一种基于壬二酸单甲酯制备壬二酸的连续化生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种基于壬二酸单甲酯制备壬二酸的连续化生产工艺，它是以生物柴油下游产品壬二酸单甲酯为原料，通过反应

【技术实现步骤摘要】
一种基于壬二酸单甲酯制备壬二酸的连续化生产工艺


[0001]本专利技术属于生物柴油下游产品开发
，具体涉及一种基于壬二酸单甲酯制备壬二酸的连续化生产工艺。

技术介绍

[0002] 壬二酸，又称杜鹃花酸，作为中等链长的有机二元酸，是一种非常重要的精细化学品，在化工生产、食品、医药、有机合成等领域具有重要作用。壬二酸具有优异的杀菌作用，可以治疗痤疮等皮肤疾病；也可用于食品包装、生产壬二酸二辛酯增塑剂、合成润滑油、合成尼龙69等。近年来，随着行业的发展，市场对于高纯度壬二酸的需求在不断增加：在电容器制造中，壬二酸的纯度要求通常在99％以上；在医药领域中，对壬二酸纯度的要求更高，达到了99 .5％以上。
[0003]然而，高品质的壬二酸生产难度较大，主要依靠进口，严重制约着我国相关产业的健康发展。目前，工业化生产中通常采用臭氧氧化裂解油酸原料制得壬二酸和壬酸的混合物，其中包含了大量油酸、亚油酸等其他不饱和脂肪酸的裂解和不完全裂解产物，以及相应的氧化不完全或过度氧化等副产物。再通过蒸馏、萃取和结晶的方式获得壬二酸产品，壬二酸产品含量通常在95％以下。羧酸体系较大的非理想性（締合、受热脱酸等效应），给壬二酸产品的分离纯化带来了困难。CN1970524A、CN101279909B、CN10250101B等尝试采用减压蒸馏、溶剂萃取、多级层析柱吸附等进行产品分离，得到了98%以上的壬二酸产品，但是高品质壬二酸的大批量工业生产仍然存在着原料受限、产品分离过程复杂、溶剂用量较多、产品质量不稳定等问题，制约着我国壬二酸相关产业的快速发展。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种高品质壬二酸的连续化生产工艺，尤其适用于生物柴油下游产品壬二酸单甲酯连续化制备壬二酸。
[0005]所述的一种基于壬二酸单甲酯制备壬二酸的连续化生产工艺，具体包括如下步骤：1）反应
‑
分离工段：采用水解反应釜进行反应，水解反应釜的中部水相出口以及底部油相出口均通过管路与物料循环泵的进口连接，物料循环泵的出口再通过静态混合器与水解反应釜上端内的喷头由管路连接，构成水油外循环管路；水解反应釜内首先通入催化剂水溶液直至液面没过其中部水相出口，开启物料循环泵进行外循环混合，壬二酸单甲酯与原料去离子水一并以连续化进料的方式通入到物料循环泵输送的水油外循环管路中，经静态混合器强制混合后由喷头喷出进入水解反应釜内进行水解反应，未反应的壬二酸单甲酯最终沉降到水解反应釜底部并被重新抽出至水油外循环管路中进行循环反应；水解反应釜中部溢流物料出口处实时连续采出富含壬二酸的水相料液，通入到冷却结晶釜中进行冷却结晶，结晶后含少量壬二酸的分离料液从冷却结晶釜上部采出，经套
用水循环泵输送后进入到物料循环泵输送的水油外循环管路中；冷却结晶釜底部采出的壬二酸粗品经螺杆输送泵输送至下一步提纯工段。
[0006]2）提纯工段：冷却结晶釜底部采出的壬二酸粗品经螺杆输送泵输送至水洗结晶釜中进行水洗重结晶，水洗去离子水从水洗结晶釜下部流入对结晶粗品进行洗涤重结晶操作，水洗结晶釜上部采出的洗涤水溶液可代替原料去离子水回用于步骤1）水解反应
‑
分离工段，实现催化剂的回收使用与工艺水套用；水洗结晶釜底部采出的湿晶体经螺杆出料泵输送得到壬二酸产品，进一步经干燥后即可得到高品质的壬二酸产品。
[0007]3）甲醇精馏工段：步骤1）反应时水解反应釜顶部实时采出的甲醇水混合蒸汽进入精馏塔中进行精馏操作，塔顶收集到甲醇副产品，塔釜所得精馏水料液可代替原料去离子水回用于步骤1）水解反应
‑
分离工段，实现工艺水套用。
[0008]所述水解反应釜中部水相出口以及底部油相出口、物料循环泵、静态混合器、喷头、冷却结晶釜及其管路共同组成水解反应釜水油循环混合管路，实现水油两相的均匀混合、产物壬二酸的实时分离、副产物甲醇的实时解吸。
[0009]所述的一种基于壬二酸单甲酯制备壬二酸的连续化生产工艺，其特征在于步骤1）中水解反应釜内催化剂水溶液中催化剂质量分数控制在1
‰
~5
‰
，优选（3
±
0.2）
‰
；所述催化剂包括柠檬酸、磷酸、对甲苯磺酸或硫酸。
[0010]所述的一种基于壬二酸单甲酯制备壬二酸的连续化生产工艺，其特征在于步骤1）中所述的水解反应温度为95
‑
100℃；连续化进料的原料去离子水与壬二酸单甲酯的投入质量比控制在1:1~3:1，优选2:1。
[0011]所述的一种基于壬二酸单甲酯制备壬二酸的连续化生产工艺，其特征在于步骤1）中所述的水解反应过程，每小时壬二酸单甲酯的油相进料体积与水解反应器内水相催化剂溶液体积之比控制在1:25~1:100，优选1:50。
[0012]所述的一种基于壬二酸单甲酯制备壬二酸的连续化生产工艺，其特征在于步骤1）中所述的冷却结晶温度为10
‑
30℃，优选20℃。
[0013]所述的一种基于壬二酸单甲酯制备壬二酸的连续化生产工艺，其特征在于水解反应器下部内设置有加热盘管。
[0014]所述的一种基于壬二酸单甲酯制备壬二酸的连续化生产工艺，其特征在于水解反应器内靠近于采出水相料液的中部溢流物料出口处设置有竖直的挡流板，挡流板将水解反应器内部分隔为左侧的反应大腔室和右侧的物料溢流小腔室，所述喷头设置于所述反应大腔室内反应液液面的上方；所述挡流板用于隔绝在所述反应大腔室内未反应的壬二酸单甲酯通过物料溢流小腔室流出并掺入到采出的水相料液中。
[0015]通过采用上述技术，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下:（1）本专利技术选用的原料为可持续发展的生物柴油下游产品壬二酸单甲酯，原料来源绿色环保，同时实现了废弃油脂制备高品质壬二酸过程，变废为宝。
[0016]（2）本专利技术巧妙地采用反应
‑
分离耦合作用，从反应与分离两个方面协同作用来提高可逆水解反应的转化率。利用静态混合器强化水油两相混合，实现“微米级”混合，增大水油相界面，提高水解反应速率；同时，通过冷却结晶釜实时分离水相中的产物壬二酸，降低水相的壬二酸含量，促进可逆水解反应朝正向进行；另外，利用喷头来分散反应料液，实时移除副产物甲醇，进一步提高壬二酸单甲酯的转化率，转化率可稳定在99%以上。
[0017]（3）本专利技术可连续稳定生产纯度99.5%以上的壬二酸产品，提高了生物柴油的附加值，促进了生物柴油与壬二酸相关行业的快速发展。
[0018]（4）本专利技术具有工艺流程简单、无污染、催化剂循环使用、工艺水循环套用、安全高效、适合工业连续化生产的特点。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的基于壬二酸单甲酯制备壬二酸的连续化生产装置的结构示意图；图1中：1
‑
原料进料泵，2
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催化剂进料泵，3
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套用水循环泵，4
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物料循环泵，5
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于壬二酸单甲酯制备壬二酸的连续化生产工艺，其特征在于具体包括如下步骤：1）反应
‑
分离工段：采用水解反应釜（6）进行反应，水解反应釜（6）的中部水相出口以及底部油相出口均通过管路与物料循环泵（4）的进口连接，物料循环泵（4）的出口再通过静态混合器（5）与水解反应釜（6）上端内的喷头（6
‑
1）由管路连接，构成水油外循环管路；水解反应釜（6）内首先通入催化剂水溶液（C）直至液面没过其中部水相出口，开启物料循环泵（4）进行外循环混合，壬二酸单甲酯（A）与原料去离子水（B）一并以连续化进料的方式通入到物料循环泵（4）输送的水油外循环管路中，经静态混合器（5）强制混合后由喷头（6
‑
1）喷出进入水解反应釜（6）内进行水解反应，未反应的壬二酸单甲酯最终沉降到水解反应釜（6）底部并被重新抽出至水油外循环管路中进行循环反应；水解反应釜（6）中部溢流物料出口处实时连续采出富含壬二酸的水相料液（J），对水相料液（J）进行冷却结晶，结晶后含少量壬二酸的分离料液（K）通入到物料循环泵（4）输送的水油外循环管路中，实现催化剂循环使用；结晶后采出的壬二酸粗品进入下一步提纯工段；2）提纯工段：对结晶后采出的壬二酸粗品进行水洗重结晶操作，水洗重结晶后的湿晶体即为壬二酸产品（P），进一步干燥收集；洗涤后的水溶液可代替原料去离子水（B）回用于步骤1）水解反应
‑
分离工段，实现催化剂的回收使用与工艺水套用；3）甲醇精馏工段：步骤1）反应时水解反应釜（6）顶部实时采出甲醇水混合蒸汽，对甲醇水混合蒸汽进行精馏操作，得到甲醇（E）副产品和精馏水料液（F）。2.如权利要求1所述的一种基于壬二酸单甲酯制备壬二酸的连续化生产工艺，其特征在于步骤1）中水解反应釜（6）内催化剂水溶液中催化剂质量分数控制在1
‰
~5
‰
，优选（3
±
0.2）
‰
；所述催化剂包括柠檬酸、磷酸、对甲苯磺酸或硫酸。3.如权利要求1所述的一种基于壬二酸单甲酯制备壬二酸的连续化生产工艺，其特征在于步骤1）中所述的水解反应温度为95
‑
100℃；连续化进料的原料去离子水与壬二酸单甲酯的投入质量比控制在1:1~3:1，优选2:1。4.如权利要求1所述的一种基于壬二酸单甲酯制备壬二酸的连续化生产工艺，其特征在于步骤1）中所述的水解反应过程，每小时壬二酸单甲酯的油相进料体积与水解反应器（6）内水相...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂勇，梁晓江，马佳威，罗佳南，任世璞，杨哲琳，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：