正辛酸氨化合成正辛腈的工艺研究

梅金龙，冯　卓，魏代军

（科莱恩丰益脂肪胺（连云港）有限公司，江苏连云港，222066）

正辛酸氨化合成正辛腈的工艺研究

梅金龙，冯卓，魏代军

（科莱恩丰益脂肪胺（连云港）有限公司，江苏连云港，222066）

研究了以正辛酸为原料氨化合成正辛腈的工艺条件，考察了温度、压力及催化剂种类和用量对正辛腈合成的影响。结果表明，最佳反应条件为：催化剂用量为3%的磺酸盐，反应温度为270℃，反应压力为0.5MPa。

正辛酸；正辛腈；合成；工艺条件

正辛胺主要用于医药中间体、杀菌剂、纤维及皮革的柔软剂、织物抗静电剂、贵金属萃取剂等[1,2]。正辛腈作为生产正辛胺的中间体，其合成工艺条件将直接影响正辛胺的品质。因此，研究探讨正辛酸氨化合成正辛腈是非常必要的。

1　实验

1.1主要试剂与设备

主要原料：正辛酸，纯度≥99.0%，丰益油脂科技（连云港）有限公司；液氨，含量≥99.5%，南京健业化工有限公司。

主要设备：10L环路反应器；万通电位滴定仪。

1.2实验原理

正辛酸氨化制正辛腈反应分为3个阶段，正辛酸与氨气在一定温度下形成铵皂（1）；继续升温铵皂脱水，生成正辛酰胺（2）；进一步升高温度，正辛酰胺脱水最终转变为脂肪腈（3）。反应时间的长短和产物酸值、皂与酰胺含量为衡量反应优劣的标准。

该反应为吸热反应，反应过程中需要不断地从系统中分离出水，以促进反应平衡向右进行达到反应终点。理论上反应温度越高，酰胺脱水越彻底，但反应温度过高，物料夹带损失严重。一般而言，生成酰胺的速率是酰胺脱水生成腈速率的100倍，因此，关键因素在于酰胺脱水。其催化反应机理是经酰胺在强力催化脱水并沿着以下过程来实现的：

氢合酰胺正离子（I）的生成和脱水，涉及C—O和N—H键的断裂和正离子的形成，是一个活化能较高的过程，因此，反应通常只能在高温实现[3]。

1.3实验过程

向反应器投入一定量的正辛酸，启动循环泵后，通过催化剂准备罐向反应器转移催化剂，反应器逐渐升温至预设温度后持续向反应器内通入氨气，随着反应的进行，生成的水通过废水收集器进行分离以促进反应持续进行。

该环路反应装置为间歇式操作，设备主要由一个文丘里式的混合器，一台液体循环泵及一台热交换器组成，除此以外还包括分离有机物和水的气体回路。简要装置见图1。

图1　简要装置

2　结果与讨论

2.1温度对反应时间和反应结果的影响

以3%的磺酸盐为催化剂，在0.3MPa条件下，考察温度对制备正辛腈的反应时间及反应结果的影响，结果见表1。

从表1中数据可以看出，在不同温度下反应速度存在明显的变化，反应时间的缩短对工业化生产非常重要。优选反应温度为270℃。

表1　温度对反应时间及反应结果的影响

2.2压力对反应结果及反应速度的影响

以3%的磺酸盐为催化剂，270℃条件下，考察压力对反应时间及反应结果的影响，结果如表2所示。

从表2中数据可见，反应压力越高，反应速度越快，压力的升高可以很好地控制物料夹带，较少热能的损失，优选反应压力0.5MPa。

表2　压力对反应速度及反应结果的影响

2.3催化剂种类及催化剂用量对反应结果及反应速度的影响

传统工艺中用氧化锌作为制腈反应的催化剂，但该催化剂会消耗一定量的脂肪酸，从而影响产品的得率，而且以氧化锌为催化剂反应速度慢，时间长，现分别以氧化锌和磺酸盐为催化剂制备正辛腈，考察了催化剂种类及用量的影响。

从表3、表4中数据可知，磺酸盐的催化能力要好于氧化锌，并且催化剂的用量越大，反应速度越快，但反应速度随着催化剂量的增加并不是呈比例增长，所以，合理地选择催化剂的用量对平衡反应速度和成本控制很重要，这里优选3%磺酸盐作为催化剂。

表3　催化剂对反应速度及反应结果的影响

表4　催化剂对反应速度及反应结果的影响

3　结论

实验通过对各反应因素的考察，得出最佳的反应工艺条件为：反应温度270℃，反应压力0.5MPa，以3%的磺酸盐作为催化剂，反应时间较传统方法缩短6h，酸值和皂与酰胺均能控制在较好的水平。

[1] 高健,许同桃,陈万胜,等. 正辛胺改性海藻酸钠凝胶微球的制备及其性质研究[J].中国药房,2012, 23(25):2353-28.

[2] 李学兵,石鸿昌,陈凤恩,等. 葡辛胺的催化加氢合成工艺的研究[J].合成化学,1998,6(1):81-85.

[3] 黄炜孟，张洪英，刘立群．关于由羧酸一步合成腈[J]．北京工业大学学报，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

江苏省国际科技合作计划-三相高传质环路反应技术的引进与协作优化（BZ2013039）。

梅金龙先生，硕士，化工工程师。现担任科莱恩丰益脂肪胺（连云港）有限公司生产部主任，负责脂肪胺及其衍生物的生产和技术开发工作，现专注于有机胺及其衍生物的合成工艺研究和工程化；E-mail: meijinlongjia@163.com 。