衣康酸的生产技术

目前世界上只有美国、日本和俄罗斯生产衣康酸,美国辉瑞公司产量大,垄断国际市场。1971日本开始引进美国专利消化吸收,自行生产衣康酸。只有泛田化工公司独家生产。此外,日本黑金化学株式会社和美国辉瑞公司几乎垄断了衣康酸酯的生产。在产品质量方面,美国和日本的精品服装标准要求衣康酸含量≥99%。

目前衣康酸的生产方法有合成法和发酵法,合成法又分为柠檬酸合成法和马来酸酐合成法。柠檬酸合成法成本高,不适合工业化;顺酐合成法具有生产成本低、选择性高的优点,但尚未工业化;而发酵法由于原料易得,技术成熟,在国内外工业生产中应用广泛。

(1)柠檬酸合成法:将浓缩的柠檬酸水溶液在减压(3O-40 mmHg)下加热至280-300℃,可分解为衣康酸酐和柠康酸,然后从中分离提取衣康酸。这种方法的应用由于其高生产成本而受到限制。

(2)马来酸酐的形成:马来酸酐与酵母发生酯化反应,形成的酯与HX发生加成反应,再与甲醛发生亚甲基反应,然后水解得到衣康酸。该方法反应条件温和,均相催化活性高,选择性强,已达到工业应用水平。而且原料丰富易得,生产成本低,三废少。有望成为衣康酸生产的新方法。

(3)发酵方法:以糖为发酵原料,添加氮源和无机盐,以呕吐曲霉为菌种,在适宜的温度下进行发酵。由于该方法生产工艺简单,成本低,目前国内外生产厂家大多采用该方法进行生产。发酵法的关键是发酵原料的选择、菌种的选择和培养以及产物的分离(包括板框过滤、离子交换、浓缩、结晶、离心、干燥)。

目前,国内外正在开展石油化工产品合成衣康酸的研究,并取得了一定的成果。中科院大连化学研究所与大连理工大学合作,经过三年的研究,确定了石化产品合成衣康酸的新工艺。该工艺以马来酸酐为主要原料,经过酯化、加成、亚甲基和水解四步反应得到衣康酸。

马来酸二酯也可以用作原料,因此可以省略酯化反应。如果衣康酸二酯作为产品销售和应用,可以省去水解。这样,形成路线简化为两个关键反应:加成和甲基化,这两个反应可以合为一步。这条路线有以下优点:①原料丰富。我国现有顺酐生产装置20余套,年生产能力约4万t,天津中和、辽宁盘锦、锦西等新建顺酐装置投产后,产能将达到8万t左右,市场顺酐供大于求,原料充足。②衣康酸的选择性显著提高。到目前为止,文献报道的许多以石油化工产品为原料的技术路线都有同样的缺点,即选择性低,只有30%左右,在与发酵法的竞争中处于劣势,难以工业化。因此,大连化学研究所和大连理工大学提出的新合成路线的关键是提高衣康酸的选择性。他们采取了以下技术措施:(a)将马来酸酐与甲醛的直接反应改为两步反应,引入含活性氢的加成试剂I-IX,先与马来酸酐双酯加成,再与甲醛进行亚甲基反应。HX是一种含有杂原子的化合物,可以变成副产品。(b)变多相催化为高选择性的均相催化。(c)气体变成固体应该是液相反应。(d)将300 ~ 500℃的高温加压反应改为常温常压反应,由于反应条件温和,避免了高温副反应。

大连化学研究所和大连理工大学的初步试验结果表明,通过采取上述措施,衣康酸的选择性比专利文献报道的提高了一倍以上,可以成为一条具有一定竞争力的衣康酸新路线,但尚未工业化。近年来,有关科研院所正在进一步开发和研究衣康酸生产新工艺,并取得了进展。

我国对衣康酸的研究起步较早,但进展缓慢。近年来取得突破,在云南、四川等地进行了试生产。山东省食品发酵工业研究设计院以玉米淀粉为原料,采用深层发酵法生产衣康酸。经过几年的努力,通过小试、中试和工业生产试验,筛选出的突变菌株A.terreus) HA6080性能稳定,产酸率和转化率高,分别达到6.0-7.0%和60%以上,杂酸产生少。该项目获得山东省科技进步一等奖65438至0999,2000年国家科技进步二等奖。

工业开发的衣康酸产品经中国上海高分子材料检测中心和日本、韩国等国外客户检测,在外观和内在质量上均优于国内同类产品。主要技术指标高于美国和日本的标准,产品质量得到了国内外用户的高度评价,在美国、澳大利亚、印度、日本和台湾省用户中获得了良好的声誉。