我国蓖麻油资源丰富,蓖麻油皂化裂解后分离可制得癸二酸和仲辛醇,这是蓖麻油产品中产量最大的一种。
癸二酸和仲辛醇主要用作尼龙一610单体, 尼龙一1010纤维原料, 还是工业上的增塑剂、高级润肤脂、化妆品、医药、聚酯薄膜和表面活性剂的起始原料。通常,裂解蓖麻油(含蓖麻油酸84%)制癸二酸和仲辛醇的收率分别为35.7%一44%和25%一27%,收率低,因此亟待改进。国外已有一些研究。 这里则用液体石蜡作稀释剂,同时加入Pb304作催化剂,得到碱解蓖麻油制取癸二酸和仲辛醇的新工艺。
1.实验室制备工艺
(1)原料蓖麻油; NaOH(固体,工业品);液体石蜡(沸点400+2°C); Pb304(I业品)催化剂。
(2)反应器采用低碳钢圆筒形反应器(高27厘米,直径9厘米)。 反应器上装有搅拌、电加热、温度计、进出料口以及流出物冷凝器等。
(3)工艺过程将液体石蜡和50%NaOH水溶液加入反应器中,搅拌使碱液均匀分布于液体石蜡中,加热除水。温度升到240°C时,加人催化剂,之后均匀缓慢地加人蓖麻油,充分搅拌,在280+2°C 下反应5- 6小时。碱解挥发物与水蒸气-起进入冷凝器和收集瓶。静置后分离、干燥,即得产品量。
将反应器中的碱解剩余物倒入玻璃烧杯中,用3- 4倍热水稀释, 用稀盐酸调节pH值为6。当液体石蜡上浮分离出水层(液体石蜡回收后循环使用),再用稀盐酸调节pH值为2,冷却、过滤、干燥,获得的白色粉末即为产品I。
2.化学反应原理
碱解蓖麻油酸经脱氢生成,v- 烯酮酸,继而异构化成a, β-烯酮酸。在水存在下,这种烯酮酸发生反醇醛裂解生成甲己酮和癸酸醛。其中甲己酮与氢反应生成仲辛醇(氢由蓖麻油酸脱氢而得)。另一方面,癸酸醛可以发生两个反应: 一是加氢反应(氢的来源同上)生成10-羟基癸酸,二是在碱存在下被氧化成癸二酸。Pb304能促使癸酸醛氧化生成较多数量的癸二酸而抑制它和氢生成10-经基癸酸的反应,对增大癸二酸的收率起重要作用,从而对甲己酮加氢生成仲辛醇提供更多的氢,有利于仲辛醇的生成。可见,Pb304的存在能同时提高两个所希望产品的收率。
3.新工艺产品质量与产品收率
产品用KBr压片,在Mattson Alpha傅里叶红外分光光度计上得到的图谱与癸二酸红外光谱图一致;采用PE-2400CHN元素分析仪进行分析,结果与分析纯的元素百分含量数据一致。产品I按亚硫酸氢盐法测定其测定其纯度为96%。
这里所阐述的新工艺在最佳条件下制得的产品收率高:质量好,技术经济指标先进,新工艺生产过程简便,为蓖麻油制取癸二酸和仲辛醇开辟了新的途径。