用丁二酸發酵液制備四氫呋喃的方法
【專利說明】用丁二酸發酵液制備四氫呋喃的方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明屬于化工技術領域，具體涉及一種用丁二酸發酵液制備四氫呋喃的方法。
[0003]
【背景技術】
[0004]用丁二酸發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，制作工序復雜，生產效率低。
[0005]
【發明內容】
[0006]為了克服現有技術領域存在的上述技術問題，本發明的目的在于，提供一種用丁二酸發酵液制備四氫呋喃的方法，本發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]本發明提供的用丁二酸發酵液制備四氫呋喃的方法，包括以下步驟:
(O發酵液分離菌體:丁二酸發酵液經過離心機進行菌體分離，離心機為碟片式，轉速1000?3000rpm,得到澄清透明的液體；
(2)使用雙極膜電滲析進行脫鈉:使用雙極膜電滲析裝置對步驟(I)所得液體進行脫鈉，同時調整體系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，隔板與膜之間構成的隔室為液體流經過的通道；澄清后的發酵液放置于淡化室，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合生成分子態的丁二酸，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)五效蒸發處理:步驟(2)所得液體由泵打入五效蒸發系統，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:經過步驟(3)五效蒸發的濃縮液通過泵進入酯化塔預熱器中，將濃縮液溫度提高到150?180°C，壓力控制在0.8?IMPa ;此時，對應丁二酸摩爾數2.1?2.2倍的甲醇在酯化塔預熱器進口處與濃縮液會合，加熱后進入酯化塔；酯化塔的反應溫度為150?190°C，體系壓力控制在0.8?IMPa，進料量控制為100L/小時，酯化塔內的停留時間控制在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)再次五效蒸發處理:經過步驟(4)通過酯化塔的反應液重新返回五效蒸發器進料泵的進口，經過五效蒸發器去除掉酯化反應增加的水分，控制水分含量不超過70% ;酯化反應液進行內循環，直至出口酯化率達到99.5%，出口液的90%仍舊進行循環，僅出口液的10%進入到下一級的加氫工段；在連續進出料的條件下，至加氫工段的進料量與循環量的體積比為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25?43塊，回流比為5:1?6:1 ;塔頂產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行脫水，得到純度99.99%的四氫呋喃。
[0008]本發明提供的用丁二酸發酵液制備四氫呋喃的方法，其有益效果在于，克服了現有技術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；提高了反應物單程轉化率。
[0009]
【具體實施方式】
[0010]下面結合一個實施例，對本發明提供的用丁二酸發酵液制備四氫呋喃的方法過程進行詳細的說明。
實施例
[0011]本實施例的用丁二酸發酵液制備四氫呋喃的方法，包括以下步驟:
(1)發酵液分離菌體:丁二酸發酵液經過離心機進行菌體分離，離心機為碟片式，轉速1900rpm,得到澄清透明的液體；
(2)使用雙極膜電滲析進行脫鈉:使用雙極膜電滲析裝置對步驟(I)所得液體進行脫鈉，同時調整體系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，隔板與膜之間構成的隔室為液體流經過的通道；澄清后的發酵液放置于淡化室，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合生成分子態的丁二酸，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)五效蒸發處理:步驟(2)所得液體由泵打入五效蒸發系統，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:經過步驟(3)五效蒸發的濃縮液通過泵進入酯化塔預熱器中，將濃縮液溫度提高到150°C，壓力控制在IMPa ;此時，對應丁二酸摩爾數2.1倍的甲醇在酯化塔預熱器進口處與濃縮液會合，加熱后進入酯化塔；酯化塔的反應溫度為190°C，體系壓力控制在
0.8MPa，進料量控制為100L/小時，酯化塔內的停留時間控制在5小時；酯化塔中的陽離子交換樹脂為羅門哈斯A16樹脂；
(5)再次五效蒸發處理:經過步驟(4)通過酯化塔的反應液重新返回五效蒸發器進料泵的進口，經過五效蒸發器去除掉酯化反應增加的水分，控制水分含量70% ;酯化反應液進行內循環，直至出口酯化率達到99.5%，出口液的90%仍舊進行循環，僅出口液的10%進入到下一級的加氫工段；在連續進出料的條件下，至加氫工段的進料量與循環量的體積比為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34塊，回流比為5: I ;塔頂產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行脫水，得到純度99.99%的四氫呋喃。
[0012]用丁二酸發酵液制備四氫呋喃的方法，無需進一步加工，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。
【主權項】
1.一種用丁二酸發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)發酵液分離菌體:丁二酸發酵液經過離心機進行菌體分離，離心機為碟片式，轉速1000?3000rpm,得到澄清透明的液體； (2)使用雙極膜電滲析進行脫鈉:使用雙極膜電滲析裝置對步驟(I)所得液體進行脫鈉，同時調整體系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，隔板與膜之間構成的隔室為液體流經過的通道；澄清后的發酵液放置于淡化室，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合生成分子態的丁二酸，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)五效蒸發處理:步驟(2)所得液體由泵打入五效蒸發系統，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:經過步驟(3)五效蒸發的濃縮液通過泵進入酯化塔預熱器中，將濃縮液溫度提高到150?180°C，壓力控制在0.8?IMPa ;此時，對應丁二酸摩爾數2.1?2.2倍的甲醇在酯化塔預熱器進口處與濃縮液會合，加熱后進入酯化塔；酯化塔的反應溫度為150?190°C，體系壓力控制在0.8?IMPa，進料量控制為100L/小時，酯化塔內的停留時間控制在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)再次五效蒸發處理:經過步驟(4)通過酯化塔的反應液重新返回五效蒸發器進料泵的進口，經過五效蒸發器去除掉酯化反應增加的水分，控制水分含量不超過70% ;酯化反應液進行內循環，直至出口酯化率達到99.5%，出口液的90%仍舊進行循環，僅出口液的10%進入到下一級的加氫工段；在連續進出料的條件下，至加氫工段的進料量與循環量的體積比為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25?43塊，回流比為5:1?6:1 ;塔頂產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行脫水，得到純度99.99%的四氫呋喃。
【專利摘要】本發明公開了一種用丁二酸發酵液制備四氫呋喃的方法，本發明方法直接從含有丁二酸的發酵液中進行酯化、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行后續反應的工藝過程；使用雙極膜電滲析對經過過濾處理的丁二酸發酵液進行脫除鈉離子，以降低對于后續工段中酯化催化劑的壽命的影響；并通過精餾除去發酵液中的色素，避免使用活性炭進行脫色。本發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
【申請號】CN201410592957
【發明人】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