CN109890802A - 回收糠醛的方法 - Google Patents

回收糠醛的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109890802A
CN109890802A CN201780066559.6A CN201780066559A CN109890802A CN 109890802 A CN109890802 A CN 109890802A CN 201780066559 A CN201780066559 A CN 201780066559A CN 109890802 A CN109890802 A CN 109890802A
Authority
CN
China
Prior art keywords
furfural
stream
liquid
organic acid
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201780066559.6A
Other languages
English (en)
Inventor
J·N·彻达
C·埃伦赖希-古尔雅
J·P·A·M·J·G·兰格
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shell Internationale Research Maatschappij BV
Original Assignee
Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shell Internationale Research Maatschappij BV filed Critical Shell Internationale Research Maatschappij BV
Publication of CN109890802A publication Critical patent/CN109890802A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/34—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D307/38—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with substituted hydrocarbon radicals attached to ring carbon atoms
    • C07D307/40—Radicals substituted by oxygen atoms
    • C07D307/46—Doubly bound oxygen atoms, or two oxygen atoms singly bound to the same carbon atom
    • C07D307/48—Furfural
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/143—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/34—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances
    • B01D3/36—Azeotropic distillation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/34—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D307/38—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with substituted hydrocarbon radicals attached to ring carbon atoms
    • C07D307/40—Radicals substituted by oxygen atoms
    • C07D307/46—Doubly bound oxygen atoms, or two oxygen atoms singly bound to the same carbon atom
    • C07D307/48—Furfural
    • C07D307/50—Preparation from natural products

Abstract

一种用于从包含糠醛、水、至少一种有机酸和沸点高于糠醛的沸点的含氧物溶剂的组合物中萃取糠醛的方法。所述方法包括：(a)对所述组合物进行第一液‑液分离步骤以提供：(i)有机相；(b)对所述步骤(a)的有机相进行第一蒸馏步骤以提供：(i)第一顶部流；(c)对所述步骤(b)的第一顶部流进行第二液‑液分离步骤以提供：(i)第二顶部流；和(d)对所述步骤(c)的第二顶部流进行第二蒸馏步骤以提供：(i)包含糠醛‑水共沸物的第三顶部流，和(ii)包含糠醛的第三底部流。

Description

回收糠醛的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年11月1日提交的美国临时申请序列号62/415,528的优先权，所述申请的全部公开内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于以能量有效的方式从组合物中高回收/萃取糠醛的方法。
背景技术
糠醛为工业化学品的有用前体，特别是用于生产呋喃以及其衍生物。
糠醛可从包含木质纤维素生物质的原料的水解来生产。木质纤维素生物质主要包含半纤维素和纤维素，以及较小部分的木质素和蛋白质。半纤维素为单糖含量不均匀的支链多糖。它们的分子结构包括五碳单糖(‘戊糖’)木糖和阿拉伯糖，以及六碳单糖(‘己糖’)甘露糖、半乳糖和鼠李糖。由于它们的木糖和阿拉伯糖含量，半纤维素为单体和聚合戊糖的合适来源。相比之下，纤维素为由聚合葡萄糖(六碳单糖/己糖)构成的线性多糖。与纤维素相比，半纤维素更容易分解成其组成单糖。
包含木质纤维素生物质的可商购的原料包括甘蔗渣，其为甘蔗或高粱茎杆被粉碎萃取它们的汁液后剩余的纤维物质。从甘蔗渣生产糠醛的既定连续工艺是Rosenlew工艺，其细节在“《糠醛及其许多副产物的化学和技术(The Chemistry and Technology ofFurfural and its Many By-Products)》”,第1版,K.Zeitsch,第48-51页和第303-306页中讨论。
WO2012041990描述从甘蔗渣衍生的半纤维素经由其气态酸催化水解成戊糖，然后将其脱水以生产糠醛来生产糠醛。
WO2016025678描述糠醛的生产，其中最初半纤维素在包含α-羟基磺酸的溶液中水解，然后从水解反应产物中除去一部分α-羟基磺酸以生产除去酸的流，并且最后对除去酸的流进行脱水步骤以生产糠醛。
WO2016025679描述水解步骤，其被缓冲至优选小于pH 1，随后进行脱水步骤以生产糠醛。
在WO2016025678和WO2016025679两者中，在脱水反应步骤期间，通过向脱水反应混合物中添加‘与水不混溶的有机相’(即溶剂)形成“双相”脱水反应混合物。然后将脱水反应混合物分离成含水产物流和含有一部分糠醛的有机产物流。然而，WO2016025678和WO2016025679没有公开可如何从包含糠醛的有机产物流中完全回收和纯化糠醛。此外，WO2016025678和WO2016025679没有公开可如何从含水产物流中有效地回收和纯化含水产物流中剩余的糠醛。
通过将水携带到有机相中以及形成糠醛-水共沸物，使从含水环境中溶剂萃取糠醛复杂化。水携带的程度取决于所用的溶剂。与芳族溶剂(大致约200ppm至约1,000ppm)相比，含氧物溶剂(如酚类化合物的那些)将更多的水携带到有机相中(大致约10,000ppm至约40,000ppm)。此外，如果糠醛存在于含水环境中，那么可形成糠醛-水共沸物。在从化合物混合物中萃取化学化合物的领域中已知任何共沸物的存在增加给定方法的能量消耗，以及使所述方法所需的步骤和设备复杂化。
芳族溶剂具有较少的携带水的倾向，并且因此不太可能有利于形成糠醛-水共沸物，因此从表面上看，芳族溶剂似乎是萃取糠醛的良好候选物。然而，由于糠醛的性质，芳族溶剂萃取糠醛的能力低于含氧物溶剂的能力，这潜在地降低在使用芳族溶剂时的整体糠醛回收率。
用于从生物质生产糠醛的方法导致形成腐黑物和焦油，这会不利地干扰萃取和纯化糠醛。腐黑物为由糖和其它有机化合物降解产生的深色、无定形和不期望的酸副产物和树脂材料。焦油通常是指有机材料，其不溶于水、颜色深、并且当浓缩时趋于变得粘稠和非常暗至几乎黑色。特别地，有机相与水相的分离，和/或稍后的分离或纯化步骤可受到不利影响。
本发明的发明人已经观察到，由于腐黑物和焦油的形成而引起的这类问题适用于从木质纤维素生物质形成糠醛以及糠醛的萃取和纯化期间，但可通过使用含氧物溶剂而不是芳族溶剂来减轻。
关于能源消耗，Rosenlew工艺使用共沸蒸馏以从反应混合物中分离糠醛，并且不使用溶剂萃取。Rosenlew工艺消耗约10吨蒸汽来回收每吨糠醛。
因此，有利的是提供更节能的糠醛回收的方法，其比现有技术方法提供高的糠醛产率，以及不遭受腐黑物和焦油的干扰。
发明内容
因此，本发明提供用于从包含糠醛、水、至少一种无机酸、至少一种有机酸和沸点高于糠醛的沸点的含氧物溶剂的组合物中萃取糠醛的方法；所述方法包含：
(a)对组合物进行第一液-液分离步骤以提供：(i)包含含氧物溶剂、糠醛和一部分至少一种有机酸的有机相，和(ii)包含至少一种无机酸和至少一种有机酸的剩余部分的水相；
(b)对步骤(a)的有机相进行第一蒸馏步骤以提供：(i)包含糠醛和一部分至少一种有机酸的第一顶部流，和(ii)包含含氧物溶剂的第一底部流；
(c)对步骤(b)的第一顶部流进行第二液-液分离步骤以提供：(i)包含一部分糠醛和一部分至少一种有机酸的第二顶部流，和(ii)包含一部分糠醛和一部分至少一种有机酸的第二底部流；和
(d)对步骤(c)的第二顶部流进行第二蒸馏步骤以提供：(i)包含糠-水共沸物的第三顶部流，和(ii)包含糠醛的第三底部流。
组合物可衍生自戊糖脱水步骤的产物流，其中使戊糖进料流脱水。
戊糖进料流可衍生自木质纤维素生物质的水解。
含氧物溶剂选自以下组成的组：丙基愈创木酚；丙基丁香酚；愈创木基丙醇；丁香基丙醇；壬基苯酚；邻、间、对-取代甲酚；愈创木酚；2-甲氧基-4-丙基苯酚；丁子香酚；仲丁基苯酚；2,6-二甲苯酚；2,5-二甲苯酚；以及其任何组合。
可将包含含氧物溶剂的步骤(b)的一部分第一底部流再循环到第一液-液分离步骤中。
可将来自步骤(d)的包含糠醛-水共沸物的一部分第三顶部流再循环回来以对第一蒸馏步骤或第一液-液分离器进料。
可将包含一部分糠醛和一部分至少一种有机酸的步骤(c)的第二底部流再循环回来以对第一液-液分离器进料。
可对包含一部分糠醛和一部分至少一种有机酸的步骤(c)的第二底部流进行第三蒸馏步骤以提供：(i)包含一部分糠醛的第四顶部流和(ii)包含水和至少一种有机酸的第四底部流。
附图说明
图1示出根据本发明的方法的实施例的简化示意图。
具体实施方式
本发明人已经惊奇地发现，根据本发明的用于萃取糠醛的方法比已知方法提供更高的糠醛产率，并且合适地通过消耗小于6吨的蒸汽来回收每吨糠醛而消耗更少能量来生产每吨糠醛，其中糠醛回收率约为99％。
在根据本发明的方法中，糠醛从包含糠醛、水、至少一种有机酸和沸点高于糠醛的沸点的含氧物溶剂的组合物中萃取。
在本发明的实施例中，组合物可衍生自戊糖脱水步骤的产物流，其中使戊糖进料流脱水。
合适地，戊糖脱水步骤使包含单体和聚合戊糖的戊糖进料流脱水，所述戊糖进料流衍生自水解步骤，其中木质纤维素生物质在至少一种无机酸存在下水解；尽管作为替代，其它方法也可用于水解木质纤维素生物质，如其可使用碱性或中性pH条件的方法。合适地，木质纤维素生物质水解步骤如WO2016025678和WO2016025679中所述。
当用于木质纤维素生物质的水解时，合适地，至少一种无机酸可选自，如但不限于，盐酸、硝酸、磷酸、硼酸硫酸和α-羟基磺酸或其组合。
合适地，一些类型的木质纤维素生物质可固有地含有至少一种有机酸，或在进行水解时将形成至少一种有机酸。这类酸的实例包括，但不限于，甲酸、乙酸、乳酸、乙醇酸、乙酰丙酸、草酸和柠檬酸，或其组合。当使用这类类型的生物质材料时，可减少或甚至消除添加至少一种酸性无机酸的需要，因为现场生成的酸可提供必要的酸性pH。
根据本发明的实施例，组合物可衍生自戊糖脱水步骤的产物流；所述产物流在下文中也称为“脱水产物流”。
合适地，戊糖脱水步骤在脱水反应混合物中进行，其中单体和聚合戊糖的脱水由至少一种无机酸在高温下催化，尽管至少一种有机酸也可参与这类催化作用。
脱水反应混合物包含戊糖进料流、至少一种无机酸、至少一种有机酸和糠醛；糠醛的水平取决于戊糖脱水步骤的运行时间。
在脱水反应混合物中存在的至少一种无机酸和至少一种有机酸将在戊糖进料流中从水解步骤进行到戊糖脱水步骤，其中水解步骤先于戊糖脱水步骤。然而，如果作为替代水解步骤在碱性或中性pH条件下进行，或者如果确定脱水反应混合物的pH不够酸，那么可向脱水反应混合物中添加更多无机酸。
优选地，戊糖脱水步骤在至少100℃，更优选至少110℃，并且甚至更优选至少140℃的高温下进行。优选地，戊糖脱水步骤在至多250℃，更优选至多200℃，并且甚至更优选至多150℃的高温下进行。
优选地，戊糖脱水步骤进行至少1秒，更优选至少5分钟，甚至更优选至少10分钟，并且最优选至少30分钟的时段。优选地，戊糖脱水步骤进行至多24小时，更优选至多12小时，甚至更优选至多5小时，并且最优选至多2小时的时段。
可以向脱水反应混合物中添加一种或多种含氧物溶剂。脱水反应混合物中含氧物溶剂的存在产生水相和有机相。
优选地，脱水反应混合物与含氧物溶剂比率为至少1至0.05％vol，更优选所述比率为1至0.1％vol，甚至更优选所述比率为1至0.25％vol，最优选所述比率为1至0.4％vol。
优选地，脱水反应混合物与含氧物溶剂比率为至多1至2.5％vol，更优选所述比率为1至1.25％vol，甚至更优选所述比率为1至0.75％vol，最优选所述比率为1至0.6％vol。
优选地，含氧物溶剂选自但不限于以下组成的组：丙基愈创木酚、丙基丁香酚、愈创木基丙醇、丁香基丙醇、壬基苯酚、邻、间、对-取代甲酚、愈创木酚、2-甲氧基-4-丙基苯酚、丁子香酚、仲丁基苯酚、2,6-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚。任选地，还可选择四氢呋喃化合物。
合适地，含氧物溶剂可为上述溶剂的任何组合的混合物。
含氧物溶剂可在戊糖脱水步骤开始时或中途添加到脱水反应混合物中。
合适地，如果在含氧物溶剂存在下不发生戊糖脱水步骤，也可将含氧物溶剂添加到脱水产物流中以形成组合物。
然而，优选地，含氧物溶剂可在戊糖脱水步骤开始时添加到脱水反应混合物中。任选地，含氧物溶剂的来源可为来自本发明的方法的一个或多个步骤的再循环流，这类流作为戊糖脱水步骤的进料再循环。
如果在戊糖脱水步骤开始时或中途将含氧物溶剂添加到脱水反应混合物中，那么糠醛的形成主要在水相中进行。因此，有机相中糠醛的量根据戊糖脱水步骤的进展程度而变化。
合适地，含氧物溶剂相对于水和至少一种无机酸对糠醛具有选择性，并且当戊糖脱水步骤将戊糖进料流转化为糠醛时，选择性地从所述水相中将糠醛萃取到有机相中。
含氧物溶剂相对于至少一种有机酸对糠醛也具有选择性，然而取决于含氧物溶剂，约10,000ppm至约40,000ppm的水可分配到有机相中，导致大量的至少一种有机酸分配到需要与糠醛分离的有机相中。
合适地，含氧物溶剂提供至少三个优点。首先，与例如芳族溶剂相比，含氧物溶剂将更多的水携带到有机相中，并且合适地从脱水反应混合物中萃取更多的糠醛，在水相中留下不明显量的糠醛。这反过来意味着仅必须处理有机相来回收糠醛。
其次，与例如芳族溶剂相比，在包括在本发明的方法中的戊糖脱水步骤中和随后的处理步骤中使用含氧物溶剂减轻由于腐黑物和焦油而引起的问题。
第三，由于在环境压力下水的沸点比在环境压力下糠醛的沸点低(分别为约100℃对约161℃)，从脱水反应产物流中萃取糠醛减少了煮沸大量的水以从水中纯化糠醛的需要。相反，因为含氧物溶剂的沸点高于糠醛的沸点，所以可从含氧物溶剂中蒸馏出糠醛，并且由于含氧物溶剂中糠醛的量仅为每单位体积含氧物溶剂的分数，因此在工艺如蒸馏中，需要将较少量的材料(即具有较低沸点的糠醛)煮沸。合适地，这提供能量优势(节约)。
然而，由于水携带到含氧物溶剂的有机相中的程度，不仅有机相中的糠醛倾向于形成糠醛-水共沸物，而且至少一种有机酸可分配到有机相中。从表面上看，这些问题可似乎使糠醛的回收复杂化并且使其对能量要求更高。然而，由于仅必须处理有机相来回收糠醛，因此处理糠醛-水共沸物和除去至少一种有机酸的能量成本的任何增加都由不需要处理水相而抵消，因为处理后者涉及煮沸大量的水。
图1示出根据本发明的方法的实施例的简化示意图。
在根据本发明的方法中，糠醛从包含糠醛、水、至少一种有机酸和沸点高于糠醛的沸点的含氧物溶剂的组合物(1)中萃取。
为了开始从组合物中萃取糠醛，在第一液-液分离器(12)中对组合物(1)进行第一液-液分离步骤以提供：(i)包含含氧物溶剂、糠醛和一部分至少一种有机酸的有机相(5)，和(ii)包含至少一种有机酸的剩余部分的水相(11)。
优选地，第一液-液分离可在至多200℃的温度下，更优选在至多180℃的温度下，甚至更优选在至多160℃的温度下，甚至更优选在至多150℃的温度下操作，只要液体在分离温度下分离成两相即可。
优选地，第一液-液分离可在至少室温的温度下，更优选在至少60℃的温度下，甚至更优选在至少100℃的温度下，甚至更优选在至少130℃的温度下操作，只要液体在分离温度下分离成两相即可。
第一液-液分离步骤在如将由本领域技术人员已知的任何合适的液-液分离器中进行。
在进行第一液-液分离步骤之前，组合物可任选地通过优选固/液分离步骤以除去可能在脱水步骤期间已经形成的任何不溶的腐黑物或其它焦油。
在本发明的方法中，对来自第一液-液分离步骤的有机相进行第一蒸馏步骤(13)以提供：(i)包含糠醛和一部分至少一种有机酸的第一顶部流(6)，和(ii)包含含氧物溶剂的第一底部流(4)。
糠醛在环境压力下的沸点为约161℃，并且糠醛-水共沸物在环境压力下的沸点为约98℃，并且由于含氧物溶剂的沸点高于糠醛的沸点，因此获得包含糠醛的第一顶部流。合适地，糠醛和含氧物溶剂的沸点之间的差异越大，这些化合物之间的分离将越容易和干净。
合适地，含氧物溶剂可为仲丁基苯酚，其在环境压力下的沸点为约240℃，并且合适地这给出各自沸点的足够差异以实现良好的糠醛分离。
合适地，尽管含氧物溶剂对糠醛具有优选的选择性，但不仅糠醛-水共沸物，而且组合物的水相中也可存在至少一种有机酸。
这些使从组合物中回收糠醛复杂化，因为糠醛-水共沸物在环境压力下的沸点为约98℃，这非常接近需要从其中分离的水的沸点。此外，还需要将至少一种有机酸与糠醛分离，同时保持能量效率。
在第一液-液分离步骤之后，为了实现高糠醛回收率和高糠醛纯度两者，需要从有机相中有效地回收糠醛。
因此，为了实现这一点，本发明的发明人已经向本发明的方法中引入第二液-液分离步骤(14)，其利用糠醛-水共沸物的性质以在一定温度下相分离。
本发明的发明人还引入工艺回路，其不仅从糠醛-水共沸物中分离糠醛，而且任选地将任何剩余糠醛-水共沸物再循环回来作为第一蒸馏步骤(13)或第一液-液分离器(12)的进料。
因此在本发明的方法中，对来自第一蒸馏步骤的第一顶部流(6)进行第二液-液分离步骤(14)以提供：(i)包含一部分糠醛和一部分至少一种有机酸的第二顶部流(7)，和(ii)包含一部分糠醛和一部分至少一种有机酸的第二底部流(9)。
优选地，第二液-液分离可在至多120℃的温度下，更优选在至多100℃的温度下，甚至更优选在至多80℃的温度下，甚至更优选在至多60℃的温度下操作，只要液体在分离温度下分离成两相即可。
优选地，第二液-液分离可在至少室温的温度下，更优选在至少30℃的温度下，甚至更优选在至少40℃的温度下，甚至更优选在至少50℃的温度下操作，只要液体在分离温度下分离成两相即可。
在本发明的方法中，在第二液-液分离步骤(14)后，对来自第二液-液分离步骤的第二顶部流进行第二蒸馏步骤(15)以提供：(i)包含糠醛-水共沸物的第三顶部流(8)；和(ii)包含糠醛的第三底部流(2)。
为了不必加热待引入工艺中的新材料来实现能量效率，以及增加含氧物溶剂的效用，本发明的方法可任选地再循环含氧物溶剂。为此，合适地将来自第一蒸馏步骤的包含含氧物溶剂的一部分第一底部流再循环到第一液-液分离步骤中，并且任选地再循环到戊糖脱水步骤。
任选地，在本发明的方法中，将来自第二蒸馏步骤的包含糠醛-水共沸物的一部分第三顶部流(8)再循环回来以在一个实施例中，对第一液-液分离器(12)进料，或者在另一个实施例中，对第一蒸馏步骤(13)进料。
任选地，在本发明的方法中，将来自第二液-液分离器的包含一部分糠醛和一部分至少一种有机酸的第二底部流(9)再循环回来以对第一液-液分离器(12)进料。
任选地，在本发明的方法中，对来自第二液-液步骤的包含一部分糠醛和一部分至少一种有机酸的第二底部流(9)进行第三蒸馏步骤(16)以提供：(i)包含一部分糠醛的第四顶部流(10)，和(ii)包含水和至少一种有机酸的第四底部流(3)。
任选地，第一蒸馏步骤、第二蒸馏步骤和第三蒸馏步骤中的每一个可为常压蒸馏和真空蒸馏中的任一者，其中如果为后者，那么真空塔可在低至约0.00133MPa(10mmHg)的压力下操作。
实例
使用由马萨诸塞州的艾斯本技术有限公司(Aspen Technology Inc.,MA)许可的工艺建模Aspen plus(版本7.3)软件评估如图1所描绘的工艺流程的糠醛回收率。
建模的工艺流程代表糠醛制造厂从含有糠醛的工艺流中分离糠醛的方案。
在此实例中获得的结果代表预期的糠醛回收速率，从进料流中回收糠醛的分数、糠醛纯度、热负荷(MW)和以吨蒸汽/吨生产的糠醛为单位测量的蒸汽用量。
在此模拟中使用‘NRTL-HOC性质方法’集中含有的热力学数据。
在使用4.48MPa高压蒸汽的基础上确定工艺流程中的蒸汽消耗量。
进料流(1)含有水、糠醛、乙酸(作为至少一种有机酸)、仲丁基苯酚(SBP)(代表沸点高于糠醛的沸点的含氧物溶剂)。
分离方案使能够以高纯度从组合物中分离糠醛，并且允许再循环溶剂用于在工艺中再使用。
表1呈现所有工艺流数据输出。
表2和3给出工艺流程中使用的蒸馏塔和液-液分离器的工艺操作条件和结果总结。
表4呈现糠醛分离方案的结果总结。
基于模拟输出，此分离工艺流程消耗约5.6吨蒸汽/吨生产的糠醛。与目前先进技术Rosenlew商业糠醛生产工艺中10吨蒸汽/吨生产的糠醛的消耗相比，蒸汽用量减少约44％。
表1：流总结结果
表2：蒸馏塔总结
单位 D1 D2 D3
压力 MPa 0.1 0.1 0.1
回流比 1 1 1
蒸馏速率 吨/天 936.5 150 200
托盘数量 25 25 25
进料速率 吨/天 8119 777 510
再沸器温度 ℃ 240 161 100
再沸器负荷 MW 55 5 8
蒸汽用量(4.48MPa) 吨/天 2818 276 399
表3：液-液分离器总结
单位 LL1 LL2
压力 MPa 0.1 0.1
温度 ℃ 90 90
进料速率 吨/天 22418 1287
表4：分离方案结果总结
单位
糠醛回收速率 吨/天 624.5
糠醛回收率 99.0％
糠醛纯度 99.6％
总能量需求 MW 68
蒸汽用量(650psig) 吨/天 3493
蒸汽消耗量 t/t生产的糠醛 5.6

Claims (8)

1.一种用于从包含糠醛、水、至少一种有机酸和沸点高于糠醛的沸点的含氧物溶剂的组合物中萃取糠醛的方法，所述方法包含：
(a)对所述组合物进行第一液-液分离步骤以提供：
包含所述含氧物溶剂、糠醛和一部分所述至少一种有机酸的有机相；和
包含所述至少一种有机酸的剩余部分的水相；
(b)对所述步骤(a)的有机相进行第一蒸馏步骤以提供：
包含糠醛和一部分至少一种有机酸的第一顶部流；和
包含所述含氧物溶剂的第一底部流；
(c)对所述步骤(b)的第一顶部流进行第二液-液分离步骤以提供：
包含一部分所述糠醛和一部分至少一种有机酸的第二顶部流；和
包含一部分所述糠醛和一部分所述至少一种有机酸的第二底部流；和
(d)对所述步骤(c)的第二顶部流进行第二蒸馏步骤以提供：
包含糠醛-水共沸物的第三顶部流；和
包含糠醛的第三底部流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述组合物衍生自戊糖脱水步骤的产物流，其中使戊糖进料流脱水。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述戊糖进料流衍生自木质纤维素生物质的水解。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述含氧物溶剂选自以下组成的组：丙基愈创木酚；丙基丁香酚；愈创木基丙醇、丁香基丙醇；壬基苯酚；邻、间、对-取代甲酚；愈创木酚；2-甲氧基-4-丙基苯酚；丁子香酚；2,6-二甲苯酚；仲丁基苯酚；2,5-二甲苯酚；以及其任何组合。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将包含所述含氧物溶剂的一部分所述步骤(b)的第一底部流再循环到所述第一液-液分离步骤中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将来自步骤(d)的包含所述糠醛-水共沸物的一部分所述第三顶部流再循环回来以对所述第一蒸馏步骤或第一液-液分离器进料。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将包含一部分所述糠醛和一部分所述至少一种有机酸的所述步骤(c)的第二底部流再循环回来以对所述第一液-液分离器进料。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中对包含一部分所述糠醛和一部分所述至少一种有机酸的所述步骤(c)的第二底部流进行第三蒸馏步骤，以提供包含一部分所述糠醛的第四顶部流和包含水和所述至少一种有机酸的第四底部流。
CN201780066559.6A 2016-11-01 2017-10-30 回收糠醛的方法 Pending CN109890802A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662415528P 2016-11-01 2016-11-01
US62/415,528 2016-11-01
PCT/US2017/058936 WO2018085174A1 (en) 2016-11-01 2017-10-30 Process for the recovery of furfural

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109890802A true CN109890802A (zh) 2019-06-14

Family

ID=60543647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780066559.6A Pending CN109890802A (zh) 2016-11-01 2017-10-30 回收糠醛的方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10562874B2 (zh)
EP (1) EP3535248A1 (zh)
CN (1) CN109890802A (zh)
BR (1) BR112019008819B1 (zh)
CA (1) CA3039790A1 (zh)
WO (1) WO2018085174A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109890801A (zh) * 2016-11-01 2019-06-14 国际壳牌研究有限公司 用于回收糠醛的方法
KR20210057198A (ko) 2018-10-09 2021-05-20 코닝 인코포레이티드 베기 워프 불량을 방지하기 위한 조성물들 및 방법들
WO2020094526A1 (en) * 2018-11-05 2020-05-14 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for the recovery of furfural
EP3972962A1 (en) 2019-05-22 2022-03-30 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for the production of furfural

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016025678A1 (en) * 2014-08-14 2016-02-18 Shell Oil Company Process for preparing furfural from biomass
CN105378092A (zh) * 2014-02-20 2016-03-02 阿彻丹尼尔斯米德兰德公司 用于制造糠醛的方法

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2078241A (en) 1935-12-14 1937-04-27 Chemical Foundation Inc Production of furfural
US2536732A (en) 1947-03-20 1951-01-02 Quaker Oats Co Production of furfural
US3549319A (en) 1968-05-06 1970-12-22 Fraser Co Ltd Production of alkali metal sulfites or bisulfites
CA1100266A (en) 1977-08-31 1981-05-05 Laszlo Paszner Organosolv delignification and saccharification process for lignocellulosic plant materials
US5366558A (en) 1979-03-23 1994-11-22 Brink David L Method of treating biomass material
US4461648A (en) 1980-07-11 1984-07-24 Patrick Foody Method for increasing the accessibility of cellulose in lignocellulosic materials, particularly hardwoods agricultural residues and the like
US4533743A (en) 1983-12-16 1985-08-06 Atlantic Richfield Company Furfural process
SU1365674A1 (ru) 1984-01-10 1996-07-27 Институт химии древесины АН ЛатвССР Способ совместного получения фурфурола и сахаров
US5562777A (en) 1993-03-26 1996-10-08 Arkenol, Inc. Method of producing sugars using strong acid hydrolysis of cellulosic and hemicellulosic materials
US5789210A (en) 1993-11-08 1998-08-04 Purdue Research Foundation Recombinant yeasts for effective fermentation of glucose and xylose
IN191596B (zh) 1996-05-06 2003-12-06 Purdue Research Foundation
SE9901298D0 (sv) 1999-04-09 1999-04-09 Forskarpatent I Syd Ab Xylose isomerase with improved kinetic properties
US7223575B2 (en) 2000-05-01 2007-05-29 Midwest Research Institute Zymomonas pentose-sugar fermenting strains and uses thereof
SE0400816D0 (sv) 2004-03-26 2004-03-26 Forskarpatent I Syd Ab Mutated xylose reductase in xylose-fermentation by S. Cerevisiae
WO2006096130A1 (en) 2005-03-11 2006-09-14 Forskarpatent I Syd Ab Arabinose- and xylose-fermenting saccharomyces cerevisiae strains
US7781191B2 (en) 2005-04-12 2010-08-24 E. I. Du Pont De Nemours And Company Treatment of biomass to obtain a target chemical
DK1910448T3 (da) 2005-07-19 2017-01-02 Inbicon As Fremgangsmåde og apparat til omdannelse af cellulosemateriale til ethanol
WO2007028811A1 (en) 2005-09-06 2007-03-15 Cargill, Incorporated Thermostable xylose isomerase enzymes
MX2008014603A (es) 2006-05-19 2009-02-06 Ls9 Inc Produccion de acidos grasos y derivados de los mismos.
US7741119B2 (en) 2006-09-28 2010-06-22 E. I. Du Pont De Nemours And Company Xylitol synthesis mutant of xylose-utilizing zymomonas for ethanol production
US7741084B2 (en) 2006-09-28 2010-06-22 E. I. Du Pont De Nemours And Company Ethanol production using xylitol synthesis mutant of xylose-utilizing zymomonas
CN101583583A (zh) 2006-12-15 2009-11-18 巴斯夫欧洲公司 通过非均相催化氢解多元醇生产1,2-乙二醇和1,2-丙二醇的方法
CN101680009B (zh) 2007-03-28 2017-02-22 Reg生命科学有限责任公司 提高脂肪酸衍生物的产量
DE502008001144D1 (de) 2007-07-02 2010-09-30 Basf Se Verfahren zur einstufigen herstellung von 2-methyltetrahydrofuran aus furfural an zwei katalysatoren in strukturierter schüttung
CA2697073A1 (en) 2007-08-27 2009-03-05 Iogen Energy Corporation Method for the production of a fermentation product from a pretreated lignocellulosic feedstock
WO2009109631A1 (en) 2008-03-07 2009-09-11 Dsm Ip Assets B.V. A pentose sugar fermenting cell
FI121541B (fi) 2008-04-21 2010-12-31 Kemira Oyj Menetelmä muurahaishapon talteenottamiseksi
EP2438144A4 (en) 2009-06-05 2013-02-20 Energy & Environ Res Ct Found MULTIPRODUCT BIOREFINERY FOR THE SYNTHESIS OF FUEL-TYPE COMPONENTS AND CHEMICALS FROM LIGNOCELLULOSICS BY LEVULINATE CONDENSATIONS
EP2585184B1 (en) 2010-06-22 2017-07-26 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for separating furfural from a liquid aqueous phase comprising furfural and one or more organic acids
AU2011293602A1 (en) 2010-08-23 2013-02-28 Bp Corporation North America Inc. Method for extracting organic compounds from aqueous mixtures
WO2012041990A1 (en) 2010-09-30 2012-04-05 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for producing furfural
WO2012047832A2 (en) 2010-10-07 2012-04-12 Shell Oil Company Process for the production of alcohols from biomass
AU2011323322B2 (en) 2010-11-05 2015-03-12 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Treating biomass to produce materials useful for biofuels
US8524924B2 (en) 2010-12-21 2013-09-03 E I Du Pont De Nemours And Company Process for furfural production from biomass
CA2864086C (en) 2011-02-28 2018-07-10 Midori Renewables, Inc. Polymeric acid catalysts and uses thereof
US8389749B2 (en) 2011-05-25 2013-03-05 Wisconsin Alumni Research Foundation Method to produce, recover and convert furan derivatives from aqueous solutions using alkylphenol extraction
IN2014DN09244A (zh) 2012-05-07 2015-07-10 Shell Int Research
US9346730B2 (en) 2012-07-13 2016-05-24 Dsm Ip Assets B.V. Process for the production of furfural and levulinic acid from lignocellulosic biomass
US8772515B2 (en) 2012-10-11 2014-07-08 Wisconsin Alumni Research Foundation Method to convert biomass to 5-(hydroxymethyl)-furfural (HMF) and furfural using lactones, furans, and pyrans as solvents
US20140186903A1 (en) 2012-12-28 2014-07-03 Api Intellectual Property Holdings, Llc Processes and apparatus for producing furfural, levulinic acid, and other sugar-derived products from biomass
CN106573903A (zh) 2014-08-14 2017-04-19 国际壳牌研究有限公司 从生物质闭环生产糠醛

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105378092A (zh) * 2014-02-20 2016-03-02 阿彻丹尼尔斯米德兰德公司 用于制造糠醛的方法
WO2016025678A1 (en) * 2014-08-14 2016-02-18 Shell Oil Company Process for preparing furfural from biomass

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018085174A1 (en) 2018-05-11
CA3039790A1 (en) 2018-05-11
BR112019008819A2 (pt) 2019-07-23
US20190270716A1 (en) 2019-09-05
BR112019008819B1 (pt) 2022-12-27
EP3535248A1 (en) 2019-09-11
US10562874B2 (en) 2020-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109890802A (zh) 回收糠醛的方法
EP2513080B1 (en) Method for producing furfural from lignocellulosic biomass material
US8530695B2 (en) Process for recovery of formic acid
US8981146B2 (en) Recovery of volatile carboxylic acids by a stripper-extractor system
Bokhary et al. Liquid–liquid extraction technology for resource recovery: Applications, potential, and perspectives
US8426619B2 (en) Continuous production of furfural and levulininc acid
BR112016030664B1 (pt) Método para produzir furfural a partir de material de biomassa contendo pentosano
US9656940B2 (en) Process for the recovery of acetic acid
US10253009B2 (en) One-step production of furfural from biomass
CN109890803A (zh) 用于回收糠醛的方法
CN109890800B (zh) 用于回收糠醛的工艺
US10899725B2 (en) Process for the recovery of furfural
US10702792B2 (en) Process for the isolation of levulinic acid
US10711319B2 (en) Method for treating cellulosic material
Moe et al. A Norwegian steam explosion biorefinery

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination