手機掃碼訪問本站
微信咨詢
十四烷二酸是長鏈二元酸中重要的工業產品。主要用于合成高分子材料、香料、藥品等。例如,作為合成麝香酮的主要原料,合成具有特殊性能要求的高性能潤滑劑長碳鏈二元酸二元酯的原料,合成高性能聚酰胺熱熔型膠粘劑縮聚單體,以及作為縮聚單體與二元胺發生縮聚反應合成長碳鏈尼龍,以十四烷二酸為原料,作為縮聚單體與二元胺發生縮聚反應合成的長碳鏈尼龍,主要有尼龍1314、尼龍1414和尼龍614等。在諸多領域獲得應用。
以十四烷二酸為原料合成的透明聚酰胺具有高強度、高透光率(透光率高達93%)。廣泛用于矯正或非矯正鏡片、太陽鏡片、護目頭盔及透鏡系列,此外,還有相機、顯微鏡以及CD、DVD唱片、LED燈罩等領域。
近年來,十四烷二酸在國際和國內市場上的需求量迅速增加,逐年攀升。而且,對產品質量各種技術性能指標的要求不斷提高,越來越苛刻。市售十四烷二酸不能滿足長鏈尼龍工業及其它下游產品對其純度和外觀質量各方面的技術指標的要求。十四烷二酸,自然界不存在,主要采用有機合成法,生物發酵法制備,采用有機合成法,工藝路線長成本高、收率低,存在安全隱患而且污染環境。
生物發酵法主要是以C11~C18正構烷烴為原料,經過假絲酵母發酵,將單烷烴轉化成長鏈二元酸,再經粗提純和精制,得長鏈二元酸結晶產品。所述正烷烴是石油煉制中分餾出的含有碳原子C11~C18的組分,是采用尿素工藝對石油進行脫脂所得的副產物,俗稱液體石蠟。因此,該法生產的長鏈二元酸具有原料來源廣、生產工藝簡單,投資小、生產成本低。因此,目前市售長碳鏈二元酸多為生物發酵法生產的產品。
由于發酵產物中含有少量菌體蛋白、色素、鐵離子化合物等雜質,嚴重影響產品的純度和外觀。因此,精制純化工藝是微生物發酵制備長碳鏈二元羧酸的至關重要的環節。微生物發酵法生產的十四烷二酸,主要采用溶劑法通過重結晶來進行提純精制。溶劑主要采用乙酸和甲醇等。試驗和生產實踐表明,無論在精制時間、精制溶劑用量和結晶產品純度上,乙酸都優于其它有機溶劑。
現有技術中,以發酵法制備的十四烷二酸粗品為原料,采用90wt%以上的乙酸為溶劑,首先進行脫色、過濾,濾液降溫、結晶分離,所得濾餅在70℃~100℃熱水中保溫120分鐘,降溫20℃~30℃,離心分離,烘干。存在如下不足:
1.溶解、脫色工段直接采用含水量5wt%~25wt%的十四烷二酸粗品為原料,溶劑采用90%以上的乙酸水溶液。原料和溶劑中帶入的水分,降低了乙酸對于十四烷二酸粗品及其中混雜的某些雜質的溶解性能。導致某些雜質以極微小顆粒的形式進入待結晶溶液,在結晶過程中,適當溫度下,這些雜質微小顆粒成為晶種,導致異相成核現象產生,被包覆在長鏈二元酸結晶中。對雜質的去除增加了難度。同時,也降低了長碳鏈二元酸的提純收率。
2.降溫自然結晶法,殘留在脫色濾餅中的結晶母液還未被置換出來,即進行高溫水洗滌,大量水與殘留在濾餅中的結晶母液接觸時,由于水對醋酸溶解性的影響,使母液中溶解的雜質瞬間析出,殘留于濾餅中難以在后續工藝中去除。
3.高溫水洗滌只是加快了洗滌速度,并不能比常溫洗滌洗掉更多雜質,提純效果甚微,而且耗用了熱能,增加了廢水排放量。提高了生產成本。
4.脫色結晶、分離后的母液中含有約5wt%~6wt%的十四烷二酸,這部分母液未經處理,直接送入精餾塔進行精餾,廢棄了母液中的原料。降低了產品收率,提高了生產成本。
在3000L溶解脫色反應釜中,投入98%的乙酸溶液2000L,十四烷二酸粗品660kg,活性炭6kg,攪拌勻,升溫至95℃,保溫20分鐘,經暗流式板框壓濾機、袋式過濾器、金屬鈦棒過濾器、層疊式過濾器四級過濾系統過濾得到的十四烷二酸溶液進入結晶釜,在結晶釜內快速均勻降溫至78℃,關閉降溫水,自然降溫至75℃,投加純度大于99.8%的十四烷二酸作為晶種,控制攪拌速度40r/min,結晶釜內溫度回彈至77℃,然后逐步下降,溫度自然下降至68℃時,緩慢打開降溫水,控制降溫速度由慢至快,最終降溫至25℃,整個降溫過程控制降溫時間6~8小時。
結晶液離心分離,濾液備母液回收時使用,濾餅留在離心機內用300L純度98%的乙酸溶液進行淋洗,淋洗結束后離心15分鐘,濾液備下生產循環做投料步驟的溶劑用;再用2000L無離子水對離心機內濾餅進行淋洗,淋洗結束后離心15分鐘,濾液備母液回收時使用。得到物料固含量85%的濾餅,濾餅用1200L無離子水調漿后用泵打入室溫水洗罐,加無離子水800L,攪拌半小時,離心過濾,濾液備下生產循環淋洗離心機用;濾餅經雙錐真空干燥機干燥得到精制十四烷二酸560kg。中和滴定法測總酸含量99.80%,氣相色譜法測單酸含量99.36%,總氮含量12ppm,鐵離子含量0.6ppm,灰分含量14ppm,含濕量0.16%。提純綜合收率為98.64%。
將結晶液離心分離得到的濾液與水相淋洗離心機產生的濾液混合后升溫至85℃,然后降溫至25℃進行重結晶,經板框過濾、真空烘干得到十四烷二酸91kg。
[1]周倩, 夏峰偉, 常玉, 戴志彬, 唐建興, & 曹正俊, et al. . Synthesis and properties of pet modified with tetradecanoic acid%十四烷二酸改性pet的合成與性能研究. 合成技術及應用, 034(001), 6-10.
[2] 于靜, 李敏賢, & 張寧. (2014). Pvc用三元復合羧酸鑭熱穩定劑的制備及其性能研究. 中國塑料, 28(12), 88-93.
[3] 彭紅, 肖洲, & 黃開勛. . 除草劑-聚酸酐緩釋片的制備及釋藥特性研究. 華中科技大學學報(自然科學版)(7), 131-134.