[發(fā)明專利]脂肪酶催化合成多元醇酯的新工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910058190.1
• 申請日: 2009-01-16
• 公開（公告）號: CN101475467A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設計）人: 劉陽;張利平
• 申請（專利權）人: 劉陽;張利平
• 主分類號: C07C67/03
• 分類號: C07C67/03;C07C69/675;C12P7/42;C10M105/40
• 代理公司: 西寧金語專利代理事務所
• 代理人: 哈慶華

技術領域

本發(fā)明涉及一種脂肪酶催化合成多元醇酯的工藝，屬生物化工技術領域。

技術背景

現(xiàn)代潤滑油大都由86％以上的基礎油，再加上各種添加劑組成。基礎油無疑 是潤滑油影響環(huán)境或生態(tài)的決定性因素。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展及環(huán)保要求的日 益提高，合成酯作為高性能潤滑劑的基礎油因其獨特的高低溫性能、粘溫性能、 潤滑性能、可生物降解性能得到了愈來愈廣泛的應用。目前國外不僅用于軍事 領域，而且已廣泛應用于汽車、石油化工、冶金、機械等工業(yè)領域以彌補礦物 油在某些性能上的缺陷。合成酯的發(fā)展是與航空工業(yè)的發(fā)展緊密聯(lián)系在一起的。 國外在酯類油方面的研究已經(jīng)達到相當成熟階段。為適應航空發(fā)動機技術的飛 速發(fā)展，需要不斷提高酯類潤滑油的熱負荷承受能力。圍繞這個技術關鍵，進 行了卓有成效的基礎研究。早期合成出高低溫性能優(yōu)于礦油的雙酯，后來又合 成出高溫性能更好的新戊基多元醇酯。

進入21世紀，合成酯的需求量繼續(xù)穩(wěn)步增長，合成酯的需求量愈來愈大， 年增長率達到15％左右。主要有以下幾方面的因素：首先是高科技的發(fā)展對潤滑 劑的要求更苛刻。機械設備的體積縮小、負荷增加、精密度提高、使用壽命延 長、要求潤滑油用量少，同時能耐高、低溫、重負荷、長壽命。而合成酯潤滑 油具有用量少、蒸發(fā)量小、補加量少，壽命長等特性，可滿足苛刻潤滑條件的 需要。例如大粘度跨度的多級內燃機油5W/50、10W/50，只有全合成油才能達到 指標要求。其次，由于資源短缺，普遍要求節(jié)能。而合成酯可利用動植物油脂 制備，擴大了原料來源，同時具有良好的減摩效果，可起到節(jié)約石油資源和能 源的目的。最后，隨著環(huán)境保護的要求更高、更全面。礦物油不能生物降解， 而合成酯有很好的生物降解性能，可以滿足新世紀的環(huán)保要求。

新戊基多元醇酯是由新戊基多元醇(包括新戊基二醇，三羥甲基丙烷，季 戊四醇，雙季戊四醇等)與直鏈或帶支鏈的脂肪酸反應的產(chǎn)物。多元醇酯不僅 滿足可再生和生物可降解這兩方面的要求，還具有石油基潤滑油無可比擬的優(yōu) 越性能：①較寬的液體范圍，較高的黏度指數(shù)，優(yōu)良的黏度性能和低溫性能； ②熱安定性好，熱分解溫度在310℃以上；③分子結構中含有較高活性的酯基 基團，易于吸附在金屬表面形成牢固的潤滑油膜，具有較好的摩擦潤滑特性。

目前多元醇酯的合成方法有酯化法和酯交換法兩種，酯化法通常是使用酸 性催化劑，如硫酸、鹽酸、磷酸、對-甲基苯磺酸、苯磺酸等，催化脂肪酸與多 元醇進行酯化；酯交換法通常采用脂肪酸甲酯在堿(CH₃OCa等)的作用下與多元 醇反應。雖然化學催化劑可使反應獲得較理想的酯化率，但使用化學催化劑的 方法存在如下不足：1)反應時常伴有諸如氧化、碳化、聚合、重排等副反應， 選擇性差，反應中副產(chǎn)物多，產(chǎn)物后處理工藝復雜，酯化產(chǎn)品提純困難，生產(chǎn) 成本高，且影響產(chǎn)品質量；2)工藝復雜，需堿中和、水洗，污水排放量大，對 環(huán)境污染嚴重；3)催化劑有害，設備腐蝕嚴重，催化劑難以回收；4)反應溫 度高，不飽和脂肪酸在高溫下容易變質，產(chǎn)品色澤較深，能耗高。

采用生物酶催化劑合成多元醇酯具有反應條件溫和、無副產(chǎn)物、產(chǎn)品易于 收集、對設備要求簡單、無污染物排放等優(yōu)點。但目前存在的主要問題是酶的 成本高、壽命短，轉化時間長等。