本发明专利技术涉及用于从至少一种羧酸和糠醛的稀的水性混合物中分离和回收该至少一种羧酸和糠醛的方法和装置。在本发明专利技术的方法中，使用甲基四氢呋喃对包括至少一种羧酸和糠醛的稀的水性混合物进行萃取，且回收至少一种羧酸和糠醛。本发明专利技术的装置包括：萃取单元302，用于使用甲基四氢呋喃从稀的水性混合物中进行至少一种羧酸和糠醛的萃取，所述萃取单元302连接至蒸馏单元307；蒸馏单元307，用于进行来自所述萃取单元302的萃取物305的蒸馏，且所述蒸馏单元307连接至酸蒸馏单元320；酸蒸馏单元320，用于进行来自蒸馏单元307的底部流308的蒸馏，以分离至少一种羧酸和糠醛。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从其稀的水性混合物中分离至少一种羧酸和糠醛的方法和装置
本专利技术涉及一种用于从有机酸和糠醛的稀的水性混合物中分离和回收所述有机酸和糠醛的方法和装置，在该有机酸和糠醛的稀的水性混合物中有机酸和糠醛的量是低的。该方法和装置尤其涉及由羧酸和糠醛的稀的水性混合物分离和回收浓缩的羧酸和糠醛。
技术介绍
已知几种工业规模的工艺(诸如生物质降解)以生产包括少量的糠醛和有机酸(诸如羧酸)的稀的水性溶液。由于环境原因，糠醛和有机酸的回收已经变得越来越受到关注。这些有经济价值的副产物通常通过蒸馏或萃取蒸馏来回收，其中蒸馏或萃取蒸馏是有效的，但也是耗能的和在技术上有挑战性的工艺，因为共沸混合物或稳定乳液的形成使得加工是不经济的或以不期望的形式提供产物，诸如太稀的溶液，该产物难以在进一步工艺中使用。各种化学品的分离可以基于液-液萃取工艺。甚至已经使用不溶于水或微溶于水的萃取溶剂，或使用溶剂混合物，从稀的水性溶液中分离出了羧酸。但是萃取试剂的效率通常不足以满足产生纯的组分，或萃取剂与酸结合相当牢固而使对该酸的回收变得困难。羧酸和糠醛作为在各种生物质水解工艺中的产物而形成。从可在这些工艺中获得的通常稀的水混合物经济回收这些组分包括作为第一阶段的液-液萃取，然后通过多个蒸馏单元以再循环萃取溶剂和分离作为纯产物的被萃取的组分。物理溶剂和反应性溶剂以及它们的组合都已经用于萃取羧酸和糠醛。已经公开的用于这些化合物的单个萃取溶剂，或萃取羧酸具有良好的收率，或萃取糠醛，但不能够在没有副作用的情况下同时以良好的收率来萃取这两种类型的化学品。像烃、酮和酯一样的物理萃取溶剂通常对甲酸具有不利的萃取收率。诸如三烷基胺的反应性萃取溶剂通常对羧酸是特异性的，但糠醛的萃取和从作为额外的相的牢固的胺-酸复合物中进行酸的分离是有问题的。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学品，但与酸形成的复合物，特别是与甲酸形成的复合物是牢固的且需要通过蒸馏进行分离。US2437519公开了使用四氢呋喃(THF)或其衍生物，诸如2_甲基四氢呋喃(2-MTHF)，作为萃取溶剂，从稀的水性溶液中萃取低级脂肪族酸，诸如甲酸和乙酸。US2437519进一步教导了优选向溶剂中添加一定量的实际上不溶于水的第三物质，例如像苯一样的烃，以减少溶解在萃取溶剂和酸的水性层中的水的量。因此，增加了被萃取的酸的浓度，且降低了水性层中的萃取溶剂的溶解度。根据已知的任何方法处理所获得的萃取物，以从中恢复它在无水条件下的酸含量。可以对它例如进行蒸馏，在该蒸馏过程中发生萃取物的共沸脱水，此时，萃取溶剂起到水夹带剂的作用且与无水酸分离开。但是，该文件没有讨论包含其它有机化合物(诸如糠醛)的混合物。 申请人:之前的专利申请W02009/130387涉及一种用于从生物质中回收甲酸盐的工艺。对含有乙酰丙酸、甲酸和可能的糠醛的水性液体混合物进行液-液萃取步骤，然后回收糠醛、甲酸盐和乙酰丙酸或乙酰丙酸盐。在公开的工艺中，对含有甲酸和乙酰丙酸和可选的糠醛的混合物:(i)通过利用萃取试剂进行液-液萃取，从而获得包括萃取试剂、甲酸、乙酰丙酸和可选的糠醛的有机相，以及主要包括水，优选进一步包含无机酸的水相；(ii)可选地，优选通过蒸馏和重力分离，从有机相中分离和回收糠醛；(iii)通过蒸馏从有机相中回收作为浓缩的酸的甲酸。有机相包含来自步骤(i)或可选地来自步骤(ii)的甲酸和乙酰丙酸；以及(iv)从有机相中回收乙酰丙酸。优选的萃取试剂是叔胺、仲胺或叔酰胺、叔膦氧化物、叔磷酸盐、C5?C12脂肪酸、C8?C12脂肪醇和烷基脲衍生物。W02009/130387的反应性萃取溶剂，例如三烷基胺，通常对羧酸具有特异性，但是它们萃取糠醛的能力取决于原料PH，且它们形成非常牢固的胺-甲酸复合物。这些复合物常常作为第二有机相分离。三烷基膦氧化物，诸如Cyanex923，是羧酸和糠醛的良好的萃取化学品，但与酸，尤其是与甲酸形成的复合物是牢固的，不得不通过蒸馏来分离。通过蒸发糠醛-水混合物，及使用萃取或使用蒸馏夹带剂处理含有水性废物的酸，已经实现了从生物质工艺中分离有价值的化合物，诸如有机酸和糠醛。通常这些处理对于乙酸比对于甲酸更有效。Xing R.等人的文献 “Production of furfural and carboxylic acids fromwaste aqueous hemicellulose solutions from the pulp and paper and cellulosicethanol industries”(Energy Environ.Sc1., 2011, 4, 2193)公开了一种使用连续两区域两相反应器，从废水性半纤维素溶液中生产糠醛及甲酸和乙酸的联产物的工艺。在两步工艺中生产糠醛，该两步工艺由以下步骤组成:木糖低聚物的水解，随后进行木糖单体的脱水，然后进行糠醛进入有机溶剂的萃取。使用氯化钠(NaCl)使水性半纤维素溶液(水相)饱和。在该工艺中，NaCl-预处理的四氢呋喃(THF)主要被用作有机相，因为它对糠醛具有极大的亲和力、低沸点且容易从水中分离。THF经NaCl预处理，因为纯的THF完全溶于水中。因为相同的原因，用NaCl使水相饱和。添加NaCl不会改善作为萃取剂的THF，但却有利于通过盐析进行相的分离。但是，NaCl在工业规模萃取中的应用在经济上是不可行的。形成的具有微量水溶性有机组分的盐溶液的重复使用和处置变得复杂。如上面所公开的，需要一种更加经济且有效的工艺，以使用单一的萃取溶剂从稀的水性混合物中同时分离和回收羧酸和糠醛。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于从稀的水性混合物中分离和回收羧酸和糠醛的有效的方法。本专利技术的另一目的是获得具有良好萃取收率和总收率的作为浓缩化合物的羧酸和糠醛。而且，本专利技术的另一目的是通过使用单一的萃取剂，经萃取来分离和回收羧酸和糠醛。而且，本专利技术的另一目的是通过使用单一的萃取剂，经萃取来同时分离和回收羧酸和糠醛。而且，本专利技术的另一目的是提供一种装置，以通过使用单一的萃取剂，经萃取来同时分离和回收羧酸和糠醛。本专利技术用于提供解决上面提到的问题的方案。本专利技术人已经惊奇地发现可以使用甲基四氢呋喃，诸如2-甲基四氢呋喃，有效地萃取包含至少一种有机酸(诸如羧酸)和糠醛的混合物，以及可以从有价值的组分的稀的水性混合物中同时分离所述有价值的组分。因为促进了羧酸和糠醛分离，因此整个工艺是经济有效的，且该工艺提供了高羧酸和糠醛的萃取收率和总收率。除了具有良好的萃取特性的优点之外，所使用的萃取剂还提供了在有机相和水相之间的清晰的界面，从而产生最少量的混合相分散体，诸如乳液。通过例如蒸馏，所使用的轻质溶剂可以容易地从萃取物中分离。能够与水形成共沸混合物，从而增加从有机酸-糠醛混合物中去除残留的水。进一步地，促进了所使用的萃取溶剂的再循环。【附图说明】图1是为适用于根据本专利技术的方法的装置所建立的示意图，其中甲酸、乙酸和糠醛从其稀的水性混合物中同时分离且随后被回收。图2是为适用于根据本专利技术的方法的优选装置所建立的示意图。图3是为适用于根据本专利技术的方法的另一优选装置所建立的示意图。图4是当水相是连续相而有机相是分散相时，萃取柱本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于从稀的水性混合物中同时分离至少一种羧酸和糠醛的方法，其特征在于，所述方法包括：使用甲基四氢呋喃或其衍生物对所述稀的水性混合物进行萃取，形成包括有机相的萃取物和包括水相的萃余物，并从所述萃取物中回收至少一种所述羧酸和糠醛。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.04 FI 201160911.一种用于从稀的水性混合物中同时分离至少一种羧酸和糠醛的方法，其特征在于，所述方法包括:使用甲基四氢呋喃或其衍生物对所述稀的水性混合物进行萃取，形成包括有机相的萃取物和包括水相的萃余物，并从所述萃取物中回收至少一种所述羧酸和糠醛。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一种羧酸和糠醛的回收包括对所述萃取物进行蒸馏，从而获得:从蒸馏柱的顶部取出的包括萃取剂-水共沸混合物的馏出物，及主要包括所述至少一种羧酸和糠醛的底部流。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对主要包括所述至少一种羧酸和糠醛的所述底部流进行进一步蒸馏，从而获得:从蒸馏柱的顶部取出的包括水和甲基四氢呋喃的馏出物，及包括所述至少一种羧酸和糠醛的底部流。4.根据权利要求1~3中任一项所述的方法，其特征在于，所述甲基四氢呋喃是2-甲基四氢呋喃。5.根据权利要求1~4中任一项所述的方法，其特征在于，所述羧酸是低级脂肪族羧酸或其混合物。6.根据权利要求5中任一项所述的方法，其特征在于，所述低级脂肪族羧酸选自甲酸和乙酸的组。7.根据权利要求1~6中任一项所述的方法，其特征在于，所述稀的水性混合物的羧酸浓度总计小于20wt%,优选小于15wt%,更优选为0.1wt%~IOwt最优选为0.5wt%~5wt %,诸如为 Iwt % ~4wt % ο8.根据权利要求1~7中任一项所述的方法，其特征在于，所述稀的水性混合物的糠醒浓度小于40wt%,优选小于15wt%,更优选为0.01wt%~IOwt最优选为0.5wt%~5wt %,诸如为 Iwt % ~4wt % ο9.根据权利要求1~8中任一项所述的方法，其特征在于，所述稀的水性混合物源自于生物质，优选源自于生物质水解工艺，最优选源自于为了生产乙酰丙酸和/或其酯的生物质酸性水解工艺。10.根据权利要求1~9中任一项所述的方法，其特征在于，所述萃取在大约10°C~大约80°C的温度下...
【专利技术属性】
技术研发人员：E·蒂洛宁，安特罗·莱蒂宁，J·海塔拉，
申请(专利权)人：塔明克芬兰公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI
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