[发明专利]一种由双氧水氧化油酸制备壬二酸的方法

说明书

本公开涉及一种由双氧水氧化油酸制备壬二酸的方法，包括：1)将粗油酸和溶解了催化剂的双氧水分别加入微通道反应器中进行氧化反应，得到混合物；2)将得到的混合物泵入萃取釜中得到水相1和油相1；3)将水相1浓缩后加入到步骤1)中循环套用；4)以油相1进一步加入水作为连续相，经过萃取塔后，得到油相2和水相2；5)蒸馏以除去油相2中含有的低碳一元酸、二元酸，再通过分馏得到壬酸；6)水相2经过降温结晶、过滤、干燥，得到壬二酸。本公开采用微通道反应器代替传统的釜式反应器，没有使用有机酸溶剂和相转移催化剂，工艺路线清洁环保。

技术领域

本发明涉及一种有机酸的制备方法，特别涉及一种由双氧水氧化油酸制备壬二酸的方法。

背景技术

壬二酸，俗名杜鹃花酸，外观为白色至微黄色单斜棱晶、针状结晶或粉末，是一类有着重要和广泛工业用途的精细化工产品，广泛应用于高分子材料的合成、医药、香料、电容器制造和润滑剂等工业生产当中。壬二酸是制造高级香料、高性能尼龙工程塑料、高档尼龙热熔胶、高温电介质、高级润滑油、高级油漆和涂料、耐寒性增塑剂、树脂、医药和农药的重要原料。根据壬二酸纯度的不同，其应用的领域也不同。低纯度壬二酸主要用于合成增塑剂、润滑剂，而高纯度的可以用在电容器制造、医药和航空航天材料制造等领域。

在现有技术中，壬二酸的生产方法主要有油酸等不饱和脂肪酸的氧化法，长链烷烃或一元羧酸发酵法，壬二醛或壬二醇氧化法等。其中，发酵法的生产周期长，生产效率低，废液量大，大规模生产受到限制；以壬二醛或者壬二醇为原料制备壬二酸的氧化法，成本较高，经济上没有优势。由于油酸原料来源丰富，价格低廉，利用油酸等不饱和脂肪酸氧化法制备壬二酸是目前常用的方法。

油酸氧化法制备壬二酸的氧化剂种类较多，主要包括：高锰酸钾、硝酸、铬酸、双氧水、臭氧等。硝酸的氧化能力强，价格低廉，但其反应的选择性不高，对设备腐蚀严重，污染较大；高锰酸钾作为氧化剂，用量大，价格昂贵，会产生大量的废盐，对环境污染严重，反应过程中需要添加硫酸，腐蚀性强，对设备要求高；使用铬酸作为氧化剂，价格昂贵，副产物多，产品纯度不高，会引起污染；臭氧氧化法是目前世界上唯一工业化的生产方法。但是，该法需要建立单独的臭氧生产装置，技术复杂，投资大，成本高，反应过程剧烈，安全风险大，大规模制备使用受限。此外，现有的油酸臭氧化工艺均使用冰醋酸、甲酸或者壬酸等作为溶剂，腐蚀严重，对设备要求高，溶剂损失厉害，后续的分离纯化工艺复杂，增加了生产成本。使用双氧水作为氧化剂的方法，具有原料来源丰富，清洁环保，安全性高，工业应用广泛，反应条件温和，设备要求低等优势，是最具有工业化生产潜力的方法。但是，使用双氧水氧化时都必须加入离子液体或者季铵盐作为相转移催化剂，或者同时使用其他氧化剂，从而导致操作较为复杂，相转移催化剂分离回收困难，而且在反应过程中会产生一些副产物，给后面产品的分离提纯带来很大的影响，最终增加了生产成本，影响了产品的质量。

例如，中国科学院兰州化学物理研究所的宋河远等人使用浓度为50％的过氧化氢作为氧化剂，钨化合物为催化剂，在三辛基甲基氯化铵(TOMAC)和双十八烷基二甲基氯化铵(DOD-MAC)作为相转移试剂的条件下氧化油酸制备壬二酸，反应转化率为100％，对壬二酸的选择性达到91.5％(化学试剂，2005，27(2)，65-67)。

湘潭大学的李平辉等人以30％的过氧化氢作为氧化剂，在相转移催化剂和磷钨酸催化剂作用下催化油酸制备壬二酸，结果表明，最佳合成条件是每100g油酸中催化剂磷钨酸用量2.0g，30％过氧化氢用量400L，相转移试剂用量10g，溶液PH值5.0～6.2，磷钨酸催化剂重复使用次数不超过3次，反应温度控制在95～105℃，壬二酸的产率可达到68.4％(石油炼制与化工，2009,40(6)，21-24)。