長鏈二元酸是指碳鏈上含有九個(gè)以上碳原子的脂肪族二元酸，是一類具有重要和廣泛工業(yè)用途的精細(xì)化工產(chǎn)品，可以合成香料，特種尼龍，高級尼龍塑料，聚酰胺熱熔膠，高檔潤滑劑，高級油漆和涂料等一系列高附加值的特殊化學(xué)品，廣泛應(yīng)用于化工，輕工，農(nóng)藥，醫(yī)藥等領(lǐng)域。

      十碳二元酸或稱為癸二酸（CAS No. 111-20-6）合成尼龍 410、610、810、1010；制備橡膠軟化劑、潤滑油添加劑、香料、聚酞胺、醇酸樹脂、癸二酸酯類增塑劑。
      十一碳二元酸（CAS No. 1852-04-6）合成尼龍1011、611、1111，替代有色金屬，廣泛用于機(jī)械、汽車等行業(yè)；制備高檔熱熔膠、高檔潤滑劑、高級涂料。
      十二碳二元酸（CAS No. 693-23-2）合成尼龍612、1212；合成聚酰胺熱熔膠；合成聚酯樹脂，用于制作涂料、膠黏劑、增塑劑和填料；二元酸鹽，可用于制作品質(zhì)優(yōu)良的洗滌劑；合成二酯，是制作高級潤滑油的基礎(chǔ)油料；合成環(huán)十一酮，屬樟腦香型，有一定的藥用價(jià)值。
      十三碳二元酸（CAS No. 505-52-2）合成尼龍1313替代有色金屬，制作光導(dǎo)纖維護(hù)套、地對空導(dǎo)彈繩索、降落傘繩索、石油管道等；合成十三烷二酸環(huán)乙撐酯（麝香－T），廣泛用于調(diào)配各種高級香水、皂類、洗護(hù)發(fā)洗滌劑及個(gè)人護(hù)理用品等日化產(chǎn)品用香精；合成環(huán)十二酮、環(huán)十五酮和麝香酮，屬樟腦香型，麝香酮可代替天然麝香，配制中成藥；合成高檔熱溶膠、高溫電介質(zhì)、高級潤滑油、合成高級油漆和高級涂料。
      十四碳二元酸（CAS No. 821-38-5）用于粉末涂料和香料行業(yè)。
      十五碳二元酸（CAS No. 1460-18-0）合成十五酮、環(huán)十五內(nèi)酯和人造麝香，用于香料和制藥行業(yè)，替代天然麝香配制各種名貴中成藥，具有抗菌消炎，通經(jīng)活血等療效。
      十六碳二元酸（CAS No. 505-54-4）用于粉末涂料和香料行業(yè)。
      十七碳二元酸（CAS No. 2424-90-0）生產(chǎn)靈香貓香料。
      十八碳二元酸（CAS No. 871-70-5）合成尼龍1818工程塑料、涂料與醫(yī)藥中間體。

      目前國內(nèi)外生產(chǎn)長鏈二元酸的方法主要有兩種，一種是化學(xué)合成法，以丁二烯為原 料，通過高壓聚合生產(chǎn)長鏈二元酸，純度高，但工藝復(fù)雜，危險(xiǎn)性大，收率低，原料貴， 成本高；另一種方法是生物發(fā)酵法，利用微生物的特異氧化能力，氧化正構(gòu)烷烴的兩端 甲基，而產(chǎn)生與基質(zhì)碳鏈相同的二元酸，工藝簡單，安全易操作，收率高，原料價(jià)格低，但發(fā)酵液中含有少量的菌體蛋 白、色素、鐵離子化合物及混雜其它種類的長鏈二元酸，嚴(yán)重影響產(chǎn)品純度和外觀質(zhì)量，因此精制純化工藝是微生物發(fā)酵制備長鏈二元酸的重要環(huán)節(jié)，關(guān)系到整個(gè)工藝的收率和產(chǎn)品質(zhì)量。

微生物發(fā)酵法長鏈二元酸 精制工藝分析
      長鏈二元酸為微生物發(fā)酵得到的代謝產(chǎn)物，其發(fā)酵液是復(fù)雜的多項(xiàng)體系，其中含有細(xì)胞碎片，未反應(yīng)的碳源，未利用的培養(yǎng)基和代謝產(chǎn)物等，尤其是其中含有大量的蛋白質(zhì)，色素等雜質(zhì)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的純度和質(zhì)量，為提取精制帶來很大困難。工業(yè)生產(chǎn)中利用生物發(fā)酵法生產(chǎn)長鏈二元酸的精制過程中，首先要除去微生物代謝產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，色素等雜質(zhì)。目前，主要除雜方式是通過調(diào)節(jié)發(fā)酵液pH值，使得長鏈二元酸變成長鏈二元酸鹽的形式，然后加熱使長鏈二元酸鹽溶解，降溫使得長鏈二元酸鹽結(jié)晶析出，通過離心，過濾等手段除去發(fā)酵液中的大量固體雜質(zhì)，然后進(jìn)行酸化使長鏈二元酸鹽變?yōu)殚L鏈二元酸，并進(jìn)一步除去可溶性蛋白等雜質(zhì)。
      如公開號為CN104591994A的專 利，將終止的長鏈二元酸發(fā)酵液中的長鏈二元酸轉(zhuǎn)化為長鏈二元酸鹽，并過濾脫除菌體，然后調(diào)節(jié)液相的pH值至5.0～7.0，向體系中通入二氧化碳，經(jīng)過濾脫除固形物，再經(jīng)酸化，分離，洗滌，干燥等過程，得到長鏈二元酸產(chǎn)品。該方法提取二元酸過程中大量使用堿性物質(zhì)，成本較高，增加廢水處理的難度。另一方面，在堿性條件下過濾只能除去不溶于水的固形物，無法去除一些可溶性蛋白質(zhì)，導(dǎo)致總氮含量高，產(chǎn)品無法成為合格的聚合原材料。而且現(xiàn)有的提純方法產(chǎn)業(yè)鏈較長，增加了人力物力的投入。

      另外還可以通過有機(jī)溶劑溶解二元酸以除去大量菌體蛋白等雜質(zhì)，或者利用溶劑萃取的方法除去發(fā)酵液中的大部分不溶雜質(zhì)。公開號為CN103113209A的專 利公開了由微生物發(fā)酵生產(chǎn)長鏈二元酸過程中有機(jī)氨氮以及其它固形物的去除方法。該方法在常溫常壓下，用蒸餾冷凝下來的丙酮或丁酮液體溶解熱帶假絲酵母菌的誘變菌株氧化正構(gòu)烷烴得到的二元酸初品，得到的溶液用精度0.1～50μm的過濾器過濾，保留濾液，濾渣即為脫除物。濾液在加熱蒸發(fā)器中蒸餾濃縮，蒸發(fā)出的丙酮或丁酮液體循環(huán)利用。蒸發(fā)后的母液中即有二元酸晶體析出，過濾得固形物，經(jīng)過干凈空氣吹掃后即得二元酸精品。以上方法大量使用丙酮或丁酮類低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑，對于生產(chǎn)裝置的防爆性能以及密閉性要求更高。且使用空氣吹掃二元酸固體的過程中也會(huì)將使用的有機(jī)試劑帶向空氣中污染化境。CN102476990A公開的長鏈二元酸精制方法中將長鏈二元酸發(fā)酵后的濾液與萃取劑在40～100℃混合并加無機(jī)酸酸化，調(diào)節(jié)pH為2～6，萃取劑和濾液充分混合，靜置后進(jìn)行液～液分離，取有機(jī)相冷卻結(jié)晶，除去有機(jī)溶劑得到二元酸純品。在酸性條件下，醇和二元酸發(fā)生酯化反應(yīng)，長鏈二元酸和長鏈二元酸酯共存于同一體系中，酯類物質(zhì)會(huì)黏附或者包埋在二元酸晶體之內(nèi)，使得zui終產(chǎn)品中包含二元酸酯。

微生物發(fā)酵法長鏈二元酸 精制提純關(guān)鍵技術(shù)
      目前精制長鏈二元酸的方法主要包括溶劑法、水相法和酯化法。 三種精制方法中，溶劑法產(chǎn)品純度高、色澤好，可直接用于合成中下 游產(chǎn)品，但存在使用溶劑量大、溶劑需回收處理、設(shè)備投資大及生產(chǎn) 安全性等問題；水相法的產(chǎn)品純度、外觀色澤及結(jié)晶粒度比溶劑法差， 但投資少，操作過程簡單、安全，對環(huán)境污染小，是目前較好的一種長鏈二元酸提純精制方法；酯化法對原料純度、色度要求低，制得的產(chǎn)品純度高，與溶劑法、水相法相比收率較低，操作時(shí)間長、過程復(fù)雜。
    (1) 關(guān)鍵酶的zui適發(fā)酵pH值從堿性改造為適應(yīng)產(chǎn)品的自然生態(tài)pH環(huán)境，基因工程菌高效率合成長鏈二元酸。
    (2) 多參數(shù)相關(guān)性優(yōu)化研究二元酸發(fā)酵多相反應(yīng)體系的技術(shù)突破，對多相發(fā)酵體系研究和規(guī)模化生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。
    (3) 通過選擇合適的工藝和裝置將整個(gè)純化工藝變成連續(xù)分離、連續(xù)結(jié)晶，連續(xù)干燥，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)純化過程的自動(dòng)化和連續(xù)化操作，大大提高了效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

      溶劑法存在投資大、產(chǎn)品殘留烷烴和溶劑以及生產(chǎn)安全性等問題，使該方法的使用受到了很大限制。過濾洗滌干燥多功能設(shè)備可節(jié)約精制提純過程中的溶劑使用、提高了產(chǎn)品純度、投資少、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量高、結(jié)構(gòu)簡單的生物發(fā)酵法生產(chǎn)的長鏈二元酸水相法精制提純裝置。

錐形過濾洗滌干燥多功能設(shè)備 工作原理
      錐形過濾洗滌干燥三合一的結(jié)構(gòu)如下圖所示，上部是一個(gè)立式圓筒形容器，底部為圓錐體結(jié)構(gòu)，過濾介質(zhì)襯在圓筒體夾殼內(nèi)層四周。在設(shè)備中心部裝有空心螺帶攪拌器。與過濾介質(zhì)相配合的那段螺旋片，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)起刮刀作用，而底部的螺旋器在裝配時(shí)就緊貼在錐體上，起螺旋擠壓作用。
      當(dāng)對物料進(jìn)行過濾時(shí)，將待過濾的料漿(固液混合物)用泵壓入過濾機(jī)容器內(nèi)，用足夠的壓力使濾液穿過過濾介質(zhì)(如料漿不用泵打，直接流入過濾機(jī)容器內(nèi)，在清液出口處抽真空，對物料進(jìn)行真空吸濾也可以)，這時(shí)濾餅在濾網(wǎng)或其它過濾介質(zhì)上不斷增厚，但空心螺帶攪拌器在緩慢旋轉(zhuǎn)，將濾餅不斷刮下來，實(shí)現(xiàn)典型的動(dòng)態(tài)過濾。被刮下的濾餅慢慢推落到錐體，再被擠壓螺帶擠壓和干燥，zui后出下部出料閥。
    (1) 攪拌反應(yīng)：本機(jī)為筒錐式結(jié)構(gòu)，可在本機(jī)內(nèi)對物料進(jìn)行加熱或冷卻的恒溫定時(shí)反應(yīng)；
    (2) 壓濾或真空過濾：當(dāng)反應(yīng)完后，通過壓濾或真空吸濾、過濾濾液，在過濾階段，由于螺帶與過濾介質(zhì)的良好貼合刮壁作用，可使物料在薄層濾餅條件下進(jìn)行過濾，過濾效率高；
    (3) 可多次洗滌過濾：過濾濾干后物料，可以加入洗滌液，在機(jī)內(nèi)和物料進(jìn)行多次自動(dòng)反應(yīng)混合再洗滌，洗滌過濾達(dá)到洗滌要求后再濾干。
    (4) 真空干燥出料：物料過濾濾干后，在干燥間段筒體夾套及空心軸和螺帶同時(shí)對物料進(jìn)行加熱，并在頂部抽真空對物料進(jìn)行真空低溫密閉干燥，干燥后自動(dòng)密閉出料。

錐形過濾洗滌干燥多功能設(shè)備 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
    (1) 一機(jī)多用，可在一臺機(jī)內(nèi)完成反應(yīng)、萃取、過濾、洗滌、反復(fù)多次過濾洗滌、干燥等多種操作，并直接得到成品。
    (2) 密閉操作，特別適合處理易燃易爆、有毒或劇毒的危險(xiǎn)產(chǎn)品及不允許有污染的鮮美食品、生物制品和藥品等。
    (3) 筒體夾套、錐體夾套及空心軸、空心螺帶同時(shí)對物料進(jìn)行加熱或冷卻，熱效率高，能耗低。
    (4) 特殊的攪拌螺旋設(shè)計(jì)，可使物料在反應(yīng)、過濾、洗滌、干燥各個(gè)階段都對物料進(jìn)行均勻的攪拌，從而使整機(jī)的工作效率很高。
    (5) 在過濾階段，由于螺帶與過濾介質(zhì)的良好貼合刮壁作用，可使物料在薄層濾餅條件下進(jìn)行過濾，過濾效率高。
    (6) 簡化和縮短工藝流程，占地面積小，廠房和設(shè)備投資大大節(jié)省。
    (7) 操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低，加工出的產(chǎn)品質(zhì)量好。

      與常用的長鏈二元酸精制工藝相比，既降低了成本，又避免了生產(chǎn)過程中對環(huán)境的污染和對工人身體健康的損害；使用過濾洗滌干燥多功能設(shè)備可將化學(xué)溶劑法精制過程中無法除去的雜質(zhì)完全除去，極大提高了產(chǎn)品品質(zhì)；同時(shí)，本裝置與化學(xué)溶劑法精制裝置相比更簡單，投入更少，效果更好，具有非常高的推廣價(jià)值。