二聚酸生产工艺设计分析

CH(CH2)7COOH
催化剂
△
CH3(CH2)8CH(CH2)7COOH CH3(CH2)8 C(CH2)7COOH
CH3(CH2)7CH C(CH2)7COOH
nCH3(CH2)7CH
CH(CH2)7COOH
催化剂 △
CH3(CH2)8CH(CH2)7COOH （CH3(CH2)8 C(CH2)7COOH)n-2
料和发动机绝热黏接材料中均有十分重要的用途。 近年来，二聚酸的市场需求量和价格也在逐年
攀升。20世纪20年代，美国就开始了研究，40年代 已有商品生产，70年代末生产能力已达到20万吨。 80年代开始，我国二聚酸主要用于生产酰胺树脂， 当时由于国内产量少、档次低，每年都要大量进 口。大力发展二聚酸产品，提高其质量和纯度势在 必行，而发展的关键就在于选取先进的生产工艺， 尤其是先进的提纯工艺。21世纪始，国内生产厂家 开始引进国外先进的提纯工艺——分子蒸馏工艺，
脱水
高纯二聚酸（98%）
3#短程蒸发器
重组分：多聚酸
2#短程蒸发器 1#短程蒸发器
轻组分：二聚酸和单酸混合物 普通二聚酸（80%） 单酸（99.5%）
长程蒸发器
水、低沸点物
图1 二聚酸生产工艺方块图
52 2 0 1 9 年 第 10 期
2 0 1 9 年 第 10 期
RESEARCH
& APPLICATION
二聚酸是一种成分复杂的混合物，因主要成分 含有两个羧酸基团而得名，是一种重要的油脂化学 品，由天然油脂中的不饱和脂肪酸(油酸、亚油酸) 聚合而成，聚合物主要成分为单酸、二聚酸和多聚 酸。它是一种重要的化工中间体，在涂料、表面活 性剂、润滑剂、印刷油墨、塑料及复合固体火箭燃
__________ 作者简介：崔静雅，工程师，2009年毕业于中南大学 化工工艺与工程专业，参与多个油脂化工项目工艺 设计。参与设计项目曾获得轻工行业优秀工程设计 一等奖。
（1）油酸催化聚合单元。油酸在催化剂加压条 件下进行缩合反应，生成单酸，二聚酸，多聚酸、 二聚酸锂及二氧化碳；
（2）酸化单元。在聚合产物中加入磷酸，将 与二聚酸结合的金属阳离子以磷酸盐沉淀的形式析 出，以免金属离子进入下一单元；
（3）过滤和水洗分离单元。酸化后的聚合物经
过过滤和水洗离心分离去除白土等杂质，得到粗二 聚酸；
酸化反应，反应釜继续降温，在约140℃下保温30分 钟。气体部分经过冷凝器排至尾气处理系统，可凝 液体进入污水隔油池。
《中国洗涤用品工业》个人与家居清洁护理 53
研究与应用
《中国洗涤用品工业》 个人与家居清洁护理
2.3 过滤和水洗分离单元 反应悬浮液在反应釜内降温至100~110℃后泵
入压滤机，分离出的二聚酸暂存至滤液暂存罐，经 过滤后的含有磷酸盐和白土滤饼委外处理。二聚酸 滤液加30%~40%的水，使用碟式离心机进行水洗分 离，得到粗二聚酸进入缩合酸暂存罐待用。 2.4 分子蒸馏单元
（4）分子蒸馏单元。粗二聚酸经过蒸馏脱水 后，经1#分子蒸馏后，得到99.5%单酸和80%二聚 酸，经2#分子蒸馏后，分离出轻组分，再经3#分子 蒸馏后，分离出重组分65%多聚酸，得到产品98% 高纯二聚酸。
二聚酸生产工艺流程如图1。
白土、碳酸锂 85% 磷酸
白土等滤渣
水
油酸 聚合反应 酸化反应
压滤 水洗离心
CH3(CH2)7CH C(CH2)7COOH
2.1.2 工艺流程描述 油酸由罐区泵入油酸分散釜，白土、碳酸锂经
计量罐加入油酸分散釜后充分混合，下料至缩合反 应釜，放料结束后用氮气将分散釜和下料管内物料 吹扫至缩合反应釜。启动反应釜搅拌，工艺水经计 量罐加入至反应釜。反应前，反应釜还需进行氮气 置换。反应釜用热油加热至180～200℃，因为反应 为放热反应，反应开始后温度会升至约230℃，调节 阀自动控制关闭热油，适当打开冷油，待反应温度 升至约250℃时，利用反应釜内盘管冷油调节，保持 釜内温度245~250℃。反应过程中产生的少量水，会 变成蒸汽，使反应釜压力升高，通过气动调节阀与
反应釜压力联锁释放一定压力，自动控制反应釜压 力维持在约0.45MPa，保温3小时，完成缩合反应。 然后泄压至尾气系统，降温至180~190℃[1]。 2.2 酸化单元 2.2.1 酸化反应方程式
R(COOLi)2+2H3PO4
R(COOH)2+2LiH2PO4
2.2.2 工艺流程描述 配置好的85%磷酸用计量泵打入反应釜内进行
《中国洗涤用品工业》个人与家居清洁护理 51
研究与应用
《中国洗涤用品工业》 个人与家居清洁护理
并结合国内使用情况进行技术研究、消化吸收。本 文以某企业二聚酸的生产工艺为基础，对生产工艺 进行简要分析。
2 二聚酸生产工艺 油酸在催化剂白土和助催化剂碳酸锂的作用
下，经过聚合反应得到单酸、二聚酸、多聚酸以及 白土等的混合物。此混合物经过酸化、物理分离方 法去除白土和一些杂质后，得到仅有二聚酸、单酸 和多聚酸这3种成分的粗二聚酸。粗二聚酸再经过 三级分子蒸馏，分离出几种不同产品。二聚酸的生 产工艺主要包括以下几个化工单元：
2.1 油酸催化聚合单元 2.1.1 聚合反应方程式
主反应：油酸缩合为二聚酸。
2CH3(CH2)7CH
CH(CH2)7COOH
催化剂 △
CH3(CH2)8CH(CH2)7COOH CH3(CH2)7CH C(CH2)7(以下统称为多聚酸)。
3CH3(CH2)7CH
缩合酸暂存罐中的粗二聚酸经闪蒸脱水后泵送 入长程薄膜蒸发器 (夹套导热油温度170~180℃)，蒸 馏出水分及低沸点物质后的粗二聚酸经齿轮泵进入 1#短程薄膜蒸发器 (夹套导热油温度240~250℃)， 分离出单体酸和普通二聚酸（80%）。部分普通 二聚酸送入2#短程薄膜蒸发器 (夹套导热油温度 260~270℃)，分离出轻组分经轻组分接受罐打回 到缩合酸暂存罐。重组分继续由齿轮泵送入3#短 程薄膜蒸发器 (夹套导热油温度280~290℃)，分离 出高纯二聚酸（98%）和重馏分，其中高纯二聚酸 （98%）进入高纯二聚酸储罐，重馏分为多聚酸， 送入多聚酸储罐。
2 0 1 9 年 第 10 期
RESEARCH
& APPLICATION
二聚酸生产工艺设计分析
崔静雅 （中国中轻国际工程有限公司，北京，100026）
摘 要：介绍了用油酸合成二聚酸的生产工艺，包括油酸催化聚合、聚合物酸化、粗二聚酸物理分离和二 聚酸分子蒸馏这四个化工单元以及该工艺的特点。 关键词：二聚酸；催化聚合；分子蒸馏 中图分类号：TQ64 文献标识码：A 文章编号：1672-2701（2019）10-51-05