用丁二酸發(fā)酵液制備四氫呋喃的方法
【專利說明】用丁二酸發(fā)酵液制備四氫呋喃的方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用丁二酸發(fā)酵液制備四氫呋喃的方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]用丁二酸發(fā)酵液制備四氫呋喃的工藝過程至少包括催化劑酯化、氫化和精制等基本過程。在目前的用丁二酸發(fā)酵液制備四氫呋喃的方法中，工藝流程不易于實施，工藝過程需要耗費的大量蒸汽，成本過高，制作工序復(fù)雜，生產(chǎn)效率低。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種用丁二酸發(fā)酵液制備四氫呋喃的方法，本發(fā)明不僅制作工序簡單、提高工作效率，而且大大降低了成本。
[0007]本發(fā)明提供的用丁二酸發(fā)酵液制備四氫呋喃的方法，包括以下步驟:
(O發(fā)酵液分離菌體:丁二酸發(fā)酵液經(jīng)過離心機進(jìn)行菌體分離，離心機為碟片式，轉(zhuǎn)速1000?3000rpm,得到澄清透明的液體；
(2)使用雙極膜電滲析進(jìn)行脫鈉:使用雙極膜電滲析裝置對步驟(I)所得液體進(jìn)行脫鈉，同時調(diào)整體系PH值為2 ;雙極膜電滲析裝置的主要部件為膜堆，配以淡化室、濃縮室、極室、循環(huán)泵、管路、壓力表、流量計、直流電源；其中，膜堆由雙極膜和陽離子交換膜、隔板組成，隔板與膜之間構(gòu)成的隔室為液體流經(jīng)過的通道；澄清后的發(fā)酵液放置于淡化室，接收遷移鹽分的自來水放置在濃縮室；在直流電場的作用下，雙極膜將水離解成為氫離子和氫氧根離子，進(jìn)入不同的分隔室中；體系中的陽離子，主要是鈉離子，通過陽離子膜與氫氧根離子結(jié)合，生成強堿水溶液；而氫離子與停留在體系中的丁二酸根結(jié)合生成分子態(tài)的丁二酸，此時，體系pH值控制為2 ;此時，檢測體系中鈉離子含量低于0.05% ；
(3)五效蒸發(fā)處理:步驟(2)所得液體由泵打入五效蒸發(fā)系統(tǒng)，控制出口水分含量不超過70%，第五效的絕對壓力為15?33kPa，溫度控制在56?80°C ；
(4)酯化:經(jīng)過步驟(3)五效蒸發(fā)的濃縮液通過泵進(jìn)入酯化塔預(yù)熱器中，將濃縮液溫度提高到150?180°C，壓力控制在0.8?IMPa ;此時，對應(yīng)丁二酸摩爾數(shù)2.1?2.2倍的甲醇在酯化塔預(yù)熱器進(jìn)口處與濃縮液會合，加熱后進(jìn)入酯化塔；酯化塔的反應(yīng)溫度為150?190°C，體系壓力控制在0.8?IMPa，進(jìn)料量控制為100L/小時，酯化塔內(nèi)的停留時間控制在5?6小時；酯化塔中的陽離子交換樹脂為羅門哈斯A16樹脂；
(5)再次五效蒸發(fā)處理:經(jīng)過步驟(4)通過酯化塔的反應(yīng)液重新返回五效蒸發(fā)器進(jìn)料泵的進(jìn)口，經(jīng)過五效蒸發(fā)器去除掉酯化反應(yīng)增加的水分，控制水分含量不超過70% ;酯化反應(yīng)液進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，直至出口酯化率達(dá)到99.5%，出口液的90%仍舊進(jìn)行循環(huán)，僅出口液的10%進(jìn)入到下一級的加氫工段；在連續(xù)進(jìn)出料的條件下，至加氫工段的進(jìn)料量與循環(huán)量的體積比為1:9;
(6)精餾:四氫呋喃與丁二醇精餾工段為通用的精餾塔，使用板式或填料塔；所述精餾塔為常壓塔，塔板數(shù)25?43塊，回流比為5:1?6:1 ;塔頂產(chǎn)品為純凈的四氫呋喃和水的共沸物，塔底為丁二醇、色素及無機鹽類；塔底物返回酯化塔進(jìn)口 ；四氫呋喃和水的共沸物中四氫呋喃含量為88%，如需得到低水或無水四氫呋喃可以使用共沸精餾或分子篩吸附的方式進(jìn)行脫水，得到純度99.99%的四氫呋喃。
[0008]本發(fā)明提供的用丁二酸發(fā)酵液制備四氫呋喃的方法，其有益效果在于，克服了現(xiàn)有技術(shù)制備四氫呋喃的工藝過程中工序較多，工作量大的問題，提高了工作效率；提高了反應(yīng)物單程轉(zhuǎn)化率。
[0009]
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合一個實施例，對本發(fā)明提供的用丁二酸發(fā)酵液制備四氫呋喃的方法過程進(jìn)行詳細(xì)的說明。
實施例
[0011]本實施例的用丁二酸發(fā)酵液制備四氫呋喃的方法，包括以下步驟:
(1)發(fā)酵液分離菌體:丁二酸發(fā)酵液經(jīng)過離心機進(jìn)行菌體分離，離心機為碟片式，轉(zhuǎn)速1900rpm,得到澄清透明的液體；
(2)使用雙極膜電滲析進(jìn)行脫鈉:使用雙極膜電滲析裝置對步驟(I)所得液體進(jìn)行脫鈉，同時調(diào)整體系PH值為2 ;雙極膜電滲析裝置的主要部件為膜堆，配以淡化室、濃縮室、極室、循環(huán)泵、管路、壓力表、流量計、直流電源；其中，膜堆由雙極膜和陽離子交換膜、隔板組成，隔板與膜之間構(gòu)成的隔室為液體流經(jīng)過的通道；澄清后的發(fā)酵液放置于淡化室，接收遷移鹽分的自來水放置在濃縮室；在直流電場的作用下，雙極膜將水離解成為氫離子和氫氧根離子，進(jìn)入不同的分隔室中；體系中的陽離子，主要是鈉離子，通過陽離子膜與氫氧根離子結(jié)合，生成強堿水溶液；而氫離子與停留在體系中的丁二酸根結(jié)合生成分子態(tài)的丁二酸，此時，體系pH值控制為2 ;此時，檢測體系中鈉離子含量低于0.05% ；
(3)五效蒸發(fā)處理:步驟(2)所得液體由泵打入五效蒸發(fā)系統(tǒng)，控制出口水分含量不超過70%，第五效的絕對壓力為29kPa，溫度控制在77°C ；
(4)酯化:經(jīng)過步驟(3)五效蒸發(fā)的濃縮液通過泵進(jìn)入酯化塔預(yù)熱器中，將濃縮液溫度提高到150°C，壓力控制在IMPa ;此時，對應(yīng)丁二酸摩爾數(shù)2.1倍的甲醇在酯化塔預(yù)熱器進(jìn)口處與濃縮液會合，加熱后進(jìn)入酯化塔；酯化塔的反應(yīng)溫度為190°C，體系壓力控制在
0.8MPa，進(jìn)料量控制為100L/小時，酯化塔內(nèi)的停留時間控制在5小時；酯化塔中的陽離子交換樹脂為羅門哈斯A16樹脂；
(5)再次五效蒸發(fā)處理:經(jīng)過步驟(4)通過酯化塔的反應(yīng)液重新返回五效蒸發(fā)器進(jìn)料泵的進(jìn)口，經(jīng)過五效蒸發(fā)器去除掉酯化反應(yīng)增加的水分，控制水分含量70% ;酯化反應(yīng)液進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，直至出口酯化率達(dá)到99.5%，出口液的90%仍舊進(jìn)行循環(huán)，僅出口液的10%進(jìn)入到下一級的加氫工段；在連續(xù)進(jìn)出料的條件下，至加氫工段的進(jìn)料量與循環(huán)量的體積比為1:9;
(6)精餾:四氫呋喃與丁二醇精餾工段為通用的精餾塔，使用板式或填料塔；所述精餾塔為常壓塔，塔板數(shù)34塊，回流比為5: I ;塔頂產(chǎn)品為純凈的四氫呋喃和水的共沸物，塔底為丁二醇、色素及無機鹽類；塔底物返回酯化塔進(jìn)口 ；四氫呋喃和水的共沸物中四氫呋喃含量為88%，如需得到低水或無水四氫呋喃可以使用共沸精餾或分子篩吸附的方式進(jìn)行脫水，得到純度99.99%的四氫呋喃。
[0012]用丁二酸發(fā)酵液制備四氫呋喃的方法，無需進(jìn)一步加工，工序簡單，降低過程需要耗費的大量蒸汽，大大降低了成本；簡化脫鈉工藝，同時避免引入雜陰離子。
【主權(quán)項】
1.一種用丁二酸發(fā)酵液制備四氫呋喃的方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: (1)發(fā)酵液分離菌體:丁二酸發(fā)酵液經(jīng)過離心機進(jìn)行菌體分離，離心機為碟片式，轉(zhuǎn)速1000?3000rpm,得到澄清透明的液體； (2)使用雙極膜電滲析進(jìn)行脫鈉:使用雙極膜電滲析裝置對步驟(I)所得液體進(jìn)行脫鈉，同時調(diào)整體系PH值為2 ;雙極膜電滲析裝置的主要部件為膜堆，配以淡化室、濃縮室、極室、循環(huán)泵、管路、壓力表、流量計、直流電源；其中，膜堆由雙極膜和陽離子交換膜、隔板組成，隔板與膜之間構(gòu)成的隔室為液體流經(jīng)過的通道；澄清后的發(fā)酵液放置于淡化室，接收遷移鹽分的自來水放置在濃縮室；在直流電場的作用下，雙極膜將水離解成為氫離子和氫氧根離子，進(jìn)入不同的分隔室中；體系中的陽離子，主要是鈉離子，通過陽離子膜與氫氧根離子結(jié)合，生成強堿水溶液；而氫離子與停留在體系中的丁二酸根結(jié)合生成分子態(tài)的丁二酸，此時，體系pH值控制為2 ;此時，檢測體系中鈉離子含量低于0.05% ； (3)五效蒸發(fā)處理:步驟(2)所得液體由泵打入五效蒸發(fā)系統(tǒng)，控制出口水分含量不超過70%，第五效的絕對壓力為15?33kPa，溫度控制在56?80°C ； (4)酯化:經(jīng)過步驟(3)五效蒸發(fā)的濃縮液通過泵進(jìn)入酯化塔預(yù)熱器中，將濃縮液溫度提高到150?180°C，壓力控制在0.8?IMPa ;此時，對應(yīng)丁二酸摩爾數(shù)2.1?2.2倍的甲醇在酯化塔預(yù)熱器進(jìn)口處與濃縮液會合，加熱后進(jìn)入酯化塔；酯化塔的反應(yīng)溫度為150?190°C，體系壓力控制在0.8?IMPa，進(jìn)料量控制為100L/小時，酯化塔內(nèi)的停留時間控制在5?6小時；酯化塔中的陽離子交換樹脂為羅門哈斯A16樹脂； (5)再次五效蒸發(fā)處理:經(jīng)過步驟(4)通過酯化塔的反應(yīng)液重新返回五效蒸發(fā)器進(jìn)料泵的進(jìn)口，經(jīng)過五效蒸發(fā)器去除掉酯化反應(yīng)增加的水分，控制水分含量不超過70% ;酯化反應(yīng)液進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，直至出口酯化率達(dá)到99.5%，出口液的90%仍舊進(jìn)行循環(huán)，僅出口液的10%進(jìn)入到下一級的加氫工段；在連續(xù)進(jìn)出料的條件下，至加氫工段的進(jìn)料量與循環(huán)量的體積比為1:9; (6)精餾:四氫呋喃與丁二醇精餾工段為通用的精餾塔，使用板式或填料塔；所述精餾塔為常壓塔，塔板數(shù)25?43塊，回流比為5:1?6:1 ;塔頂產(chǎn)品為純凈的四氫呋喃和水的共沸物，塔底為丁二醇、色素及無機鹽類；塔底物返回酯化塔進(jìn)口 ；四氫呋喃和水的共沸物中四氫呋喃含量為88%，如需得到低水或無水四氫呋喃可以使用共沸精餾或分子篩吸附的方式進(jìn)行脫水，得到純度99.99%的四氫呋喃。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用丁二酸發(fā)酵液制備四氫呋喃的方法，本發(fā)明方法直接從含有丁二酸的發(fā)酵液中進(jìn)行酯化、氫化和精制制備四氫呋喃，避免以高代價得到丁二酸固體后再進(jìn)行后續(xù)反應(yīng)的工藝過程；使用雙極膜電滲析對經(jīng)過過濾處理的丁二酸發(fā)酵液進(jìn)行脫除鈉離子，以降低對于后續(xù)工段中酯化催化劑的壽命的影響；并通過精餾除去發(fā)酵液中的色素，避免使用活性炭進(jìn)行脫色。本發(fā)明方法的有益效果是避免取得丁二酸固體，降低過程需要耗費的大量蒸汽，大大降低了成本；簡化脫鈉工藝，同時避免引入雜陰離子；實現(xiàn)四氫呋喃精制的同時，通過精餾分離的方法脫除色素。
【IPC分類】C07D307/08
【公開號】CN105622550
【申請?zhí)枴緾N201410592957
【發(fā)明人】趙建英
【申請人】趙建英
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年10月30日