸酯、三羟甲基丙烷脂肪酸酯、双三羟甲基丙烷脂肪酸酯、新戊二醇脂肪酸酯，它们备受人们的青睐。因为这些新戊基脂肪酸酯的羰基的β位碳原子上没有氢原子，所以不能和酯基的醇部分的碳和氢形成六原子环状的共振结构，只有高能量才能破坏这样的酯结构，这使得新戊基多元醇混合酸酯的抗氧化性和抗消去反应的稳定性很好。因而新戊基多元醇混合酸酯具有其它酯类无可比拟的优越性，成为目前润滑油中的高端合成酯的最佳选择。
新戊基多元醇脂肪酸酯不仅热氧化安定性好、热分解温度高，而且耐低温性能好、在环境中易降解，可以用作润滑油的合成基础油、金属轧制过程中的润滑剂或者金属切削过程中的润滑冷却液，所以越来越受到人们的重视。
常见的新戊基多元醇脂肪酸酯所用的有机酸是某一种酸，如：庚酸、2-乙基己酸、月桂酸、油酸、硬脂酸等，但是纯度较高的这些酸往往比较贵，这会使得合成出来的新戊基多元醇脂肪酸酯的价格也很高，从而影响到这些酯的应用。因而在一些要求不是特别严苛的场合，可以考虑用价格较低的混合酸，如椰子油酸、棕榈仁油酸等，作为原料。椰子油酸、棕榈仁油酸都是以十二个碳原子的脂肪酸（月桂酸）为主的混合酸，所以用椰子油酸或者棕榈仁油酸也能合成出既好又经济的新戊基多元醇混合酸酯。
当今合成新戊基多元醇混合酸酯类产品的工艺文献不少，不外乎采用直接酯化法和酯交换法。酯交换法由于要用到碱性催化剂，且会产生低级脂肪醇等有易燃和爆炸危险的副产品，所以实际上用得不多。即使是采用直接酯化法，大都是采用某种原料过量来促使反应正向进行，这在后续的提纯、精制过程中就会遇到过量的原料和产物分离的困难。即使采用分子精馏等手段来脱除某种过量的原料，就算能够脱得很彻底，也必然会引起目标产物得率的下降，而且由此分离过程带来的能耗也是不容忽视的，因而很难合成出价格有竞争性的产品来。
有些文献反映的当前生产工艺显示，在合成新戊基多元醇混合酸酯的过程中，采用溶剂或带水剂来提高脱水的效率，使酯化反应不至于在较高温度下才能进行彻底。然而采用这样的工艺带来的一个可怕的效果就是最终要让这些溶剂或带水剂和产物实现彻底的分离也很困难。而少量的低沸点溶剂或带水剂的存在会导致产品的闪点明显下降，给产品在高温下使用带来隐患。
还有些文献反映的当前生产工艺显示，为了提高酯化率、减少反应的时间，往往采用脂肪酸过量的办法来进行反应，然后对产物进行后处理。在对产品的后处理方面，大都采用中和、水洗和分相等提纯手段。采用这样的技术带来的后果是这些酸性的原料会有损失、单耗难以达到理想的水平、生产成本居高不下。在中和过程中产生的盐难以除去，要对处在废水中的盐进行符合环保要求的处理也是一件令人非常头痛的事情。在后处理的过程中因为用到了碱性物质，还可能发生已经合成出来的酯再发生皂化反应的情况，使得产物在后续的使用过程中出现问题。
翻翻公开的关于合成酯的工艺资料，可以发现当前的工艺技术中在催化剂的选择方面，大都摒弃传统的催化剂，改用各式各样的负载或复合催化剂。其实制备各种新型的催化剂的成本就比较高，而且这些新型的催化剂的催化效果还不如传统催化剂好。即使有些固体催化剂可以回收，但是随着在使用过程中固载催化剂的有效成分不断被洗脱，实际上这些催化剂可以重复使用的寿命有限。
由于原料的来源不同，生产工艺也不尽相同，不同批次原料的纯度、杂质含量等指标存在着细微的波动，所以要生产出合格的新戊基多元醇混合酸酯，也需要针对不同批次原料的特点进行小试摸索，合理调整原料的配比才行。
针对现有生产新戊基多元醇混合酸酯类产品工艺的不足以及不同批次间原料的质量波动，有必要考虑控制生产成本和兼顾产品质量的均衡性，采用易得的对甲苯磺酸作为催化剂，结合靠小试来确定不同批次原料间合理的配比，来经济、合理地生产新戊基多元醇混合酸酯。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种采用对甲苯磺酸为催化剂，经济且合理的新戊基多元醇混合酸酯的制备工艺。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种新戊基多元醇混合酸酯的制备工艺，其创新点在于：对于采购来的当前批次的新戊基多元醇和混合酸，
首先对混合酸进行色谱分析，根据分析结果显示的各种脂肪酸的含量，算出其折合分子量，然后根据所用新戊基多元醇分子中羟基的数量和相应的混合酸进行完全的酯化反应所需的理论摩尔配比，或根据以前对于新戊基多元醇和这样的混合酸形成的经验摩尔配比来选择当前小试的摩尔配比；
采用对甲苯磺酸作为催化剂，在通氮气的情况下依靠加热进行酯化反应，并通过收集装置收集随氮气带出的水，观察到收集装置中在5～20分钟内不再有水脱出后，取样，测定样品的酸值，通过一次或多次小试摩尔配比的调整使得当前小试样品满足酸值≤1.5mgKOH/g；
加入吸附脱色剂，继续加热搅拌0.5～2h，然后停止加热，等小试样品冷却到50～70℃时，趁热在铺有中速定量滤纸的布氏漏斗中进行抽滤，将抽滤瓶中的产物转移到试剂瓶中，按照GB/T7305—2003规定的方法，测定合成液和水的分离性；如果测得的结果显示高速搅拌结束后在静置的三十分钟时间内后，乳化层的体积小于3mL，则表示该合成液和水的分离性良好，结束该次小试；
以本次小试中酸值≤1.5mgKOH/g且合成液和水的分离性也符合要求的小试摩尔配比作为当前批次原料的原料配比来进行规模化生产。
进一步地，所述具体步骤如下：
步骤S1：对于采购来的当前批次的新戊基多元醇和混合酸，先对混合酸进行色谱分析，根据分析结果显示的各种脂肪酸的含量，算出其折合分子量，计算所用新戊基多元醇分子中羟基的数量来确定和这样的混合酸进行完全的酯化反应所需的理论摩尔配比，或根据以前对于新戊基多元醇和这样的混合酸形成的经验摩尔配比来进行小试试验，若所用新戊基多元醇的羟基数为n，则混合酸与新戊基多元醇的理论摩尔比为n；
步骤S2：设定本次小试中新戊基多元醇与混合酸的摩尔比为0.9:n～1.3:n；
步骤S3：进行小试，在500mL的三颈瓶中，先放入磁力搅拌子，投入0.4～1.6mol的混合酸，然后根据步骤S2中设定的摩尔比投入相应量的新戊基多元醇，开启油浴加热器的升温开关，对釜内的物料进行加热，当釜内温度升到110±4℃时，加入混合酸和所用新戊基多元醇总投料质量的0.5～2％的对甲苯磺酸作为催化剂，将氮气管插入到液面下，以10～100mL/min的流速通入氮气，开启磁力搅拌釜内搅拌子的搅动，从此时开始计时，将釜内的物料升温到120～250℃，加热5～24h，观察反应副产的水在氮气的带动下脱出到收集装置中的速度情况，等到收集装置中在5～20分钟内不再有一滴水脱出后，取样；
步骤S4：测定样品的酸值,如果样品的酸值≤1.5mgKOH/g，则直接跳到步骤S9；如果样品的酸值＞1.5mgKOH/g，则进入下一步骤；
步骤S5：继续反应0.5～2h；
步骤S6：取样测定反应后的酸值，若酸值≤1.5mgKOH/g，则跳到步骤S9；若酸值＞1.5mgKOH/g，则进入下一步；
步骤S7：判断上述步骤S6中测定的酸值与相邻前一次酸值差的绝对值，若该绝对值＞0.5mgKOH/g，则返回步骤S5；若该绝对值≤0.5mgKOH/g，则进入下一步；
步骤S8：若酸值仍＞1.5mgKOH/g，则结束本次小试，并返回步骤S2，重新在0.9:n～1.3:n的范围内调整并设定下一次新戊基多元醇与混合酸小试试验的具体摩尔配比；若酸值已≤1.5mgKOH/g，则进入下一步；
步骤S9：向三颈瓶中加入所用新戊基多元醇和混合酸总投料质量的0.5～5％、粒径为65～80μm的吸附脱色剂，继续加热搅拌0.5～2h，然后停止加热，等小试样品冷却到50～70℃时，趁热在铺有中速定量滤纸的布氏漏斗中进行抽滤，将抽滤瓶中的产物转移到试剂瓶中；
步骤S10：按照GB/T7305—2003规定的方法，测定试剂瓶中的合成液和水的分离性，如果测得的结果显示高速搅拌结束后在静置的三十分钟时间内乳化层的体积小于3mL，则表示该合成液和水的分离性良好，结束该次小试，记下该批次所用混合酸和新戊基多元醇合适的摩尔配比，以本次小试的摩尔配比作为用当前批次的原料来进行规模化生产时的原料配比；如果测定结果显示合成液和水的分离性不好，则返回步骤S2，微调小试试验中混合酸与新戊基多元醇的具体摩尔配比，然后进行下一次小试；
步骤S11：规模化生产；
进一步地，所述规模化生产的步骤具体为：
步骤S111：以小试得到的当前批次所用新戊基多元醇和混合酸的摩尔比，在1M3的反应釜中，投入混合酸和新戊基多元醇，使釜内原料的总质量处在300～800kg的范围内，开启搅拌，开始时转速维持在5～50rpm，开启反应釜的加热阀门，对釜内的物料进行加热，当釜内温度升到115±5℃时，加入混合酸和所用新戊基多元醇总投料质量的0.5～2％的对甲苯磺酸作为催化剂，打开氮气阀门，以1～100L/min的流速通入氮气，将搅拌的转速提高到50～300rpm，从此时开始计时，将釜内的物料升温到120～250℃，加热5～24h，观察反应副产的水在氮气的带动下脱出到收集装置中的速度情况，等到收集装置中在5～20分钟内不再有一滴水脱出后，取样，测定样品的酸值；
步骤S112：如果样品的酸值不能达到≤1.5mgKOH/g的水平，再进行反应0.5～2h，再取样检测酸值，直至样品的酸值≤1.5mgKOH/g；
步骤S113：向反应釜中加入所用新戊基多元醇和混合酸总投料质量的0.1～2％的吸附脱色剂，继续加热搅拌0.5～3h，然后停止加热，等釜内产品的温度冷却到50～70℃时，打开釜底的阀门，用精制过滤泵将流出的物料泵送到压滤机中，采用目数为250～300目的滤网，进行循环压滤，压滤出来的物料返回到反应釜中，循环压滤进行到返回的产品的颜色已看不出吸附脱色剂颗粒的残留为止，将压滤脱色后的产品灌入包装桶中。
进一步的，所述新戊基多元醇是三羟甲基丙烷、双三羟甲基丙烷、双季戊四醇、新戊二醇中的一种。
进一步的，所述吸附脱色剂可以是活性炭、活性白土、凹凸棒土、硅藻土。
进一步的，所述吸附脱色剂为活性炭时，可以结合硅藻土、凹凸棒土、活性白土一起使用。
本发明的优点在于：
（1）由于购得的各批次原料在纯度上有细微的波动，尤其是各批次的椰子油酸、棕榈仁油酸各组分的含量在一定的范围内是允许波动的，因而可以根据每次用色谱等手段检测的结果，来确定各批次折合后的分子量，然后在相应原料的理论摩尔配比或经验摩尔配比的基础上，对各批次的原料先通过小试来调整它们的配比，直到小试合成出来的新戊基多元醇混合酸酯的酸值既符合要求，和水的分离性也符合要求后，再采用此合适的原料摩尔配比去进行规模化生产，可以使得原料得到充分的利用，保证产品的质量，省却了分子精馏这样的高耗能、产品有损失的后处理步骤，使生产过程经济、合理，产品具有市场竞争力。
（2）不必像当前的部分工艺一样，采用甲苯、二甲苯等沸点不高、有毒的有机溶剂去作为带水剂，避免了操作过程中的危险有害因素，产品中不存在低沸物的残留，从而保证了合成出来的新戊基多元醇混合酸酯可以在高温下使用。
（3）由于没有采用一些传统工艺所采用的脂肪酸过量，然后再用碱溶液进行中和的工艺，省却了水洗和分相等后处理步骤，且不会产生难以处理的盐类物质，使得生产过程显得简洁、环保，避免了合成出来的产品在碱性条件下再被皂化、水解的风险。
（4）采用传统的对甲苯磺酸作为催化剂，方便易得、不存在批次间催化活性有差异的问题，它还有一个好处，就是其熔点约为106℃，当反应结束产物冷却下来后，可以在脱色过滤的过程中把从体系中析出的对甲苯磺酸一起过滤掉，实现催化剂和产物的分离。
（5）当采用活性炭作为吸附脱色剂时，在活性炭价格较高的情况下，结合使用硅藻土、凹凸棒土、活性白土等价廉的多孔性吸附剂，可以堆积起合理的滤层厚度，既足以在抽滤或循环压滤过程中起到良好的过滤脱色效果，又能够有效地降低脱色过程的成本。
（6）采用混合酸作为原料，可以使得合成出来的新戊基多元醇混合酸酯的结构不对称、不均匀，当这样的酯在低温下趋于结晶时，就会因晶格不均匀导致其不容易结晶，这就会使得用这样的混合酸制得的新戊基多元醇混合酸酯相比起用分子量和混合酸的折合分子量接近的单一脂肪酸合成出来的新戊基多元醇脂肪酸酯有更低的倾点，可以用于温度更低的场合。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
一种新戊基多元醇混合酸酯的制备方法，采用三羟甲基丙烷和棕榈仁油酸为原料，具体步骤如下：
步骤S1：对于采购来的某批棕榈仁油酸，先用气相色谱进行各组分的含量分析，得到的结果如下：
算得该批棕榈仁油酸的折合分子量为214.62。一个三羟甲基丙烷分子中有3个羟基，则这样的棕榈仁油酸与三羟甲基丙烷的理论摩尔比为3；
步骤S2：设定本次小试中混合酸与三羟甲基丙烷的摩尔比，根据前几次合成得出的经验，三羟甲基丙烷和这样的棕榈仁油酸比较合适的摩尔比为1.03:3；
步骤S3：进行小试，在500mL的三颈瓶中，先放入磁力搅拌子，投入0.9mol（193.158g）的棕榈仁油酸，然后相应地投入0.309mol（41.459g）的三羟甲基丙烷，开启油浴加热器的升温开关，对釜内的物料进行加热，当釜内温度升到110℃时，加入棕榈仁油酸和三羟甲基丙烷总投料质量234.617g的1％（2.35g）的对甲苯磺酸作为催化剂，将氮气管插入到液面下，以30mL/min的流速通入氮气，开启磁力搅拌釜内搅拌子的搅动，从此时开始计时，将釜内的物料升温到200±5℃，加热12h，观察反应副产的水在氮气的带动下脱出到收集装置中的速度情况，等到收集装置中在10分钟内不再有一滴水脱出后，取样；
步骤S4：测定样品的酸值，为0.73mgKOH/g，由于样品的酸值已经达到≤1.5mgKOH/g的水平，接下去跳到常规步骤S9；
步骤S9：向三颈瓶中加入三羟甲基丙烷和棕榈仁油酸总投料质量的2％（4.69g）粒径为75μm的活性白土，继续加热搅拌1h，然后停止加热，等小试样品冷却到60℃时，趁热在铺有中速定量滤纸的布氏漏斗中进行抽滤，将抽滤瓶中的产物转移到试剂瓶中；
步骤S10：按照GB/T7305—2003规定的方法，测定合成液和水的分离性，测得的结果为高速搅拌结束后静置到十分钟时，油相和水相之间的乳化层的体积为0mL，表示该合成液和水的分离性很好，所以不用再调整该批次三羟甲基丙烷相对于棕榈仁油酸的摩尔配比；结束该次小试，记下该批次所用三羟甲基丙烷和棕榈仁油酸合适的摩尔配比1.03:3；
步骤S11：规模化生产；
具体为：
步骤S111：采用上述步骤中得到的对于当前批次的三羟甲基丙烷和棕榈仁油酸的合适摩尔配比1.03:3，在1M3的反应釜中，投入643.86kg混合酸和138.20kg三羟甲基丙烷，使釜内原料的总质量达到782.06kg，开启搅拌，开始时转速维持在15rpm，开启反应釜的加热阀门，对釜内的物料进行加热，当釜内温度升到115℃时，加入棕榈仁油酸和三羟甲基丙烷总投料质量的1％（7.82kg）的对甲苯磺酸作为催化剂，打开氮气阀门，以15L/min的流速通入氮气，将搅拌的转速提高到150rpm，从此时开始计时，将釜内的物料升温到200±5℃，加热13h，观察反应副产的水在氮气的带动下脱出到收集装置中的速度情况，等到收集装置中在10分钟内不再有一滴水脱出后，取样，测定样品的酸值，为0.80mgKOH/g；
步骤S112：由于样品的酸值已经达到≤1.5mgKOH/g的水平，所以不用再继续进行反应；
步骤S113：向反应釜中加入三羟甲基丙烷和棕榈仁油酸总投料质量的0.5％（3.91kg）粒径为75μm的活性白土，继续加热搅拌1.5h，然后停止加热，等釜内产品的温度冷却到60℃时，打开釜底的阀门，用精制过滤泵将流出的物料泵送到压滤机中，采用目数为270目的滤网，进行循环压滤，压滤出来的物料返回到反应釜中，循环压滤进行十一分钟后，返回的产品的颜色已看不出活性白土颗粒的残留，将压滤脱色后的产品灌入包装桶中。
实施例2
一种新戊基多元醇混合酸酯的制备方法，采用双三羟甲基丙烷和椰子油酸为原料，具体步骤包括：
步骤S1：对于第一次采购来的某批椰子油酸，先用气相色谱进行各组分的含量分析，得到的结果如下：
算得该批混合酸的折合分子量为206.54，一个双三羟甲基丙烷分子中有4个羟基，则椰子油酸与双三羟甲基丙烷的理论摩尔比为4；
步骤S2：设定本次小试中椰子油酸与双三羟甲基丙烷的摩尔比，采用两者的理论摩尔配比1:4进行小试试验；
步骤S3：进行小试，在500mL的三颈瓶中，先放入磁力搅拌子，投入0.8mol（165.232g）的椰子油酸，然后相应地投入0.2mol（50.066g）的双三羟甲基丙烷，开启油浴加热器的升温开关，对釜内的物料进行加热，当釜内温度升到110℃时，加入椰子油酸和双三羟甲基丙烷总投料质量215.298g的1％（2.15g）的对甲苯磺酸作为催化剂，将氮气管插入到液面下，以30mL/min的流速通入氮气，开启磁力搅拌釜内搅拌子的搅动，从此时开始计时，将釜内的物料升温到185±5℃，加热10h，观察反应副产的水在氮气的带动下脱出到收集装置中的速度情况，等到收集装置中在10分钟内不再有一滴水脱出后，取样；
步骤S4：测定样品的酸值，为2.9mgKOH/g，由于样品的酸值＞1.5mgKOH/g，进入下一步骤S5；
步骤S5：继续反应1h；
步骤S6：取样，测定样品的酸值，为2.5mgKOH/g，由于酸值＞1.5mgKOH/g，进入下一步骤S7；
步骤S7：判断上述步骤S6中测定的酸值与相邻前一次酸值差的绝对值，本实施例中，由于样品后一次检测的酸值与相邻前一次酸值差的绝对值已经≤0.5mgKOH/g，进入下一步；
步骤S8：由于当前酸值仍＞1.5mgKOH/g的水平，结束本次小试，并返回步骤S2，将双三羟甲基丙烷和椰子油酸的摩尔比调整为1.04:4，投入0.8mol（160.256g）的椰子油酸，然后相应地投入0.208mol（52.069g）的双三羟甲基丙烷，其余过程重复步骤S3，反应11h，取样，测得的样品酸值为0.8mgKOH/g，已达到酸值≤1.5mgKOH/g的要求，接下去进入步骤S9；
步骤S9：向三颈瓶中加入双三羟甲基丙烷和椰子油酸总投料质量的0.8％（1.74g）粒径为75μm的活性炭，继续加热搅拌1h，然后停止加热，等小试样品冷却到60℃时，趁热在铺有粒径为75μm的硅藻土和中速定量滤纸的布氏漏斗中进行抽滤，将抽滤瓶中的产物转移到试剂瓶中；
步骤S10：按照GB/T7305—2003规定的方法，测定合成液和水的分离性，测得的结果为高速搅拌结束后静置到十分钟时，油相和水相之间乳化层的体积为1mL，表示该合成液和水的分离性很好，结束该次小试，记下针对购得的本批次的原料，合适的双三羟甲基丙烷和椰子油酸的摩尔配比为1.04:4，以本次小试的原料配比作为用当前批次的原料来进行规模化生产时的原料配比；
步骤S11：规模化生产；
具体为：
步骤S111：采用上述步骤中得到的对于当前批次的双三羟甲基丙烷和椰子油酸的合适摩尔配比1.04:4，在1M3的反应釜中，投入330.464kg椰子油酸和104.14kg双三羟甲基丙烷，使釜内原料的总质量达到434.60kg，开启搅拌，开始时转速维持在15rpm，开启反应釜的加热阀门，对釜内的物料进行加热，当釜内温度升到115℃时，加入椰子油酸和双三羟甲基丙烷总投料质量的1.0％（4.35kg）的对甲苯磺酸作为催化剂，打开氮气阀门，以10L/min的流速通入氮气，将搅拌的转速提高到150rpm，从此时开始计时，将釜内的物料升温到185±5℃，加热11.5h，观察反应副产的水在氮气的带动下脱出到收集装置中的速度情况，等到收集装置中在10分钟内不再有一滴水脱出后，取样，测定样品的酸值，为0.84mgKOH/g；
步骤S112：由于样品的酸值已经达到≤1.5mgKOH/g的水平，所以不用再继续进行反应；
步骤S113：向反应釜中加入双三羟甲基丙烷和椰子油酸总投料质量的0.5％（2.17kg）粒径为75μm的活性炭、0.2％（0.87kg）粒径为75μm的硅藻土，继续加热搅拌1.5h，然后停止加热，等釜内产品的温度冷却到60℃时，打开釜底的阀门，用精制过滤泵将流出的物料泵送到压滤机中，采用目数为270目的滤网，进行循环压滤，压滤出来的物料返回到反应釜中，循环压滤进行九分钟后，返回的产品的颜色已看不出硅藻土颗粒和黑色的活性炭颗粒残留，将压滤脱色后的产品灌入包装桶中。
实施例3
一种新戊基多元醇混合酸酯的制备方法，采用双季戊四醇和椰子油酸为原料，具体步骤如下：
步骤S1：对于采购来的椰子油酸，先用气相色谱进行各组分的含量分析，得到的结果如下：
可以算得该批椰子油酸的折合分子量为206.54，一个双季戊四醇分子中有6个羟基，对于双季戊四醇和椰子油酸，其理论摩尔配比即为1:6；
步骤S2：设定本次小试中椰子油酸与新戊基多元醇的摩尔比，本次小试先采用双季戊四醇和这样的椰子油酸的理论摩尔配比1:6；
步骤S3：进行小试，在500mL的三颈瓶中，先放入磁力搅拌子，投入1.2mol（247.848g）的椰子油酸，然后相应地投入0.2mol（50.856g）的双季戊四醇，开启油浴加热器的升温开关，对釜内的物料进行加热，当釜内温度升到110℃时，加入椰子油酸和双季戊四醇总投料质量298.704g的1％（2.99g）的对甲苯磺酸作为催化剂，将氮气管插入到液面下，以30mL/min的流速通入氮气，开启磁力搅拌釜内搅拌子的搅动，从此时开始计时，将釜内的物料升温到205±5℃，加热14h，观察反应副产的水在氮气的带动下脱出到收集装置中的速度情况，等到收集装置中在10分钟内不再有一滴水脱出后，取样；
步骤S4：测定样品的酸值，为0.25mgKOH/g，由于样品的酸值已经达到≤1.5mgKOH/g的水平，所以接下去直接跳到常规步骤的S9；
步骤S9：向三颈瓶中加入双季戊四醇和椰子油酸总投料质量的2％（5.97g）粒径为75μm的凹凸棒土，继续加热搅拌1h，然后停止加热，等小试样品冷却到60℃时，趁热在铺有中速定量滤纸的布氏漏斗中进行抽滤，将抽滤瓶中的产物转移到试剂瓶中；
步骤S10：按照GB/T7305—2003规定的方法，测定合成液和水的分离性，测得的结果为高速搅拌结束后静置三十分钟时，油相和水相之间乳化层的体积为5mL，表示该合成液和水的分离性不好；
由于测得的结果显示合成液和水的分离性不好，所以针对购得的本批次双季戊四醇和椰子油酸，将其摩尔配比调整为0.94:6，投入1.2mol（257.544g）的椰子油酸，然后相应地投入0.188mol（47.805g）的双季戊四醇，小试合成的其余过程同步骤S3，对合成出的产品取样，测得其酸值为0.75mgKOH/g，继续进行脱色、过滤，然后测定合成液和水的分离性，测得的结果为高速搅拌结束后静置二十分钟后，油相和水相之间乳化层的体积为1mL，表示该合成液和水的分离性已经可以接受，记下针对购得的本批次的原料，合适的双季戊四醇和椰子油酸的摩尔配比为0.94:6，以本次小试的原料配比作为用当前批次的原料来进行规模化生产时的原料配比；
步骤S11：规模化生产；
具体为：
步骤S111：采用上述步骤中得到的对于当前批次的双季戊四醇和椰子油酸的合适摩尔配比0.94:6，在1M3的反应釜中，投入619.62kg椰子油酸和119.512kg双季戊四醇，使釜内原料的总质量达到739.132kg，开启搅拌，开始时转速维持在15rpm，开启反应釜的加热阀门，对釜内的物料进行加热，当釜内温度升到115℃时，加入椰子油酸和混合新戊基多元醇总投料质量的1％（7.391kg）的对甲苯磺酸作为催化剂，打开氮气阀门，以10L/min的流速通入氮气，将搅拌的转速提高到150rpm，从此时开始计时，将釜内的物料升温到205±5℃，加热15h，观察反应副产的水在氮气的带动下脱出到收集装置中的速度情况，等到收集装置中在10分钟内不再有一滴水脱出后，取样，测定样品的酸值，为0.81mgKOH/g；
步骤S112：由于样品的酸值已经达到≤1.5mgKOH/g的水平，所以不用再继续进行反应；
步骤S113：向反应釜中加入配制的混合新戊基多元醇和椰子油酸总投料质量的0.6％（4.43kg）的凹凸棒土，继续加热搅拌2h，然后停止加热，等釜内产品的温度冷却到60℃时，打开釜底的阀门，用精制过滤泵将流出的物料泵送到压滤机中，采用目数为270μm的滤网，进行循环压滤，压滤出来的物料返回到反应釜中，循环压滤进行十分钟后，返回的产品的颜色已看不出褐色的凹凸棒土颗粒的残留，将压滤脱色后的产品灌入包装桶中。
实施例4
一种新戊基多元醇混合酸酯的制备方法，采用新戊二醇和棕榈仁油酸为原料，具体步骤如下：
步骤S1：对于采购来的某批棕榈仁油酸，先用气相色谱进行各组分的含量分析，得到的结果如下：
算得该批棕榈仁油酸的折合分子量为214.62，一个新戊二醇分子中有2个羟基，棕榈仁油酸与新戊二醇的理论摩尔比为2:1；
步骤S2：设定本次小试中棕榈仁油酸与新戊二醇的摩尔比，根据前几次合成得出的经验，新戊二醇和这样的棕榈仁油酸比较合适的摩尔比为1.02:2；
步骤S3：在500mL的三颈瓶中，先放入磁力搅拌子，投入1mol（214.62g）的棕榈仁油酸，然后相应地投入0.51mol（53.117g）的新戊二醇，开启油浴加热器的升温开关，对釜内的物料进行加热，当釜内温度升到110℃时，加入棕榈仁油酸和新戊二醇总投料质量267.737g的1％（2.68g）的对甲苯磺酸作为催化剂，将氮气管插入到液面下，以30mL/min的流速通入氮气，开启磁力搅拌釜内搅拌子的搅动，从此时开始计时，将釜内的物料升温到190±5℃，加热7h，观察反应副产的水在氮气的带动下脱出到收集装置中的速度情况，等到收集装置中在10分钟内不再有一滴水脱出后，取样；
步骤S4：测定样品的酸值，为2.7mgKOH/g,由于样品的酸值没有达到≤1.5mgKOH/g的水平，因此进入下一步骤；
步骤S5：继续反应1h；
步骤S6：取样，测定样品的酸值，为1.6mgKOH/g；由于其酸值仍＞1.5mgKOH/g，进入下一步；
步骤S7：判断上述步骤S6中测定的酸值与相邻前一次酸值差的绝对值，本实施例中，由于样品后一次检测的酸值与相邻前一次酸值差的绝对值仍＞0.5mgKOH/g，再反应1h，取样，测定样品的酸值，为1.25mgKOH/g；
步骤S8：由于当前酸值已经达到≤1.5mgKOH/g的水平，因此进入下一步；
步骤S9：向三颈瓶中加入新戊二醇和棕榈仁油酸总投料质量的2％（5.35g）的粒径为75μm的硅藻土，继续加热搅拌1h，然后停止加热，等小试样品冷却到60℃时，趁热在铺有中速定量滤纸的布氏漏斗中进行抽滤，将抽滤瓶中的产物转移到试剂瓶中；
步骤S10：按照GB/T7305—2003规定的方法，测定合成液和水的分离性，测得的结果为高速搅拌结束后静置十分钟时，油相和水相之间乳化层的体积为1mL，表示该合成液和水的分离性良好，记下该批次新戊二醇和棕榈仁油酸合适的摩尔配比，为1.02:2，以本次小试的原料配比作为用当前批次的原料来进行规模化生产时的原料配比；由于测得的结果显示合成液和水的分离性良好，所以不用再调整该批次新戊二醇相对于棕榈仁油酸的摩尔配比；
步骤S11：规模化生产；
具体为：
步骤S111：采用上述步骤中得到的对于当前批次的新戊二醇和棕榈仁油酸的合适摩尔配比1.02:2，在1M3的反应釜中，投入643.86kg棕榈仁油酸和77.329kg新戊二醇，使釜内原料的总质量达到721.189kg，开启搅拌，开始时转速维持在15rpm，开启反应釜的加热阀门，对釜内的物料进行加热，当釜内温度升到115℃时，加入棕榈仁油酸和新戊二醇总投料质量的0.8％（5.77kg）的对甲苯磺酸作为催化剂，打开氮气阀门，以10L/min的流速通入氮气，将搅拌的转速提高到160rpm，从此时开始计时，将釜内的物料升温到190±5℃，加热9.5h，观察反应副产的水在氮气的带动下脱出到收集装置中的速度情况，等到收集装置中在10分钟内不再有一滴水脱出后，取样，测定样品的酸值，为1.36mgKOH/g；
步骤S112：由于样品的酸值已经达到≤1.5mgKOH/g的水平，所以不用再继续进行反应；
步骤S113：向反应釜中加入新戊二醇和棕榈仁油酸总投料质量的0.6％（4.33kg）粒径为75μm的硅藻土，继续加热搅拌1.5h，然后停止加热，等釜内产品的温度冷却到60℃时，打开釜底的阀门，用精制过滤泵将流出的物料泵送到压滤机中，采用目数为270μm的滤网进行循环压滤，压滤出来的物料返回到反应釜中，循环压滤进行七分钟后，返回的产品的颜色已看不出硅藻土颗粒的残留，将压滤脱色后的产品灌入包装桶中。
以上内容显示和描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种新戊基多元醇混合酸酯的制备工艺，其特征在于：所述制备工艺为对于采购来的当前批次的新戊基多元醇和混合酸，
首先对混合酸进行色谱分析，根据分析结果显示的各种脂肪酸的含量，算出其折合分子量，然后根据所用新戊基多元醇分子中羟基的数量和相应的混合酸进行完全的酯化反应所需的理论摩尔配比，或根据以前对于新戊基多元醇和这样的混合酸形成的经验摩尔配比来选择当前小试的摩尔配比；
采用对甲苯磺酸作为催化剂，在通氮气的情况下依靠加热进行酯化反应，并通过收集装置收集随氮气带出的水，观察到收集装置中在5～20分钟内不再有水脱出后，取样，测定样品的酸值，通过一次或多次小试摩尔配比的调整使得当前小试样品满足酸值≤1.5mgKOH/g；
加入吸附脱色剂，继续加热搅拌0.5～2h，然后停止加热，等小试样品冷却到50～70℃时，趁热在铺有中速定量滤纸的布氏漏斗中进行抽滤，将抽滤瓶中的产物转移到试剂瓶中，按照GB/T7305—2003规定的方法，测定合成液和水的分离性；如果测得的结果显示高速搅拌结束后在静置的三十分钟时间内后，乳化层的体积小于3mL，则表示该合成液和水的分离性良好，结束该次小试；
以本次小试中酸值≤1.5mgKOH/g且合成液和水的分离性也符合要求的小试摩尔配比作为当前批次原料的原料配比来进行规模化生产。
2.根据权利要求1所述的新戊基多元醇混合酸酯的制备工艺，其特征在于所述具体步骤如下：
步骤S1：对于采购来的当前批次的新戊基多元醇和混合酸，先对混合酸进行色谱分析，根据分析结果显示的各种脂肪酸的含量，算出其折合分子量，计算所用新戊基多元醇分子中羟基的数量来确定和这样的混合酸进行完全的酯化反应所需的理论摩尔配比，或根据以前对于新戊基多元醇和这样的混合酸形成的经验摩尔配比来进行小试试验，若所用新戊基多元醇的羟基数为n，则混合酸与新戊基多元醇的理论摩尔比为n；
步骤S2：设定本次小试中新戊基多元醇与混合酸的摩尔比为0.9:n～1.3:n；
步骤S3：进行小试，在500mL的三颈瓶中，先放入磁力搅拌子，投入0.4～1.6mol的混合酸，然后根据步骤S2中设定的摩尔比投入相应量的新戊基多元醇，开启油浴加热器的升温开关，对釜内的物料进行加热，当釜内温度升到110±4℃时，加入混合酸和所用新戊基多元醇总投料质量的0.5～2％的对甲苯磺酸作为催化剂，将氮气管插入到液面下，以10～100mL/min的流速通入氮气，开启磁力搅拌釜内搅拌子的搅动，从此时开始计时，将釜内的物料升温到120～250℃，加热5～24h，观察反应副产的水在氮气的带动下脱出到收集装置中的速度情况，等到收集装置中在5～20分钟内不再有一滴水脱出后，取样；
步骤S4：测定样品的酸值,如果样品的酸值≤1.5mgKOH/g，则直接跳到步骤S9；如果样品的酸值＞1.5mgKOH/g，则进入下一步骤；
步骤S5：继续反应0.5～2h；
步骤S6：取样测定反应后的酸值，若酸值≤1.5mgKOH/g，则跳到步骤S9；若酸值＞1.5mgKOH/g，则进入下一步；
步骤S7：判断上述步骤S6中测定的酸值与相邻前一次酸值差的绝对值，若该绝对值＞0.5mgKOH/g，则返回步骤S5；若该绝对值≤0.5mgKOH/g，则进入下一步；
步骤S8：若酸值仍＞1.5mgKOH/g，则结束本次小试，并返回步骤S2，重新在0.9:n～1.3:n的范围内调整并设定下一次新戊基多元醇与混合酸小试试验的具体摩尔配比；若酸值已≤1.5mgKOH/g，则进入下一步；
步骤S9：向三颈瓶中加入所用新戊基多元醇和混合酸总投料质量的0.5～5％、粒径为65～80μm的吸附脱色剂，继续加热搅拌0.5～2h，然后停止加热，等小试样品冷却到50～70℃时，趁热在铺有中速定量滤纸的布氏漏斗中进行抽滤，将抽滤瓶中的产物转移到试剂瓶中；
步骤S10：按照GB/T7305—2003规定的方法，测定试剂瓶中的合成液和水的分离性，如果测得的结果显示高速搅拌结束后在静置的三十分钟时间内乳化层的体积小于3mL，则表示该合成液和水的分离性良好，结束该次小试，记下该批次所用混合酸和新戊基多元醇合适的摩尔配比，以本次小试的摩尔配比作为用当前批次的原料来进行规模化生产时的原料配比；如果测定结果显示合成液和水的分离性不好，则返回步骤S2，微调小试试验中混合酸与新戊基多元醇的具体摩尔配比，然后进行下一次小试；
步骤S11：规模化生产。
3.根据权利要求1或2所述的新戊基多元醇混合酸酯的制备工艺，其特征在于所述规模化生产的步骤具体为：
步骤S111：以小试得到的当前批次所用新戊基多元醇和混合酸的摩尔比，在1M3的反应釜中，投入混合酸和新戊基多元醇，使釜内原料的总质量处在300～800kg的范围内，开启搅拌，开始时转速维持在5～50rpm，开启反应釜的加热阀门，对釜内的物料进行加热，当釜内温度升到115±5℃时，加入混合酸和所用新戊基多元醇总投料质量的0.5～2％的对甲苯磺酸作为催化剂，打开氮气阀门，以1～100L/min的流速通入氮气，将搅拌的转速提高到50～300rpm，从此时开始计时，将釜内的物料升温到120～250℃，加热5～24h，观察反应副产的水在氮气的带动下脱出到收集装置中的速度情况，等到收集装置中在5～20分钟内不再有一滴水脱出后，取样，测定样品的酸值；
步骤S112：如果样品的酸值不能达到≤1.5mgKOH/g的水平，再进行反应0.5～2h，再取样检测酸值，直至样品的酸值≤1.5mgKOH/g；
步骤S113：向反应釜中加入所用新戊基多元醇和混合酸总投料质量的0.1～2％的吸附脱色剂，继续加热搅拌0.5～3h，然后停止加热，等釜内产品的温度冷却到50～70℃时，打开釜底的阀门，用精制过滤泵将流出的物料泵送到压滤机中，采用目数为250～300目的滤网，进行循环压滤，压滤出来的物料返回到反应釜中，循环压滤进行到返回的产品的颜色已看不出吸附脱色剂颗粒的残留为止，将压滤脱色后的产品灌入包装桶中。
4.根据权利要求1或2所述的新戊基多元醇混合酸酯的制备工艺，其特征在于：所述新戊基多元醇是三羟甲基丙烷、双三羟甲基丙烷、双季戊四醇、新戊二醇中的一种。
5.根据权利要求3所述的新戊基多元醇混合酸酯的制备工艺，其特征在于：所述新戊基多元醇是三羟甲基丙烷、双三羟甲基丙烷、双季戊四醇、新戊二醇中的一种。
6.根据权利要求2所述的新戊基多元醇混合酸酯的制备工艺，其特征在于：所述吸附脱色剂可以是活性炭、活性白土、凹凸棒土、硅藻土。
7.根据权利要求3所述的新戊基多元醇混合酸酯的制备工艺，其特征在于：所述吸附脱色剂可以是活性炭、活性白土、凹凸棒土、硅藻土。
8.根据权利要求6或7所述的新戊基多元醇混合酸酯的制备工艺，其特征在于：所述吸附脱色剂为活性炭时，可以结合硅藻土、凹凸棒土、活性白土一起使用。
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