一种酯类溶剂萃取提纯羟基乙酸的方法技术

本发明专利技术涉及一种酯类溶剂萃取提纯羟基乙酸的方法，羟基乙酸水溶液是在酸性介质中水解羟基乙腈得到的混合水溶液，其特征包括：Ａ、水解液的处理；Ｂ、析盐；Ｃ、羟基乙酸的萃取；Ｄ、回收盐；Ｅ、浓缩。本发明专利技术的技术进步效果表现在，工艺简单、投资少，无需反萃取；采用的萃取剂性质稳定、价廉易得，且萃取剂易于回收和再利用，有利于降低成本；更重要的是采用本工艺，可以得到固体羟基乙酸产品，能够满足现有工业上精制羟基乙酸的需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于有机化学合成精制
，特别适合于从羟基乙腈水解液中提取羟基乙酸。
技术介绍
羟基乙酸(又称乙醇酸)低毒性，低腐蚀，低气味，可生物分解，是性能良好的水溶性金属螯合剂。从其结构式HO-CH2-COOH可以看出乙醇酸还具有双重化学特性，这使得它不仅可以广泛的应用于各种中间体的合成，而且其对金属独特的螯合能力使得其在无论是民用还是工业清洗领域都有良好的效果。羟基乙酸广泛存在于自然界的植物中，由于含量很低，且与其他物质共存，难以分离与提取。目前主要采用化学方法来合成。为获得纯净的羟基乙酸，需对羟基乙酸水溶液采取适当的精制方法。羟基乙酸在100℃时易发生分解，不能采用普通精馏的方法来精制纯化。较为适宜的方法有酯化水解法，离子交换法，萃取分离法。采用萃取分离法提纯羟基乙酸，已有多项专利报道，例如专利US3,980701，US 3,980,702，US 3,980,703，US 3,980,704，US 4,054,601DE 3,436,348，US 4,054,601采用三烷基磷酸酯(三丁基磷酸酯)、二烷基磷酸酯、四烷基脲为萃取剂，从羟基乙酸水溶液萃取羟基乙酸。德国专利DE3,436,348以三辛胺、三癸胺为萃取剂，以酚类为促进剂，从羟基乙酸水溶液萃取羟基乙酸。中国专利CN1032688/CN1032689公开了从含有有机酸和盐的水溶液中萃取羟基乙酸的方法，用含有萃取剂TBP或TRPO的有机相预萃除水相中的其它有机酸，用含有萃取剂N235的有机相选择性从水相中萃取羟基乙酸，以及用热水反萃得到纯净的羟基乙酸水溶液。但这些方法所用的萃取剂价格较贵，萃取剂组分较多，易发生乳化、粘度大、易粘附在容器器壁上，相分离困难，且回收的萃取剂的组分比例易发生变化，因而工业前景不大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术缺陷，在大量实验的基础上，提出了一种利用单一的酯类萃取剂从含无机酸及盐的水溶液中提纯羟基乙酸的新方法，提高羟基乙酸的纯度。本专利技术的目的是这样实现的这种酯类溶剂萃取提纯羟基乙酸的方法，羟基乙酸水溶液是在酸性介质中水解羟基乙腈得到的混合水溶液，其特征包括A、水解液的处理加入活性炭进行脱色，趁热过滤，滤除活性炭；B、析盐将滤液用碳酸氢铵或氨水调节pH值至0.5～2.0，冷却至室温，经析盐、过滤、脱盐，得到含无机酸及盐的羟基乙酸水溶液，用水调整并控制水解液中的羟基乙酸含量为300～700g/L；C、羟基乙酸的萃取选择包括甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、丙酸甲酯或丙酸乙酯的酯类溶剂作萃取剂，萃取条件包括水/由相体积比为1∶0.5-6，萃取温度为10～60℃，每次萃取时间为5-15min，萃取次数为4-10次；D、回收盐所述步骤C中萃取剩余水相中的无机盐接近饱和时，用碳酸氢铵或氨水将水解液的pH值至6～7，经蒸发浓缩、冷却结晶回收无机盐，母液返回到下次水解液中；E、浓缩萃取液经减压蒸发浓缩，得到含量98％以上的固体羟基乙酸，同时回收萃取剂和再使用。所述酯类溶剂萃取提纯羟基乙酸的方法，所述步骤C中萃取剂优选乙酸乙酯。所述酯类溶剂萃取提纯羟基乙酸的方法，所述步骤C中萃取条件中水/由相体积比优选为1∶3-5。所述酯类溶剂萃取提纯羟基乙酸的方法，所述步骤C中萃取条件中萃取温度优选为35～50℃。所述酯类溶剂萃取提纯羟基乙酸的方法，步骤D所述萃取剩余水相中的无机盐用碳酸氢铵或氨水调整至中性进行重结晶，得到的硫酸铵作为工业原料或农用肥料。本专利技术提供的酯类溶剂萃取提纯羟基乙酸的方法技术进步效果表现在，提出了一种利用单一的酯类萃取剂从含无机酸及盐的水溶液中提纯羟基乙酸的新方法。工艺简单、投资少，无需反萃取；采用的萃取剂性质稳定、价廉易得，且萃取剂易于回收和再利用，有利于降低成本；更重要的是采用本工艺，可以得到固体羟基乙酸产品，能够满足现有工业上精制羟基乙酸的需要。整条工艺保证了萃取提纯的高效率、高质量、安全、环保，有很高的理论和实用价值。具体实施例方式本专利技术针对羟基乙腈酸性水解合成羟基乙酸的工艺，在酸性介质中水解羟基乙腈得到羟基乙酸的混合水溶液，其水解液为无机酸、无机盐、羟基乙酸和其他金属离子的混合水溶液，所用的酸性介质为硫酸(或盐酸、磷酸等无机酸)，水解反应是在常压下进行的，其温度为115～120℃，反应时间为6～7h，其中羟基乙腈与硫酸的摩尔比为1.7～2.0∶1。实施例1在一个装有搅拌器、温度计和冷凝管的三口瓶中，加入92mL 95％～98％的硫酸和60mL水混合成的溶液，开动搅拌，烧瓶外用油浴加热升温，当瓶中达到100℃时，滴加50％的羟基乙腈300mL，产生强烈的水解反应，控制反应温度在115～120℃，沸腾回流6h后，得水解液。经测定羟基乙腈的转化率为99.3％。加入1g活性炭进行脱色，停止加热，趁热过滤，滤除活性炭。将滤液用碳酸氢铵或氨水将水解液的pH值调至0.5～2.0。冷却至室温，析盐。过滤，脱盐，得含无机酸及盐的羟基乙酸水溶液，用水调整并控制水解液中的羟基乙酸含量。实施例2按实施例1制备羟基乙酸水溶液，萃取水解液为水相(W)，pH值0.5，羟基乙酸含量600g/L，乙酸乙酯(O)为油相，采用间歇搅拌萃取。在一个配有搅拌器，温度计和冷凝管的三口瓶中，加入25mL水解液和25mL乙酸乙酯，控制萃取温度，搅拌，使萃取剂乙酸乙酯与羟基乙酸混合水溶液接触。相比O/W＝1，萃取温度＝10℃，萃取时间＝10min。分相后，将有机相进行减压蒸镏，加热温度45℃，得到白色固体羟基乙酸。一次萃取，羟基乙酸的得率为6％。实施例3按实施例1制备羟基乙酸水溶液，pH值1.0，羟基乙酸含量600g/L。采用实施例2相同的装置萃取，相比O/W＝3，萃取温度＝35℃，萃取时间＝10min。分相后，将有机相进行减压蒸镏，加热温度45℃，得到白色固体羟基乙酸。一次萃取，羟基乙酸的得率为24％。实施例4按实施例1制备羟基乙酸水溶液，pH值1.0，羟基乙酸含量600g/L。采用实施例2相同的装置，逆向间歇搅拌萃取，相比O/W＝4，萃取温度＝50℃，萃取时间＝10min。分相后，将有机相进行减压蒸镏，加热温度45℃，得到白色固体羟基乙酸。一次萃取，羟基乙酸的得率为30％。用乙酸乙酯萃取8次共得到羟基乙酸87％。水解液中的无机盐对萃取有较好的“盐析效应”。随着萃取循环次数的增多，萃取剩余水相中的无机盐接近饱和时，用碳酸氢铵将水解液的pH值至6，经蒸发浓缩、冷却结晶回收无机盐。实施例5按实施例1制备羟基乙酸水溶液，pH值1.0，羟基乙酸含量680g/L。采用实施例1相同的装置萃取，按实施例4方法萃取。相比O/W＝5，萃取温度＝50℃，萃取时间＝10min。分相后，将有机相进行减压蒸镏，加热温度45℃，得到白色固体羟基乙酸。一次萃取，羟基乙酸的得率为36.6％。用乙酸乙酯萃取7次共得到羟基乙酸88％。萃取剩余水相的无机盐接近饱和时，用碳酸氢铵将水解液的pH值至7，经蒸发浓缩、冷却结晶回收无机盐。实施例6按实施例1制备羟基乙酸水溶液，水解液pH值1.5，羟基乙酸含量630g/L。采用实施例1相同的装置，按实施例4方法萃取。相比O/W＝5，萃取温度＝50℃，萃取时间＝10min。分相后，将有机相进行减压蒸镏，加热温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酯类溶剂萃取提纯羟基乙酸的方法，羟基乙酸水溶液是在酸性介质中水解羟基乙腈得到的混合水溶液，其特征包括：Ａ、水解液的处理：加入活性炭进行脱色，趁热过滤，滤除活性炭；Ｂ、析盐：将滤液用碳酸氢铵或氨水调节ｐＨ值至０．５～２．０ ，冷却至室温，经析盐、过滤、脱盐，得到含无机酸及盐的羟基乙酸水溶液，用水调整并控制水解液中的羟基乙酸含量为３００～７００ｇ／Ｌ；Ｃ、羟基乙酸的萃取：选择包括甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、丙酸甲酯或丙酸乙酯的酯类 溶剂作萃取剂，萃取条件包括：水／油相体积比为１∶０．５－６，萃取温度为１０～６０℃，每次萃取时间为５－１５ｍｉｎ，萃取次数为４－１０次；Ｄ、回收盐：所述步骤Ｃ中萃取剩余水相中的无机盐接近饱和时，用碳酸氢铵或氨水将水解液的ｐＨ值至６～ ７，经蒸发浓缩、冷却结晶回收无机盐，母液返回到下次水解液中；Ｅ、浓缩：萃取液经减压蒸发浓缩，得到含量９８％以上的固体羟基乙酸，同时回收萃取剂和再使用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王书香，李记太，陈国锋，程丽华，李胜辉，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]