[科普中国]-胺分离法

不论是有机的或无机的胺—酸络合物或铵盐，它们都有一个共同的特性，就是热不稳定性。脂肪酸与铵或胺形成的化合物都易受热分解而使脂肪酸游离出来。这个特性不仅使胺分离脂肪酸的方法比较简单，而且造成了胺化合物循环回用的有利条件，即热解出脂肪酸后的胺乃回复原状而又具有与脂肪酸反应的能力。1

简介脂肪酸与脂肪胺相遇，能够生成一种“胺—酸”络合物。这种络合物的性质不同于原来的脂肪酸，本来不溶于水的脂肪酸与胺生成胺—酸络合物后成为可溶于水的物质，本来溶于水的低分子脂肪酸，在与水不溶的胺形成络合物后成为不溶于水的物质，这种性质可以用来分离蜡氧化物中的脂肪酸，也可用来从酸水中分出低分子脂肪酸。脂肪酸与氢氧化铵相遇，同样可以发生反应生成新的物质，这种物质一般认为是脂肪酸被氢氧化铵中和而形成的脂肪酸铵盐，但也有认为是生成了“铵—酸”络合物。

不论是有机的或无机的胺—酸络合物或铵盐，它们都有一个共同的特性，就是热不稳定性。脂肪酸与铵或胺形成的化合物都易受热分解而使脂肪酸游离出来。这个特性不仅使胺分离脂肪酸的方法比较简单，而且造成了胺化合物循环回用的有利条件，即热解出脂肪酸后的胺乃回复原状而又具有与脂肪酸反应的能力。利用脂肪酸与胺化合物结合并热解的特性，在脂肪酸与非酸组分的分离方面已取得了一些试验成果，但在进入工业应用之前还需深入考察一些经济和质量方面的实际效果。1

蜡氧化物的胺反应萃取石蜡氧化产物是一个烃、酮、酸、醇和酯的混合物，当其与铵的溶液接触时，其中所含的脂肪酸能够生成胺—酸或氨—酸络合物，其它酮、醇、酯、烃等则不能。如果铵溶液的溶剂对于所生成的胺—酸络合物有较大的溶解度，对烃和其它含氧化合物的溶解度很小，则用氨或铵的溶液即可从蜡氧化物中把酸萃取出来。因为这种萃取过程并不完全利用溶解度的两相分配的原理来实现的，它还有一种胺与酸的络合反应同时发生，所以这个过程称之为“反应萃取”。

一般说来，胺溶于水也溶于其它溶剂，在蜡氧化物的反应萃取中，以水为溶剂比较好。若用其它溶剂，则该溶剂必须对蜡氧化物中各组分不仅不能发生化学反应，而且也必须对各组分都是不溶解的，但该溶剂又必须能溶解胺及反应生成的胺一酸络合物。

反应萃取过程是在10—60℃和0—2.4表压大气压下进行的，胺水溶液与蜡氧化物在这样的条件下接触一段时间后，生成的胺—酸络合物即溶于水中，分层后取出水层并加热至100—200℃，此时在热作用下胺—酸络合物即行分解，脂肪酸即从水层析出；氨或胺可循环使用。伯胺、仲胺和叔胺均可用作反应萃取剂，但以叔胺为最好，仲胺次之。

胺反应萃取的优点是很明显的，萃取脂肪酸的试剂是铵或胺的化合物，它的结合—热解的过程代替了钠盐—管式炉法中的烧碱皂化—硫酸分解的过程，节约了酸碱，避免了芒硝废水的生成，但它的萃取和热解都涉及到试剂的回收，没有完整的工艺和设备条件配合，降低成本将是很困难的。此外，C1~4酸铵盐不分解作农肥，对于肥效和铵的消耗也需仔细核定。1

酸水的胺反应萃取用三辛胺与酸水进行反应时，酸水中的低分子脂肪酸能与三辛胺生成胺—酸络合物，它不溶于水。三辛胺络合物与水液很易分离，分出的络合物经热解放出C1~4酸后，三辛胺可循环使用。合成脂肪酸生产过程中形成的酸水量较多，用共沸法脱水时需要热量较多，用三辛胺反应萃取是靠静置方法分水，热量比较省。要使胺—酸络合物不溶于水，就要选择分子量较大的叔胺。从三丁胺、C6~8叔胺、C7~8叔胺、C8~9叔胺和C10~12叔胺的对比试验来看，低碳叔胺的萃取效果较好，循环量小，但胺—酸络合物稳定性较好，需要的热分解温度较高，高碳叔胺虽然分解温度可低一点，但萃取效率低，循环量大，一般选用C7~8叔胺较为合适。

酸水的胺反应萃取是这样进行的：定量配比好的叔胺和酸水放入反应锅中，强烈搅拌，使反应液达到乳化状态，静置分层，取出上层，在热解锅中加热至液相温度达230℃，热解过程放出的C1~4酸蒸汽冷凝后收集起来，釜底叔胺循环复用于下一次络合。在这一套工艺过程中，酸水中的C1~4酸并不能被叔胺全部萃取出来，萃取后的萃余酸水的酸价约为15～20，以酸价计的萃取率约为90～95%；胺一酸络合物不能完全被热解，热解率约在92%左右，热解后的叔胺的酸价在15～20之间。因为热分解温度较高，一方面叔胺的颜色在循环使用时逐步加深，另一方面甲酸在高温下部分分解，所以酸水中低分子酸的总回收率约在80%左右。热解后分出C1~4酸的酸价为820～870，以乙酸计的含酸量约为85%。1

铵反应萃取精制脂肪酸合成脂肪酸中往往带有一些非酸性杂质，它们不能与铵形成络合物，当脂肪酸与铵形成络合物或铵盐后就能与这些物质分离。

当氢氧化铵水溶液和一种与水互不相溶的溶剂与脂肪酸相混合后，体系将分成两相，一相是溶有杂质的溶剂相，另一相是溶有胺—酸络合物的水相。水相加热后胺—酸络合物即分解而析出脂肪酸，这样得到的脂肪酸就会有较高的纯度，含有很少的杂质。

精制脂肪酸的铵反应萃取可以在萃取塔中连续进行。例如在一个高2米、容积为2升的萃取塔中进行时，沸点为95～115℃的汽油从塔底以每小时0.5升的速度进塔，重量百分浓度为6%的氢氧化铵水溶液以每小时0.7升的速度由塔顶进入塔内，粗脂肪酸的进塔量为每小时0.3升，操作系连续进行的，由塔顶流出的溶剂相主要含的是粗酸中的杂质，回收溶剂后得的杂质中，脂肪酸含量仅为0.2～0.3%。含有脂肪酸铵盐的水相连续从塔底引出，在常压下加热至100℃，水相中所含的过量氢氧化铵和热解分出的氨均被蒸出，剩下的脂肪酸再流经一个温度保持170℃的填料塔，以脱尽其中残留的微量氨和水。1

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学