[發(fā)明專利]從羧酸鎂混合物中回收羧酸

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380026290.0
• 申請日: 2013-05-23
• 公開（公告）號: CN104321298A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·D·孔;A·B·德哈恩;P·L·J·范德韋德;T·德基克奇夫科維奇;L·H·L·J·德孔尼克
• 申請（專利權(quán)）人: 普拉克生化公司
• 主分類號: C07C51/02
• 分類號: C07C51/02;C07C55/10;C07C59/08;C01F5/10;C12P7/40
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 王長青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于從包含羧酸鎂的含水混合物中回收羧酸的方法。

背景技術(shù)

羧酸如乳酸、琥珀酸和丙酸可以通過微生物發(fā)酵碳水化合物而產(chǎn)生。在這種發(fā)酵過程中，碳水化合物源通常通過微生物發(fā)酵形成羧酸。其中碳水化合物源發(fā)酵的液體被稱為發(fā)酵液或發(fā)酵介質(zhì)。

在發(fā)酵中羧酸的形成將導(dǎo)致發(fā)酵液pH降低。因為這種pH的降低可能損害微生物的代謝過程，通常是在發(fā)酵介質(zhì)中添加中和試劑也就是堿以便中和pH或維持對于微生物最適宜的pH值。結(jié)果，在發(fā)酵介質(zhì)中產(chǎn)生的羧酸通常以羧酸鹽的形式存在。雖然一些微生物在一定程度上能夠耐受酸性環(huán)境，使得發(fā)酵可以在低pH(例如pH為3)下進行，但是即使在這些過程中仍作為羧酸鹽獲得至少部分羧酸。

為了在發(fā)酵后從發(fā)酵液中回收羧酸，需要下游處理。在這種處理中，發(fā)酵液中的羧酸鹽需要被轉(zhuǎn)化成羧酸。而且，羧酸(或羧酸鹽，如果尚未轉(zhuǎn)化的話)需要從發(fā)酵液中分離出來。因為發(fā)酵液包含許多化合物，包括大量的生物質(zhì)(例如微生物)和鹽(源自中和試劑)，回收和分離羧酸可能是相當(dāng)復(fù)雜的，通常需要多個處理步驟和導(dǎo)致廢棄材料，特別是鹽廢物。

WO?00/17378涉及乳酸的制備和給出了這種處理步驟的例子。所述過程包括如下步驟：在發(fā)酵反應(yīng)中獲得乳酸鈣或乳酸鎂，分離發(fā)酵液與生物質(zhì)(1)，用鹽酸酸化發(fā)酵液以產(chǎn)生乳酸和氯化鎂或氯化鈣的濃縮溶液(2)，濃縮由酸化發(fā)酵液產(chǎn)生的包含乳酸和氯化鎂或氯化鈣的溶液(3)，通過液-液萃取從包含乳酸的溶液中分離乳酸(4)，溶劑回收(5)，吸附純化(6)，濃縮(7)，和熱水解步驟使氯化鎂與水反應(yīng)以產(chǎn)生氧化鎂粉末和鹽酸(8)，通過冷激水合氧化鎂，因此，獲得循環(huán)至發(fā)酵罐的氫氧化鎂(10)和通過水吸收HCl(11)。

在WO?00/17378中所述方法的缺點是在熱水解步驟中可能發(fā)生氧化鎂的污染。在萃取步驟中獲得的氯化鎂溶液通常包含雜質(zhì)，特別是源自發(fā)酵過程的雜質(zhì)，例如糖、蛋白質(zhì)和鹽。如果在熱水解步驟中這些雜質(zhì)存在于氯化鎂溶液中，它們可能污染形成的氧化鎂。

在WO?00/17378中所述方法的另一個缺點是熱水解步驟由于焚燒乳酸鹽可能導(dǎo)致產(chǎn)物損失。在萃取中，少量的乳酸鹽通常將留在水相中和最終留在熱水解步驟中待處理的氯化鎂溶液中。這些乳酸鹽收不回來了，因為它們將在該步驟使用的高溫下被焚燒。

在WO?00/17378中所述方法的另一個缺點是部分鎂離子和部分氯離子被萃取到有機相中。因此，這些離子不在熱水解步驟中循環(huán)。此外，這些離子可能最終存在于乳酸溶液中，因此它們將在后面階段中如通過深度洗滌被除去。

在WO?00/17378中所述方法的另一個缺點是在萃取后獲得的乳酸溶液將被用于萃取的有機溶液污染，即使在溶劑回收步驟后也一樣。需要除去這些雜質(zhì)以增加乳酸溶液的純度。

本發(fā)明的目的是增加WO?00/17378中所述循環(huán)步驟的效率，特別是通過克服一個或多個上述的缺點來實現(xiàn)。

本發(fā)明的更廣義的目的是提供用于從羧酸鎂溶液中回收具有高純度的羧酸的方法，其中鎂離子從羧酸鹽溶液中分離出來和隨后以高效的方式被循環(huán)。

這些目的中至少一個通過提供從包含羧酸鎂的含水混合物中回收羧酸的方法實現(xiàn)，包括如下步驟：

-使含水混合物與酸性離子交換劑接觸，由此形成羧酸混合物和負(fù)載鎂離子的離子交換劑；和

-使所述負(fù)載鎂離子的離子交換劑與鹽酸(HCl溶液)接觸，由此形成氯化鎂溶液；和

-在至少300℃的溫度下熱分解所述氯化鎂溶液，由此形成氧化鎂和氯化氫。

發(fā)明人意識到通過使用離子交換替代萃取將羧酸鹽轉(zhuǎn)化為羧酸，存在于含水混合物中的鎂離子可以更有效地被循環(huán)。首先，發(fā)明人意識到通過使用離子交換可以很有效地分離鎂鹽和羧酸，特別是相比于萃取。而且，發(fā)現(xiàn)相比于萃取，離子交換過程較不易于污染溶液。但更重要地，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過用鹽酸再生離子交換劑，獲得具有高純度和基本無羧酸鹽或羧酸的氯化鎂溶液。對于熱分解步驟，這是有優(yōu)勢的。第一，當(dāng)熱分解氯化鎂溶液時，無羧酸鹽損失。第二，由于氯化鎂溶液的高純度，基本上不發(fā)生氧化鎂污染。由于氧化鎂在可能的發(fā)酵步驟中可以用作堿或它的前體和氯化氫可以在再生步驟中使用，因此本發(fā)明方法提供了使存在于含水混合物中的鎂離子以有效方式循環(huán)的過程。

通過使用離子交換從包含羧酸鹽的液體中回收羧酸在本領(lǐng)域中是已知的，例如從EP?1?669?459可知。然而，該技術(shù)與熱水解的組合以及與該組合關(guān)聯(lián)的有利效果還沒有被意識到。