乳酸过量进料反应精馏合成乳酸甲酯研究

孔 倩, 陆佳伟, 王 琼, 汤吉海,2, 张竹修, 崔咪芬, 陈 献, 乔 旭,2

(1. 材料化学工程国家重点实验室, 南京工业大学 化工学院, 江苏 南京 210009;2. 国家“江苏先进生物与化学制造协同创新中心”, 江苏 南京 210009)

1 前 言

乳酸甲酯(MeLa)是一种无毒且可生物降解的化合物[1-2]，结构中含有羟基与酯基，具有较好的反应活性，常被用作化工生产的基础原料，在医药工业、食品工业、个人护理以及化妆品行业等领域具有良好的应用前景[3-5]。

乳酸甲酯合成路径主要为生物质化合物催化转化，Zhao 等[6-7]使用同时具有L 酸与B 酸位点的铁掺杂SnO2固体酸催化葡萄糖、果糖等碳水化合物合成乳酸甲酯，当以葡萄糖为底物时，合成乳酸甲酯的收率为35%，当以果糖为底物时，乳酸甲酯收率为52%。Zhou 等[8]使用Au/CuO 与Sn-Beta 构成的二元催化剂，在甲醇中实现甘油向乳酸甲酯的绿色转化，90 ℃时甘油转化率为86%，乳酸甲酯收率可达60%。Lu 等以纤维素为原料，以SnCl2-ZnCl2为催化剂，在甲醇溶液中合成了乳酸甲酯[9-11]。但上述乳酸甲酯的合成工艺皆存在反应转化率不高、产物收率低的问题。

反应精馏 (RD)[12-13]是将化学反应与精馏分离集中在一个设备单元中完成的工艺[14]，广泛应用于酯化、醚化、氯化等可逆、连串反应[15-16]。Aqar 等[17-18]研究了乳酸与甲醇酯化反应生成乳酸甲酯的半间歇式反应精馏工艺，与传统间歇精馏工艺可获得的乳酸甲酯最大摩尔分数(48%)相比，半间歇式反应精馏工艺能够将乳酸甲酯摩尔分数提高至85%，但该工艺没有考虑甲醇的回收与循环利用。Taga 等[19]进行了乳酸……