正辛酸氨化合成正辛腈的工藝研究

梅金龍，馮　卓，魏代軍

（科萊恩豐益脂肪胺（連云港）有限公司，江蘇連云港，222066）

正辛酸氨化合成正辛腈的工藝研究

梅金龍，馮卓，魏代軍

（科萊恩豐益脂肪胺（連云港）有限公司，江蘇連云港，222066）

研究了以正辛酸為原料氨化合成正辛腈的工藝條件，考察了溫度、壓力及催化劑種類和用量對正辛腈合成的影響。結果表明，最佳反應條件為：催化劑用量為3%的磺酸鹽，反應溫度為270℃，反應壓力為0.5MPa。

正辛酸；正辛腈；合成；工藝條件

正辛胺主要用于醫藥中間體、殺菌劑、纖維及皮革的柔軟劑、織物抗靜電劑、貴金屬萃取劑等[1,2]。正辛腈作為生產正辛胺的中間體，其合成工藝條件將直接影響正辛胺的品質。因此，研究探討正辛酸氨化合成正辛腈是非常必要的。

1　實驗

1.1主要試劑與設備

主要原料：正辛酸，純度≥99.0%，豐益油脂科技（連云港）有限公司；液氨，含量≥99.5%，南京健業化工有限公司。

主要設備：10L環路反應器；萬通電位滴定儀。

1.2實驗原理

正辛酸氨化制正辛腈反應分為3個階段，正辛酸與氨氣在一定溫度下形成銨皂（1）；繼續升溫銨皂脫水，生成正辛酰胺（2）；進一步升高溫度，正辛酰胺脫水最終轉變為脂肪腈（3）。反應時間的長短和產物酸值、皂與酰胺含量為衡量反應優劣的標準。

該反應為吸熱反應，反應過程中需要不斷地從系統中分離出水，以促進反應平衡向右進行達到反應終點。理論上反應溫度越高，酰胺脫水越徹底，但反應溫度過高，物料夾帶損失嚴重。一般而言，生成酰胺的速率是酰胺脫水生成腈速率的100倍，因此，關鍵因素在于酰胺脫水。其催化反應機理是經酰胺在強力催化脫水并沿著以下過程來實現的：

氫合酰胺正離子（I）的生成和脫水，涉及C—O和N—H鍵的斷裂和正離子的形成，是一個活化能較高的過程，因此，反應通常只能在高溫實現[3]。

1.3實驗過程

向反應器投入一定量的正辛酸，啟動循環泵后，通過催化劑準備罐向反應器轉移催化劑，反應器逐漸升溫至預設溫度后持續向反應器內通入氨氣，隨著反應的進行，生成的水通過廢水收集器進行分離以促進反應持續進行。

該環路反應裝置為間歇式操作，設備主要由一個文丘里式的混合器，一臺液體循環泵及一臺熱交換器組成，除此以外還包括分離有機物和水的氣體回路。簡要裝置見圖1。

圖1　簡要裝置

2　結果與討論

2.1溫度對反應時間和反應結果的影響

以3%的磺酸鹽為催化劑，在0.3MPa條件下，考察溫度對制備正辛腈的反應時間及反應結果的影響，結果見表1。

從表1中數據可以看出，在不同溫度下反應速度存在明顯的變化，反應時間的縮短對工業化生產非常重要。優選反應溫度為270℃。

表1　溫度對反應時間及反應結果的影響

2.2壓力對反應結果及反應速度的影響

以3%的磺酸鹽為催化劑，270℃條件下，考察壓力對反應時間及反應結果的影響，結果如表2所示。

從表2中數據可見，反應壓力越高，反應速度越快，壓力的升高可以很好地控制物料夾帶，較少熱能的損失，優選反應壓力0.5MPa。

表2　壓力對反應速度及反應結果的影響

2.3催化劑種類及催化劑用量對反應結果及反應速度的影響

傳統工藝中用氧化鋅作為制腈反應的催化劑，但該催化劑會消耗一定量的脂肪酸，從而影響產品的得率，而且以氧化鋅為催化劑反應速度慢，時間長，現分別以氧化鋅和磺酸鹽為催化劑制備正辛腈，考察了催化劑種類及用量的影響。

從表3、表4中數據可知，磺酸鹽的催化能力要好于氧化鋅，并且催化劑的用量越大，反應速度越快，但反應速度隨著催化劑量的增加并不是呈比例增長，所以，合理地選擇催化劑的用量對平衡反應速度和成本控制很重要，這里優選3%磺酸鹽作為催化劑。

表3　催化劑對反應速度及反應結果的影響

表4　催化劑對反應速度及反應結果的影響

3　結論

實驗通過對各反應因素的考察，得出最佳的反應工藝條件為：反應溫度270℃，反應壓力0.5MPa，以3%的磺酸鹽作為催化劑，反應時間較傳統方法縮短6h，酸值和皂與酰胺均能控制在較好的水平。

[1] 高健,許同桃,陳萬勝,等. 正辛胺改性海藻酸鈉凝膠微球的制備及其性質研究[J].中國藥房,2012, 23(25):2353-28.

[2] 李學兵,石鴻昌,陳鳳恩,等. 葡辛胺的催化加氫合成工藝的研究[J].合成化學,1998,6(1):81-85.

[3] 黃煒孟，張洪英，劉立群．關于由羧酸一步合成腈[J]．北京工業大學學報，1989，15(1)：57-59.

Study on Synthesizing Octyl Mitrile from Ammoniated Octanoic Acid

Mei Jinlong，Feng Zhuo?，Wei Daijun
(Clariant-Wilmar Aliphatic Amine (Lianyungang) Co., Ltd., Lianyungang, Jiangsu, 222066)?E-mail: yucz@novozymes.com

The paper studies over technological condition in relation with synthesizing octyl nitrile based on ammoniated octanoic acid and the effect of temperature, pressure as well as the types and dosages of catalyst on synthesizing octyle nitrile.The results show that the optimum reaction condition is as follows: 3% sulfosalt, reaction temperature is 270℃, reaction pressure is 0.5MPa.

octanoic acid；octyl nitrile；synthesizing；technological condition

TQ423.96

A

1672-2701（2016）08-48-04

江蘇省國際科技合作計劃-三相高傳質環路反應技術的引進與協作優化（BZ2013039）。

梅金龍先生，碩士，化工工程師。現擔任科萊恩豐益脂肪胺（連云港）有限公司生產部主任，負責脂肪胺及其衍生物的生產和技術開發工作，現專注于有機胺及其衍生物的合成工藝研究和工程化；E-mail: meijinlongjia@163.com 。