一种长链二元酸的提取方法及系统
技术领域
本发明涉及长链二元酸,具体为一种生物发酵法生产的长链二元酸的提取方法及系统。
背景技术
长链二元酸(Long chain dicarboxylic acids,LCDA,简称DCn,n=9~18)是一种重要的有机中间体,被广泛应用于化工、轻工、农药、医药、新材料等领域。长链二元酸在自然界中并不存在,一般可以通过化学合成法和生物发酵法制备得到。化学合成方法合成路线长,反应条件严格,以化学法合成的长链二元酸品种较少,只有十二碳二元酸等少数品种。目前,最为常规的长链二元酸制备方法是通过长碳链的烷烃、脂肪酸、脂肪酸酯或脂肪酸盐在特定菌种下经生物发酵获得。长链二元酸的提取和纯化技术也影响最终工业化生产的二元酸的质量和成本。
公开号为CN102476987A的专利申请公开了一种超滤与液液萃取结合精制长链二元酸的方法,将发酵工段的发酵液通过微滤膜过滤去除固体颗粒后,先经过3000~50000道尔顿分子通量的有机超滤膜过滤,脱除滤液中部分蛋白质和色素,而后超滤液与萃取剂(一种或多种C4~C12的一元醇)混合加热酸化,控制一定的pH值与温度下,萃取剂和超滤液混合搅拌一定的时间,而后进行液液分离,取萃取相冷却结晶,除去溶剂后得到提纯的产品。
由于在上述提纯过程中使用了有机溶剂,导致结晶湿品中会有溶剂残留,在干燥过程中需要增加溶剂回收装置,同时产品中的溶剂无法在干燥过程中完全去除,从而影响产品的最终性能。且有机溶剂易挥发易损失,成本较高。
另外,现有的发酵液精制长链二元酸过程中,发酵底物烷烃通常难以采用常规的过滤或离心方式去除,原因在于发酵液中残留的烷烃以液态形式存在,分子尺度与长链二元酸接近,有时与体系中的复杂组分形成乳化液滴,或与其中的固形物发生吸附等,使得利用离心等常规手段难以去除。
若长链二元酸产品中灰分、含氮化合物、烷烃、有机溶剂、杂酸等杂质含量高,则在以其为原料制备聚酰胺的过程中,这些杂质会影响二元酸与二元胺的聚合,进而影响所制得的聚酰胺的性能;例如,杂酸(如一元酸)含量高时,所制得聚酰胺的聚合度会达不到理论值,聚酰胺树脂的分子量、粘数、流动性偏离预期;又如,由于二元酸与二元胺的聚合过程是在高温高压条件下进行,含氮化合物的存在容易导致发生副反应,产生有色基团,进而使聚酰胺产品变色。
综上所述,现有的从发酵液中提纯长链二元酸的方法,大多存在工艺复杂的问题,且二元酸产品杂质含量高,有烷烃、溶剂残留,会影响到二元酸制备的聚酰胺产品的性能。
发明内容
本发明提供了一种长链二元酸的提取方法,包括如下步骤:
(1)将长链二元酸发酵液通过一级膜过滤处理,得第一滤液;将所述第一滤液经脱色处理、酸化结晶、固液分离处理,得到第一固体;
(2)将所述第一固体、碱和水混合形成溶液,将所述溶液进行二级膜过滤处理,得第二滤液;将所述第二滤液经脱色处理、酸化结晶、固液分离处理,得到第二固体;
(3)将所述第二固体与水混合形成混合物,将所述混合物在105~150℃进行保温处理,然后降温结晶、进行固液分离处理。
本发明还提供了一种长链二元酸,由上述的方法提取得到。
本发明进一步提供了一种长链二元酸的提取系统,包括:
一级膜过滤单元,用于长链二元酸发酵液的第一膜过滤;
第一酸化结晶单元,用于对所述第一膜过滤后所得的第一滤液进行酸化结晶,得到第一固液混合物;
第一分离单元,用于将所述第一固液混合物进行固液分离;
二级膜过滤单元,用于将所述第一分离单元分离的固体形成溶液,并进行第二膜过滤;
第二酸化结晶单元,用于对所述第二膜过滤后所得的第二滤液进行酸化结晶,得到第二固液混合物;
第二分离单元,用于将所述第二固液混合物进行固液分离;以及
结晶单元,用于将所述第二分离单元分离的固体形成溶液,并进行保温、降温结晶,得到第三固液混合物;以及
第三分离单元,用于将所述第三固液混合物进行固液分离。
本发明一实施方式的长链二元酸的提取方法,可使所得长链二元酸产品的纯度高、烷烃残留极低、且无有机溶剂残留。
附图说明
图1为本发明一实施方式的长链二元酸的提取系统的示意图。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化,其皆不脱离本发明的范围,且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用,而非用以限制本发明。其中,“一级”、“二级”、“三级”“第一”“第二”“第三”等用于对多个相同名称的工艺或产品进行区分,并非其进行限定。
本发明一实施方式提供了一种长链二元酸的提取方法,用于从长链二元酸发酵液中提取长链二元酸,该方法包括:
(1)将长链二元酸发酵液通过一级膜过滤处理,得第一滤液;将第一滤液经脱色处理、酸化结晶、固液分离处理,得到第一固体;
(2)将第一固体加入水中,加碱使第一固体溶解形成溶液,将该溶液进行二级膜过滤处理,得第二滤液;将第二滤液经脱色处理、酸化结晶、固液分离处理,得到第二固体;
(3)将第二固体与水混合形成混合物,将该混合物在105~150℃进行保温处理,然后降温结晶、进行固液分离处理。
本发明中,长链二元酸发酵液可以是通过以烷烃、脂肪酸及其衍生物为底物,利用微生物发酵的方法得到的发酵液;其中的微生物用以通过氧化将烷烃、脂肪酸、脂肪酸衍生物的末端甲基转化为羧基,从而生成长链二元酸。
于一实施方式中,长链二元酸为C9~C18的二元羧酸。
于一实施方式中,长链二元酸为直链饱和或不饱和的二元羧酸。
于一实施方式中,长链二元酸可以是壬二酸、癸二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸、十四碳二元酸、十五碳二元酸、十六碳二元酸、十七碳二元酸、十八碳二元酸、9-烯-十八碳二酸中的一种或多种。
于一实施方式中,可将长链二元酸发酵液加热至50~100℃,进一步为70~90℃,之后再进行一级膜过滤。
于一实施方式中,进行一级膜过滤前,长链二元酸发酵液的温度可以为65℃、68℃、72℃、74℃、75℃、76℃、78℃、80℃、82℃、84℃、85℃、86℃、88℃、90℃、92℃、95℃、96℃、98℃。
于一实施方式中,可将长链二元酸发酵液的pH值调至6.0~12,以使长链二元酸溶解,进一步为8~11,之后再进行一级膜过滤。
于一实施方式中,进行一级膜过滤前,长链二元酸发酵液的pH值可以为8.2、8.4、8.5、8.6、8.8、9.0、9.2、9.4、9.5、9.8、10、10.2、10.4、10.5、10.6、10.8、11.0、11.2、11.5、11.6、11.8。
于一实施方式中,可通过加碱对发酵液的pH值进行调整,碱的种类包括但不限于氢氧化钠和/或氢氧化钾。
于一实施方式中,一级膜过滤的温度为50~100℃,进一步可以为60~100℃,例如50℃、52℃、55℃、58℃、60℃、62℃、64℃、65℃、66℃、68℃、70℃、72℃、75℃、78℃、80℃、82℃、85℃、88℃、90℃、92℃、95℃、98℃。
于一实施方式中,一级膜过滤采用微滤膜过滤或超滤膜过滤;通过一级膜过滤,可去除发酵液中大部分的烷烃、发酵微生物的细胞组织、色素等杂质。
于一实施方式中,一级膜过滤过程中,膜两侧的压力差为0.05~0.6MPa,例如0.06MPa、0.08MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa。
于一实施方式中,二级膜过滤采用超滤膜过滤。酸化结晶过程可以去除一部分与二元酸晶体结构或二元酸溶解度存在差异的的杂质,结晶出的长链二元酸固体再溶解后,长链二元酸溶液中杂质的分布及类型发生变化,结合超滤膜过滤可以去除无法在简单多级过滤过程中去除的杂质。
于一实施方式中,二级膜过滤的温度为20~100℃,进一步可以为20~45℃,进一步可以为30~40℃,例如22℃、24℃、25℃、26℃、28℃、30℃、32℃、34℃、35℃、36℃、38℃、39℃、41℃、42℃、44℃。
于一实施方式中,还包括在一级膜过滤、二级膜过滤之后进行的三级膜过滤。
于一实施方式中,三级膜过滤采用超滤膜过滤。
于一实施方式中,三级膜过滤的温度为20~45℃,进一步可以为30~40℃,例如22℃、24℃、25℃、26℃、28℃、30℃、32℃、34℃、35℃、36℃、38℃、39℃、41℃、42℃、44℃。
于一实施方式中,微滤膜的孔径为0.01~1微米,进一步可以为0.01~0.2微米,进一步可以为0.05~0.1微米。
于一实施方式中,超滤膜的截留分子量为1000~200000Da,进一步可以为2000~100000Da,再进一步可以为2000~20000Da,例如3000Da、5000Da、10000Da、50000Da。
于一实施方式中,超滤膜包括但不限于陶瓷膜、聚丙烯膜、聚砜膜、聚醚砜膜等。
于一实施方式中,脱色处理是通过将待脱色的液体(步骤(1)或(2)的滤液)与脱色剂进行接触来实现。
于一实施方式中,脱色处理可包括将待脱色的液体与固体脱色剂进行固液混合脱色;进一步地,可以通过对固液混合物进行搅拌来提高脱色效果。滤液脱色后可通过过滤的方式,如板框过滤,去除脱色剂。脱色剂的用量可以是滤液质量的0.05~5wt%,0.2~4wt%,例如0.5wt%,3.0wt%,3.5wt%。
以长链二元酸计,控制每级膜过滤后的滤液的浓度在2~10wt%,优选2~8wt%,如3wt%、6wt%。可以通过稀释或浓缩的方法对滤液的浓度进行控制。
于另一实施方式中,可将待脱色的液体流经脱色剂,收集流出液从而获得脱色的溶液。
于一实施方式中,脱色剂包括但不限于粉末活性炭、颗粒活性炭、活性炭纤维、活性白土、硅藻土。
于一实施方式中,脱色处理的温度为50~100℃,进一步可以为60~80℃,例如65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃。
于一实施方式中,脱色处理的时间为10~180分钟,进一步可以为15~120分钟,例如20分钟、25分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟、80分钟、100分钟、150分钟。
于一实施方式中,步骤(1)至(3)中的固液分离可以是离心分离、过滤分离。
于一实施方式中,可对步骤(1)、(2)固液分离所得滤液进行回收无机盐的处理,以用于发酵二元酸过程的培养基。滤液中除了含有硫酸钠、硫酸钾或硝酸钾等,还可能含有色素、有机酸等杂质,可将其经过除杂和精制获得硫酸钠、硫酸钾或硝酸钾等晶体,直接用作化工添加剂、农业用添加剂。还可以将所得硫酸钠、硫酸钾或硝酸钾盐通过双极膜电解,获得相应硫酸和碱,回用至长链二元酸生产过程。实现资源综合利用和循环经济,减少排放。
于一实施方式中,步骤(1)、(2)中的酸化结晶包括将滤液脱色处理后的溶液的pH值调至2~5.5,进一步可以为2.5~4,例如2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、3.7、3.8、4.0、4.2、4.3、4.5、4.7、5.2,之后进行结晶。
于一实施方式中,通过向滤液中加入酸来调节其pH值,该酸可以是无机酸和/或有机酸。
于一实施方式中,无机酸包括但不限于盐酸、硫酸、硝酸;有机酸包括但不限于醋酸。
于一实施方式中,第一固体的含水量为3~10wt%,例如5wt%、7wt%、8wt%。
于一实施方式中,在将第一固体或第二固体分散于水中之前,可以对第一固体或第二固体进行水洗。
于一实施方式的步骤(2)中,向水中加入碱以促进第一固体的溶解,所加入的碱包括但不限于氢氧化钠和/或氢氧化钾。
于一实施方式的步骤(2)中,在加碱使第一固体溶解的过程中可以进行加热和搅拌,以促进第一固体的溶解。
于一实施方式的步骤(2)中,可以将第一固体与碱的水溶液混合,以促进第一固体溶解。
于一实施方式中,在步骤(2)的滤液脱色处理后、酸化结晶前可以进行三级膜过滤。
于一实施方式的步骤(3)中,第二固体和溶剂水的质量比可以为1:(2~20),进一步可以为1:(3~15),进一步可以为1:(3~10)。
于一实施方式的步骤(3)中,保温处理的温度为120~140℃。
于一实施方式的步骤(3)中,保温处理的温度可以为106℃、108℃、109℃、110℃、112℃、114℃、115℃、116℃、118℃、120℃、122℃、124℃、125℃、126℃、128℃、130℃、132℃、133℃、135℃、136℃、138℃、139℃、140℃、142℃、145℃、146℃、148℃。
于一实施方式的步骤(3)中,保温处理的时间为15~150分钟,进一步可以为30~90分钟,例如20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟、70分钟、80分钟、100分钟、120分钟等。
于一实施方式的步骤(3)中,保温处理后,降温的终点温度为25~65℃,进一步可以为30~50℃,例如28℃、32℃、34℃、35℃、36℃、38℃、40℃、42℃、44℃、45℃、46℃、48℃、50℃、52℃、55℃、58℃、60℃、62℃。
于一实施方式的步骤(3)中,保温处理后,先降温至85~115℃,再降温至终点温度。例如先降温至88℃、90℃、92℃、95℃、98℃、100℃、105℃、108℃、110℃、112℃、114℃,再降至终点温度。
于一实施方式的步骤(3)中,保温处理后首先降温至97~115℃(第一段降温过程),例如98℃、99℃、100℃、105℃、108℃、110℃、112℃、114℃;再降温至85~95℃(第二段降温过程),例如88℃、90℃、91℃、93℃、94℃;然后降温至终点温度(第三段降温过程)。进一步地,第一段降温过程的平均降温速率为0.5~12℃/h,进一步可以为0.5~8℃/h,例如3℃/h、5℃/h、6℃/h、10℃/h、12℃/h、14℃/h。第二段降温过程的平均降温速率为2~15℃/h,进一步可以为2~8℃/h,例如3℃/h、5℃/h、6℃/h、10℃/h、12℃/h、14℃/h。第三段降温过程的平均降温速率为12~25℃/h,进一步可以为16~20℃/h,例如12.5℃/h、13℃/h、14℃/h、15℃/h、16℃/h、17℃/h、18℃/h、19℃/h。
通过控制步骤(3)的降温过程,利用杂质与二元酸晶体性质上的差异,一方面杂质高温下溶出受热力学控制如溶解度差异,使杂质残留在水中;另一方面,通过程序降温,杂质与二元酸晶体生长速率存在差异,即控制其结晶/沉淀动力学速率,使得二元酸晶体与杂质进一步分开。降温至终点固液分离后,可以进一步提高了二元酸产品的纯度。
于一实施方式中,可将步骤(3)固液分离所得滤液用于步骤(2)的第一固体的溶解。
本发明一实施方式的长链二元酸的提取方法,通过调整一些步骤的温度等工艺参数及步骤可使得长链二元酸产品中未检出烷烃残留,可以降低各杂质的含量,提高长链二元酸产品以及后续制备的聚酰胺产品的品质。
本发明一实施方式的长链二元酸的提取方法,可以克服有机溶剂结晶法导致的产品质量差、溶剂污染环境等弊端,适合生物发酵法制备的长链二元酸的提取纯化。
本发明一实施方式通过采用两级膜过滤、碱溶-酸沉淀、高温结晶工艺,使获得的二元酸产品纯度高、颜色洁白、低灰分,金属离子、氮含量低,且不含有机溶剂,烷烃残留量极低甚至无残留,提高了长链二元酸产品以及后续制备的聚酰胺产品的品质。
本发明一实施方式提供了一种长链二元酸,通过使用上述的提取方法得到。
本发明一实施方式提供了一种实现上述提取方法的长链二元酸的提取系统,包括一级膜过滤单元、第一酸化结晶单元、第一分离单元、二级膜过滤单元、第二酸化结晶单元、第二分离单元、结晶单元和第三分离单元。
参照图1,于一实施方式中,一级膜过滤单元用于长链二元酸发酵液的第一膜过滤,在一级膜过滤单元中可设置过滤膜,例如微滤膜或超滤膜。
于一实施方式中,一级膜过滤单元还可以对膜过滤处理后滤液进行稀释或浓缩。
于一实施方式中,提取系统包括发酵液储罐,发酵液储罐可与一级膜过滤单元相连,用于盛放长链二元酸发酵液。
于一实施方式中,提取系统包括用于发酵液储罐加热的加热装置,以使长链二元酸发酵液于一定温度下,例如50~100℃,进行一级膜过滤。
于一实施方式中,长链二元酸发酵液在一级膜过滤单元经膜过滤处理后,得到滤液(第一滤液),第一酸化结晶单元用于第一滤液的酸化结晶。
于一实施方式中,第一酸化结晶单元包括酸化罐,第一滤液可在酸化罐中进行酸化结晶,得到固液混合物。
于一实施方式中,在一级膜过滤单元和第一酸化结晶单元之间还可设置第一脱色单元,以对第一滤液进行脱色处理之后再进行酸化结晶。
于一实施方式中,第一脱色单元可以包括脱色罐和过滤分离机;脱色罐用于将待脱色的液体与固体脱色剂进行固液混合脱色;脱色完成后可通过过滤分离机去除固体脱色剂。所述过滤分离机可以为板框过滤机。
于一实施方式中,第一脱色单元包括用于脱色罐加热的加热装置,以使脱色处理于一定温度下(例如50~100℃)进行。
于一实施方式中,第一分离单元用以将第一酸化结晶单元中的固液混合物进行固液分离。
于一实施方式中,第一分离单元可包括过滤分离机或离心分离机。
于一实施方式中,经第一分离单元分离后的固体进入二级膜过滤单元进行进一步的溶解、膜过滤处理。
于一实施方式中,二级膜过滤单元还可以对膜过滤处理后滤液进行稀释或浓缩。通过控制滤液的浓度在一定范围内,可以提高膜过滤的通量,减少浓差极化和膜污染,且配合脱色和酸化结晶步骤更好实现提纯二元酸。
于一实施方式中,二级膜过滤单元包括溶解罐和超滤膜,通过溶解罐可将第一分离单元所得固体溶解以重新形成溶液,所形成的溶液可通过超滤膜进行第二膜过滤,得到滤液(第二滤液)。
于一实施方式中,二级膜过滤单元包括加热装置,以使溶解罐中的溶液于一定温度下,例如20~100℃,进行二级膜过滤。
于一实施方式中,一级膜过滤单元中的微滤膜的孔径可以为0.01~1微米,进一步可以为0.01~0.2微米,再进一步可以为0.05~0.1微米。
于一实施方式中,一级膜过滤单元或二级膜过滤单元中的超滤膜的截留分子量可以为1000~200000Da,进一步可以为2000~100000Da,再进一步可以为2000~20000Da。
于一实施方式中,超滤膜包括但不限于陶瓷膜、聚丙烯膜、聚砜膜、聚醚砜膜等。
于一实施方式中,第二酸化结晶单元用于第二滤液的酸化结晶。
于一实施方式中,第二酸化结晶单元包括酸化罐,第二滤液可在酸化罐中进行酸化结晶,得到固液混合物。
于一实施方式中,在二级膜过滤单元和第二酸化结晶单元之间还可设置第二脱色单元,以对第二滤液进行脱色处理。
于一实施方式中,第二脱色单元的结构可以与第一脱色单元相同。
于一实施方式中,可于第二脱色单元与第二酸化结晶单元之间设置三级膜过滤单元,以对脱色后的液体进行膜过滤;其中,在三级膜过滤单元中可设置超滤膜。
于一实施方式中,第二分离单元用以将第二酸化结晶单元中的固液混合物进行固液分离。
于一实施方式中,第二分离单元可包括过滤分离机或离心分离机。
于一实施方式中,经第二分离单元分离后的固体进入结晶单元进行结晶处理。
于一实施方式中,结晶单元包括结晶罐,通过结晶罐可将第二分离单元分离的固体与水混合形成混合物,并将所得混合物进行保温处理之后降温进行结晶,得到固液混合物。
于一实施方式中,结晶单元包括用于结晶罐加热的加热装置,以使结晶罐中的混合物于一定温度下,例如105~150℃,进行保温处理。
于一实施方式中,第三分离单元用于将结晶单元的固液混合物进行固液分离。
于一实施方式中,第三分离单元可包括过滤分离机或离心分离机。
于一实施方式中,可进一步包括干燥单元,以将第三分离单元分离的固体进行干燥,得到长链二元酸产品。
于一实施方式中,干燥单元包括干燥机。
本发明中,酸化罐、脱色罐、溶解罐、结晶罐、加热装置等均可以为现有的装置。
以下,通过具体实施例对本发明一实施方式的长链二元酸的提取方法进行进一步说明。其中,所使用的原料,如无特别说明,均为市售获得,所采用的测试方法如下:
1.长链二元酸气相色谱检测
采用标准长链二元酸样品作为对照,参考GB5413.27-2010婴幼儿食品和乳品中脂肪酸的测定。
2.灰分检测
取待测样品在坩埚内灼烧,然后在700~800℃马弗炉内灼烧2小时,降温恒重后测定重量,计算得到百分重量。
3.总氮测定
采用凯氏定氮法。
4.烷烃残留量检测
4.1仪器
GC-14C气相色谱仪,色谱柱:SPB-1701 30m x 0.25mm x 0.25um。
4.2检测过程
4.2.1甲酯化处理
称取0.75g样品至反应管中,加入5ml甲醇和1ml 6mol/L盐酸甲醇溶液,密闭,于100℃加热30min后,冷却至室温。加入固体碳酸氢钠3克反应至溶液无气泡冒出,静置得到澄清液,然后缓慢加入碳酸氢钠中和至溶液不产生CO2气体。
4.2.2烷烃残留检测
用0.45um的针筒过滤器取1ml甲酯化处理后的样品,注入GC-14C气相色谱仪。采用面积归一化法计算烷烃残留。
5.透光率测试:
利用物质颜色不同,在一定波长下透光率、吸收性质的不同,用二元酸样品25%的二甲基亚砜溶液在440、550nm处的透光率的来表示二元酸产品颜色。
6.聚酰胺黄色指数(YI)测试:
黄色指数为:以国际照明委员会(CIE)标准C光源,以氧化镁为基准的黄色值。黄色指数YI的计算方法如下所示:
YI=(100(1.28X-1.06Z))/Y
其中,X、Y、Z分别为所测得的三刺激值。
黄色指数仪检测,检测温度为25±5℃;相对湿度:50±20%;
检测方法:
对于透明试样侧定其相对于空气的光谱透射率(透过法);对于不透明和半透明试样应测定相对于基准白板或工作白板的光谱反射率(反射法)。背景为白色工作板;粉状、颗粒状试样需在玻璃容器中用反射法从底面测定,为了防止外界光线的影响,玻璃容器上盖一个黑罩。
经仪器自动积分求得试样相对于标准照明体C的光谱三刺激值X,Y,Z。
色度计和色差计均属于滤色器式三刺激值测色计,可以直接读取X,Y,Z值。
对均质塑料,测量光孔直径应≥12毫米;对非均质塑料,测量光孔直径应≥10毫米。
实施例1
按照专利文献CN1570124A实施例4的发酵方法,得到十二碳二元酸发酵液。
(1)将十二碳二元酸的发酵液加碱调节pH值为9.7,加热至90℃,发酵液在90℃经陶瓷微滤膜过滤,得到十二碳二元酸滤液;其中,陶瓷微滤膜孔径为0.05um,膜两侧压力差为0.3MPa;
以十二碳二元酸计,控制微滤膜过滤后的滤液的浓度控制在5.7wt%,将十二碳二元酸滤液用2.5wt%的活性炭在90℃保温脱色25分钟,过滤,得到十二碳二元酸清液;
将脱色处理得到的十二碳二元酸清液用硫酸调节pH至3.0进行酸化结晶,过滤,得到含十二碳二元酸的第一固体;
(2)将第一固体(含水量为3wt%)加入水中,加氢氧化钠使粗品溶解,用超滤膜过滤,过滤温度为35℃,超滤膜的截留分子量为3000Da;
以十二碳二元酸计,控制超滤膜过滤后的滤液的浓度控制在5.7wt%,将滤液使用2.5wt%的活性炭在90℃脱色25分钟,经过板框过滤,得到脱色液;
将脱色液用硫酸调节pH值至2.8进行酸化结晶,过滤,得到含十二碳二元酸的第二固体。
(3)将第二固体加入水中,第二固体和水的质量比为1:10,在120℃保温60分钟后,经4小时降温到100℃,再经2小时降温到90℃,进一步经4小时降温到40℃,析晶,过滤,得到固体,对固体进行干燥,即得十二碳二元酸产品。
实施例2
按照专利文献CN1570124A实施例6的发酵方法,得到十四碳二元酸发酵液。
(1)将十四碳二元酸的发酵液加碱调节pH值为9.0,加热至90℃,发酵液在90℃经陶瓷微滤膜过滤,得到十四碳二元酸滤液;其中,陶瓷微滤膜孔径为0.05um,膜两侧压力差为0.5MPa;
以十四碳二元酸计,控制微滤膜过滤后的滤液的浓度控制在4.5wt%,将十四碳二元酸滤液用2.5wt%的活性炭在90℃保温脱色25分钟,过滤,得到十四碳二元酸清液;
将脱色处理得到的十四碳二元酸清液用硫酸调节pH至3.0进行酸化结晶,过滤,得到含十四碳二元酸的第一固体;
(2)将第一固体(含水量为5wt%)加入水中,加氢氧化钠使粗品溶解,用超滤膜过滤,过滤温度为35℃,超滤膜的截留分子量为10000Da;
以十四碳二元酸计,控制超滤膜过滤后的滤液的浓度控制在4.5wt%,将滤液使用2.5wt%的活性炭在90℃脱色25分钟,经过板框过滤,得到脱色液;
将脱色液用硫酸调节pH值至2.8进行酸化结晶,过滤,得到含十四碳二元酸的第二固体。
(3)将第二固体加入水中,第二固体和水的质量比为1:10,在130℃保温30分钟后,经5小时降温到100℃,再经2小时降温到90℃,进一步经4小时降温到40℃,析晶,过滤,得到固体,对固体进行干燥,即得十四碳二元酸产品。
实施例3
按照专利文献CN1570124A实施例8的发酵方法,得到十六碳二元酸发酵液。
(1)将十六碳二元酸的发酵液加碱调节pH值为8.3,加热至80℃,发酵液在80℃经陶瓷微滤膜过滤,得到十六碳二元酸滤液;其中,陶瓷微滤膜孔径为0.1um,膜两侧压力差为0.2MPa;
以十六碳二元酸计,控制微滤膜过滤后的滤液的浓度控制在3.7wt%,将十六碳二元酸滤液用4wt%的活性炭在80℃保温脱色25分钟,经板框过滤,得到十六碳二元酸清液;
将脱色处理得到的十六碳二元酸清液用硫酸调节pH至3.0进行酸化结晶,过滤,得到含十六碳二元酸的第一固体;
(2)将第一固体(含水量为8wt%)加入水中,加氢氧化钠使粗品溶解,用超滤膜过滤,过滤温度为35℃,超滤膜的截留分子量为5000Da;
以十六碳二元酸计,控制超滤膜过滤后的滤液的浓度控制在3.7wt%,将滤液使用2.5wt%的活性炭在90℃脱色25分钟,经过板框过滤,得到脱色液;
将脱色液用硫酸调节pH值至3.5进行酸化结晶,过滤,得到含十六碳二元酸的第二固体。
(3)将第二固体加入水中,第二固体和水的质量比为1:10,在135℃保温60分钟后,经5小时降温到100℃,再经1小时降温到90℃,进一步经3小时降温到50℃,析晶,过滤,得到固体,对固体进行干燥,即得十六碳二元酸产品。
实施例4
按照专利文献CN1570124A实施例5的发酵方法,得到十三碳二元酸发酵液。
(1)将十三碳二元酸的发酵液加碱调节pH值为10.0,加热至90℃,发酵液在90℃经陶瓷微滤膜过滤,得到十三碳二元酸滤液;其中,陶瓷微滤膜孔径为0.05um,膜两侧压力差为0.5MPa;
以十三碳二元酸计,控制微滤膜过滤后的滤液的浓度控制在5.0wt%,将十三碳二元酸滤液用3wt%的活性炭在90℃保温脱色60分钟,过滤,得到十三碳二元酸清液;
将脱色处理得到的十三碳二元酸清液用硫酸调节pH至2.5进行酸化结晶,过滤,得到含十三碳二元酸的第一固体;
(2)将第一固体(含水量为5wt%)加入水中,加氢氧化钠使粗品溶解,用超滤膜过滤,过滤温度为35℃,超滤膜的截留分子量为2000Da;
以十三碳二元酸计,控制超滤膜过滤后的滤液的浓度控制在5.0wt%,将滤液使用3wt%的活性炭在90℃脱色40分钟,经过板框过滤,得到脱色液;
将脱色液用硫酸调节pH值至2.8进行酸化结晶,过滤,得到含十三碳二元酸的第二固体。
(3)将第二固体加入水中,第二固体和水的质量比为1:5,在115℃保温30分钟后,经4小时降温到100℃,再经2小时降温到90℃,进一步经4小时降温到40℃,析晶,过滤,得到固体,对固体进行干燥,即得十三碳二元酸产品。
实施例5
按照专利文献CN1570124A实施例4的发酵方法,得到十二碳二元酸发酵液。
(1)将十二碳二元酸的发酵液加碱调节pH值为8.0,加热至65℃,发酵液在65℃经陶瓷微滤膜过滤,得到十二碳二元酸滤液;其中,陶瓷微滤膜孔径为0.05um,膜两侧压力差为0.3MPa;
以十二碳二元酸计,控制微滤膜过滤后的滤液的浓度控制在5.7wt%,将十二碳二元酸滤液用2.5wt%的活性炭在90℃保温脱色25分钟,过滤,得到十二碳二元酸清液;
将脱色处理得到的十二碳二元酸清液用硫酸调节pH至3进行酸化结晶,过滤,得到含十二碳二元酸的第一固体;
(2)将第一固体(含水量为3wt%)加入水中,加氢氧化钠使粗品溶解,用超滤膜过滤,过滤温度为35℃,超滤膜的截留分子量为3000Da;
以十二碳二元酸计,控制超滤膜过滤后的滤液的浓度控制在5.7wt%,将滤液使用2.5wt%的活性炭在90℃脱色25分钟,经过板框过滤,得到脱色液;
将脱色液用硫酸调节pH值至2.8进行酸化结晶,过滤,得到含十二碳二元酸的第二固体。
(3)将第二固体加入水中,第二固体和水的质量比为1:10,在120℃保温60分钟后,经3小时降温到40℃,析晶,过滤,得到固体,对固体进行干燥,即得十二碳二元酸产品。
实施例6
按照专利文献CN1570124A实施例6的发酵方法,得到十四碳二元酸发酵液。
(1)将十四碳二元酸的发酵液加碱调节pH值为9.0,加热至90℃,发酵液在90℃经陶瓷微滤膜过滤,得到十四碳二元酸滤液;其中,陶瓷微滤膜孔径为0.05um,膜两侧压力差为0.5MPa;
以十四碳二元酸计,控制微滤膜过滤后的滤液的浓度控制在9.6wt%,将十四碳二元酸滤液用2.5wt%的活性炭在90℃保温脱色25分钟,过滤,得到十四碳二元酸清液;
将脱色处理得到的十四碳二元酸清液用硫酸调节pH至4.7进行酸化结晶,过滤,得到含十四碳二元酸的第一固体;
(2)将第一固体(含水量为5wt%)加入水中,加氢氧化钠使粗品溶解,用超滤膜过滤,过滤温度为35℃,超滤膜的截留分子量为50000Da;
以十四碳二元酸计,控制微滤膜过滤后的滤液的浓度控制在9.6wt%,将滤液使用2.5wt%的活性炭在90℃脱色25分钟,经过板框过滤,得到脱色液;
将脱色液用硫酸调节pH值至2.8进行酸化结晶,过滤,得到含十四碳二元酸的第二固体。
(3)将第二固体加入水中,第二固体和水的质量比为1:10,在130℃保温30分钟后,经5小时降温到100℃,再经2小时降温到90℃,进一步经4小时降温到40℃,析晶,过滤,得到固体,对固体进行干燥,即得十四碳二元酸产品。
实施例7
按照专利文献CN1570124A实施例8的发酵方法,得到十六碳二元酸发酵液。
(1)将十六碳二元酸的发酵液加碱调节pH值为8.3,加热至80℃,发酵液在80℃经陶瓷微滤膜过滤,得到十六碳二元酸滤液;其中,陶瓷微滤膜孔径为0.1um,膜两侧压力差为0.2MPa;
以十六碳二元酸计,控制微滤膜过滤后的滤液的浓度控制在3.7wt%,将十六碳二元酸滤液用4wt%的活性炭在80℃保温脱色25分钟,经板框过滤,得到十六碳二元酸清液;
将脱色处理得到的十六碳二元酸清液用硫酸调节pH至3.0进行酸化结晶,过滤,得到含十六碳二元酸的第一固体;
(2)将第一固体(含水量为8wt%)加入水中,加氢氧化钠使粗品溶解,用超滤膜过滤,过滤温度为35℃,超滤膜的截留分子量为5000Da;
以十六碳二元酸计,控制超滤膜过滤后的滤液的浓度控制在3.7wt%,将滤液使用2.5wt%的活性炭在55℃脱色40分钟,经过板框过滤,得到脱色液;
将脱色液用硫酸调节pH值至4.5进行酸化结晶,过滤,得到含十六碳二元酸的第二固体。
(3)将第二固体加入水中,第二固体和水的质量比为1:10,在108℃保温60分钟后,经4小时降温到100℃,再经1小时降温到90℃,进一步经2小时降温到60℃,析晶,过滤,得到固体,对固体进行干燥,即得十六碳二元酸产品。
实施例8
按照专利文献CN1570124A实施例5的发酵方法,得到十三碳二元酸发酵液。
(1)将十三碳二元酸的发酵液加碱调节pH值为10.0,加热至65℃,发酵液在65℃经陶瓷微滤膜过滤,得到十三碳二元酸滤液;其中,陶瓷微滤膜孔径为0.05um,膜两侧压力差为0.5MPa;
以十三碳二元酸计,控制微滤膜过滤后的滤液的浓度控制在5.0wt%,将十三碳二元酸滤液用3wt%的活性炭在90℃保温脱色60分钟,过滤,得到十三碳二元酸清液;
将脱色处理得到的十三碳二元酸清液用硫酸调节pH至4.8进行酸化结晶,过滤,得到含十三碳二元酸的第一固体;
(2)将第一固体(含水量为5wt%)加入水中,加氢氧化钠使粗品溶解,用超滤膜过滤,过滤温度为35℃,超滤膜的截留分子量为2000Da;
以十三碳二元酸计,控制超滤膜过滤后的滤液的浓度控制在5.0wt%,将滤液使用3wt%的活性炭在90℃脱色40分钟,经过板框过滤,得到脱色液;
将脱色液用硫酸调节pH值至2.8进行酸化结晶,过滤,得到含十三碳二元酸的第二固体。
(3)将第二固体加入水中,第二固体和水的质量比为1:5,在105℃保温30分钟后,经1小时降温到90℃,再经2小时降温到40℃,过滤,得到固体,对固体进行干燥,即得十三碳二元酸产品。
实施例9
按照专利文献CN1570124A实施例4的发酵方法,得到十二碳二元酸发酵液。
(1)将十二碳二元酸的发酵液加碱调节pH值为9.7,加热至40℃,发酵液在40℃经陶瓷微滤膜过滤,得到十二碳二元酸滤液;其中,陶瓷微滤膜孔径为0.05um,膜两侧压力差为0.3MPa;
以十二碳二元酸计,控制微滤膜过滤后的滤液的浓度控制在13.5wt%,将十二碳二元酸滤液用2.5wt%的活性炭在90℃保温脱色25分钟,过滤,得到十二碳二元酸清液;
将脱色处理得到的十二碳二元酸清液用硫酸调节pH至3.0进行酸化结晶,过滤,得到含十二碳二元酸的第一固体;
(2)将第一固体(含水量为3wt%)加入水中,加氢氧化钠使粗品溶解,用超滤膜过滤,过滤温度为35℃,超滤膜的截留分子量为3000Da;
以十二碳二元酸计,控制超滤膜过滤后的滤液的浓度控制在13.5wt%,将滤液使用2.5wt%的活性炭在90℃脱色25分钟,经过板框过滤,得到脱色液;
将脱色液用硫酸调节pH值至2.8进行酸化结晶,过滤,得到含十二碳二元酸的第二固体。
(3)将第二固体加入水中,第二固体和水的质量比为1:10,在122℃保温60分钟后,经5小时降温到15℃,析晶,过滤,得到固体,对固体进行干燥,即得十二碳二元酸产品。
对比例
按照专利文献CN1570124A实施例4的发酵方法,得到十二碳二元酸发酵液。将十二碳二元酸的发酵液加热至90℃,加碱调pH至8.5,在90℃离心分离。清液使用5wt%的活性炭,在90℃脱色30分钟,经过板框过滤,得到十二碳二元酸清液,将十二碳二元酸清液调节pH至3.0进行酸化结晶,过滤,洗涤,得十二碳二元酸产品。
将上述实施例及对比例所得产品进行相关性能测试,具体结果参见表1。
表1长链二元酸产品性能表
应用例
以制得的十二碳长链二元酸、十三碳长链二元酸为原料制备聚酰胺512、聚酰胺513,具体过程如下:
将100升聚合釜(K/SY166-2007型)用氮气置换空气,向反应釜中加入15kg纯水,然后加入115.2mol戊二胺,搅拌后,加入115.2mol十二碳二元酸或十三碳二元酸,将pH值调节至7.23(30℃盐溶液稀释至10%的检测结果),制得聚酰胺盐水溶液。
在氮气环境下,将油浴温度逐步升至288℃,聚合釜内压力升至1.5MPa后,开始排气,待釜内温度达到262℃时,抽真空至-0.07MPa,保持该真空度35分钟,制得聚酰胺512或聚酰胺513;对所得聚酰胺切片的黄色指数进行测试,具体结果参见表2、3。
表2聚酰胺512黄色指数测试结果表
|
黄色指数(YI) |
实施例1 |
3.10 |
实施例5 |
6.25 |
实施例9 |
9.44 |
对比例 |
23.71 |
表3聚酰胺513黄色指数测试结果表
|
黄色指数(YI) |
实施例4 |
3.75 |
实施例8 |
10.24 |
除非特别限定,本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。
本发明所描述的实施方式仅出于示例性目的,并非用以限制本发明的保护范围,本领域技术人员可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进,因而,本发明不限于上述实施方式,而仅由权利要求限定。