一种高纯度2,5-呋喃二甲酸及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高纯度2,5

【技术实现步骤摘要】
一种高纯度2,5
‑
呋喃二甲酸及其制备方法


[0001]本专利技术属于化工
，尤其涉及一种高纯度2,5
‑
呋喃二甲酸及其制备方法。

技术介绍

[0002]呋喃二甲酸(FDCA)是一种重要的高分子聚合单体，可用于合成出系列生物基聚酯。由于FDCA与对苯二甲酸(PTA)有着相似的结构，可替代PTA与乙二醇聚合制备聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)，进而应用于纺织、医用和食品包装等领域。当前，催化5
‑
羟甲基糠醛(HMF)氧化制备FDCA的常见反应工艺主要包括：贵金属+空气或氧气催化氧化、CoMnBr+空气或氧气均相催化、纳米氧化铜+次氯酸钠催化氧化。其中纳米氧化铜+次氯酸钠催化氧化工艺具有反应条件温和、副产物少、原料成本低等特点，有望实现FDCA的低成本、批量合成。在次氯酸钠反应体系中，为了确保HMF及其中间产物的充分氧化，需要加入过量的次氯酸钠，导致反应结束后的溶液中残留少量的活性含氯物质(次氯酸钠、次氯酸、氯酸钠等)。这些活性含氯物质在酸化过程中会与盐酸发生反应，生成大量副产物，且难以通过常规提纯技术分离，使得FDCA纯度在96～99％之间波动。鉴于聚合工艺对FDCA纯度的高要求，有必要针对次氯酸钠氧化工艺开发一种合成高纯度呋喃二甲酸的方法，这对于FDCA的规模化应用具有重要意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种高纯度2,5
‑
呋喃二甲酸及其制备方法，主要目的是解决2,5
‑
呋喃二甲酸纯度需要进一步提高的技术问题。
[0004]一方面，本专利技术提供了一种高纯度2,5
‑
呋喃二甲酸的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0005]S1氧化合成：反应原料、催化剂和氧化剂在水相中反应得到呋喃二甲酸反应原液；其中，氧化剂为次氯酸钠；
[0006]S2预处理：所述呋喃二甲酸反应原液经过去除原液中残留的活性含氯物质后，得到呋喃二甲酸精制原液；
[0007]S3酸化：所述呋喃二甲酸精制原液经过调pH，酸化析出呋喃二甲酸。
[0008]可选地，所述反应原料包括5
‑
羟甲基糠醛和/或2,5
‑
呋喃二甲醇。
[0009]可选地，所述催化剂包括纳米氧化铜、氧化镍、氧化钴中的至少一种。
[0010]可选地，步骤S2中去除原液中残留的活性含氯物质的过程包括：对所述呋喃二甲酸反应原液进行加热处理或添加过碳酸盐或添加双氧水，得到精制原液I。
[0011]可选地，所述加热处理的温度为40℃～70℃，加热处理的时间为1～3h。
[0012]可选地，所述加热处理的温度为50℃，加热处理的时间为1h。
[0013]可选地，所述加热处理的温度选在40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0014]可选地，所述加热处理的时间选自1h、1.5h、2h、2.5h、3h中的任意值或任意两者之
间的范围值。
[0015]可选地，所述过碳酸盐包括过碳酸钠、过碳酸钾、过碳酸钙中的至少一种。
[0016]可选地，所述过碳酸盐与所述呋喃二甲酸反应原液的配比为8～12g：1L。即每升所述呋喃二甲酸反应原液中添加8～12g过碳酸盐。
[0017]可选地，所述过碳酸盐与所述呋喃二甲酸反应原液的比例为10g：1L。即每升所述呋喃二甲酸反应原液中添加10g过碳酸盐(10g/L)。
[0018]可选地，所述过碳酸盐与所述呋喃二甲酸反应原液的配比选自8g/L、8.5g/L、9g/L、9.5g/L、10g/L、10.5g/L、11g/L、11.5g/L、12g/L中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0019]可选地，所述双氧水为双氧水溶液，所述双氧水溶液的质量浓度为6％～8％；所述双氧水溶液与所述呋喃二甲酸反应原液的体积比为4％～6％。
[0020]所述双氧水溶液与所述呋喃二甲酸反应原液的体积比选自4％、4.5％、5％、5.5％、6％中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0021]可选地，所述双氧水溶液的质量浓度为7.5％。
[0022]可选地，所述双氧水溶液与所述呋喃二甲酸反应原液的体积比为5％。
[0023]可选地，所述精制原液I经过吸附材料吸附杂质，得到精制原液II。
[0024]可选地，所述吸附材料为物理吸附材料，所述物理吸附材料包括活性炭。
[0025]可选地，所述活性炭的颗粒粒径小于100μm；所述活性炭的添加比例：每升所述精制原液I中加入1～3g活性炭。
[0026]可选地，所述活性炭的添加比例：每升所述精制原液I中添加2g活性炭。
[0027]可选地，步骤S3酸化中选用浓盐酸调节所述呋喃二甲酸精制原液的pH值；所述pH值为1.0～1.5。
[0028]可选地，步骤S1中反应原料、催化剂和次氯酸钠在氢氧化钠水溶液中反应得到呋喃二甲酸反应原液；
[0029]所述反应原料、所述氢氧化钠、所述次氯酸钠、所述催化剂的质量比为(0.5～1.5)：(0.5～1.5)：(6～8)：(0.5～1.5)。
[0030]可选地，所述反应原料的占比选自0.5、0.8、1.0、1.2、1.5中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0031]所述氢氧化钠的占比选自0.5、0.8、1.0、1.2、1.5中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0032]所述次氯酸钠的占比选自6、6.5、7、7.5、8中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0033]所述催化剂的占比选自0.5、0.8、1.0、1.2、1.5中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0034]可选地，所述反应原料、所述氢氧化钠、所述次氯酸钠、所述催化剂的质量比为1：1：7：1。
[0035]可选地，步骤S1中所述反应原料、催化剂和氧化剂在水相中反应结果达到预设要求后，再过滤去除催化剂，得到所述呋喃二甲酸反应原液；
[0036]步骤S2中所述精制原液II经过过滤后得到精制原液III。
[0037]第二方面，本专利技术采用上述制备方法制备得到一种高纯度2,5
‑
呋喃二甲酸。
[0038]可选地，所述高纯度2,5
‑
呋喃二甲酸的产品纯度为99％以上。
[0039]可选地，所述高纯度2,5
‑
呋喃二甲酸的产品纯度为99.9％以上。
[0040]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0041]1)本申请提供的高纯度呋喃二甲酸的制备方法具有操作简单、成本低、能耗低、适合规模化生产的特点。
[0042]2)本申请提供的呋喃二甲酸的制备方法可稳定制备出纯度高达99.9％的呋喃二甲酸产品，可直接用于聚合制备生物基聚酯PEF，市场前景广阔。
具体实施方式
[0043]下面结合实施例详述本申请，但本申请并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高纯度2,5
‑
呋喃二甲酸的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1氧化合成：反应原料、催化剂和氧化剂在水相中反应得到呋喃二甲酸反应原液；其中，氧化剂为次氯酸钠；S2预处理：所述呋喃二甲酸反应原液经过去除原液中残留的活性含氯物质后，得到呋喃二甲酸精制原液；S3酸化：所述呋喃二甲酸精制原液经过调pH，酸化析出呋喃二甲酸。2.根据权利要求1所述的一种高纯度2,5
‑
呋喃二甲酸的制备方法，其特征在于，所述反应原料包括5
‑
羟甲基糠醛和/或2,5
‑
呋喃二甲醇；可选地，所述催化剂包括纳米氧化铜、氧化镍、氧化钴中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种高纯度2,5
‑
呋喃二甲酸的制备方法，其特征在于，步骤S2中去除原液中残留的活性含氯物质的过程包括：对所述呋喃二甲酸反应原液进行加热处理或添加过碳酸盐或添加双氧水，得到精制原液I。4.根据权利要求1所述的一种高纯度2,5
‑
呋喃二甲酸的制备方法，其特征在于，所述加热处理的温度为40℃～70℃，加热处理的时间为1～3h；可选地，所述过碳酸盐包括过碳酸钠、过碳酸钾、过碳酸钙中的至少一种；可选地，所述过碳酸盐与所述呋喃二甲酸反应原液的配比为8～12g：1L。5.根据权利要求4所述的一种高纯度2,5
‑
呋喃二甲酸的制备方法，其特征在于，所述双氧水为双氧水溶液，所述双氧水溶液的质量浓度为6％～8％；所述双氧水溶液与所述呋喃二甲酸反应原液的...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚明路，张维，文丽君，胡华雷，金海涛，
申请(专利权)人：浙江糖能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：