Tecnología de producción de ácido itacónico
Los métodos de producción actuales de ácido itacónico incluyen el método de síntesis y el método de fermentación. El método de síntesis se divide en el método de síntesis de ácido cítrico y el método de síntesis de anhídrido maleico. El método de síntesis de ácido cítrico tiene altos costos y no es adecuado para la industrialización; el método de síntesis de anhídrido maleico tiene las ventajas de un bajo costo de producción y una alta selectividad, pero aún no se ha industrializado y el método de fermentación se usa ampliamente en la industria nacional y extranjera; producción debido a la fácil disponibilidad de materias primas y tecnología madura.
(1) Método de síntesis de ácido cítrico: calentar la solución acuosa concentrada de ácido cítrico a 280-300 °C bajo presión reducida (3O-40 mmHg), que se puede descomponer en anhídrido itacónico y ácido citracónico, y luego se separa el ácido itacónico y se extrae del mismo. La aplicación de este método es limitada debido a su alto coste de producción.
(2) Formación de anhídrido maleico: el anhídrido maleico sufre una reacción de esterificación con levadura, y el éster formado sufre una reacción de adición con HX, y luego reacciona con formaldehído a metileno y luego se hidroliza para obtener ácido Icon. . Este método tiene condiciones de reacción suaves, alta actividad catalítica homogénea y fuerte selectividad, y ha alcanzado el nivel de aplicación industrial. Además, las materias primas son abundantes y fácilmente disponibles, el costo de producción es bajo y hay menos desperdicios. Se espera que se convierta en un nuevo método para la producción de ácido itacónico.
(3) Método de fermentación: utilice azúcar como materia prima de fermentación, agregue una fuente de nitrógeno y sal inorgánica, utilice Aspergillus vomitis como cepa y fermente a una temperatura adecuada. Debido al simple proceso de producción y al bajo costo de este método, la mayoría de los fabricantes nacionales y extranjeros utilizan actualmente este método para la producción. La clave del método de fermentación es la selección de las materias primas de fermentación, la selección y el cultivo de cepas bacterianas y la separación de productos (incluida la filtración en placa y marco, el intercambio iónico, la concentración, la cristalización, la centrifugación y el secado).
En la actualidad, se están realizando investigaciones en el país y en el extranjero sobre la síntesis de ácido itacónico a partir de productos petroquímicos, y se han logrado ciertos resultados. El Instituto de Química de Dalian, la Academia China de Ciencias y la Universidad Tecnológica de Dalian cooperaron y, después de tres años de investigación, se determinó un nuevo proceso para sintetizar ácido itacónico a partir de productos petroquímicos. Este proceso utiliza anhídrido maleico como principal materia prima y obtiene ácido itacónico mediante reacciones de cuatro pasos de esterificación, adición, metileno e hidrólisis.
Los diésteres del ácido maleico también se pueden utilizar como materia prima, por lo que se puede omitir la reacción de esterificación. Si el diéster de itaconato se comercializa y se aplica como producto, se puede omitir la hidrólisis. De esta forma, la ruta de formación se reduce a dos reacciones clave: adición y metilación, que pueden combinarse en un solo paso. Esta ruta tiene las siguientes ventajas: ① Materias primas ricas. Actualmente hay más de 20 unidades de producción de anhídrido maleico en mi país, con una capacidad de producción anual de aproximadamente 40.000 toneladas. Después de que se pongan en funcionamiento las nuevas unidades de anhídrido maleico en Tianjin Zhonghe, Liaoning Panjin y Jinxi, la capacidad de producción alcanzará aproximadamente. 80.000 toneladas. La oferta del mercado de anhídrido maleico supera la demanda, materias primas suficientes. ②La selectividad del ácido itacónico mejora significativamente. Hasta ahora, muchas rutas técnicas que utilizan productos petroquímicos como materias primas reportadas en la literatura tienen las mismas deficiencias, es decir, la selectividad es baja, solo alrededor de 30, lo que los coloca en desventaja en la competencia con los métodos de fermentación y es difícil de industrializar. Por tanto, la clave de la nueva ruta sintética propuesta por el Instituto de Química de Dalian y la Universidad Tecnológica de Dalian es mejorar la selectividad del ácido itacónico. Tomaron las siguientes medidas técnicas: (a) Cambiar la reacción directa entre anhídrido maleico y formaldehído a una reacción de dos pasos, introducir el reactivo de adición I-IX que contiene hidrógeno activo, primero agregarlo con el diéster de anhídrido maleico y luego agregarlo. con formaldehído Realizar reacción de metileno. HX es un compuesto que contiene heteroátomos que pueden convertirse en un subproducto. (b) Convertir la catálisis heterogénea en catálisis homogénea altamente selectiva. (c) El cambio de gas a sólido debe ser una reacción en fase líquida. (d) Cambie la reacción presurizada a alta temperatura a 300 ~ 500 °C a una reacción a temperatura y presión normales. Debido a que las condiciones de reacción son suaves, se evitan reacciones secundarias a alta temperatura.
Los resultados de las pruebas preliminares del Instituto de Química de Dalian y la Universidad Tecnológica de Dalian muestran que al tomar las medidas anteriores, la selectividad del ácido itacónico ha más que duplicado la reportada en la literatura de patentes, y puede convertirse en un Medicamento competitivo: una nueva ruta para el ácido itacónico, pero aún no se ha industrializado. En los últimos años, importantes institutos de investigación científica están desarrollando e investigando nuevos procesos de producción de ácido itacónico y han logrado avances.
La investigación de mi país sobre el ácido itacónico comenzó temprano, pero el progreso es lento. En los últimos años se han logrado avances y se han llevado a cabo producciones de prueba en Yunnan, Sichuan y otros lugares. El Instituto de Investigación y Diseño de la Industria de Fermentación de Alimentos de Shandong utiliza almidón de maíz como materia prima y utiliza un método de fermentación profunda para producir ácido itacónico. Después de varios años de esfuerzos, a través de pruebas de producción industrial, a escala piloto y a pequeña escala, se seleccionó la cepa mutante A.terreus) HA6080 con un rendimiento estable, una alta tasa de producción de ácido y una alta tasa de conversión, alcanzando 6,0-7,0 y más de 60 respectivamente. , y la producción de ácidos diversos es escasa. El proyecto ganó el primer premio del Premio al Progreso Científico y Tecnológico de la provincia de Shandong 65438-0999 y el segundo premio del Premio Nacional al Progreso Científico y Tecnológico en 2000.
Los productos de ácido itacónico desarrollados industrialmente han sido probados por el Centro de pruebas de materiales poliméricos de Shanghai de China y por clientes extranjeros como Japón y Corea del Sur. Son superiores a productos nacionales similares en apariencia y calidad intrínseca. Los principales indicadores técnicos son más altos que los estándares de los Estados Unidos y Japón. La calidad del producto ha sido muy elogiada por los usuarios nacionales y extranjeros, y se ha ganado una buena reputación entre los usuarios de los Estados Unidos, Australia, India, Japón y Taiwán. Provincia.