一种用于从含挥发性羧酸的含水流中回收挥发性羧酸的方法，包括以下步骤：(a)蒸发所述含水流以产生包含已气化的挥发性羧酸和水蒸气的蒸气流，所述含水流通过使用木质纤维素原料作为底物的转化工艺产生；(b)使所述蒸气流与有机溶剂接触，以萃取存在于所述蒸气流中的所述挥发性羧酸，由此产生包含所述有机溶剂和所述挥发性羧酸的液流以及水蒸气流，其中所述有机溶剂具有至少约150℃的常压沸点并且不溶于水；和(c)分离所述挥发性羧酸与所述有机溶剂。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及回收羧酸的方法，更具体涉及从含水流中回收挥发性羧酸的方法。
技术介绍
羧酸是有价值的化学品，在工业上用于许多应用中。例如，乙酸具有广泛的用途， 包括在化学工业中用于生产乙酸纤维素、乙酸人造丝、乙酸酐和塑料以及在食品工业中作为防腐剂。乙酸是通过合成以及通过细菌发酵生产的。生产用于化学工业的大部分乙酸是通过甲醇羰基化制造的，即，使甲醇与一氧化碳反应生成乙酸。用作食品添加剂的乙酸是通过生物路线生产的，因为许多国家的食品纯度法律规定用于食品中的醋必须是生物来源的。具有工业重要性的其它羧酸包括甲酸和丙酸。甲酸可反应生成酯并用作动物饲料中的防腐剂，而丙酸是瑞士奶酪中的香料。回收作为木质纤维素转化工艺的副产物而产生的乙酸近年来已获得大量关注。农业废弃物因其廉价而受到特别关注，并且它们往往被焚烧或填埋。其用途存在尚未开发的巨大潜力，即不仅作为可发酵糖的来源以生产燃料如乙醇或丁醇，而且还作为副产物如乙酸的来源。在由木质纤维素原料生产可发酵糖的过程中，乙酸由原料的半纤维素和木质素组分上存在的乙酰基团水解产生。例如，乙酸可来源于酸预处理，该预处理进行以水解原料的半纤维素组分，但纤维素的水解有限。随后，利用纤维素酶水解纤维素，并且将所产生的葡萄糖发酵成乙醇、丁醇或其它发酵产物。用于生产还包含乙酸或乙酸盐的糖水解产物流的其它已知方法包括在引起半纤维素水解的条件下进行的碱预处理，以及随后在更严苛条件下单步进行的用纤维素酶酶水解纤维素或完全酸水解，使得原料中存在的半纤维素和纤维素被水解。乙酸也可以作为使用木质纤维素材料作为原料的其它工业中的副产物来产生， 包括在糠醛生产过程中以及在制浆和造纸工业中。甲酸也是在木质纤维素原料的预处理过程中产生的副产物，特别是通过在这种过程中发生的糖和木质素的降解产生。甲酸也作为在木质纤维素原料生产糠醛过程中伴随乙酸的副产物来生产。从工业处理流中回收羧酸是否可行取决于回收成本、去除杂质的能力和浓缩至足够高浓度的能力(例如，在乙酸为冰醋酸的情况下)。从木质纤维素原料得到的料流给成功回收羧酸带来特别的问题，原因在于其多组分特性以及羧酸在这种料流中的浓度通常低。液液萃取是回收羧酸的公知技术。这种方法也被称为溶剂萃取，其利用溶剂或溶剂混合物萃取羧酸以生产含有酸和萃取溶剂以及通常在处理流中的部分水的萃取物。可蒸馏该萃取物以回收萃取溶剂用以再用于该过程中并且得到不含溶剂的浓酸溶液。这种萃取可能涉及使用有机碱如烷基胺和氧化膦。(参见例如Ricker，N. L.，Pittman, E. F.，and King, C. J.，J. Separ. Proc. Technol.，1980，1 (2) :23-30)。然而，通过液液萃取回收低浓度(例如，小于约2% (w/w))见于从木质纤维素转化工艺得到的处理流中的羧酸需要大量的有机溶剂用以有效萃取。这种溶剂的成本高是主要缺点。此外，溶剂往往对在转化工艺中产生的许多料流中存在的木质素和其它高分子量化合物具有高亲合性。这些化合物可以在溶剂中积累，从而使其效率下降。此外，利用搅拌以增加液液萃取的速率往往导致在有机相内形成水相乳液液滴。乳化相可能难以分离。因此，液液萃取并非是从含这些组分的料流中直接回收乙酸的优选。英国专利1，407，523公开了一种通过萃取精馏回收乙酸的方法。根据这种方法， 将含乙酸的粗酸混合物以液体形式或蒸气形式送入第一精馏柱的下部二分之一中。将萃取剂1，2_ 二吗啉基乙烷作为液体送入所述塔柱的上部三分之一中。将由乙酸和萃取剂的无水混合物组成的第一塔柱的贮槽产物连续送入第二精馏柱的下部二分之一中。作为馏出物得到不含水和萃取剂的乙酸，而主要由萃取剂组成的产物作为贮槽产物得到。美国专利 3，951，755 (Sartorius等人)公开了一种使用N-甲基乙酰胺作为乙酸的萃取剂的类似方法。CN101306989公开了使用硫氰酸盐、乙酸盐或硝酸盐以及有机溶剂通过萃取蒸馏来分离水和乙酸。此外，Lei 等人(S印aration and Purification Technology, 2004，36 131-138) 公开了一种使用三丁胺作为分离剂分离乙酸和水的“复合萃取蒸馏”。然而，蒸馏是资本非常密集的工艺。因此，通常认为浓缩低于约30重量％乙酸的稀乙酸水溶液是不值得的。从含水流中回收乙酸的另一种方法涉及蒸发乙酸和水，随后冷凝所形成的蒸气， 接着通过液液萃取从冷凝液中萃取乙酸。这样的方法由美国专利4，401，514号(Kanzler 等人)和4，102，705 (PfeifTer等人)公开。然而，蒸气的冷凝和冷却需要额外的设备和大量的能量，这增加了工艺的复杂性和成本。已经公开了利用蒸发来回收乙酸盐。这涉及从溶液中蒸发乙酸和使蒸发器中产生的蒸发乙酸与碱接触，由此生产乙酸盐。例如，美国专利1，314，765公开了从在多个蒸发单元中经过蒸发的植物萃取物的蒸气中回收乙酸。该方法涉及使碱如石灰以喷雾形式与从一个单元到另一单元的蒸气密切接触，由此生产乙酸盐。美国专利114，517公开了一种通过使蒸气与放置在圆柱形容器中的塔盘上的石灰接触来从乙酸蒸气中回收石灰的乙酸盐的方法。此外，美国专利1，052，446公开了一种制备石灰乙酸盐的方法，其涉及使含乙酸的蒸气与碳酸钙热溶液接触。同样地，美国专利4，898，644(Van Horn)公开了一种回收作为糠醛生产过程中产生的副产物的乙酸盐的方法。该方法涉及汽提有机酸，包括从含乙酸和/或甲酸的水溶液中汽提乙酸和/或甲酸，并使蒸发的乙酸与氢氧化钠接触形成乙酸钠。在移除乙酸之前，可从糠醛汽提器中的进料流中移除糠醛。然而，美国专利4，898，644、1，314，765、114，517和1，052，446的方法的缺点在于必须包括进一步的酸化步骤以从含乙酸钠或乙酸钙的溶液中进一步纯化和回收乙酸。在用溶剂进行萃取前，有必要进行酸化，以使乙酸钠或乙酸钙处于非离解形式(即，使得其主要作为乙酸物质存在，而不是乙酸盐物质)，这通常使用硫酸来进行，这是高成本的并且产生必须要处理的硫酸盐。此外，该纯化步骤需要单独的液液萃取来回收乙酸。由于酸化导致的化学品用量增加以及额外设备的需求增加成本和工艺复杂性，这进而负面影响工艺的经济性。如前所述，已知回收作为生产糠醛过程中的副产物的乙酸。糠醛是由从木质纤维素原料例如木屑的半纤维素组分水解得到的木糖所分解产生的。在这样的生产过程中，将原料送入通过引入蒸汽而在高温下运行的反应器中以生产糠醛以及副产物甲醇、甲酸和乙酸。流经反应器的蒸气含有水、糠醛、甲酸和乙酸，并且已知从该蒸气流中将这些酸彼此分离并随后纯化它们。例如，美国专利4，088，660 (Puurunen)公开了用于生产糠醛和回收作为副产物的乙酸的这种方法。根据该方法，从反应器中产生的含有糠醛、甲醇、乙酸和甲酸的蒸气流在气体洗涤器中并随后在吸收塔中与糠醛接触。从该工艺循环的糠醛用于吸收蒸气中的乙酸和部分水，从而产生含有机酸和糠醛的水溶液。随后将该水溶液脱水，然后经过蒸馏以从糠醛中分离出挥发性有机酸。然而，Puurunen的上述方法(同上)的缺点在于糠醛在水中的溶解度为8. 3% (83g/L)并且水在糠醛中的溶解度为约5%，这取决于温度。这本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里·S·托兰，布赖恩·福迪，维贾伊·阿南德，达芙妮·瓦农，
申请(专利权)人：艾欧基能源公司，
类型：发明
国别省市：
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