[发明专利]一种精制长链二元酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种精制长链二元酸的方法，特别是从C10~C18正构烷烃发酵液获得的长链二元酸产品过程中的总氮脱除方法。

背景技术

本发明所指的长链二元酸分子通式为C_nH_2n-2O₄，其中n为10-18，是微生物利用液蜡等发酵而得到的代谢产物。二元酸是指直碳链两端均为羧基的有机化合物，而习惯上碳原子数超过10的二元酸通常被称为长链二元酸，缩写形式为：DC11～DC18。长链二元酸是一种重要的有机中间体，应用领域广泛。

长链二元酸的主要生产工艺根据原料的不同，分为植物油裂解法、有机合成法、生物发酵法，而利用微生物特有的氧化能力，通过微生物细胞内酶的催化作用，在常温常压条件下氧化正构烷烃两端的2个甲基，加上4个氧原子，生成相应链长的各种长链二元酸，该法克服了单纯的化学合成方法以及植物油裂解制取方法的各种不足，为长链二元酸的大规模生产开辟了新的途径。

长链二元酸最大的下游应用领域是尼龙工程塑料，主要用来生产尼龙11和尼龙12。目前，市场上对聚合级长链二元酸产品中总氮含量要求较为苛刻，总氮＜30μg/g。长链二元酸发酵液中总氮成分较为复杂，主要有菌体蛋白、水溶性蛋白及无机氮源，其中的菌体蛋白可通过微滤、超滤或纳滤等过滤方式脱除，无机氮源为小分子物质，通过过滤及洗涤的方式很容易脱除，而可溶性蛋白最难以脱除，严重影响产品的纯度和应用。

目前长链二元酸发酵行业内通用的，获得总氮＜30μg/g的聚合级长链二元酸的工艺过程包括：

1）提取长链二元酸粗酸过程

将pH值8～9的发酵液加热灭活，进入微滤或超滤装置，脱除菌体蛋白等，得到澄清的滤液，加硫酸酸化至pH值2.0～4.0，并在搅拌下加热，得到长链二元酸结晶水溶液，降温该水溶液并过滤，用大量的水洗涤该滤饼并用空气吹干，得到含湿量较低的滤饼；

2）溶剂纯化长链二元酸过程

    以提取过程获得的滤饼为原料，与一定量的溶剂混合加热溶解，加入吸附剂吸附不溶性固形物和色素等杂质，趁热过滤，澄清的滤液进行降温结晶，然后固液分离，经过洗涤或热水重结晶过程，获得纯净的长链二元酸湿晶体，再进一步干燥获得产品，同时溶剂相需要采用精馏等手段精制回用。在此过程中所用的溶剂主要有：含氧的有机物（如乙酸、醇类、酮类、酯类）和芳烃类溶剂（如甲苯）等。

 一般的，经过上述两个过程，发酵长链二元酸产品中的总氮可以达到聚合级标准。

在提取长链二元酸粗酸过程中，碱性的发酵液通过微滤或超滤除去了不溶性的菌体等蛋白，而应在酸性条件下等电沉淀或变性析出的可溶性蛋白，在经过二元酸的酸化结晶析出和过滤步骤时，因被二元酸结晶包埋和二元酸滤饼截留，而使得大部分可溶性蛋白与长链二元酸混合在一起，从而导致长链二元酸粗品的总氮高于30μg/g。因滤饼中蛋白含量较高，使得此过程获得粗品色泽黄、粘度大、易结块，使粗品的进一步脱水干燥能耗更高。而只有进一步利用溶剂对粗品进行精制，才能获得符合总氮＜30μg/g标准的产品，但是生产流程更长，产品收率降低，设备投资更高，增加了生产成本，降低了生产效率，而且使用的溶剂对操作人员和环境带来了巨大的危害。

CN201310045908.X公开的由微生物法生产的长链二元酸中脱除有机胺氮杂质的方法，包括了以下步骤：a、利用热带假丝酵母菌的诱变菌株发酵氧化正构烷烃获得的长链二元酸初品，用经过蒸馏后冷凝下来的丙酮或丁酮液体，在常温常压下溶解二元酸初品；b、将步骤a溶解初品后形成的溶液，用过滤精度0.1-50μm的滤材进行过滤，保留滤液，滤渣即为脱除物；c、将过滤后的滤液，在加热蒸发器中，用蒸馏的方法进行浓缩，被蒸馏出的丙酮或丁酮蒸汽冷凝后循环使用；d、在加热蒸发器中，被浓缩后的母液将有二元酸晶体析出，过滤收取固相物质，并经干净空气吹扫后，即得到长链二元酸精制品。虽然该方法获得的长链二元酸产品中氮含量低于12ppm，但是由于采用了丙酮或丁酮低沸点溶剂（丙酮56.1℃，丁酮79.6℃），对处理过程中装置的密封性能提出了更高的要求，尤其该方法实施过程中采用空气吹扫含有溶剂的结晶二元酸，此过程实施较为危险，易形成爆炸气体混合物，而且该混合物中的酮溶剂较难回收，必然会对环境造成污染。而且丙酮在酸的存在下不稳定，易生成异丙叉丙酮，影响了最终产品的纯度和应用。

发明内容