使用水蒸气产生脱水糖醇的方法技术

本发明专利技术提供了产生脱水糖醇的方法，该方法包括：将糖醇进料至反应器并使进料的糖醇进行脱水反应以产生脱水糖醇；向所述反应器提供水蒸气以使产生的脱水糖醇蒸发。根据本发明专利技术，可通过增加反应母液的比表面积和降低产物分压以高产量产生脱水糖醇。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用水蒸汽(steam)产生脱水糖醇的方法，更具体地涉及其中将高温水蒸气注入反应器中以增加反应母液的比表面积并降低脱水糖醇的分压从而提高脱水糖醇的产量的使用水蒸气产生脱水糖醇的方法。
技术介绍
由于传统能源耗竭以及全球能源需求增长，目前有动力开发替代性能源。其中，生物质是引起极大关注的可再生生物资源。在基于生物质的工业原材料中，通过山梨醇(C6H14O6)脱水产生的异山梨醇(C6H10O4)作为用于制备作为双酚A(BPA)替代品的聚碳酸酯(PC)、环氧单体或环境友好的塑化剂的环境友好的原材料引起了关注。也就是说，异山梨醇，一种可通过山梨醇的简单脱水获得的物质，作为合成可替代常规聚合物产物的下一代、高性能、环境友好的物质所需的单体引起了关注，并且已经进行了许多这方面的研究。环境友好的物质通常表现出与基于石油化工的材料相比较差的性能，然而异山梨醇的优势在于其是环境友好的，同时又表现出与常规的基于石油化工的材料相比优异的性能。另外，异山梨醇可用作能使塑性材料强度高且韧性好的添加剂，键合硝酸盐的异山梨醇还可用作治疗心脏疾病的药剂。当在催化剂的存在下使通过预处理从生物质获得的D-葡萄糖氢化时，产生山梨醇。当在催化剂的存在下使通过预处理从生物质获得的D-葡萄糖氢化时，产生山梨醇。当从山梨醇除去一个水分子时，产生多种脱水山梨醇，当从这些脱水山梨醇异构体中的一些除去一个水分子时，产生异山梨醇。转化为异山梨醇的脱水山梨醇异构体为1,4-脱水山梨醇和3,6-脱水山梨醇，不能转化为异山梨醇的主要异构体为2,5-脱水山梨醇和1,5-脱水山梨醇。在由山梨醇产生脱水山梨醇的脱水反应过程中，在相对低的温度(120-150℃)下在短时间内产生1,4-脱水山梨醇，在高于1,4-脱水山梨醇的温度下在长时间内产生2,5-脱水山梨醇。其他脱水山梨醇异构体以相对低的速率产生。产生异山梨醇的双重脱水反应受到多种反应条件的影响，包括温度、压力、溶剂、催化剂等。主要由山梨醇的单脱水反应产生的脱水山梨醇为1,4-脱水山梨醇和2,5-脱水山梨醇。因此，为了提高异山梨醇的产量，应控制反应条件以便促进产生1,4-脱水山梨醇而抑制产生2,5-脱水山梨醇。目前，作为从山梨醇制备异山梨醇的方法，其中将硫酸用作催化剂且反应在为约10mmHg的减压下进行的方法被广泛使用。然而，因为异山梨醇的沸点高且通过高温加热容易分解或变性，因此难以用一般的常压蒸馏分离异山梨醇。由于这个原因，通过在约1-10mmHg的真空下、在约150-220℃的相对低的温度下蒸馏反应产物来分离异山梨醇。已经公开了如上所述在酸催化剂下、在真空条件下分离异山梨醇的方法。美国专利第6,639,067号公开了一种方法，其包括：在酸催化剂和有机溶剂的存在下通过直接加热的方法使糖醇脱水以形成可溶于有机溶剂的产物；然后通过蒸发、蒸馏、再结晶或萃取来分离水、有机溶剂和反应物(reaction)，回收有机溶剂。韩国专利第1376481号公开了产生异山梨醇的方法，其包括在固体酸催化剂的存在下使山梨醇脱水以产生异山梨醇，以及通过蒸馏分离所产生的异山梨醇。然而，如上所述的现有技术专利的问题在于，需要170℃或更高的温度以使异山梨醇在约10mmHg的压力下蒸发，当所产生的异山梨醇长时间留在反应器中而未被蒸发掉时，其会被改性成其他物质。换言之，即使在上述压力下维持170℃的高温，异山梨醇仅在其从反应母液的表面快速逸出时才可被蒸发。因此，促进产生1,4-脱水山梨醇的温度优选为100-150℃，而通过蒸馏分离所产生的异山梨醇需要170℃或更高的温度。由于这个原因，需要能够满足所有这些要求的操作方法。相应地，本专利技术人已经发现，当注入水蒸气作为用于增加将山梨醇转化为异山梨醇的真空反应中反应母液的比表面积的辅助材料时，可增加母液的比表面积，可减少产物分压和反应时间，结果就是，可以高产量产生异山梨醇从而完成本专利技术。专利技术概述本专利技术的目的是提供产生脱水糖醇的方法，该方法可提高通过脱水作用将糖醇转化为脱水糖醇的真空反应中脱水糖醇的产量。为了实现上述目的，本专利技术提供了产生脱水糖醇的方法，该方法包括：(a)将糖醇进料至反应器中并使进料的糖醇进行脱水反应以产生脱水糖醇；(b)向所述反应器中提供水蒸气以使产生的脱水糖醇蒸发；以及(c)冷凝并分离蒸发的脱水糖醇蒸汽和所述水蒸气，从而回收液体脱水糖醇。具体实施方式除非另有定义，本文中使用的所有技术术语和科学术语的含义与本专利技术所属领域普通技术人员通常理解的含义一样。通常，本文使用的命名和下文将描述的实验方法是本领域熟知且常用的那些。在本专利技术中发现，当注入作为辅助材料有效增加反应母液的比表面积的高温水蒸气以从通过脱水作用将糖醇转化为脱水糖醇的真空反应的反应母液表面使异山梨醇快速逸出并蒸发时，其可提高反应母液的温度以使异山梨醇形成并快速蒸发，从而提高异山梨醇的产量。因此，在一个方面，本专利技术涉及产生脱水糖醇的方法，该方法包括以下步骤：(a)将糖醇进料至反应器中并使进料的糖醇进行脱水反应以产生脱水糖醇；(b)向所述反应器中提供水蒸气以使产生的脱水糖醇蒸发；以及(c)冷凝并分离蒸发的脱水糖醇蒸汽和所述水蒸气，从而回收液体脱水糖醇。在约10mmHg的压力下蒸发异山梨醇需要170℃或更高的温度，当产生的异山梨醇长时间留在反应器中而未被蒸发掉时，其被改性成其他物质。换言之，即使在上述压力下维持170℃的高温，异山梨醇仅在其从反应母液表面快速逸出时才可被蒸发。因此可向反应母液加入用于增加反应母液比表面积的辅助材料以促进所产生的异山梨醇的蒸发。所以，在本专利技术中，注入水蒸气以增加母液的比表面积。在本专利技术中，山梨醇的脱水反应在5-200mmHg，优选10-120mmHg的压力和120-150℃的温度下进行50-150分钟，优选50-90分钟，以使1,4-脱水山梨醇的产量最大化。接着，将温度为150-280℃的水蒸气注入至反应器中以提高反应溶液的温度以便可使异山梨醇形成并快速蒸发。也就是说，高温水蒸气充当辅助材料以提高反应温度并促进异山梨醇的蒸发。基于糖醇的重量，可以以0.01-30wt％/分钟、优选0.1-10wt％/分钟的量注入水蒸气。随着注入的水蒸气量的增加，上述效果得到提高。然而，如果注入的水蒸气量过大，这会增加操作成本并且还增加反应器中反应物加水蒸气的体积，增加反应器的尺寸从而增加设备投资。由于这个原因，考虑这些事实来确定所使用的水蒸气量。蒸发的异山梨醇蒸汽和所述水蒸气可在冷凝器中凝结从而形成液体，然后回收该液体。如上所述获得的异山梨醇产物的纯度以干重计为80-98％，并且其是以高于通过常规直接高温蒸馏方法获得的那些产物的产量获得的。水蒸气优选通过喷雾器注入至反应器中以使其能够与反应母液最大程度地混合。如果反应器具有在其内安装的单独的搅拌器，那么提高异山梨醇产量的效果可得到进一步增强。另外，如果将糖醇转化为脱水糖醇的真空反应的反应温度控制成两个温度步骤，那么可进一步提高脱水糖醇的产量。在本专利技术中，糖醇可以为己糖醇。具体地，其可以为选自山梨醇、甘露醇和艾杜醇(iditol)中的一种或多种。优选地，糖醇为山梨醇。脱水糖醇可以为异山梨醇、异甘露醇、异艾杜醇(isoidide)等。优选地，脱水糖本文档来自技高网...

【技术保护点】
产生脱水糖醇的方法，其包括：(a)将糖醇进料至反应器中并使糖醇进行脱水反应以产生脱水糖醇；(b)向所述反应器中提供水蒸气以使脱水糖醇蒸发；以及(c)冷凝并分离蒸发的脱水糖醇蒸汽和所述水蒸气，从而回收液体脱水糖醇。

【技术特征摘要】
2015.08.26 KR 10-2015-01204831.产生脱水糖醇的方法，其包括：(a)将糖醇进料至反应器中并使糖醇进行脱水反应以产生脱水糖醇；(b)向所述反应器中提供水蒸气以使脱水糖醇蒸发；以及(c)冷凝并分离蒸发的脱水糖醇蒸汽和所述水蒸气，从而回收液体脱水糖醇。2.如权利要求1所述的方法，其中所述脱水反应在5-200mmHg的压力和120-150℃的温度下进行50-150分钟。3.如权利要求1所述的方法，其中步骤(b)中所述水蒸气的温度为150-280℃。4.如权利要求1所述的方法，其中基于糖醇的重量，以0.01-30wt％/分钟的量提供所述水蒸气。5.如权利要求4所述的方法，其中基于糖醇的重量，以0.1-10wt％/分钟的量提供所述水蒸气。6.如权利要求1所述的方法，其中所述水蒸气是通过喷雾器提供给所述反应器。7.如权利要求1所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙成烈，洪锡俊，宋寅浃，任润宰，
申请(专利权)人：SK新技术株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR