一种不使用硫酸生产长链二元酸的方法技术

本发明专利技术提供了一种不使用硫酸生产长链二元酸的方法，将终止发酵液经过过滤、浓缩、结晶以及离心得到长链二元酸二钠盐固体，通过甲酸、乙酸或丙酸中的一种进行反应，通过结晶、洗涤以及干燥后得到长链二元酸产品。本发明专利技术所述的方法在生产过程中不使用硫酸，并配合甲酸、乙酸或者丙酸中的任意一种进行反应，通过重结晶技术，工艺路线短、过程简单；并且在生产过程中没有使用硫酸来进行酸化，不仅减少了生产过程中的安全隐患，降低了对设备的腐蚀性，更重要的是使得废液中不含有硫酸盐，不仅减少了生产过程中大量难生化的污染物，而且浓缩、洗涤、干燥等步骤中产生的废水都不含有硫酸根离子，全部可以回收再利用，减少了污水量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工产品
，尤其是涉及不使用硫酸生产长链二元酸的方法。
技术介绍
长链二元酸(DCA)是指碳链中含有10个及以上碳原子的直链脂肪族二元羧酸，它是一系列特种合成材料的基础单体原料，长链二元酸及其衍生单体可以生产特种尼龙、聚碳酸酯、粉末涂料、香料、热熔胶、特种润滑剂等，是化学工业中合成高级香料、高性能工程塑料、聚酰胺热熔胶、耐寒增塑剂、高级润滑油、高级油漆和涂料等的重要原料。长链二元酸在自然界中不单独存在，只能通过人工合成得到。目前长链二元酸的生产方法有化学合成法和生物发酵法。美国、德国、日本等国家大多采用化学合成的方法生产，但是无法合成DC13-DC18的长链二元酸，同时，反应过程需要高温高压催化剂，生产商需要防火防毒防爆装置，而且工艺复杂成本高，由于以上局限性而无法广泛使用，故而当前重要依赖生物发酵法生产。发酵法生产长链二元酸是70年代兴起的微生物发酵技术，多在石油化工领域应用，具有原料来源广、反应专一性强和反应条件温和等优点，在国内外受到普遍重视。目前市场上长链二元酸的分离提纯方法主要是将二元酸发酵液进行膜过滤后，滤液用大量水稀释至浓度为5％以下，加入硫酸酸化，使长链二元酸盐转化成长链二元酸晶体析出，过滤后洗涤、干燥得到粗品二元酸，然后再用溶剂重结晶，分离得到最终成品长链二元酸。用此方法生产长链二元酸不仅工艺路线长，步骤繁琐，最关键是由于使用硫酸进行酸化，硫酸是强酸，使用过程中有安全隐患，并且对设备有很强的腐蚀性，再加上酸化之前需要用大量水稀释溶液，这就使得在生产中产生大量含有硫酸根离子的废水大概60吨左右，无法回收使用，也不易于进行生化处理，废水处理是目前二元酸厂难解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种不使用硫酸生产长链二元酸的方法，以不使用硫酸来生产长链二元酸的方法，简化生产过程，减少污水生成，使残液易于生化处理，副产物可以回收再利用，且废水仅为0.5吨左右，大大解决了废水处理的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种不使用硫酸生产长链二元酸的方法，包括如下步骤：(1)将经由微生物发酵法所得的长链二元酸的终止发酵液，经陶瓷膜过滤去除烷烃、菌体和其他大分子蛋白、色素杂质，得过滤发酵液(澄清透明发酵液)；(2)将步骤(1)得到的澄清透明发酵液进行浓缩，然后降温结晶，析出长链二元酸二钠盐晶体；(3)将步骤(2)析出的长链二元酸二钠盐晶体通过离心、干燥后，得长链二元酸二钠盐固体；步骤(2)和(3)中没有使用硫酸，因此离心出的残液中不含有硫酸盐，容易进行生化处理，更加环保。(4)向步骤(3)得到的长链二元酸二钠盐固体中加入质量为长链二元酸二钠盐固体质量4-8倍的饱和一元脂肪酸，所述饱和一元脂肪酸为甲酸、乙酸、丙酸中的任意一种，搅拌升温至65-95℃，使反应物充分反应1-2小时；保持温度不变，加入质量为长链二元酸二钠盐质量的1％-1.5％的活性炭固体，继续保温1-2小时，得长链二元酸反应液；步骤(4)中加入饱和一元脂肪酸，由于其是弱酸，不像硫酸等强酸一样对设备具有强腐蚀性，而且含有饱和一元脂肪酸根离子的水易于处理并可以全部回用到反应中去，大大降低了污水的产生。本专利技术没有像传统工艺一样把步骤(1)中的澄清透明发酵液稀释到5％后加入硫酸酸化，而是浓缩后直接把长链二元酸二钠盐结晶出来，进入下一步反应，因此后面的反应中离心出的残液里不含硫酸盐，容易进行生化处理，对环境更环保。所述活性炭固体起到脱色的作用。(5)将步骤(4)的长链二元酸反应液在保持温度为65-95℃条件下过滤，得过滤后的长链二元酸反应液；(6)将步骤(5)得到的过滤后的长链二元酸反应液，降温至15-25℃，析出长链二元酸晶体，得长链二元酸晶体溶液；(7)将步骤(6)得到的长链二元酸晶体溶液进行分离，分离后，所得固体干燥得到长链二元酸化合物，所得液体待回收；(8)将步骤(7)得到的长链二元酸化合物用蒸馏水经多次洗涤，经过干燥后得到长链二元酸产品(外观呈白色)。优选的，所述长链二元酸为碳原子个数为10-16的二元酸中的任意一种。优选的，将步骤(7)中分离后所得到的液体进行回收处理，分别回收饱和一元脂肪酸和饱和一元脂肪酸钠；其中，回收方法为：将步骤(7)中所得的液体进行升温至60-95℃，通过浓缩蒸馏后，将蒸馏出的饱和一元脂肪酸收集回用；将蒸馏后余下的液体除去杂酸，得到粗品饱和一元脂肪酸钠溶液；调整粗品饱和一元脂肪酸钠溶液的PH＝5-6；再经过离子交换树脂进行离子交换，除去微量饱和一元脂肪酸，再生树脂水进行回收用于发酵，离子交换得到的产物为纯净的饱和一元脂肪酸钠水溶液；将纯净的饱和一元脂肪酸钠的水溶液通过浓缩、结晶得到饱和一元脂肪酸钠晶体，通过离心分离得到质量分数大于等于95％的饱和一元脂肪酸钠固体。优选的，在所述回收方法中，将浓缩蒸馏后余下的液体除去杂酸的具体方法为：将蒸馏后余下的液体加水至溶液中的饱和一元脂肪酸钠水溶液的质量百分数为30％，通过过滤后除去杂酸固体，得到粗品饱和一元脂肪酸钠溶液；调整粗品饱和一元脂肪酸钠溶液的PH＝5-6的具体方法为：向粗品饱和一元脂肪酸钠溶液中滴加质量分数为30％的氢氧化钠溶液，调整粗品饱和一元脂肪酸钠溶液的PH＝5-6；将纯净的饱和一元脂肪酸钠的水溶液提纯得到饱和一元脂肪酸钠固体的具体方法为：将纯净的饱和一元脂肪酸钠的水溶液通过浓缩达到饱和一元脂肪酸钠的水溶液的质量百分数为60％-80％时，降温至15-25℃时，结晶出来饱和一元脂肪酸钠晶体，通过离心分离得到饱和一元脂肪酸钠固体。其中，除去的饱和一元脂肪酸可以回用到步骤(4)中，提出来的饱和一元脂肪酸钠可以进行市售，产生经济效益。优选的，在步骤(8)中，将步骤(7)得到的长链二元酸化合物经五次洗涤，其中，首次洗涤水回收提纯饱和一元脂肪酸钠固体；其余洗涤水回收用于后续洗涤工序。其中，首次洗涤水可以与在步骤(7)中分离后所得的液体经过浓缩蒸馏后的液体进行混合，提纯饱和一元脂肪酸钠。优选的，所述步骤(2)的具体过程为：在搅拌状态下，将过滤发酵液升温至100℃，浓缩至长链二元酸二钠盐的质量分数为25-35％时，然后，在搅拌状态下，降温至20-25℃后，结晶析出长链二元酸二钠盐晶体；在步骤(3)中将离心后的废液进行生化处理后进行排放。优选的，在所述步骤(2)的浓缩过程中将所述过滤发酵液浓缩至长链二元酸二钠盐的质量分数为30％，浓缩后的水回收用于发酵。优选的，在步骤(4)中，搅拌升温至70℃，使反应物充分反应1小时，加入质量百分数为1％的活性炭固体，继续保温1小时。优选的，在所述步骤(5)中的保持温度是通过水浴进行保温的，保温的温度为70℃；步骤(6)和步骤(2)所述的降温均为每小时降温5℃，降温至20℃。优选的，在步骤(4)中向步骤(3)中的长链二元酸二钠盐固体中加入长链二元酸固体质量的6倍的饱和一元脂肪酸。优选的，所述终止发酵液为利用软化水或蒸馏水进行发酵的；本专利技术中所有的蒸发浓缩、水洗以及干燥再生过程中产生的水全部回收再利用，大大减少了污水的产生。相对于现有技术，本专利技术所述的一种不使用硫酸生产不使用硫酸生产长链二元酸的方法具有以下优势：本专利技术的主要创新点为在生产过程中对陶瓷膜过滤后的发酵液直接做浓缩结晶处理，不使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不使用硫酸生产长链二元酸的方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将经由微生物发酵法所得的长链二元酸的终止发酵液经陶瓷膜过滤，得过滤发酵液；(2)将步骤(1)得到的过滤发酵液进行浓缩，然后降温结晶，析出长链二元酸二钠盐晶体；(3)将步骤(2)析出的长链二元酸二钠盐晶体通过离心、干燥后，得长链二元酸二钠盐固体；(4)向步骤(3)得到的长链二元酸二钠盐固体中加入质量为长链二元酸二钠盐固体质量4‑8倍的饱和一元脂肪酸，所述饱和一元脂肪酸为甲酸、乙酸、丙酸中的任意一种，搅拌升温至65‑95℃，使反应物充分反应1‑2小时；保持温度不变，加入质量为长链二元酸二钠盐质量的1％‑1.5％的活性炭固体，继续保温1‑2小时，得长链二元酸反应液；(5)将步骤(4)的长链二元酸反应液在保持温度为65‑95℃条件下过滤，得过滤后的长链二元酸反应液；(6)将步骤(5)得到的过滤后的长链二元酸反应液，降温至15‑25℃，析出长链二元酸晶体，得长链二元酸晶体溶液；(7)将步骤(6)得到的长链二元酸晶体溶液进行分离，分离后，所得固体干燥得到长链二元酸化合物，所得液体待回收；(8)将步骤(7)得到的长链二元酸化合物用蒸馏水经多次洗涤，经过干燥后得到长链二元酸产品。...

【技术特征摘要】
1.一种不使用硫酸生产长链二元酸的方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将经由微生物发酵法所得的长链二元酸的终止发酵液经陶瓷膜过滤，得过滤发酵液；(2)将步骤(1)得到的过滤发酵液进行浓缩，然后降温结晶，析出长链二元酸二钠盐晶体；(3)将步骤(2)析出的长链二元酸二钠盐晶体通过离心、干燥后，得长链二元酸二钠盐固体；(4)向步骤(3)得到的长链二元酸二钠盐固体中加入质量为长链二元酸二钠盐固体质量4-8倍的饱和一元脂肪酸，所述饱和一元脂肪酸为甲酸、乙酸、丙酸中的任意一种，搅拌升温至65-95℃，使反应物充分反应1-2小时；保持温度不变，加入质量为长链二元酸二钠盐质量的1％-1.5％的活性炭固体，继续保温1-2小时，得长链二元酸反应液；(5)将步骤(4)的长链二元酸反应液在保持温度为65-95℃条件下过滤，得过滤后的长链二元酸反应液；(6)将步骤(5)得到的过滤后的长链二元酸反应液，降温至15-25℃，析出长链二元酸晶体，得长链二元酸晶体溶液；(7)将步骤(6)得到的长链二元酸晶体溶液进行分离，分离后，所得固体干燥得到长链二元酸化合物，所得液体待回收；(8)将步骤(7)得到的长链二元酸化合物用蒸馏水经多次洗涤，经过干燥后得到长链二元酸产品。2.根据权利要求1所述的不使用硫酸生产长链二元酸的方法，其特征在于：所述长链二元酸为碳原子个数为10-16的二元酸中的任意一种。3.根据权利要求2所述的不使用硫酸生产长链二元酸的方法，其特征在于：将步骤(7)中分离后所得到的液体进行回收处理，分别回收饱和一元脂肪酸和饱和一元脂肪酸钠；其中，回收方法为：将步骤(7)中所得的液体进行升温至60-95℃，通过浓缩蒸馏后，将蒸馏出的饱和一元脂肪酸收集回用；将蒸馏后余下的液体除去杂酸，得到粗品饱和一元脂肪酸钠溶液；调整粗品饱和一元脂肪酸钠溶液的PH＝5-6；再经过离子交换树脂进行离子交换，除去微量饱和一元脂肪酸，再生树脂水进行回收用于发酵，离子交换得到的产物为纯净的饱和一元脂肪酸钠水溶液；将纯净的饱和一元脂肪酸钠的水溶液通过浓缩、结晶得到饱和一元脂肪酸钠晶体，通过离心分离得到质量分数大于等于95％的饱和一元脂肪酸钠固体。4.根据权利要求3所述的不使用硫酸生产长链二元酸的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：高志国，李军，田建成，
申请(专利权)人：天津市安凯特科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12