丙酸銨的熱鹽分解制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種鹽分解液以及使用所述鹽分解液將丙酸銨鹽“分解”成氨(或胺)和丙酸以使粘度增加減到最小的方法。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】丙酸銨的熱鹽分解相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2013年3月15日提交的臨時申請系列編號61/794,573的優(yōu)先權(quán)，所述申請以全文引用的方式并入本文中。
本專利技術(shù)涉及一種用于將丙酸銨轉(zhuǎn)化成丙酸的方法。
技術(shù)介紹
一種制造丙酸的生物基方法涉及在中性pH或接近中性pH下使糖發(fā)酵。然而，將發(fā)酵保持在中性pH或接近中性pH會導(dǎo)致形成丙酸鹽，最常見的是丙酸銨(ammoniumpropionate，AP)。為了獲得丙酸，需要將來自發(fā)酵工藝的AP鹽“分解”成氨和丙酸。一旦分解，就回收氨并且可以將丙酸轉(zhuǎn)化成更有用的產(chǎn)物。然而，在將AP鹽“分解”成氨和丙酸時存在一些問題。舉例來說，在一種“分解”AP鹽的方法中，以一種稱為“熱鹽分解”(thermalsalt-splitting，TSS)的方法，在常壓或減壓下加熱AP的水溶液。TSS將水從所述水溶液去除，這是不合需要的，因為所得溶液的粘度增加到使其難以處理的程度。因此，需要一種將水性混合物中的丙酸銨轉(zhuǎn)化成丙酸的方法，所述方法通過使用鹽分解液將AP鹽“分解”成氨和丙酸來使粘度增加減到最小。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的方法是這樣一種將水性混合物中的丙酸銨轉(zhuǎn)化成丙酸的方法，所述方法包含：將極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑與所述水性混合物混合，其中所述丙酸銨和所述丙酸至少部分溶于所述極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑中，形成鹽分解液；加熱所述鹽分解液以將所述丙酸銨轉(zhuǎn)化成丙酸和氨，其中加熱所述鹽分解液產(chǎn)生含有至少水、氨及所述溶劑的氣相；在所述加熱期間，從所述氣相去除所述水和所述氨的至少一部分；及使所述溶劑的至少一部分從所述氣相返回到所述鹽分解液中。所述鹽分解液可以加熱到100℃到130℃的溫度。所述極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑選自由以下各物組成的群組：C4-8烷醇、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲亞砜(DMSO)、二甲砜、二噁烷、二乙二醇二甲醚或其組合。將所述極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑與所述水性混合物混合以使得所述水性混合物中丙酸與極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑的重量比是0.6∶1或更低，優(yōu)選是0.18∶1到0.58∶1，更優(yōu)選是0.24∶1到0.42∶1。出人意料的是，本專利技術(shù)的方法不僅保持低粘度，而且還使特別不合需要的副產(chǎn)物酰胺的形成減到最少。塔頂中丙酸的損失也得以減少。具體實施方式丙酸制造中使用的發(fā)酵液或水性混合物是在中性pH或接近中性pH下操作。在維持這一中性pH時，產(chǎn)生丙酸鹽，最常見的是AP。為了獲得丙酸，將氨從丙酸銨中“分解”。將AP“分解”成氨和丙酸的一種直接方法是在“熱鹽分解”或“TSS”方法中加熱水性混合物。在加熱期間，由于氨和水被移除，故丙酸銨轉(zhuǎn)化成丙酸。由于氨和水被去除，故加熱過程還引起水性混合物的酸性(例如水性混合物酸性變強(qiáng))及丙酸濃度的增加。在DE2718363中提出，加熱過程可以用于水溶性有機(jī)溶劑(例如二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMA)、N-甲基吡咯啶酮(NMP)、二甲亞砜(DMSO)、二甲砜、二噁烷及二乙二醇二甲醚)中的羧酸銨鹽(例如異丁酸鹽、乙酸鹽、己二酸鹽、(甲基)丙烯酸鹽、苯甲酸鹽及對苯二甲酸鹽)。然而，DE2718363的方法存在若干問題。舉例來說，DE2718363中的溶劑在溶劑中鹽濃度較低情況下作用良好(例如低濃度是100克溶劑中0.2摩爾鹽，或丙酸/溶劑比率是0.18)。然而，對于工業(yè)方法，需要的是在較高丙酸濃度(例如以整個溶液(例如鹽分解溶液)的總重量計，丙酸濃度從18重量％(wt％)到高達(dá)60重量％)下作用。此外，DE2718363教示，使用較低沸點的溶劑(例如DMF、DMA及DMSO)會導(dǎo)致嚴(yán)重的起泡問題，這使其不適合用于工業(yè)方法中。本專利技術(shù)提供針對這些問題的解決方案。已意外地發(fā)現(xiàn)，將極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑添加到含有AP的水性混合物中促進(jìn)以較高程度去除氨(較高的鹽到氨和酸的轉(zhuǎn)化率)。如果采用烷醇作為溶劑，那么其與反應(yīng)混合物中的水形成非均質(zhì)共沸混合物。在塔頂冷凝器中，有可能將烷醇與水分離，并且烷醇可以再循環(huán)到反應(yīng)混合物中。也已意外地發(fā)現(xiàn)，在水性混合物中使用烷醇也緩和在加熱過程(例如熱鹽分解)期間利用許多極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑所碰到的起泡問題。如本文中所使用，“水性混合物”可以衍生自發(fā)酵液，或者可以是通過使微生物在發(fā)酵培養(yǎng)基中經(jīng)歷一個或多個發(fā)酵階段以產(chǎn)生丙酸和丙酸鹽(例如丙酸銨)以及其他物質(zhì)而得到的產(chǎn)物介質(zhì)。如本文中所使用，發(fā)酵培養(yǎng)基意思指在一個或多個發(fā)酵階段中允許微生物產(chǎn)生丙酸和AP以及其它化合物所使用的水、糖及溶解固體的混合物。所述水性混合物可以經(jīng)歷巴氏滅菌、殺菌、純化、過濾、濃縮或其組合。如本文中所使用，水性混合物的適合實例包括但不限于，國際公開案號WO2011/094457中描述的那些，所述公開案以全文引用的方式并入本文中。如本文所使用，術(shù)語“銨”(例如呈丙酸銨形式)是指具有式NHR3+的陽離子，其中每一R基團(tuán)獨立地是氫，或被取代或未被取代的烷基、芳基、芳烷基或烷氧基。優(yōu)選R基團(tuán)各自是氫。如本文中所使用，“鹽分解液”可以具有如本領(lǐng)域中已知的混合物或溶液的物理特征。水性混合物和極性非質(zhì)子溶劑一起形成鹽分解液。如本文中所使用，“熱鹽分解”是用于將AP“分解”或“轉(zhuǎn)化”成丙酸和氨的一種方法。熱鹽分解方法包括加熱包括水性混合物的鹽分解液以將AP轉(zhuǎn)化成丙酸和氨。因此，加熱鹽分解液以將AP轉(zhuǎn)化成丙酸和氨是熱鹽分解方法。本專利技術(shù)的方法將水性混合物中的AP轉(zhuǎn)化成丙酸。所述方法包括將極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑與所述水性混合物混合，其中丙酸銨和丙酸可溶于極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑中。加熱鹽分解液以將AP轉(zhuǎn)化成丙酸和氨(例如TSS)。加熱鹽分解液還產(chǎn)生含有至少水、氨及所述溶劑的氣相。在加熱期間，從氣相中去除水和氨的至少一部分并且使至少一部分溶劑從氣相返回到鹽分解液中。如本文所使用，可溶性意思指AP和丙酸在本文提供的濃度下與極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑和水性混合物混合形成均質(zhì)溶液(例如水性混合物的水溶液)的能力。這允許AP、丙酸及極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑溶解于水性混合物(例如水和其它化合物)中。從這一均質(zhì)溶液可以分離出(經(jīng)由氣相)水和氨，在鹽分解液中留下極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑。將極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑保持在鹽分解液中有助于保持足夠低的水性混合物粘度(例如，如在25℃下測量，小于5000厘泊(cP)，優(yōu)選地小于2000cP)以允許更容易地處理鹽分解液。將溶劑保持在鹽分解液中也有助于保持丙酸稀釋度(例如每升鹽分解液約6.3摩爾丙酸或更低的濃度)。因此，本專利技術(shù)尤其提供一種極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑，其在加熱(例如熱鹽分解)期間與水性混合物一起使用時，允許水、丙酸及AP溶解于鹽分解液中，允許分離氣相中的水和氨，并且使極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑保留在水性混合物的鹽分解液中以保持系統(tǒng)粘度低到足以處理材料并保持足夠的丙酸稀釋度以使副反應(yīng)減到最少。優(yōu)選極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑的沸點高于但接近水的沸點(在類似的壓力和溫度下)。這允許在加熱過程期間優(yōu)先去除水并且還有助于在后續(xù)工藝中去除水。如所論述，水、丙酸及AP都可溶于極性非質(zhì)子溶劑中(例如極性非質(zhì)子溶劑對于水性混合物來說是一種良好溶劑)。如所論述，水性混合物可以被“濃縮”(例如，其中在添加極性非質(zhì)子溶劑之前，已例如通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)從水性混合物中去除水)，由此提供用于本專利技術(shù)的濃縮的水性混合本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種將水性混合物中的丙酸銨轉(zhuǎn)化成丙酸的方法，所述方法包含：將極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑與所述水性混合物混合，其中所述丙酸銨和所述丙酸至少部分溶于所述極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑中，形成鹽分解液；加熱所述鹽分解液以將所述丙酸銨轉(zhuǎn)化成丙酸和氨，其中加熱所述鹽分解液產(chǎn)生含有至少水、氨及所述溶劑的氣相；在所述加熱期間，從所述氣相去除所述水和所述氨的至少一部分；及使所述溶劑的至少一部分從所述氣相返回到所述鹽分解液中。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2013.03.15 US 61/7945731.一種將水性混合物中的丙酸銨轉(zhuǎn)化成丙酸的方法，所述方法包含：將極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑與所述水性混合物混合，其中所述丙酸銨和所述丙酸至少部分溶于所述極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑中，形成鹽分解液；加熱所述鹽分解液以將所述丙酸銨轉(zhuǎn)化成丙酸和氨，其中加熱所述鹽分解液產(chǎn)生含有至少水、氨及所述溶劑的氣相；在所述加熱期間，從所述氣相去除所述水和所述氨的至少一部分；及使所述溶劑的至少一部分從所述氣相返回到所述鹽分解液中。2.如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法包括將所述鹽分解液加熱到80℃到200℃的溫度。3.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，所述方法包括將所述鹽分解液加熱到100℃到130℃的溫度。4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑選自由以下各物組成的群組：C4-8烷醇、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲亞砜(DMSO)、二甲砜、二噁烷、二乙二醇二甲醚或其組合。5.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑是C4-8烷醇。6.如權(quán)利...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：S·比斯瓦斯，B·B·菲什，V·范，B·顧，B·A·羅德里格茲，
申請(專利權(quán))人：陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US