本發明專利技術涉及用于從至少一種羧酸和糠醛的稀的水性混合物中分離和回收該至少一種羧酸和糠醛的方法和裝置。在本發明專利技術的方法中，使用甲基四氫呋喃對包括至少一種羧酸和糠醛的稀的水性混合物進行萃取，且回收至少一種羧酸和糠醛。本發明專利技術的裝置包括：萃取單元302，用于使用甲基四氫呋喃從稀的水性混合物中進行至少一種羧酸和糠醛的萃取，所述萃取單元302連接至蒸餾單元307；蒸餾單元307，用于進行來自所述萃取單元302的萃取物305的蒸餾，且所述蒸餾單元307連接至酸蒸餾單元320；酸蒸餾單元320，用于進行來自蒸餾單元307的底部流308的蒸餾，以分離至少一種羧酸和糠醛。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于從其稀的水性混合物中分離至少一種羧酸和糠醛的方法和裝置
本專利技術涉及一種用于從有機酸和糠醛的稀的水性混合物中分離和回收所述有機酸和糠醛的方法和裝置，在該有機酸和糠醛的稀的水性混合物中有機酸和糠醛的量是低的。該方法和裝置尤其涉及由羧酸和糠醛的稀的水性混合物分離和回收濃縮的羧酸和糠醛。
技術介紹
已知幾種工業規模的工藝(諸如生物質降解)以生產包括少量的糠醛和有機酸(諸如羧酸)的稀的水性溶液。由于環境原因，糠醛和有機酸的回收已經變得越來越受到關注。這些有經濟價值的副產物通常通過蒸餾或萃取蒸餾來回收，其中蒸餾或萃取蒸餾是有效的，但也是耗能的和在技術上有挑戰性的工藝，因為共沸混合物或穩定乳液的形成使得加工是不經濟的或以不期望的形式提供產物，諸如太稀的溶液，該產物難以在進一步工藝中使用。各種化學品的分離可以基于液-液萃取工藝。甚至已經使用不溶于水或微溶于水的萃取溶劑，或使用溶劑混合物，從稀的水性溶液中分離出了羧酸。但是萃取試劑的效率通常不足以滿足產生純的組分，或萃取劑與酸結合相當牢固而使對該酸的回收變得困難。羧酸和糠醛作為在各種生物質水解工藝中的產物而形成。從可在這些工藝中獲得的通常稀的水混合物經濟回收這些組分包括作為第一階段的液-液萃取，然后通過多個蒸餾單元以再循環萃取溶劑和分離作為純產物的被萃取的組分。物理溶劑和反應性溶劑以及它們的組合都已經用于萃取羧酸和糠醛。已經公開的用于這些化合物的單個萃取溶劑，或萃取羧酸具有良好的收率，或萃取糠醛，但不能夠在沒有副作用的情況下同時以良好的收率來萃取這兩種類型的化學品。像烴、酮和酯一樣的物理萃取溶劑通常對甲酸具有不利的萃取收率。諸如三烷基胺的反應性萃取溶劑通常對羧酸是特異性的，但糠醛的萃取和從作為額外的相的牢固的胺-酸復合物中進行酸的分離是有問題的。三烷基膦氧化物，例如Cyanex923，是用于羧酸和糠醛的良好的萃取化學品，但與酸形成的復合物，特別是與甲酸形成的復合物是牢固的且需要通過蒸餾進行分離。US2437519公開了使用四氫呋喃(THF)或其衍生物，諸如2_甲基四氫呋喃(2-MTHF)，作為萃取溶劑，從稀的水性溶液中萃取低級脂肪族酸，諸如甲酸和乙酸。US2437519進一步教導了優選向溶劑中添加一定量的實際上不溶于水的第三物質，例如像苯一樣的烴，以減少溶解在萃取溶劑和酸的水性層中的水的量。因此，增加了被萃取的酸的濃度，且降低了水性層中的萃取溶劑的溶解度。根據已知的任何方法處理所獲得的萃取物，以從中恢復它在無水條件下的酸含量。可以對它例如進行蒸餾，在該蒸餾過程中發生萃取物的共沸脫水，此時，萃取溶劑起到水夾帶劑的作用且與無水酸分離開。但是，該文件沒有討論包含其它有機化合物(諸如糠醛)的混合物。 申請人:之前的專利申請W02009/130387涉及一種用于從生物質中回收甲酸鹽的工藝。對含有乙酰丙酸、甲酸和可能的糠醛的水性液體混合物進行液-液萃取步驟，然后回收糠醛、甲酸鹽和乙酰丙酸或乙酰丙酸鹽。在公開的工藝中，對含有甲酸和乙酰丙酸和可選的糠醛的混合物:(i)通過利用萃取試劑進行液-液萃取，從而獲得包括萃取試劑、甲酸、乙酰丙酸和可選的糠醛的有機相，以及主要包括水，優選進一步包含無機酸的水相；(ii)可選地，優選通過蒸餾和重力分離，從有機相中分離和回收糠醛；(iii)通過蒸餾從有機相中回收作為濃縮的酸的甲酸。有機相包含來自步驟(i)或可選地來自步驟(ii)的甲酸和乙酰丙酸；以及(iv)從有機相中回收乙酰丙酸。優選的萃取試劑是叔胺、仲胺或叔酰胺、叔膦氧化物、叔磷酸鹽、C5?C12脂肪酸、C8?C12脂肪醇和烷基脲衍生物。W02009/130387的反應性萃取溶劑，例如三烷基胺，通常對羧酸具有特異性，但是它們萃取糠醛的能力取決于原料PH，且它們形成非常牢固的胺-甲酸復合物。這些復合物常常作為第二有機相分離。三烷基膦氧化物，諸如Cyanex923，是羧酸和糠醛的良好的萃取化學品，但與酸，尤其是與甲酸形成的復合物是牢固的，不得不通過蒸餾來分離。通過蒸發糠醛-水混合物，及使用萃取或使用蒸餾夾帶劑處理含有水性廢物的酸，已經實現了從生物質工藝中分離有價值的化合物，諸如有機酸和糠醛。通常這些處理對于乙酸比對于甲酸更有效。Xing R.等人的文獻 “Production of furfural and carboxylic acids fromwaste aqueous hemicellulose solutions from the pulp and paper and cellulosicethanol industries”(Energy Environ.Sc1., 2011, 4, 2193)公開了一種使用連續兩區域兩相反應器，從廢水性半纖維素溶液中生產糠醛及甲酸和乙酸的聯產物的工藝。在兩步工藝中生產糠醛，該兩步工藝由以下步驟組成:木糖低聚物的水解，隨后進行木糖單體的脫水，然后進行糠醛進入有機溶劑的萃取。使用氯化鈉(NaCl)使水性半纖維素溶液(水相)飽和。在該工藝中，NaCl-預處理的四氫呋喃(THF)主要被用作有機相，因為它對糠醛具有極大的親和力、低沸點且容易從水中分離。THF經NaCl預處理，因為純的THF完全溶于水中。因為相同的原因，用NaCl使水相飽和。添加NaCl不會改善作為萃取劑的THF，但卻有利于通過鹽析進行相的分離。但是，NaCl在工業規模萃取中的應用在經濟上是不可行的。形成的具有微量水溶性有機組分的鹽溶液的重復使用和處置變得復雜。如上面所公開的，需要一種更加經濟且有效的工藝，以使用單一的萃取溶劑從稀的水性混合物中同時分離和回收羧酸和糠醛。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種用于從稀的水性混合物中分離和回收羧酸和糠醛的有效的方法。本專利技術的另一目的是獲得具有良好萃取收率和總收率的作為濃縮化合物的羧酸和糠醛。而且，本專利技術的另一目的是通過使用單一的萃取劑，經萃取來分離和回收羧酸和糠醛。而且，本專利技術的另一目的是通過使用單一的萃取劑，經萃取來同時分離和回收羧酸和糠醛。而且，本專利技術的另一目的是提供一種裝置，以通過使用單一的萃取劑，經萃取來同時分離和回收羧酸和糠醛。本專利技術用于提供解決上面提到的問題的方案。本專利技術人已經驚奇地發現可以使用甲基四氫呋喃，諸如2-甲基四氫呋喃，有效地萃取包含至少一種有機酸(諸如羧酸)和糠醛的混合物，以及可以從有價值的組分的稀的水性混合物中同時分離所述有價值的組分。因為促進了羧酸和糠醛分離，因此整個工藝是經濟有效的，且該工藝提供了高羧酸和糠醛的萃取收率和總收率。除了具有良好的萃取特性的優點之外，所使用的萃取劑還提供了在有機相和水相之間的清晰的界面，從而產生最少量的混合相分散體，諸如乳液。通過例如蒸餾，所使用的輕質溶劑可以容易地從萃取物中分離。能夠與水形成共沸混合物，從而增加從有機酸-糠醛混合物中去除殘留的水。進一步地，促進了所使用的萃取溶劑的再循環。【附圖說明】圖1是為適用于根據本專利技術的方法的裝置所建立的示意圖，其中甲酸、乙酸和糠醛從其稀的水性混合物中同時分離且隨后被回收。圖2是為適用于根據本專利技術的方法的優選裝置所建立的示意圖。圖3是為適用于根據本專利技術的方法的另一優選裝置所建立的示意圖。圖4是當水相是連續相而有機相是分散相時，萃取柱本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于從稀的水性混合物中同時分離至少一種羧酸和糠醛的方法，其特征在于，所述方法包括：使用甲基四氫呋喃或其衍生物對所述稀的水性混合物進行萃取，形成包括有機相的萃取物和包括水相的萃余物，并從所述萃取物中回收至少一種所述羧酸和糠醛。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.11.04 FI 201160911.一種用于從稀的水性混合物中同時分離至少一種羧酸和糠醛的方法，其特征在于，所述方法包括:使用甲基四氫呋喃或其衍生物對所述稀的水性混合物進行萃取，形成包括有機相的萃取物和包括水相的萃余物，并從所述萃取物中回收至少一種所述羧酸和糠醛。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一種羧酸和糠醛的回收包括對所述萃取物進行蒸餾，從而獲得:從蒸餾柱的頂部取出的包括萃取劑-水共沸混合物的餾出物，及主要包括所述至少一種羧酸和糠醛的底部流。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，對主要包括所述至少一種羧酸和糠醛的所述底部流進行進一步蒸餾，從而獲得:從蒸餾柱的頂部取出的包括水和甲基四氫呋喃的餾出物，及包括所述至少一種羧酸和糠醛的底部流。4.根據權利要求1~3中任一項所述的方法，其特征在于，所述甲基四氫呋喃是2-甲基四氫呋喃。5.根據權利要求1~4中任一項所述的方法，其特征在于，所述羧酸是低級脂肪族羧酸或其混合物。6.根據權利要求5中任一項所述的方法，其特征在于，所述低級脂肪族羧酸選自甲酸和乙酸的組。7.根據權利要求1~6中任一項所述的方法，其特征在于，所述稀的水性混合物的羧酸濃度總計小于20wt%,優選小于15wt%,更優選為0.1wt%~IOwt最優選為0.5wt%~5wt %,諸如為 Iwt % ~4wt % ο8.根據權利要求1~7中任一項所述的方法，其特征在于，所述稀的水性混合物的糠醒濃度小于40wt%,優選小于15wt%,更優選為0.01wt%~IOwt最優選為0.5wt%~5wt %,諸如為 Iwt % ~4wt % ο9.根據權利要求1~8中任一項所述的方法，其特征在于，所述稀的水性混合物源自于生物質，優選源自于生物質水解工藝，最優選源自于為了生產乙酰丙酸和/或其酯的生物質酸性水解工藝。10.根據權利要求1~9中任一項所述的方法，其特征在于，所述萃取在大約10°C~大約80°C的溫度下...
【專利技術屬性】
技術研發人員：E·蒂洛寧，安特羅·萊蒂寧，J·海塔拉，
申請(專利權)人：塔明克芬蘭公司，
類型：發明
國別省市：芬蘭;FI
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。