一種長(zhǎng)鏈有機(jī)酸的提純方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種長(zhǎng)鏈有機(jī)酸的精制方法，特別是從發(fā)酵液中獲得高純度長(zhǎng)鏈有機(jī) 酸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 長(zhǎng)鏈有機(jī)酸通式一般為CnH2n_204，其中n為10-18,是微生物利用液蠟等發(fā)酵而得 到的代謝產(chǎn)物。其發(fā)酵液是復(fù)雜的多相體系，其中含有未反應(yīng)的碳源、微生物細(xì)胞及碎片、 未利用的培養(yǎng)基和代謝產(chǎn)物以及微生物的分泌物等，尤其是其中含有大量蛋白質(zhì)、色素和 灰分等雜質(zhì)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的純度和應(yīng)用，并給該種類(lèi)有機(jī)酸的提取與精制帶來(lái)了困難。 [0003]目前，市場(chǎng)上對(duì)該種類(lèi)有機(jī)酸純度要求很高，特別是聚合級(jí)的純度要求更高，一般 要求有機(jī)酸單酸純度在98. 5wt%以上，總氮< 30Pg/g，目前只有用有機(jī)溶劑法提純才能獲 得符合此要求的聚合級(jí)產(chǎn)品，而且一般情況下，即使純度達(dá)到要求，其總氮含量仍較難達(dá)到 要求。
[0004] CN01142806. 6公開(kāi)的長(zhǎng)鏈二元酸精制方法中，以長(zhǎng)鏈二元酸干粉為原料，使用醇 類(lèi)作溶劑精制長(zhǎng)鏈二元酸。該法首先發(fā)酵液中的二元酸先經(jīng)活性炭吸附后，再酸化結(jié)晶、過(guò) 濾、水洗和干燥二元酸結(jié)晶濾餅得到長(zhǎng)鏈二元酸干粉，然后采用有機(jī)溶劑進(jìn)行精制。該方法 中，精制二元酸采用的溶劑是醇類(lèi)，在加熱溶解時(shí)，醇易與二元酸發(fā)生酯化反應(yīng)，導(dǎo)致最終 產(chǎn)品純度的降低，限制了在聚合方面的應(yīng)用。該方法精制的原料為含水的濾餅經(jīng)干燥后得 到二元酸干粉，對(duì)原料含水量的限制降低了該方法的操作彈性，增加了粗酸干燥的設(shè)備，導(dǎo) 致此工藝流程較長(zhǎng)，增加了生產(chǎn)成本。在有機(jī)溶劑精制二元酸時(shí)，采用吸附劑一般能達(dá)到脫 色的要求，但仍較難脫除其中的小分子蛋白，使總氮含量不符合要求。
[0005]CN200410018255. 7公開(kāi)的長(zhǎng)鏈二元酸精制方法中，首先對(duì)發(fā)酵法反應(yīng)液進(jìn)行預(yù)處 理，以除去其中的菌體及殘留烷烴或脂肪酸，得到有機(jī)酸清液，然后進(jìn)行酸化結(jié)晶，酸化結(jié) 晶液再經(jīng)板框壓濾得到有機(jī)酸粗品；最后將得到的粗品通過(guò)刮膜蒸發(fā)、短程蒸餾裝置在高 真空條件下精制或采用有機(jī)溶劑精制。該方法得到的二元酸粗品與溶劑混合溶解后，沒(méi)有 采取過(guò)濾等脫除去不溶性雜質(zhì)的操作步驟，這樣在降溫結(jié)晶過(guò)程中不溶性雜質(zhì)必然吸附結(jié) 晶表面，影響了產(chǎn)品純度，給產(chǎn)品的應(yīng)用帶來(lái)了不良的影響。而且該方法中的溶劑精制二元 酸過(guò)程，包括了兩次的溶劑重結(jié)晶操作，溶劑耗費(fèi)量較大，增加了溶劑回收精制的負(fù)擔(dān)，導(dǎo) 致操作過(guò)程較為復(fù)雜，并且采用溶劑法精制得到的二元酸純度最高僅有98. 75wt%，在生產(chǎn) 稍有波動(dòng)時(shí)，就可能得不到合格的產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種長(zhǎng)鏈有機(jī)酸的提純方法。與現(xiàn)有技術(shù)相 t匕，本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，能耗低，物料消耗少，所得到的有機(jī)酸純度高，小分子蛋白質(zhì)和色 素等雜質(zhì)含量低，適宜于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0007] 本發(fā)明一種長(zhǎng)鏈有機(jī)酸的提純方法，包括： I、 將終止發(fā)酵液加熱滅活； II、酸化使有機(jī)酸結(jié)晶析出，獲得有機(jī)酸結(jié)晶液； III、 將有機(jī)酸結(jié)晶液或過(guò)濾得到的有機(jī)酸濾餅與有機(jī)溶劑混合使有機(jī)酸溶解，所述的 有機(jī)溶劑為碳數(shù)為2~8的醚類(lèi)，向上述體系中加入質(zhì)量濃度為0. 03~2%的陽(yáng)離子表面活性 劑溶液，優(yōu)選為〇. 〇5~1wt%，陽(yáng)離子表面活性劑溶液的加入量為有機(jī)酸干基重量的5~100%， 優(yōu)選為1(T50 %，混合均勻后進(jìn)行有機(jī)相和水相分離； IV、 分離后的有機(jī)相經(jīng)水洗滌后，加入吸附劑，過(guò)濾脫除固形物； V、 步驟IV得到的有機(jī)相冷卻至有機(jī)酸結(jié)晶析出，經(jīng)過(guò)濾，干燥得到精制的有機(jī)酸產(chǎn) 品。
[0008] 本發(fā)明方法中，步驟I所述終止發(fā)酵液為微生物利用液蠟發(fā)酵而得到的代謝產(chǎn) 物，其中含有的有機(jī)酸分子通式為CnH2n_204，其中n為10-18,有機(jī)酸可以是單一一種有機(jī) 酸，也可以是混合有機(jī)酸。終止發(fā)酵液加熱滅活后，可以進(jìn)行過(guò)濾脫除菌體等雜質(zhì)，過(guò)濾可 以采用膜過(guò)濾等常規(guī)方法和設(shè)備。也可以在步驟III中分離脫除菌體等雜質(zhì)。加熱滅活溫 度一般為75°C?100°C。
[0009] 本發(fā)明方法中，步驟II所述的酸化可以采用常規(guī)方法進(jìn)行。所述酸化的pH值為 2. (T4. 0,加熱溫度為8(Tl00°C。本發(fā)明上述的酸化所用的酸可以是任意濃度的H2S04、HN03、 HC1 或11丨04。
[0010] 步驟III所用的有機(jī)溶劑為醚類(lèi)，所述的醚類(lèi)的碳數(shù)為2?8,優(yōu)選為乙醚、丙醚、異 丙醚、丁醚、異丁醚、戊醚、異戊醚、己醚等的一種或幾種，進(jìn)一步優(yōu)選為正丙醚、異丙醚、正 丁醚、異丁醚、異戊醚等的一種或幾種。
[0011] 步驟III所用的陽(yáng)離子表面活性劑為季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑，優(yōu)選四癸基三甲 基銨鹵化物，十六烷基三甲基銨鹵化物，十二烷基三甲基銨鹵化物，十六烷基吡啶嗡鹵化物 中的一種或幾種。
[0012] 本發(fā)明方法中，有機(jī)溶劑與有機(jī)酸干基的重量比為優(yōu)選為2:1~7:1。 有機(jī)酸結(jié)晶液或有機(jī)酸濾餅與有機(jī)溶劑優(yōu)選在加熱條件下溶解，加熱溫度一般為 80°C~150°C，優(yōu)選9(T12(TC，具體根據(jù)選用溶劑的沸點(diǎn)確定，一般低于所使用溶劑的沸點(diǎn) 溫度。
[0013] 本發(fā)明方法中，步驟IV中可以加入去離子水洗滌有機(jī)相一次或一次以上，并分離 出水相。
[0014] 本發(fā)明方法中，步驟IV中的吸附劑為活性炭、活性白土等中的一種或多種，優(yōu)選 為活性炭，加入量為有機(jī)酸干基重量的0.Olwt%?2.Owt%，優(yōu)選為0. 01wt%?l.Owt%，吸附時(shí) 間為 30min?60min。
[0015] 本發(fā)明方法中，步驟V中冷卻結(jié)晶溫度一般為使有機(jī)酸充分結(jié)晶為止，溫度一般 為 10°C?30°C。
[0016] 本發(fā)明方法中，步驟V中得到的有機(jī)溶劑濾液，可以循環(huán)使用。
[0017] 本發(fā)明方法可以獲得高純度的單一種類(lèi)的有機(jī)酸產(chǎn)品，也可以獲得混合有機(jī)酸產(chǎn) 品。
[0018] 雖然有機(jī)溶劑法精制該種類(lèi)有機(jī)酸為本領(lǐng)域常規(guī)方法，但現(xiàn)有方法中使用的最適 宜溶劑和最佳的工藝路線，也只能得到純度略高于產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)要求（98. 5%)的純度，這對(duì) 工業(yè)裝置的穩(wěn)定生產(chǎn)是不利的，在生產(chǎn)稍有波動(dòng)時(shí)，就可能得不到合格的產(chǎn)品。本發(fā)明方法 采用的醚類(lèi)溶劑和陽(yáng)離子表面活性劑的協(xié)同作用能夠使溶劑相中的小分子有機(jī)氮與色素 等高效轉(zhuǎn)移至水溶液中，并且僅使用極少量的吸附劑就可以得到純度大于99. 5%和總氮小 于30|ag/g的有機(jī)酸產(chǎn)品。在本領(lǐng)域中，目的產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到聚合級(jí)指標(biāo)要求已經(jīng)是不容易 的，在此基礎(chǔ)上純度每提高0. 1個(gè)百分點(diǎn)和總氮降低1個(gè)呢/g都是十分困難的，并且也都 是有重要意義和價(jià)值的，這對(duì)保證工業(yè)裝置穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，提高產(chǎn)品合格率等方面，具有重要的 作用，對(duì)后續(xù)合成工程塑料等聚合產(chǎn)品的質(zhì)量影響也是非常明顯的。
[0019] 本發(fā)明方法，在獲得高純度有機(jī)酸產(chǎn)品的同時(shí)，還具有工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，能耗低，物 料消耗少等優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的精制方法。本發(fā)明中，wt%為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[0021] 本發(fā)明方法中，發(fā)酵液中含有液蠟、菌體、未利用的培養(yǎng)基、代謝產(chǎn)物以及微生物 分泌物等，尤其是其中含有大量蛋白質(zhì)、色素等雜質(zhì)。有機(jī)酸結(jié)晶液可以采用本領(lǐng)域通常的 方法獲得，如可以采用下列至少一種方案： (1)將終止發(fā)酵液加熱并靜置，分去上層的液蠟，然后降溫并過(guò)濾除菌，得到濾液加酸 酸化至pH2. (T4. 0,并同時(shí)加熱，得到有機(jī)酸結(jié)晶液，或?qū)⒂袡C(jī)酸液過(guò)濾得到濾餅； 具體條件為：將終止發(fā)酵液加熱75°C~100°C，靜置，然后分去上層殘留的液蠟，再降溫 至60°C~90°C，經(jīng)過(guò)微濾和/或超濾設(shè)備，過(guò)濾除去菌體等雜質(zhì)得到清液，把得到的清液加 酸調(diào)節(jié)pH值至2. (T4. 0,并加熱至80°C~100°C，得到有機(jī)酸結(jié)晶液，或?qū)⒂袡C(jī)酸液過(guò)濾得到 濾餅。
[0022] (2)將發(fā)酵液加熱到75°C~100°C，并酸化至pH值2.0~4.0,靜置，分離回收液蠟， 得到有機(jī)酸結(jié)晶液。
[0023] (3)將發(fā)酵液加熱到75°C~90°C，進(jìn)入微濾或超濾裝置，脫除菌體和液蠟等，得到 的濾液酸化至pH值2. (T4. 0,并加熱至80°C~100°C，得到有機(jī)酸結(jié)晶液，或?qū)⒂袡C(jī)酸水溶液 過(guò)濾得到濾餅。
[0024] 實(shí)施例1 取200ml由熱帶假絲酵母菌發(fā)酵得到C12H2204有機(jī)酸發(fā)酵液，濃度為160g/l。加熱至 80°C，用H2S04將pH值調(diào)至3. 0,靜置2h，分去溶液殘留的液蠟，得到含菌體的C12H2204有機(jī) 酸結(jié)晶液。
[0025] 把得到含菌體的C12H2204有機(jī)酸結(jié)晶液與正丙醚(正丙醚與C12H2204重量比為7 :1) 混合，加熱至80°C，待有機(jī)酸溶解后，向混合液中加入16ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 05%的氯化十六 烷基三甲基銨，混合均勻后，靜止60min，分去下層水相；再向溶劑相中加入30ml去離子水 洗滌有機(jī)相，再次分去水相；隨后向有機(jī)相中加入〇. 3g活性炭保溫脫色30min，而后過(guò)濾除