[發明專利]從含有木素的組合物中提取有價值的芳香族產品的方法

在審

• 申請號: 201580060238.6
• 申請日: 2015-11-06
• 公開（公告）號: CN107074710A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: R·派爾澤;C·雷根布雷徹;C·H·翁;G·伊夫蘭德;A·沃伊特爾
• 申請（專利權）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號: C07C45/79
• 分類號: C07C45/79;C07C47/58
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 徐國棟,林柏楠

本發明涉及由堿性含木素含水組合物獲得芳香族有價值產品的方法。

背景技術

將可再生原料轉化為有價值的化學品，特別是作為香料和調味劑是非常有意義的。在木素化過程中結合到植物細胞的細胞壁中的生物聚合物木素形成木素化植物的干質量的20-30％。因此，在木材到木漿的加工中，作為廢料或副產物產生大量的木素以及含木素物質如堿木素、木素硫酸鹽或木素磺酸鹽。含木素物質的總產量估計每年約為200億噸。目前進一步使用木材加工中產生的一些木素。例如，通過將紙制造中產生的黑液堿處理而生產的堿木素在北美被用作木基和纖維素基壓片的粘合劑、作為分散劑用于澄清糖溶液、用于穩定瀝青乳液以及用于泡沫穩定。然而，到目前為止，廢木素的最大部分被燃燒用作能量源，例如，用于紙漿工藝。

生物聚合物木素包含出現在植物的細胞壁中的一組三維大分子，其由不同的酚單體結構單元如對香豆醇、松柏醇和芥子醇組成。鑒于其組成，除了石油，它是自然界中芳香族烴的單一重要來源。因此，木素是一種有價值的可再生材料。此外，這種可再生天然材料的利用與用作食品并不競爭。

在現有技術中，已知從含木素組合物中獲得各種芳香族有價值物質如4-羥基-3-甲氧基苯甲醛(香草醛)。

EP 2157184 A1 DE 2928862 A1描述了一種涉及用于從阿魏酸中提取香草醛的生物轉化的方法，其中生物轉化之后獲得的包含香草醛、阿魏酸、香草酸、香草醇和愈創木酚的溶液用活性炭或合成樹脂處理，目的是提取香草醛。然后將與活性炭或合成樹脂結合的香草醛用95％強度的乙醇解吸。生物轉化后獲得的溶液的pH為7-9。

DE 2928862A1描述了一種利用在工業上提取木漿時產生的硫化物廢液的方法，其中硫化物廢液被磷酸吸收并加熱，其中除了二氧化硫之外，其它揮發性產物，特別是甲酸、乙酸及芳香族化合物糠醛和繖花烴也通過引入空氣從硫化物廢液中排出。將存在于蒸汽中的大部分二氧化硫、甲酸和乙酸冷凝。使未冷凝的氣態組分(廢氣)通過石灰乳、亞硫酸鈣溶液或CaCO₃懸浮液，剩余的包含殘余SO₂以及特別是糠醛和繖花烴的殘余未冷凝廢氣被活性炭吸收。然后可以通過加熱例如通過蒸汽來回收被活性炭吸收的組分。由于所述方法包括多個工藝步驟，包括氣體提取，并產生需要處理的許多廢料，所以該方法最受用于從含木素組合物中提取有價值的芳香族物質的限制。此外，需要大量的無機酸。

M.Zabková等人，Sep.Purif.Technol.2007,55,56-68描述了通過陽離子交換從堿木素溶液中提取芳香族有價值物質，特別是香草醛或香草酸，并中和堿溶液。在這種情況下，香草酸通過H⁺形式的陽離子交換劑，由此被質子化以形成香草醛。該陽離子交換在緩沖溶液(香草酸鹽/香草醛)的存在下與中和聯合。該方法需要大量的酸來中和堿性反應介質。通過酸化，木素從溶液中沉淀出來，必須被過濾掉，并且由于過濾所需芳香族有價值物質而導致損失。

M.Zabková等人，J.Membr.Sci.2007，301(1-2)，221-237另外描述了通過管狀陶瓷膜使用超濾從牛皮紙木素(craft lignin)的氧化中產生的堿性含水反應物流中獲得。缺點是超濾費用和相關成本相對較高，以及低載荷量。因此，僅在低滲透速率下才能有效地除去香草醛。允許更高滲透速率的膜導致木素的排放增加，其中的去除需要進一步的分離步驟。此外，氧化膜結構不適于長時間暴露于堿性介質，因為它們被腐蝕。

WO2014/006108A1描述了一種從堿性含香草醛含水組合物(如例如在堿性含木素水溶液或懸浮液的氧化中產生)中獲得香草醛的方法，其中堿性含香草醛組合物用陰離子交換樹脂處理。使用在甲醇中的稀無機酸或借助在乙酸乙酯中的乙酸，除了其它結合的芳香族有價值物質之外，將與陰離子交換樹脂結合的香草醛解吸。

在該過程中，還需要酸解吸與陰離子交換樹脂結合的芳香族有價值物質，例如香草醛。使用離子交換樹脂獲得芳香族有價值產品的缺點還在于，這是一種化學操作，由此獲得的產品不再被歸類為“天然”。此外，離子交換劑在芳香族化合物的吸附中不具有足夠的選擇性和有效性，因為存在于含堿木素的溶液中的無機材料也結合，因此離子交換劑的大部分吸附能力損失。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于從堿性含木素含水組合物中獲得芳香族有價值物質的穩健且有效的方法，其中可實質上避免使用大量的酸。此外，該方法應盡可能地基于純物理方法，并且可以從堿性含木素含水組合物中以良好的選擇性獲得芳香族有價值物質。