蓖麻油衍生產品十一烯酸的化工原理與制取

◎趙學敬

（河南工業大學　河南　鄭州　450001）

蓖麻油衍生產品十一烯酸的化工原理與制取

◎趙學敬

（河南工業大學河南鄭州450001）

蓖麻油衍生的十一烯酸化工產品，是生產尼龍11的原料。對它的制取，文章作了理論論述，并對生產它的工藝、設備、操作、產品規格作了詳細介紹。

蓖麻油；十一烯酸甲酯；皂化；酸化；蒸餾；十一烯酸

蓖麻油可以生產十一烯酸甲酯，而十一烯酸甲酯又是制取十一烯酸的原料。

十一烯酸是產品簡稱，它的學名喚作“十一碳烯—［10］一酸”，分子式為：

純品十一烯酸是無色的，有濃郁的果實香味，夏呈液體，冬寒結晶，化工用途很廣，主要用于生產尼龍11。

1　十一烯酸的物化性質

十一烯酸的物化性質見表1。

表1　十一烯酸的物化性質表

十一烯酸不溶于水，能與乙醇、乙醚、氯仿、苯等有機溶劑混溶。長期接觸空氣，會氧化變質。

沸點隨壓力的不同而有異，見表2。

表2　十一烯酸在不用壓力下的沸點表

2　制取十一烯酸的化工原理

制取十一烯酸的原料是它的甲酯，原料首先與堿皂化，后再酸化產出十一烯酸，化工反應歷程如下：

第一步皂化——

實際中，所得的十一烯酸并不純凈，既含有少量水分，又含有十一烯酸甲酯殘留，需后續減壓蒸餾，以達精制。

3　制取十一烯酸的工藝

3.1工藝

3.2原料要求

制取十一烯酸的原料要求見表3和表4。

表3　制取十一烯酸時的原料質量表

工藝流程如下：

表4　制取十一烯酸的原料配比表

3.3制取十一烯酸的工藝條件

制取十一烯酸的工藝條件見表5。

表5　制取十一烯酸的工藝條件表

3.4制取十一烯酸的設備

制取十一烯酸的設備有以下幾種：①十一烯酸甲酯計量槽。②堿液計量槽。③皂化釜。④甲醇冷凝器。⑤甲醇貯槽。⑥高位槽。⑦酸化釜。⑧減壓蒸餾釜。⑨蒸餾釜后端冷凝器。⑩低沸物受罐。○11十一烯酸受罐。○12成品貯罐。

其中的主要設備有皂化釜、酸化釜和減壓蒸餾釜。

皂化釜、酸化釜都是帶有夾套的圓柱形反應器，內裝貓式攪拌機構，只是酸化釜要用耐酸腐蝕的搪瓷制造。減壓蒸餾釜雖與皂化釜、酸化釜的外形相同，內腔卻不裝攪拌器，頂部也多了通冷水的夾套式分餾柱，本身夾套中的油類傳熱介質依靠電感加熱。

4　制取十一烯酸的操作程序

4.1皂化

將高位計量槽中的十一烯酸甲酯流放到皂化釜中，啟動攪拌器，并接受燒堿溶液高位槽中的30%濃度堿液。同時打開汽閥，小流量通汽于夾套中，緩慢升溫對原料加熱。約經1 h，料液溫度升到皂化要求后，保持攪拌4～5 h，使皂化反應完全。期間，會有生成的甲醇沸騰溢出，泛起泡沫，要加入冷水抑制。生成的甲醇蒸汽經過冷凝器，汽態變液態，再流入甲醇貯罐。

皂化反應完畢，停止攪拌，再把大部分皂化液放進酸化釜。皂化釜中剩留的皂化液不宜太多或太少，以浸沒貓式攪拌器的底邊為準，可對下批來料起到乳化和阻止沖溢作用。

4.2酸化

酸化釜接受了皂化液后，攪拌器開始運作，同時通冷水于夾套中。待皂化液降溫到酸化溫度時，硫酸溶液可從它的高位槽內徐徐加入。這樣，皂化液在攪拌、冷卻條件下，就與緩慢加入的硫酸進行酸化反應。過程中，將有十一烯酸油層浮起，操作者應在油層下的料液中取樣，測得pH值，一旦試紙呈深紅色，硫酸加入停止，再攪拌0.5 h，后冷卻，靜置分層。

酸化液靜置0.5 h后分為兩層：上層為油，即十一烯酸粗制品；下層為水（或稱廢酸），內含多余的硫酸和生成的硫酸鈉。排去下層，留住上層，然后采用靜置分層法，對留下的油液加水洗滌3～4次，至pH試紙不變色為止，所的產品就是粗質十一烯酸。因產品凝固點大于16℃，冬季生產時要在夾套中通汽保溫，以免十一烯酸結晶。

4.3蒸餾

所得粗質十一烯酸，憑蒸餾釜中的負壓吸入，減壓蒸餾，粗品進入精制過程。釜內的真空度逐步提高到9.86 104帕（或740 mmHg柱），料液接受夾套內聯苯醚熱載熱的熱量升溫，到180℃～190℃時，加熱減緩，控制蒸餾接近全回流狀態。此時有少量低沸物餾出，以液態流進受罐。當塔頂溫度達150℃時，截取十一烯酸餾分，入受罐。當釜溫達240℃時，又見餾出物極少，蒸餾就到了終點。所得十一烯酸精品，因凝固點較低，它的貯罐及輸送管道溫度應保持在30℃左右。產出的低沸物，因含有十一烯酸應復蒸一次，以提高收率。

4.4制取中的經驗和注意事項

4.4.1真空泵與冷水流量的反向配置

當水及低沸物使用能力較小的真空泵時，則通往分餾柱夾套中的冷水流量要大；餾出的十一烯酸精品，使用的真空泵由小變大時，則通往分餾柱夾套中的冷水流量由大變小。

4.4.2低沸物的復蒸問題

餾出的低沸物也稱“頭子”，收集多了才進行復蒸，其辦法與蒸餾精質十一烯酸相同。低于十一烯酸沸點的餾出物叫“復頭”，可當副產品出售；高于十一烯酸沸點的餾出物叫“中間品”，只有收集多了才單獨蒸餾，也可并入粗質十一烯酸中蒸餾。

4.4.3處理皂化“沖溢”的辦法

停止攪拌，夾套中通入冷水降溫，或直接向反應釜中注水沖壓。

4.4.4處理酸化“沖溢”的辦法

停止加酸，加入適量冷水，繼續攪拌。

4.4.5處理十一烯酸收率低的辦法

確保酸化后的水洗液呈中性和酸化真空度。

4.4.6防毒問題

十一烯酸有低毒，有弱的刺激性，操作中應戴防護用具。

4.4.7設備防腐與成品防雜

設備應采用不銹鋼、搪瓷制造，既防腐蝕，又防鐵離子進入成品。

4.4.8甲醇的回收利用

皂化所得甲醇，一定要經蒸餾精制，方可出售或用于蓖麻油酯交換化工。

4.5制取十一烯酸的生產技術指標

4.5.1制取十一烯酸的消耗定額

消耗定額見表6。

表6　制取十一烯酸的消耗定額表

4.5.2制取十一烯酸的收率

制取收率見表7。

表7　制取十一烯酸各工序的收率表

5　產品規格及用途

5.1十一烯酸產品規格

產品規格見表8。

表8　十一烯酸產品規格表

5.2十一烯酸的用途

十一烯酸除用于尼龍11外，還有以下的用途：①利用十一烯酸可制得γ－十一內酯（也稱“桃醛”）、聚環十五內酯、麝香酮、壬醛、壬醇等香料。②利用十一烯酸可制得抗菌素藥物、治療皮膚霉菌藥物（如腳氣靈）。③十一烯酸可用作塑料調節改性劑。④利用十一烯酸可制得醇酸樹脂油漆，并使所制白漆不泛黃。

［1］單逢源，王光信.農產物有機化工［M］.山東科學技術出版社出版，1979.03.

［2］趙學敬.蓖麻油酸甲酯生產工藝與主要用途［J］.糧食流通技術，2012（5）：P39～41.

CHEMICAL THEORY AND PREPARATION OF A CASTOR OIL DERIVATIVE UNDECYLENIC ACID

Zhao Xuejing
（Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China）

Undecylenic acid，the derivative product of castor oil，is the raw material for preparing nylon 11.This paper discussed the preparation theory of undecylenic acid，and described the preparation process，equipment，operation，and product specification of undecylenic acid in detail.

castor oil；methyl undecylenate；saponification；acidification；distillation；undecylenic acid

TS224；TS225.1+9

2015-10-28

趙學敬（1942-），男，高級工程師，主要從事糧油及農副產品加工研究.