引言

乙酸甲酯是一种无色透明油状液体，溶于水，有蒜素臭味。它是合成医药、农药、食品香料和烟用香料的重要中间体，可作为有机锡热稳定剂、高分子聚合物分子量调节剂。多元巯基乙酸甲酯还可作为环氧树脂低温固化剂，光学镜片和制造胶粘剂等。目前的巯基乙酸甲酯生产合成方法主要以巯基乙酸和甲醇为原料，以硫酸为催化剂的间歇合成法，该工艺存在收率低、反应时间长及设备腐蚀严重等多方面的问题。因此，寻找一种高效巯基乙酸甲酯合成工艺是很有必要的，微通道反应器连续合成巯基乙酸甲酯研究就是在此背景下进行的。

微反应器是一种连续流动的管道式反应器，其管道尺寸由于远远小于常规管式反应器，所以有极大的比表面积，由此带来的根本优势是极大的换热效率和传质效率。换句话说，可以精确控制反应温度和反应物料按精确配比瞬时混合。这些都是提高收率、选择性、安全性、反应速度及产品质量的关键因素。最近，已有多位研究者将微结构反应器这一新型过程强化手段应用于酯化反应中。如Yao等[1]以对甲苯磺酸为催化剂，在石英毛细管反应器中进行了乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯及乙酸丙酯的合成研究。结果发现，在14.7min的反应时间内，最高酯收率达97.2%以上。Benito-Lopez等[2]利用刻蚀的玻璃微反应器研究了苯酐与甲醇的酯化过程，与传统反应器相比较，反应速率提高50多倍。Wiles等人[3]使用硼硅酸盐玻璃微反应器成功合成了乙酸苯酯及乙酸硝基苯酯，转化率达到100%，但反应时间明显缩短。可见，采用微结构反应器有利于提高酯化反应效率。

1 巯基乙酸酯化反应[4-5]

在催化剂的作用下，由巯基乙酸与甲醇经分子间脱水缩合反应获得巯基乙酸甲酯，反应方程式如下：

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2 实验装置及方法

预先将一定量的对甲苯磺酸溶解于巯基乙酸中，用高压液相色谱泵将甲醇与巯基乙酸溶液按一定比例注入微通道反应器中进行反应。使用冷热一体机控制反应温度，出口保持适当长度的盘管侵没在冰水中以终止反应。通过改变泵流速控制停留时间。采用液相色谱法分析反应液中巯基乙酸甲酯的浓度。

3 实验结果分析

3.1 停留时间对巯基乙酸甲酯收率的影响

甲醇与巯基乙酸摩尔比为3:1，对甲苯磺酸用量为巯基乙酸的1%，反应温度为60℃时，通过改变流速来调节停留时间从8.2min到57.2min，考察不同停留时间对巯基乙酸甲酯收率的影响，结果见表1。

与常规反应器相比，以微通道反应器合成巯基乙酸甲酯的方法能明显缩短反应时间。在反应温度为60℃，甲醇与巯基乙酸摩尔比为4，收率达到94.6%。只需要14.6min，而常规反应在较为适宜的工艺条件下收率仅为85%，反应时间确需近8小时。这应该是因为微通道中反应溶液不会出现返混现象，即最终生成的反应产物酯与水不互溶且连续从微通道中流出，所以在微通道反应器中发生的酯化反应可以认为是不可逆反应。