用于从水性料流中萃取C1至C4羧酸的季羧酸盐组合物制造技术

本发明专利技术涉及用于从水性料流中萃取C1至C4羧酸的溶剂。更具体地，该萃取溶剂包含一种或多种由四烷基鏻阳离子和羧酸根阴离子构成的盐。该萃取溶剂可进一步包含一种或多种非离子液体有机溶剂作为增强剂。该萃取溶剂可用于萃取含有一种或多种低级羧酸，如单羧酸、烷氧基羧酸和含卤素的羧酸的水性混合物。

Quaternary carboxylate compositions for extraction of C1 to C4 carboxylic acids from aqueous streams

The present invention relates to a solvent for extracting C1 to C4 carboxylic acids from aqueous streams. More specifically, the extraction solvent containing one or more of the four alkyl Phosphonium Cations and the carboxylate anions of salt. The extraction solvent can further contain one or more non ionic liquid organic solvents as reinforcing agents. The extraction solvent can be used to extract aqueous mixtures containing one or more lower carboxylic acids, such as mono carboxylic acids, alkoxy carboxylic acids, and halogen containing carboxylic acids.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从水性料流中萃取C1至C4羧酸的季羧酸盐组合物对相关申请的交叉引用本申请依据35U.S.C.§119(e)(1)要求2014年12月19日提交的临时申请No.62/094,238的权益；该临时申请的整个内容经此引用并入本文。专利
本专利技术大体上涉及用于从水性料流中萃取C1至C4羧酸的溶剂，含有其的组合物和将酸与水分离的方法。专利技术背景从水性料流中回收C1至C4羧酸（下文称作“低级酸”）是源自各种反应和加工步骤的常见工业问题。湿法酸料流的简单蒸馏以回收冰酸受到不利的气液平衡（VLE）和所有C1至C4羧酸的高能量成本阻碍。不利的VLE的实例包括甲酸-水最高沸点均相共沸物、乙酸-水VLE“夹点（pinch）”（低相对挥发度区域）和水和所有C3-C4羧酸的最低沸点均相共沸物。在本领域中已提出解决从湿法酸进料中回收低级酸的问题的各种方法。例如，一种方法对低级酸水溶液施以与能与水形成非均相最低沸点共沸物的夹带组分一起的共沸蒸馏，以使该共沸物在显著低于纯水、纯低级酸和任何酸-水共沸物的温度下沸腾。萃取步骤通常在共沸蒸馏之前。萃取步骤将羧酸分配到水不混溶溶剂（其通常与共沸夹带剂相同）中以从回收的酸中除去大部分水。在本领域中已经提出使用常规有机溶剂的共沸蒸馏、萃取及其组合的许多实例。这些包括美国专利Nos.1,839,894；1,860,512；1,861,841；1,917,391；2,028,800；2,050,234；2,063,940；2,076,184；2,123,348；2,157,143；2,184,563；2,199,983；2,204,616；2,269,163；2,275,834；2,275,862；2,275,867；2,317,758；2,333,756；2,359,154；2,384,374；2,395,010；2,537,658；2,567,244；2,854,385；3,052,610；和5,662,780和Eaglesfield等人,“RecoveryofAceticAcidfromDiluteAqueousSolutionsbyLiquid-LiquidExtraction–Part1,”TheIndustrialChemist,第29卷,第147-151页(1953)。若干溶剂特征决定用于从湿法酸进料中萃取回收低级酸的萃取-蒸馏法的资本和能量成本。用于该萃取法的溶剂与水不混溶并符合两个标准：a)该溶剂在羧酸和水的萃取之间表现出一定选择性，即在萃取后该萃取溶剂中的羧酸/水比率显著大于在湿法酸进料流中。这一因数可量化为如下文更详细定义的萃取料流中的水/酸重量比；b)该溶剂表现出对低级羧酸的足够亲和力和容量，这些特征可由如下文更详细定义的实验测定的平衡分配系数量化。组分A（低级羧酸）的平衡分配系数（也可与术语“分配系数”互换使用）如下定义：。分配系数是要萃取的溶质在这两个相中的相对浓度的量度。酸分配系数的值与实现给定萃取所需的溶剂量直接相关。分配系数的低值表明需要高量溶剂，分配系数的高值表明需要低量溶剂。由于酸分配系数随酸浓度而改变，实现给定量的酸萃取所需的最小溶剂量也改变。因此，用于萃取的控制溶剂流要求取决于酸分配系数的最低值，因为酸浓度从入口湿法酸进料的高值变成排出萃余料流的出口酸浓度的低值。控制酸分配系数可被定义为：Pcont=最小值(Praff,Pextr)其中Praff=在接近萃余料流中所需的酸浓度下（即在低酸浓度下）的酸分配系数；和Pextr=在接近萃取料流中所需的酸浓度下（即在高酸浓度下）的酸分配系数。最重要的水-酸选择性值是在萃取级联的萃取端的值。其被定义为：Rextr=Wextr/Aextr其中Wextr=萃取产物料流中的水的重量分数；且Aextr=萃取产物料流中的酸的重量分数。控制分配系数Pcont和萃取水/酸比率Rextr可以组合以得出总萃取因数ε，其是给定溶剂在萃取-蒸馏法中从湿法酸进料中回收低级酸的效力的简单量度。萃取因数ε被定义为：ε=Pcont/Rextr=(Pcont*Aextr)/Wextr通常，萃取因数越高，给定萃取的资本和能量成本越低。表现出反向行为的萃取溶剂也是已知的。也就是说，它们的酸分配系数在该级联的萃取端（高酸浓度）最低和在萃余端（低酸浓度）最高。这样的溶剂的实例包括腈、磷酸酯、氧化膦（美国专利Nos.3,816,524和4,909,939）和胺（例如King,“Amine-BasedSystemsforCarboxylicAcidRecovery:TertiaryAminesandtheProperChoiceofDiluentAllowExtractionandRecoveryfromWater,”CHEMTECH,第5卷,第285-291页(1992)；和Tamada等人,“ExtractionofCarboxylicAcidswithAmineExtractants.2.ChemicalInteractionsandInterpretationofData,”Ind.Eng.Chem.Res.,第29卷,第1327-1333页(1990)）。也对以下物质观察到这种反向行为（分配系数在低酸浓度下最高）：鏻-和铵-次膦酸盐离子液体（Blauser等人,“Extractionofbutyricacidwithasolventcontainingammoniumionicliquid,”Sep.Purif.Technol.,第119卷,第102-111页(2013)；Martak等人,“Phosphoniumionicliquidsasnew,reactiveextractantsoflacticacid,”Chem.Papers,第60卷,第395-98页(2006)）和鏻羧酸盐（Oliveira等人,“ExtractionofL-Lactic,L-Malic,andSuccinicAcidsUsingPhosphonium-BasedIonicLiquids,”Sep.Purif.Tech.,第85卷,第137-146页(2012)）。特别地，Oliveira等人报道了在大多数的乳酸、琥珀酸和苹果酸的萃取试验中P666,14-癸酸盐不能形成简单的两相体系。第三个相使羧酸的分配和回收变复杂。Poole等人,“ExtractionofOrganicCompoundswithRoomTemperatureIonicLiquids,”J.Chromatogr.(A),第1217卷,第2268-2286页(2010)中已经评论了疏水离子液体作为萃取溶剂的使用。Robertson等人,“IndustrialPreparationofPhosphoniumIonicLiquids”,GreenChem.,第5卷,第143-152页(2003)中已经评论了鏻离子液体的开发和优点，并且其对于从发酵液中萃取乙醇的应用通过Neves等人,“SeparationofEthanol-WaterMixturesbyLiquid-LiquidExtractionUsingPhosphonium-BasedIonicLiquids,”GreenChem.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从水中萃取C1至C4羧酸的溶剂，所述溶剂包含：(a) 季鏻羧酸盐；和(b) 非离子有机溶剂，其中所述非离子有机溶剂不是萃取物，且其中所述羧酸盐具有通式1：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.19 US 62/0942381.一种用于从水中萃取C1至C4羧酸的溶剂，所述溶剂包含：(a)季鏻羧酸盐；和(b)非离子有机溶剂，其中所述非离子有机溶剂不是萃取物，且其中所述羧酸盐具有通式1：其中R1、R2、R3和R4各自独立地为C1至C26烃基，条件是R1、R2、R3和R4一共具有总共至少24个碳原子；且R5为氢或C1至C24非芳族烃基。2.根据权利要求1的萃取溶剂，其中所述羧酸盐包含甲酸、乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸、正戊酸、异戊酸、正己酸、2-乙基丁酸、庚酸、正辛酸、2-乙基己酸、壬酸、癸酸、十二烷酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚麻酸、混合植物衍生酸或氯乙酸的四烷基鏻盐。3.根据权利要求1的萃取溶剂，其中所述羧酸盐包含甲酸、乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸、正戊酸、异戊酸、正己酸、2-乙基丁酸、庚酸、正辛酸、2-乙基己酸、壬酸、癸酸、十二烷酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚麻酸、混合植物衍生酸或氯乙酸的三己基(十四烷基)鏻盐。4.根据权利要求1的萃取溶剂，其中所述羧酸盐包含羧酸三己基(十四烷基)鏻。5.根据权利要求1的萃取溶剂，其包含至少两种羧酸盐。6.根据权利要求1的萃取溶剂，其中所述非离子有机溶剂选自高级羧酸、醚、酯、酮、芳烃、氯化烃和腈。7.根据权利要求6的萃取溶剂，其中所述非离子有机溶剂包含高级羧酸。8.根据权利要求7的萃取溶剂，其中所述高级羧酸选自正丁酸、异丁酸、正戊酸、异戊酸、正己酸、2-乙基丁酸、庚酸、正辛酸、2-乙基己酸、壬酸、癸酸、十二烷酸、硬脂酸、油酸、亚麻酸和混合植物衍生酸。9.根据权利要求8的萃取溶剂，其中所述高级羧酸选自正丁酸、异丁酸、正戊酸、异戊酸、正己酸、2-乙基丁酸、庚酸、正辛酸和2-乙基己酸。10.根据权利要求1的萃取溶剂，其中所述非离子有机溶剂选自含有4至6个碳原子的酯、含有5至9个碳原子的酮和含有4至8个碳原子的醚。11.根据权利要求10的萃取溶剂，其中所述非离子有机溶剂选自乙酸乙酯、乙酸正丙酯、甲酸正丙酯、乙酸异丙酯、甲酸异丙酯、乙酸正丁酯、甲酸正丁酯、乙酸异丁酯、甲酸异丁酯、丙酸正丙酯、丙酸异丙酯、2-戊酮、3-戊酮、甲基异丁基酮、3-甲基-2-丁酮、2-己酮、2-庚酮、环己酮、4-甲基-2-戊酮、2,4-二甲基-3-戊酮、5-甲基-2-己酮、4-庚酮、2-辛酮、5-壬酮、2,8-二甲基-4-庚酮、3,3,5-三甲基环己酮、异佛尔酮、二乙基醚、甲基丙基醚、二丙基醚、二异丙基醚、甲基叔丁基醚、叔戊基甲基醚、乙基丁基醚、甲苯、间二甲苯、对二甲苯和邻二甲苯。12.根据权利要求11的萃取溶剂，其中所述非离子有机溶剂选自甲基异丁基酮、甲苯、乙酸异丙酯和甲基叔丁基醚。13.根据权利要求1的萃取溶剂，其包含至少两种非离子有机溶剂。14.根据权利要求1的萃取溶剂，其包含10至90重量%的羧酸盐和10至90重量%的非离子有机溶剂。15.根据权利要求1的萃取溶剂，其包含50至90重量...

【专利技术属性】
技术研发人员：RT亨布雷，SD巴尼基，CW辛克，C哈达克雷，J刘，F齐，
申请(专利权)人：伊士曼化工公司，
类型：发明
国别省市：美国,US