本发明属于精细化工合成技术领域，特别涉及一种用于一种三丁酸甘油酯的制备方法。
背景技术：
三丁酸甘油酯是由丁酸和甘油酯化而成，当作为饲料添加剂进入动物肠道时，能够在胰脂肪酶的作用下缓慢释放成丁酸和甘油，修复动物小肠绒毛，抑制肠道有害菌，促进营养物质的吸收和利用。当三丁酸甘油酯在幼龄动物上使用，可以有效的减少幼龄动物断奶后的腹泻，断奶应激等问题，增加幼龄动物成活率和日增重水平。
当前三丁酸甘油酯的制备方法主要是以三丁酸、甘油为原料，通过加入甲苯磺酸、磷酸等强酸型催化剂，在甲苯、苯、四氯化碳等带水剂的作用下，酯化反应得到。相关的专利如cn103012137a以甘油、丁酰氯通过有机碱缚酸剂和带水剂氯仿的作用下，得到83.76%三丁酸甘油酯产品；cn106946699a以丁酸、甘油为原料，以杂多酸为催化剂，醋酸正丙酯为脱水剂，在140~150℃下，通过酯化反应后得到。刘群等以硫锆等作为酯化反应催化剂，在丁酸大量过量的情况下，制备了正丁酸甘油酯（硫锆催化合成三丁酸甘油酯的反应动力学[j]过程工程学报，2009）。cn105801413a以甘油与丁酸作为原料，使用固体超强酸催化剂，以氮气作为保护剂和带水剂，通过精馏和减压蒸馏获得三丁酸甘油酯。现有技术中均需使用有机溶剂作为带水剂，后续处理需要将有机相的有机溶剂从产品中去除，增加了后处理的环保压力，制备过程催化剂使用的催化剂主要是强酸性催化剂或固载型催化剂，选择性差，重复使用率低。另外反应过程温度也较高，工业生产能耗大。
基于上述分析，一种易于从反应体系分离，分离后的离子液体可以继续重复使用，催化活性保持更好，制备方法简单，生产成本低，操作方便，适合于工业化大规模生产的三丁酸甘油酯的制备方法是目前行业内急需的。
技术实现要素：
鉴于上述不足，本发明提供了一种三丁酸甘油酯的制备方法，以解决现有方法针对正丁酸甘油酯制备过程中催化剂选择性差，重复使用率低，后处理环保压力等问题。本发明目的是通过以下技术方案来实现的。
一种三丁酸甘油酯的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）酯化反应：将丁酸、甘油依次加入反应釜，开启搅拌后，逐渐将反应温度增加至100~110℃，再加入离子型液体催化剂，进行酯化反应；
（2）静置分层：酯化反应结束后，静置反应液待其分层，上层为三丁酸甘油酯产品，下层为离子型液体催化剂；
（3）碱洗、水洗：得到的三丁酸甘油酯产品依次通过三次碱洗、水洗过后，得到纯度≥95%、酸度值≤10%的饲料级三丁酸甘油酯产品，回收下层分离得到的离子型液体催化剂，继续返回反应釜，作为酯化反应催化剂重复进行使用。
进一步的，所述离子型液体催化剂由α-吡咯烷酮阳离子与硫酸氢根、对甲苯磺酸根、磷酸二氢根中的一种组成，α-吡咯烷酮阳离子结构式如下：
进一步的，所述丁酸和甘油按照摩尔比3:（0.8~1）进行反应。
进一步的，所述离子液体型催化剂加量为丁酸和甘油总质量的1~5%。
进一步的，所述酯化反应时间为2~8h。
进一步的，所述碱洗溶液为氢氧化钠溶液，浓度为1~5%。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
1、本发明中使用离子型液体催化剂，丁酸、甘油可以在均相下进行酯化反应，酯化反应选择性更高，反应时间更短。
2、酯化反应结束后，通过反应液分离，将下层的离子型液体催化剂回收，可以继续重复使用，重复使用率较甲苯磺酸、磷酸等强酸型催化剂和固载型甲苯磺酸、磷酸强酸型催化剂更高，大大降低了催化剂使用的成本。
3、本发明取代传统有机溶剂作为带水剂，避免了有机溶剂后续脱出的问题，反应过程绿色环保。
4、本发明在100~110℃直接进行酯化反应，反应条件温和，能源利用率高，生产成本低，有利于工业扩大化生产。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制。该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
一种三丁酸甘油酯的制备方法
首先将75.6g丁酸、25.1g甘油依次加入反应釜，开启搅拌后，并逐渐增加反应温度到110℃。将3g由α-吡咯烷酮阳离子与硫酸氢根组成的离子型液体催化剂加入反应釜中，进行酯化反应。酯化反应后，反应液静止分层15min，分离得到上层三丁酸甘油酯产品和下层离子型液体催化剂。得到的三丁酸甘油酯产品依次采用3%氢氧化钠溶液碱洗、水洗三次过后，即可得到转化率75.8%，纯度95.2%，酸度值3%的饲料级三丁酸甘油酯产品。
实施例2
一种三丁酸甘油酯的制备方法
首先将80g丁酸、25g甘油依次加入反应釜，开启搅拌后，并逐渐增加反应温度到110℃。将5g由α-吡咯烷酮阳离子与对甲苯磺酸根组成的离子型液体催化剂加入反应釜中，进行酯化反应。酯化反应后，反应液静止分层15min，分离得到上层三丁酸甘油酯产品和下层离子型液体催化剂。得到的三丁酸甘油酯产品依次采用3%氢氧化钠溶液碱洗、水洗三次过后，即可得到转化率84.8%，纯度96.8%，酸度值2.6%的饲料级三丁酸甘油酯产品。
实施例3
一种三丁酸甘油酯的制备方法
首先将78g丁酸、25g甘油依次加入反应釜，开启搅拌后，并逐渐增加反应温度到110℃。将3g由α-吡咯烷酮阳离子与磷酸二氢根组成的离子型液体催化剂加入反应釜中，进行酯化反应。酯化反应后，反应液静止分层15min，分离得到上层三丁酸甘油酯产品和下层离子型液体催化剂。得到的三丁酸甘油酯产品依次采用3%氢氧化钠溶液碱洗、水洗三次过后，即可得到转化率72.6%，纯度92.4%，酸度值5.8%的饲料级三丁酸甘油酯产品。
试验例
本发明中使用离子型液体催化剂，进行丁酸、甘油酯化反应，离子型液体催化剂重复使用率高，经过六次实验后，酯化率的变化并不明显，且酯化反应的选择性始终保持在100%，说明离子型液体催化剂重复使用率高，经过六次实验后，催化活性未改变。本发明使用α-吡咯烷酮阳离子与对甲苯磺酸根组成的离子型液体催化剂的重复使用性和酯化反应的选择性如表1所示。
表1重复使用液体催化剂对酯化反应的选择性影响
综上所述，只有在本发明制备工艺、反应温度、催化剂的选择下，才能获得纯度≥95%、酸度值≤10%的饲料级三丁酸甘油酯产品，同时能重复利用液体催化剂，降低生产成本，操作简单，处理后对环境友好的一种三丁酸甘油酯的制备方法。