从包含糠醛和一种或多种有机酸的液态水相中分离糠醛的方法技术

一种用于从包含糠醛和一种或多种有机酸的液态水相分离糠醛的方法，所述方法包括步骤a)从液态水相将糠醛萃取进入包含一种或多种芳香烃化合物的液态芳香相以获得包含糠醛和一种或多种芳香烃化合物的液态有机相。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
糠醒，也称为呋喃-2-甲醒，是生产可持续生物燃料的有价值的中间体。生物燃料是可燃性燃料，可来自生物来源。使用这样的生物燃料使温室气体排放减少。糠醛可方便地从生物质产生。例如它在木素纤维素材料的液化中产生。木素纤维素材料液化后，从所产生的总的含水产物中分离糠醛是可取的。然而，通 过蒸馏分离糠醛是困难的，因为糠醛和总的含水产物中的水能形成共沸物。回收糠醛的可选方法包括液-液萃取法。US4533743描述了生产糠醛的方法。它描述了现有的生物质酸水解处理技术将戊聚糖(生物质半纤维素的主要组分)断裂成戊糖的情况。热的戊糖随后在无机酸催化剂存在下在活塞流反应器内在220°C至300°C范围的温度下反应产生糠醛。所产生的糠醛任选用基本上与水不混溶的糠醛溶剂进行萃取，所述与水不混溶的糠醛溶剂不和糠醛形成共沸物。作为合适的溶剂，除其它之外，还提及较高沸点的芳香族化合物，例如，二乙基苯、二丙基苯、二甲基乙基苯、丁基苯、四氢化萘和异佛乐酮；芳香族化合物，例如甲苯；卤代芳香族化合物；以及齒代烷烃。US 6，441，202描述了一种通过酸水解生物质生产糖并随后使所述糖经受脱水以形成包含杂环化合物例如糠醛和羟甲基糠醛及酸的水解产物的方法。随后所述杂环化合物被烃从所述水解产物中萃取。所述酸可能包括有机酸或无机酸例如硫酸，而所述烃例如可能是甲苯。FR2411184也描述了制备糠醛的方法。它描述了使糖溶液经受酸性脱水以将木糖转化为糠醛。糠醛用溶剂萃取。作为合适的溶剂，除其它之外，提及了甲苯、二甲苯、甲基萘和苯甲醛。J. Croker等描述了从水溶液中液态萃取糠醛的方法。(参见John R. Croker和Ron G. Bowrey 的文章“从水溶液中液态萃取糖醒(liquid extraction of furfural fromaqeous solution) ”，Ind. Eng. Chem. Fun dam. 1984,第 23 卷，第 480-484 页)。他们描述了水-糠醛-甲基异丁基酮、水-糠醛-乙酸异丁酯和水-糠醛-甲苯的萃取体系。然而，在上面的用于萃取糠醛的现有技术方法中，初始溶液是只包含有限量的组分的溶液，所述组分为例如糠醛、水和任选地糖和/或酸如硫酸。专利技术概要现在已有利地发现，糠醛也可以从复杂初始溶液中通过液-液萃取选择性地被萃取，所述复杂初始溶液不仅包含糠醛、水和任选地糖，而且包含一种或多种有机酸的复杂组口 ο因此，本专利技术提供了用于，所述方法包括步骤a)从液态水相将糠醛萃取入包含一种或多种芳香烃化合物的液态芳香相以获得包含糠醛和一种或多种芳香烃化合物的液态有机相。目前已发现，将包含糠醛和一种或多种有机酸的液态水相与包含一种或多种芳香烃化合物的液态芳香相进行接触，以允许选择性地将糠醛从液态水相中萃取入液态芳香相中，留下糠醛贫乏的水相，但仍然富含有机酸。因此，本专利技术使得可能直接从包含糠醛和一种或多种有机酸的液态水相中萃取糠醛，所述液态水相通过生物质的酸催化水解形成。以前没有人建议在水性环境中从有机酸选择性地萃取糠醛。附图简沭图I显示了本专利技术萃取糠醛的方法的示意图； 图2显示了本专利技术萃取糠醛的方法及萃取溶剂回收的示意图。专利技术详沭本专利技术方法中，糠醛从包含糠醛和一种或多种有机酸的液态水相中萃取。液相在此理解为在萃取温度和压力下是液态的相。液态水相在此理解为至少包含水的液相。在一个实施方式中，液态水相是通过生物质、优选地是木素纤维素材料的酸催化水解产生的。优选地，所述液态水相通过木素纤维素材料的液化获得。如在本文中使用的，木素纤维素材料指的是包含木质素、纤维素和半纤维素的材料。不希望束缚于任何类型的理论，据信木质纤维素材料的液化可能包含存在的纤维素、半纤维素和木质素中的共价键断裂和/或木质素、半纤维素和/或纤维素之间的共价键断裂。结果，酸例如甲酸、乙酸和/或乙酰丙酸能与糖及任选地木质素的降解产物一起形成。存在于木素纤维素材料中的纤维素能转化为包含六个碳原子的糖，所述糖在酸催化剂存在下降解以产生羟甲基糠醛并然后进一步水解产生乙酰丙酸。存在于木素纤维素材料中的半纤维素能转化为五碳糖，所述五碳糖分解产生糠醛。木素纤维素材料可以从各种植物和包含农业废弃物、林业废弃物及制糖残渣的植物材料中获得。合适的木素纤维素材料的例子包括农业废弃物例如玉米秸杆、大豆秸杆、玉米棒子、稻草、稻壳、燕麦皮、玉米纤维、谷草如小麦、大麦、黑麦和燕麦稻杆；草；林业产品如木材和木材相关材料例如锯屑；制糖残渣例如甘蔗渣和甜菜渣；及其混合物。植物纤维素的液化可以以技术人员已知的适合于这样的目的的任何方式进行。木素纤维素材料的液化可以适合地包括在酸催化剂存在下水解木素纤维素材料。适合的酸催化剂的例子包括无机酸例如硫酸、对甲苯磺酸、硝酸、盐酸、磷酸和/或其混合物；和有机酸例如草酸、甲酸、乳酸、柠檬酸、三氯乙酸和/或其混合物。水解使用的温度可以宽泛地变化，优选范围为从100°C至300°C，更优选地从150°C至250°C。在一个实施方式中，木素纤维素材料在酸性催化剂酸的存在下水解以制备包含糠醛和一种或多种有机酸的液态水相，所述液态水相在没有额外的回收或浓缩步骤下，随后直接用作本专利技术方法的初始液态水相。因此，本专利技术方法从包含糠醛和一种或多种有机酸的液态水相中萃取糠醛是特别有利的，所述液态水相是通过木素纤维素材料的酸催化水解产生的。基于液态水相总重量，所述液态水相包含优选地超过或等于O. Iwt %,更优选地超过于或等于O. 5wt %,最优选地超过或等于I. Owt %的糠醛并且优选地少于或等于30. Owt %，更优选地少于于或等于20wt%和最优选地少于或等于10. Owt %的糠醛。基于液态水相总重量，所述液态水相还优选地包含超过或等于O. Iwt %,更优选地超过或等于O. 5wt %,和最优选地超过或等于I. Owt %的一种或多种有机酸且优选地少于或等于30. Owt %，更优选地少于或等于25. 0 丨％和最优选地少于或等于20. 0 丨％的一种或多种有机酸。优选地，所述一种或多种有机酸选自乙酰丙酸、乙酸、甲酸及其混合物。更优选地，液态水相基本地只包含选自乙酰丙酸、乙酸、甲酸及其混合物的有机酸。在一个最优选的实施方式中，液态水相包含至少乙酰丙酸。 液态芳香相此处理解为包含至少一种芳香烃化合物的液相。本专利技术方法中，液态芳香相包含一种或多种芳香烃化合物。本文所使用的，芳香烃化合物理解为包含苯或萘环的化合物，其中环任选地被一个或多个烷基取代。术语“烷基”包括直链或支链的烷基。如被取代，苯环或萘环优选地被一个至四个，更优选地一个至两个烷基取代。优选地所述烷基包含I至6，更优选地2至4个碳原子。优选地所述液态芳香相包含(；_6烷基取代苯或Cm烷基取代萘或其混合物。所述一种或多种芳香烃化合物适合地能够起着糠醛可溶解(在萃取温度和压力下)在其中且优选地基本上不与水混溶的溶剂的作用。基本上不与水混溶的芳香烃化合物指的是在环境温度(20°C)和压力(lbar,绝对压力)下,在水中的溶解度低于500mg/kg的芳香烃化合物。优选地液态芳香相包含一种或多种沸点高于糠醛的芳香烃化合物。使用一种或多种沸点高于糠醛的芳香烃化合物有利地促进了芳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.22 EP 10166868.91.一种用于从包含糠醛和一种或多种有机酸的液态水相中分离糠醛的方法，所述方法包括步骤 a)从液态水相中将糠醛萃取进入包含一种或多种芳香烃化合物的液态芳香相以获得包含糠醛和一种或多种芳香烃化合物的液态有机相。2.根据权利要求I的方法，其中所述方法还包括步骤 b)从步骤a)获得的液态有机相回收糠醛以获得糠醛。3.根据权利要求2的方法，其中所述方法还包括步骤 c)将步骤b)中获得的糠醛转化为糠醛衍生物并将所述糠醛衍生物与一种或多种其它燃料组分混合以产生生物燃料。4.根据根据权利要求I至3中任一项的方法，其中所述液态水相包含一种或多种选自乙酰丙酸、乙酸、甲酸及其混合物的有机酸。5.根据权利要求I至4中任一项的方法，其中所述液态水相通过木素纤维素材料的酸催化水解产生。6.根据权利要求I至5中任一项的方法，其中所述液态水相基于所述液态水相的总重量，包含超过或等于O. lwt%且小于或等于30被％的糠醛。7.根据权利要求I...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·P·哈恩，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：
国别省市：