[发明专利]一种精制十二碳二元酸的水相结晶方法

说明书

本发明公开一种精制十二碳二元酸的方法；取十二碳二元酸二钠盐发酵液，配制稀硫酸，待用；向结晶器中加入质量为十二碳二元酸二钠盐发酵液质量1～2倍的水，升温至60～80℃，搅拌；将十二碳二元酸二钠盐发酵液和稀硫酸同时流加到结晶器中，进行反应结晶，整个反应过程中的pH值控制在3～5；出晶后停止流加，养晶；养晶结束后继续同时流加十二碳二元酸二钠盐发酵液和稀硫酸，反应过程中的pH值控制在3～5；然后降温至室温，过滤，用水洗涤产品，干燥。本发明解决了粒度分布不均匀，易聚结，晶形差的问题，同时制得的产品总酸质量分数不小于99％，单酸质量分数不小于98.5％，氮含量不大于30mg/kg。

技术领域

本发明涉及一种十二碳二元酸的精制方法，更具体地说是涉及一种生物发酵法生产十二碳二元酸时产物分离提纯的精制方法，属于化工产品制备技术领域。

背景技术

十二碳二元酸(Dodecanedioic Acid，简称DDDA)又名月桂二酸，分子式为C₁₂H₂₂O₄，是化工过程中重要的中间原料，可用来制造工程塑料、尼龙12、尼龙热熔胶、香料、涂料、光电缆等，有着广泛的工业应用前景。

十二碳二元酸在自然界中不单独存在，其生产一般有化学合成和生物发酵两种方法。但由于化学合成法需要在苛刻的反应条件下进行，会导致环境污染严重及生产成本高等问题，因此限制了其工业应用。近年来，以石油轻蜡为原料经过微生物发酵路线合成十二碳二元酸，该工艺简单，无污染，但是终止发酵液中含有少量的菌体蛋白、色素、铁离子化合物等，并混杂着其他种类的长链二元酸。因此精制提纯工艺是微生物发酵法制备十二碳二元酸的重要环节。

目前，长链二元酸的提纯方法主要包括有机溶剂法与水相法两种。

中国专利申请CN91108814.8、CN01142806.6、CN106242960A及CN101985416A中都用到了有机溶剂来提纯二元酸产品。虽然有机溶剂法能一定程度的改善产品质量，但由于所用的有机溶剂大多数具有强烈的挥发性、腐蚀性且有毒有害、易燃易爆，因此对设备的密封性、材质有较高要求，对生产装置的安全、职业卫生有特殊要求，从而增加了投资成本。国家的环保政策越来越严格，复杂的有机溶剂必然带来后续复杂的回收处理问题，有机溶剂法在环保方面很难达标。另外，有机溶剂的价格较高、损耗较大，产品精制的成本居高不下，缺乏市场竞争力。

此外，中国申请专利CN0123162.6和CN03133560.8中均用到了高温熔融结晶，温度较高，对生产装置要求苛刻。中国申请专利CN102190572A提出的色谱分离仅局限在小试实验中，难以放大，实用性差。

相比上述有机溶剂法，由于十二碳二元酸在水中溶解度极低，因此水相结晶收率高，成本低，且用料简单易得，无毒性，三废少，回收简单，环保压力与工人劳动强度低，可以克服有机溶剂法的一系列缺陷。

中国申请专利CN1147016A的方法是将终止二元酸发酵液经直接加热，过滤除菌，80～95℃热态酸析结晶，产品过滤及干燥等步骤，快速有效地除去菌体，得到了纯度高、外观呈白色的二元酸产品。该方法简化了二元酸发酵液后处理步骤，但是该方法中将硫酸流加到发酵液中的做法会使得到的产品粒度小，为50μm；C.V.值(用来表征粒度分布宽度，值越大分布越不均匀)达到了97.7，粒度分布很不均匀；且易聚结，如图1。这种形态不佳的产品不但容易包藏杂质导致纯度下降，产品纯度仅为95％左右，还会影响后续工序，如过滤、干燥等。另外，该方法收率略低，仅为93％左右。

中国申请专利CN1765869中的方法是往终止发酵液中添加尿素，并经加热破乳处理；之后加水稀释，搅拌脱色，过滤；用2～10倍于发酵液体积的量的水洗涤滤饼，洗涤液回收到滤液中；加热所得滤液，用无机酸调pH至4或4以下，经冷却、结晶、过滤、洗涤和干燥，得到外观呈白色的长链二元酸产品。但该工艺不节水，每生产1吨二元酸会消耗至少29吨水，另外产品易聚结，收率低，为95％左右。