CN111808053A - 可用于发酵液处理的通过用盐酸沉淀从羧酸镁盐中回收羧酸的方法 - Google Patents
可用于发酵液处理的通过用盐酸沉淀从羧酸镁盐中回收羧酸的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111808053A CN111808053A CN202010788130.1A CN202010788130A CN111808053A CN 111808053 A CN111808053 A CN 111808053A CN 202010788130 A CN202010788130 A CN 202010788130A CN 111808053 A CN111808053 A CN 111808053A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- mgcl
- carboxylic acid
- hcl
- magnesium
- 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
Links
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 title claims abstract description 153
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 120
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 107
- -1 magnesium carboxylates Chemical class 0.000 title claims abstract description 105
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 95
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 title claims description 67
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 title claims description 67
- 235000010633 broth Nutrition 0.000 title description 9
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title description 3
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 85
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 85
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 66
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 53
- CHTHALBTIRVDBM-UHFFFAOYSA-N furan-2,5-dicarboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)O1 CHTHALBTIRVDBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 28
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 150
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 38
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 claims description 33
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 26
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 23
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 14
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 10
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 8
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 8
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 8
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 5
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 54
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 abstract description 30
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 28
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 23
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 21
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 18
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical compound FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 abstract description 15
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Natural products OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 abstract description 14
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 abstract description 14
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 abstract description 7
- RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylpiperidin-4-one Chemical compound CS(=O)(=O)N1CCC(=O)CC1 RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N anhydrous glutaric acid Natural products OC(=O)CCCC(O)=O JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 abstract description 6
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 abstract description 6
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 abstract description 6
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 abstract description 6
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 abstract description 6
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 abstract description 6
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 abstract description 6
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 abstract description 6
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 86
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 14
- 239000002585 base Substances 0.000 description 9
- 238000005185 salting out Methods 0.000 description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 8
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 6
- 150000001734 carboxylic acid salts Chemical class 0.000 description 5
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 5
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 5
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 4
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 4
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 4
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- 239000012296 anti-solvent Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- QWDJLDTYWNBUKE-UHFFFAOYSA-L magnesium bicarbonate Chemical compound [Mg+2].OC([O-])=O.OC([O-])=O QWDJLDTYWNBUKE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002370 magnesium bicarbonate Substances 0.000 description 1
- 229910000022 magnesium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014824 magnesium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L magnesium sulphate Substances [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B7/00—Halogens; Halogen acids
- C01B7/01—Chlorine; Hydrogen chloride
- C01B7/03—Preparation from chlorides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F5/00—Compounds of magnesium
- C01F5/02—Magnesia
- C01F5/06—Magnesia by thermal decomposition of magnesium compounds
- C01F5/10—Magnesia by thermal decomposition of magnesium compounds by thermal decomposition of magnesium chloride with water vapour
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/02—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides from salts of carboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/42—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C51/43—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change of the physical state, e.g. crystallisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C53/00—Saturated compounds having only one carboxyl group bound to an acyclic carbon atom or hydrogen
- C07C53/126—Acids containing more than four carbon atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C55/00—Saturated compounds having more than one carboxyl group bound to acyclic carbon atoms
- C07C55/02—Dicarboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C57/00—Unsaturated compounds having carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms
- C07C57/02—Unsaturated compounds having carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms with only carbon-to-carbon double bonds as unsaturation
- C07C57/13—Dicarboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C59/00—Compounds having carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms and containing any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, groups, groups, or groups
- C07C59/235—Saturated compounds containing more than one carboxyl group
- C07C59/245—Saturated compounds containing more than one carboxyl group containing hydroxy or O-metal groups
- C07C59/265—Citric acid
-
- 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
- C07D307/56—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 hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Geology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Furan Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供一种制备羧酸的方法,所述方法包括如下步骤:提供羧酸镁,其中对应于羧酸根的羧酸选自如下:2,5‑呋喃二羧酸、富马酸、己二酸、衣康酸、柠檬酸、戊二酸、马来酸、丙二酸、草酸和具有大于10个碳原子的脂肪酸;用氯化氢(HCl)酸化羧酸镁,从而得到包含羧酸和氯化镁(MgCl2)的溶液;任选的浓缩步骤,其中使包含羧酸和MgCl2的溶液浓缩;从包含羧酸和MgCl2的溶液中沉淀羧酸,从而获得羧酸沉淀和MgCl2溶液。本发明人发现向羧酸的镁盐中加入HCl和随后从溶液中沉淀出羧酸会非常有效地从羧酸镁溶液中分离羧酸。
Description
本申请为分案申请,其母案申请的申请日为2012年8月16日,申请号为201280046341.1,和发明名称为“可用于发酵液处理的通过用盐酸沉淀从羧酸镁盐中回收羧酸的方法”。
技术领域
本发明涉及一种制备选自如下的羧酸的方法:2,5-呋喃二羧酸、富马酸、己二酸、衣康酸、柠檬酸、戊二酸、马来酸、丙二酸、草酸和具有大于10个碳原子的脂肪酸。
背景技术
上述羧酸的生产会产生各种不想要的副产品,特别是通过发酵生产时。其中由微生物分泌羧酸的发酵过程会导致pH降低。由于这种pH值降低会损坏微生物的代谢过程,通常的做法是在发酵介质中加入碱以中和pH。结果是发酵介质中产生的羧酸通常以羧酸盐的形式存在。
由发酵过程获得羧酸盐形式的羧酸的缺点是需要一个或多个附加步骤来从盐中分离出羧酸,即将所述盐转化为羧酸,这通常会导致羧酸和/或羧酸盐的损失和因此会降低整个发酵过程或方法的收率。
这些步骤的另一个缺点是通常会形成相当多的盐废物。例如,分离步骤通常包括用硫酸酸化羧酸盐,由此作为废物形成硫酸盐。
本发明的一个目的是提供具有合适转化率的将羧酸从盐溶液中分离出来的分离步骤。
本发明的另一个目的是提供一种没有或者基本没有盐废物的方法。
发明内容
至少一个上述目的通过提供制备选自如下的羧酸的方法来实现:2,5-呋喃二羧酸、富马酸、己二酸、衣康酸、柠檬酸、戊二酸、马来酸、丙二酸、草酸和具有大于10个碳原子的脂肪酸,其中所述方法包括如下步骤:
-提供选自如下的羧酸的羧酸镁:2,5-呋喃二羧酸、富马酸、己二酸、衣康酸、柠檬酸、戊二酸、马来酸、丙二酸、草酸和具有大于10个碳原子的脂肪酸;
-用氯化氢(HCl)酸化羧酸镁,从而得到包含羧酸和氯化镁(MgCl2)的溶液;
-任选的浓缩步骤,其中使包含羧酸和MgCl2的溶液浓缩;
-从包含羧酸和MgCl2的溶液中沉淀羧酸,从而获得羧酸沉淀和MgCl2溶液。
具体地,本发明涉及如下技术方案:
1.制备羧酸的方法,所述方法包括如下步骤:
-提供羧酸镁,其中对应于羧酸根的羧酸选自如下:2,5-呋喃二羧酸、富马酸、己二酸、衣康酸、柠檬酸、戊二酸、马来酸、丙二酸、草酸和具有大于10个碳原子的脂肪酸;
-用氯化氢(HCl)酸化羧酸镁,从而得到包含羧酸和氯化镁(MgCl2)的溶液;
-任选的浓缩步骤,其中使包含羧酸和MgCl2的溶液浓缩;
-从包含羧酸和MgCl2的溶液中沉淀羧酸,从而获得羧酸沉淀和MgCl2溶液。
2.第1项的方法,还包括:
-使MgCl2溶液在至少300℃的温度下经受热分解步骤,从而将MgCl2分解为氧化镁(MgO)和HCl;和
-将热分解步骤中形成的HCl溶解于水中,从而得到HCl溶液;和
-使MgO与水接触,从而获得Mg(OH)2,其中所述Mg(OH)2任选循环用于发酵方法中。
3.第2项的方法,其中应用喷雾焙烧炉实施热分解。
4.第2或3项的方法,其中在0.1-10bar的压力、优选在常压下实施热分解。
5.第2-4任一项的方法,其中在300-450℃的温度下实施热分解。
6.第2-5任一项的方法,其中将Mg(OH)2转化为MgCO3,MgCO3然后在发酵方法中用作中和剂。
7.第2-6任一项的方法,其中通过使MgCl2溶液喷雾与热气体物流接触而实施热分解。
8.前述任一项的方法,其中在一个步骤中或作为一个步骤实施羧酸镁的酸化和将如此形成的羧酸沉淀出来。
9.前述任一项的方法,其中使MgCl2溶液或浓缩的MgCl2溶液经受第二沉淀步骤,以回收至少部分保留在第一沉淀步骤中获得的MgCl2溶液中的羧酸。
10.第8项的方法,其中通过将所述MgCl2溶液冷却和/或浓缩而实施第二沉淀,优选从至少30℃的温度至小于25℃的温度。
11.第8或9项的方法,其中在第二沉淀之前,向所述MgCl2溶液中加入更多的MgCl2。
12.前述任一项的方法,其中所述羧酸选自己二酸、衣康酸、2,5-呋喃二羧酸和富马酸。
13.前述任一项的方法,还包括浓缩步骤,其中将包含有机酸和MgCl2的溶液浓缩至有机酸的浓度等于羧酸的饱和点或比羧酸的饱和点低至多5、优选低至多10g/L。
14.前述任一项的方法,其中用HCl溶液酸化羧酸镁,所述HCl溶液优选包含至少5wt%、更优选至少10wt%、甚至更优选至少20wt%的HCl。
15.前述任一项的方法,其中所述羧酸以溶解形式作为发酵方法中获得的水溶液或含水悬浮液的一部分提供。
16.第14项的方法,其中所述水溶液或含水悬浮液包含以水溶液或悬浮液的总量计至少10wt%、优选至少15wt%的羧酸镁,和其中所述含羧酸和MgCl2的溶液包含以溶液的总量计至少5wt%、优选至少10wt%的羧酸。
17.前述任一项的方法,其中所述羧酸镁在发酵方法中获得,其中所述方法包括纯化步骤,其中羧酸镁从发酵液中结晶出来,和然后任选溶解于水以形成水溶液。
18.第1-16任一项的方法,其中羧酸镁在发酵方法中以溶解形式获得,所述方法包括纯化步骤,其中通过加入镁碱而中和羧酸,在该步骤期间,羧酸镁保持为溶解形式。
发酵过程也会产生在下游进一步纯化步骤中很难处理的杂质分布。从原理上发酵过程中产生的每种羧酸是不同的,和可能因此产生不同的杂质分布图(例如浓度水平不同以及所存在的杂质类型不同)。因此用于进一步浓缩和纯化的下游处理步骤也可能随每种羧酸而不同。已经发现,特别是对本发明所提到的羧酸来说,本发明方法是应用羧酸镁作为原材料生产这些羧酸的有效和完整的方法,其中所述羧酸镁可以通过化学合成过程路线制备,但如果可行也可以通过发酵制备。
本发明人发现,向所选羧酸的镁盐中加入HCl和随后由溶液中沉淀出羧酸会非常有效地从所述羧酸镁溶液中分离出羧酸。
特别地,已经发现,所选的羧酸可以非常有效地从用HCl酸化的羧酸盐溶液中沉淀出来。不希望被任何理论所局限,本发明人预期高效沉淀是由于溶液中MgCl2特别高的盐析效果导致的。具体地,预计所述盐析效果是由HCl、镁和本发明的所选羧酸的特定组合导致的。由于盐析效果通常难以预测,因此在本发明方法中观察到的这些酸特别高的盐析效果对本发明人来说是非常惊讶的。
因此,对于具体提到的羧酸应用本发明方法,可以由羧酸镁溶液以高收率获得羧酸沉淀,其中所述羧酸镁溶液例如为在发酵方法中获得的发酵混合物。另外,所获得的羧酸沉淀具有相对较高的纯度,因为本发明方法的沉淀步骤不会沉淀大量除羧酸外的其它化合物。另外,还获得了氯化镁溶液。这种溶液可以按如下所述进一步处理。
另外,对HCl和羧酸镁的具体选择减少了盐废物,特别是当与热分解步骤组合时。
优选地,所述方法还包括如下步骤:
-使MgCl2溶液在至少300℃的温度下经受热分解步骤,从而将MgCl2分解为氧化镁(MgO)和HCl;和
-任选在水中溶解热分解步骤中形成的HCl,从而获得HCl溶液;和
-任选使MgO与水接触,从而获得Mg(OH)2,其中Mg(OH)2任选循环用于发酵方法中,优选由第一步提供羧酸镁的发酵方法。
这些附加步骤的优点是可以获得没有或基本没有盐废物的方法。可以将HCl溶液循环至本发明方法的酸化步骤。Mg(OH)2可以循环用于发酵方法中。
正如这里所应用的,术语"羧酸根"指羧酸的共轭碱,通常由通式RCOO-表示。术语"羧酸镁"指在本发明方法中制备的羧酸的镁盐。
术语"对应羧酸根的羧酸"指可通过羧酸盐酸化获得的羧酸。因此它也可以被称为酸化后的羧酸根。对应羧酸根的羧酸通常可以由通式RCOOH表示。
正如这里所应用的,术语"沉淀"指从完全溶解状态开始形成固体物料。羧酸可以以晶体或非晶体形式沉淀。通过按本发明方法沉淀出羧酸,也可以纯化羧酸。如果羧酸镁溶液包含溶解杂质,沉淀羧酸通常会使羧酸与这些杂质分离。
正如这里所应用的,术语"待沉淀的溶液"指将发生沉淀的溶液。该术语通常指酸化后获得的包含羧酸和MgCl2的溶液,任选随后该溶液将经受浓缩步骤和/或其中加入更多MgCl2的步骤。但在第二或进一步的沉淀步骤情况下,术语"待沉淀的溶液"指在最终或最后的沉淀步骤后获得的MgCl2溶液,任选随后该溶液将经受浓缩步骤和/或其中加入更多MgCl2的步骤。这种MgCl2溶液可能仍包含羧酸,可以通过使所述溶液经受第二或进一步的沉淀步骤而获得该羧酸。
发现本发明方法对于选自如下的羧酸非常有效:2,5-呋喃二羧酸、富马酸、己二酸、衣康酸、柠檬酸、戊二酸、马来酸、丙二酸、草酸和具有大于10个碳原子的脂肪酸。因此,羧酸镁可以选自这些羧酸的镁盐。对于选自如下的羧酸已经获得了良好的结果:己二酸、衣康酸、2,5-呋喃二羧酸和富马酸。
本发明方法提供的羧酸镁可以在发酵方法中获得。
羧酸镁可以以固体例如结晶形式提供。替代地,羧酸镁可以以溶解形式存在,例如作为溶液或悬浮液的一部分。这种包含溶解羧酸镁的溶液或悬浮液可以含有水和具体地可以在发酵方法中获得。悬浮液的例子可以为例如包含溶解羧酸镁和不溶生物质的悬浮液,例如发酵液。当羧酸镁以溶解形式提供时,所述羧酸镁的溶液或悬浮液的羧酸镁浓度可以为每升溶液或悬浮液1-700g,优选为100-600g,更优选为200-500g。
当羧酸盐以溶液或悬浮液提供时,酸化时发生羧酸沉淀的羧酸镁浓度可能取决于HCl的浓度。例如,当应用具有高HCl浓度(例如20-30wt%)的HCl溶液酸化羧酸盐时,可能在相对较低的羧酸盐浓度(例如约1-10wt%)下发生羧酸沉淀。但当应用更低HCl浓度(例如10-20wt%)时,发生沉淀可能需要更高的羧酸盐浓度(例如10-50wt%)。由于实际原因,在羧酸镁溶液中羧酸镁浓度的上限可以为在最大温度75℃下羧酸镁的最大溶解度。以溶液的总重量计,该浓度通常为约20wt%的羧酸镁或更小。但对所应用的具体羧酸盐来说它可能不同。为了使羧酸镁处于完全溶解状态,高于20wt%的浓度可能需要溶液具有75℃或更高的温度,考虑到在HCl存在下所应用材料的腐蚀敏感性,该温度对设备不利。
为了在酸化和沉淀后产生尽可能多的羧酸,进入酸化过程的羧酸盐浓度优选尽可能高。当羧酸镁以溶液提供时,羧酸镁的浓度上限由羧酸镁的溶解度和设备仍足以耐受HCl腐蚀的温度决定。当羧酸盐以悬浮液提供时,悬浮液的可搅拌性通常决定所述上限。当羧酸盐作为固饼提供时,固液分离和所得的粘性水通常决定所述上限。为了支持酸化和沉淀后高的羧酸收率,HCl浓度优选按经济可行地尽可能高,而加入额外的水会稀释系统。上述羧酸盐和HCl的入口浓度组合必然有利地导致在溶液中保留MgCl2和在沉淀步骤期间尽可能多的羧酸沉淀。本领域的熟练技术人员能够改变这两种浓度以得到希望的结果。例如,在40-75℃下组合应用15-25wt%的HCl和20-50wt%的羧酸镁浓度已获得好的结果。
当羧酸镁溶液或悬浮液由羧酸镁浓度不够高的发酵方法获得时,可以浓缩溶液,例如通过蒸发来实现。
在本发明的一个优选实施方案中,在应用镁基碱进行中和的发酵中获得羧酸镁,从而直接产生羧酸镁,这与首先实施发酵和然后加入碱形成羧酸镁形成对比,目的是保持方法尽可能简单和避免应用附加的过程步骤。本发明方法进一步优选包括在25-60℃下羧酸镁发酵,其中当在发酵中加入碱时获得的羧酸盐溶液包含1-30wt%羧酸镁,从而羧酸镁作为发酵产品不直接沉淀出来。为了在发酵期间从发酵液中直接沉淀出羧酸镁,需要相当极端的发酵条件例如羧酸镁的浓度高于40wt%或甚至高于50wt%,这对于微生物、发酵收率和/或设备都是不利的。为了发酵后从发酵液中沉淀出羧酸镁,优选应用单独的沉淀步骤。这种沉淀步骤例如为上文所解释的浓缩步骤或者下文所解释的冷却沉淀。随后,如此获得的沉淀可以溶解于水中以形成羧酸镁的含水溶液或悬浮液。
本发明方法还包括酸化步骤,其中用HCl使羧酸镁酸化,从而获得包含羧酸和MgCl2的溶液。本发明人发现HCl比其它酸如H2SO4更优选作为酸化剂。首先,应用HCl提供有效的沉淀,例如如上所述有利的盐析效果。具体地,MgCl2的存在降低了羧酸的溶解度,这导致羧酸更有效地沉淀。另外,羧酸镁与HCl反应形成具有相对高的溶解度的盐(MgCl2),特别是与包括MgSO4的其它镁盐相比和与许多羧酸相比时。希望由酸化获得的盐具有高的溶解度,因为这样这种盐就会尽可能少地在沉淀步骤中沉淀。因此待沉淀的溶液中羧酸的最大浓度部分由酸化步骤中获得的盐的溶解度决定。因此,当盐具有高溶解度时,在不沉淀盐时就可以获得高的羧酸浓度,这导致羧酸有效沉淀。
酸化通常应用过量的HCl实施。所述过量量优选较小,从而沉淀后获得的MgCl2溶液不是强酸性的,因为从进一步处理这种溶液的角度来看强酸性是不希望的。例如,所应用的过量HCl可以使沉淀后所得的MgCl2溶液具有1或更高的pH值,例如约1.5的pH。本领域熟练技术人员知道如何根据反应的化学计量计算pH为1或更高时的最大允许过量量。为了获得充分的完全酸化,所得的MgCl2溶液优选具有小于4、更优选小于3的pH。
HCl酸化例如可以通过使羧酸镁与HCl接触来实施,例如通过使羧酸镁(固态、悬浮液或溶液)与HCl水溶液接触或通过使羧酸镁溶液或悬浮液与HCl气体接触。
如果在酸化步骤中应用HCl溶液,它优选包含至少5wt%、更优选至少10wt%和甚至更优选至少20wt%的HCl。这种浓度通常足以酸化羧酸镁。由于上面提到的盐析效果,高HCl浓度可能是希望的。由于HCl的低沸点和HCl/H2O共沸物,HCl溶液中HCl的浓度通常不会高于40%,特别是在常压下应用HCl溶液时。以HCl溶液的总重量计,所应用的HCl浓度优选为15-25wt%HCl。但也可以应用至多100%的HCl浓度,在这种情况下通常在加压(例如高于大气压)和任选低温(例如低于20℃)下应用HCl溶液。
当应用HCl气体时,可以通过使HCl气体与羧酸盐溶液或悬浮液接触而进行。具体地,可以将HCl气体吹入溶液或悬浮液中。当应用HCl气体时,HCl可以源自热分解步骤,如下文所描述的那样。
酸化优选在75℃或更低的温度下实施。在高温下,为了使设备适应苛刻条件而可能变得不经济。考虑水的凝固点,通常在温度高于0℃下实施酸化。为了避免应用制冷机,温度高于20℃可能是优选的。甚至更优选温度为40℃或更高或者甚至60℃或更高,因为在这些高温下可以溶解更多的羧酸镁。羧酸镁溶液或悬浮液的温度通常由实施酸化的温度确定和与之对应。
本发明方法可以包括浓缩步骤,其中浓缩使用HCl酸化后获得的溶液。溶液中羧酸的高浓度将会增加羧酸沉淀效率。浓缩步骤可以通过蒸发实施。在浓缩步骤中,可以脱除溶液中存在的10-90%的总水量。但优选没有MgCl2由于浓缩的结果沉淀出来。因此,酸化后获得的溶液优选浓缩至MgCl2浓度小于或等于MgCl2的饱和点。
本发明方法还包括从酸化步骤中获得的溶液中沉淀出羧酸,或者如果存在,从浓缩步骤获得的溶液中沉淀出羧酸。该步骤可以作为(第一)沉淀步骤。沉淀可以通过现有技术已知的任何沉淀方法实施,例如通过反应沉淀或通过冷却、浓缩、蒸发待沉淀的溶液或通过向待沉淀的溶液中加入反溶剂来实施。
优选通过用HCl酸化羧酸镁形成沉淀。这类沉淀可以称为反应沉淀。在反应沉淀中,沉淀在酸化期间发生。因此,酸化羧酸镁和沉淀出如此获得的羧酸在一个步骤中实施。因此,本发明方法包括提供任选在发酵方法(如上所述)中获得的羧酸镁的步骤;和用HCl(如HCl水溶液)酸化羧酸镁,从而获得羧酸沉淀和MgCl2溶液。注意到的是沉淀步骤实际上导致在MgCl2溶液中存在羧酸沉淀的悬浮液。
通过选择酸化步骤中的条件可以实施反应沉淀,从而可以使羧酸立即沉淀。熟练技术人员将会知道如何确定这些条件。具体地,可以选择羧酸镁的浓度,从而用HCl的酸化将会导致羧酸浓度高于羧酸的饱和点。正如本领域熟练技术人员所知,饱和点的值取决于所应用的羧酸。
通过冷却待沉淀的溶液,例如在酸化步骤中形成的溶液或如果存在在浓缩步骤中获得的溶液,可以实施沉淀步骤。这类沉淀可以称为冷却沉淀。冷却步骤可能需要待沉淀的溶液首先被加热至所有MgCl2和羧酸基本溶解的温度。可以将待沉淀的溶液从高于溶液中羧酸成核温度的温度冷却至低于溶液中羧酸成核温度的温度。成核温度是形成固体(具体为沉淀)的最高温度。该温度取决于MgCl2、羧酸和存在的其它组分的浓度。因此,对于成核温度,不可能给出单一温度值。但通常将待沉淀的溶液从至少35℃的温度冷却至小于30℃的温度,优选从至少40℃冷却至小于25℃的温度。较高的温差有可能增加羧酸沉淀的收率。在冷却沉淀的情况下,冷却前的羧酸浓度优选尽可能经济可行地接近其溶解度。羧酸浓度可以等于羧酸的饱和点或低于羧酸的饱和点至多5g/L,优选至多10g/L。
另外,通过浓缩含羧酸和MgCl2的溶液(优选通过蒸发进行)可以形成沉淀。蒸发含羧酸和MgCl2的溶液的部分溶剂将会导致羧酸的更高浓度和更强的盐析效果,这会强化沉淀。
另外,通过向待沉淀的溶液中加入反溶剂可以形成沉淀。反溶剂的例子为醇、醚和酮。
优选地,沉淀后获得的MgCl2溶液可以经历第二和/或更进一步的沉淀步骤,从而形成更多的羧酸沉淀和第二和/或更进一步的MgCl2溶液。可以实施第二或更进一步的沉淀步骤以回收在先沉淀步骤中获得的MgCl2溶液中剩余的至少部分羧酸。在这种情况下,本发明中所述在先沉淀步骤可以被称为第一沉淀步骤。在所述方法的第一沉淀中获得的MgCl2溶液中可能仍包含少量羧酸。为了回收至少部分该羧酸,可以实施第二沉淀步骤。可以在与第一沉淀步骤类似的条件下实施第二沉淀步骤,包括沉淀步骤前实施的浓缩步骤和/或加入MgCl2。
在一个优选实施方案中,本发明方法包括为反应沉淀步骤的第一沉淀反应,随后将在该步骤中获得的MgCl2溶液经受冷却和/或蒸发步骤。冷却和/或蒸发步骤是更进一步的沉淀步骤,其中更多的羧酸沉淀出来和从而改进了羧酸损失和方法的收率。
在任意的沉淀步骤之前,可以向待沉淀的溶液中或者向HCl溶液中加入氯化镁。这种待沉淀的溶液可以为包含羧酸镁的溶液(例如当为反应沉淀时)或包含羧酸和氯化镁的溶液(如在酸化步骤中获得的)。所添加的氯化镁可以增加盐析效果,从而强化羧酸沉淀。
优选地,所述方法还包括如下步骤:
-使MgCl2溶液在至少300℃的温度下经受热分解步骤,从而将MgCl2分解为氧化镁(MgO)和HCl;和
-在水中溶解热分解步骤中形成的HCl,从而获得HCl溶液;和
-使MgO与水接触,从而得到Mg(OH)2。
如上所述,这些附加步骤的优点是可以获得没有或基本没有盐废物的方法。
这里所描述的热分解也可以合适地用在本发明方法中。因此,在本发明中应用的热分解可以通过将MgCl2溶液喷雾与热气体物流接触而实施。热气体的温度等于如下所述的实施热分解的温度。
据申请人所知,在来自发酵方法的羧酸镁的酸/盐分离中组合热分解在以前还没有描述过。本发明人认识到在相对较低的温度下(例如与CaCl2相比,它在约800℃或更高温度下开始分解)通过高温水解可以使MgCl2热分解。这是有利的,因为所形成的MgO仍具有足够高的反应性,使得它可以有效地用在例如发酵中。
实施热分解的合适设备在本领域是已知的。应用焙烧炉例如喷雾焙烧炉或流化床焙烧炉可以实施热分解。例如可以由SMS Siemag获得这种设备。应用喷雾焙烧炉是优选的。与流化床焙烧炉相比,喷雾焙烧炉具有低的能量成本,因为它需要相对较低的温度(正如下文所述)。还发现喷雾焙烧炉产生反应性MgO颗粒,它非常适合于在发酵中用作中和剂。
热分解优选在至少300℃的温度下实施,它是MgCl2分解的最小温度。热分解优选在至少350℃例如350-450℃下实施。因为能量成本,所述温度优选低于1000℃,更优选低于800℃。例如实施热分解的温度可以为350-600℃或300-400℃。另外,对于热分解步骤来说应用过高的温度是不希望的,因为它会降低所形成的MgO的反应性,从而不适合在发酵中用作中和剂。
在本发明中应用的热分解优选在0.1-10bar的压力下实施。但应用高压可能是不希望的,这是因为HCl不能冷凝导致腐蚀风险增加。热分解优选在常压下实施,特别是应用焙烧炉时,从而避免不必要的能量成本和对昂贵压力设备的需求。
氧化镁(MgO)是一种热分解产品和通常以粉末形式获得。用水使氧化镁水合,例如通过用水冷激MgO,从而形成氢氧化镁(Mg(OH)2)悬浮液。所述氢氧化镁悬浮液优选在发酵方法中循环使用。例如,Mg(OH)2可以在发酵方法中用作中和剂。在这种情况下,可以首先用水洗涤Mg(OH)2以脱除氯离子,通常至其含量小于1000ppm。存在氯离子是不希望的,因为当加入到发酵容器中时它们可能会引起腐蚀问题。因为Mg(OH)2在水中具有低溶解度,这种洗涤步骤通常不会导致明显的Mg(OH)2损失。替代地,首先将Mg(OH)2转化为碳酸镁(MgCO3),然后将它在发酵方法中用作中和剂。也可以采用这两个步骤的组合,其中对部分Mg(OH)2进行洗涤和再次使用,将第二部分Mg(OH)2转化为MgCO3和然后在方法中再次使用。部分MgO甚至可以在发酵中直接应用。热分解步骤获得的HCl可以溶解于水中,从而形成HCl水溶液。热分解步骤获得的HCl优选通过在本发明方法的酸化步骤中应用而循环,例如作为HCl气体或作为HCl水溶液应用。
本发明方法提供的羧酸镁可以在发酵方法中获得。在这种发酵方法中,通常通过微生物使碳水化合物原料发酵以形成羧酸。随后,在发酵的过程中作为中和剂加入镁碱以提供羧酸的镁盐。合适镁碱的例子有氢氧化镁(Mg(OH)2)、碳酸镁(MgCO3)和碳酸氢镁(Mg(HCO3)2)。应用Mg(OH)2作为碱的优点是该化合物可以通过本发明方法提供。应用MgCO3可能也是希望的,和它可以很容易地通过转化本发明方法获得的Mg(OH)2得到。另外,希望应用MgCO3或Mg(OH)2,因为预期氢氧化物和碳酸盐对于本发明方法的盐析效果没有负面影响(中和后留下的任何碳酸盐可能作为气态CO2离开溶液)。
在一个实施方案中,所述发酵方法可能包括纯化步骤,其中使在结晶过程中获得的羧酸镁从发酵液中结晶出来,然后它可以随后溶于水中以形成水溶液,该水溶液通常比发酵液含有更高的羧酸盐浓度。该纯化步骤具有以下优点:由于存在更高浓度的羧酸镁,在第一沉淀步骤中可以获得更高的收率。
但如上文所述,当镁碱作为中和剂加入时,羧酸镁优选保持为溶解形式。这样的优点是羧酸镁可泵送和可直接在酸化步骤中应用。另外,当羧酸镁为溶解形式时,酸化步骤很容易控制。具体地,在加入镁碱后获得的羧酸镁溶液或悬浮液中存在的羧酸镁包含至少90wt%、优选至少95wt%、更优选至少99wt%的溶解形式的羧酸镁。少量固体(至多10wt%)可能还不会导致上述负面效果。
结晶可以包含至少一个如下步骤:浓缩步骤如水蒸发步骤、冷却步骤、种晶步骤、分离步骤、洗涤步骤和再结晶步骤。浓缩可以作为单独的步骤或与结晶步骤一起(例如蒸发-结晶)实施。
通过如下实施例进一步描述本发明。
实施例1:二羧酸镁的制备
向二羧酸的水溶液中加入氢氧化镁并加热至完全溶解。应用四种不同的羧酸:己二酸、富马酸、衣康酸和2,5-呋喃二羧酸。每种组分的量在表1中给出。所得的二羧酸盐溶液意在模拟发酵方法中获得的二羧酸镁溶液。虽然发酵方法中获得的二羧酸镁溶液通常包含除二羧酸镁以外的化合物,如相对大量的杂质,但据认为按本实施例制备的二羧酸镁溶液足以模拟发酵方法中获得的二羧酸镁溶液来证实本发明的工作原理。
表1
二羧酸的类型 | 氧化镁 | 二羧酸 | 水 |
[g] | [g] | [g] | |
己二酸 | 47 | 171 | 767 |
富马酸 | 6.4 | 18.6 | 1082 |
衣康酸 | 51 | 164 | 745 |
2,5-呋喃二羧酸 | 2.4 | 9.5 | 528 |
实施例2:二羧酸沉淀
将一定量的HCl水溶液加入到实施例1的二羧酸镁溶液中,如下表2所示。如此获得的混合物的温度也在表2中给出。将混合物冷却至20℃和形成沉淀。在冷却的过程中,每10±1℃对溶液取样。确定样品的组成和所形成的沉淀总量。
表2
二羧酸的类型 | 二羧酸镁溶液 | HCl浓度 | HCl | T |
[g] | [%(g/g)] | [g] | [℃] | |
己二酸 | 985 | 37 | 231 | 80 |
富马酸 | 1107 | 34.4 | 36 | 60 |
衣康酸 | 960 | 37 | 249 | 60 |
2,5-呋喃二羧酸 | 541 | 37 | 12 | 50 |
只从溶液中取样(为了取样,搅拌器停止几秒钟,和在晶体沉降后,从上层取样)。分析溶液中的二羧酸镁并以g/g水表示。由溶液中初始二羧酸盐质量和剩余二羧酸盐质量之间的差计算所产生的晶体量。
对于己二酸、富马酸、衣康酸和2,5-呋喃二羧酸,结果分别示于表3-6中。
表3
表4
温度(℃) | 溶液中富马酸浓度(wt%) | 溶液中Mg浓度(mg/kg) | 形成的沉淀量(g) |
60 | 1.6 | 3420 | 0 |
50 | 1.1 | 3450 | 5.8 |
39 | 0.7 | 3450 | 10.4 |
30 | 0.5 | 3450 | 12.6 |
20 | 0.5 | 3470 | 12.6 |
表5
温度(℃) | 溶液中衣康酸浓度(wt%) | 溶液中Mg浓度(%[g/g]) | 形成的沉淀量(g) |
60 | 13.2 | 2.6 | 0 |
50 | 9.4 | 2.8 | 50.7 |
41 | 6.0 | 2.7 | 92.6 |
30 | 4.1 | 2.8 | 114.7 |
20 | 2.6 | 2.4 | 131.5 |
表6
温度(℃) | 溶液中2,5-呋喃二羧酸的浓度(wt%) | Mg浓度(wt%) | 形成的沉淀量(g) |
84 | 0.52 | 3260 | 6.6 |
72 | 0.19 | 3350 | 8.4 |
62 | 0.38 | 3330 | 7.3 |
53 | 0.25 | 2930 | 8.0 |
42 | 0.33 | 3420 | 7.6 |
32 | 0.14 | 3340 | 8.6 |
22 | 0.06 | 1190 | 9.1 |
这些结果对应于如下总回收率:己二酸超过97%;富马酸为72%;衣康酸为80%;和2,5-呋喃二羧酸为96%。
该实施例表明应用本发明方法可以有效地获得己二酸、富马酸、衣康酸和2,5-呋喃二羧酸。在沉淀过程中,大多数二羧酸沉淀,而几乎所有镁离子均保留在溶液中。可以确定用HCl酸化和随后结晶使二羧酸非常有效地从二羧酸镁溶液中分离出来。
实施例3:柠檬酸的制备
在利用柠檬酸的第一个实验中,向MgCl2饱和溶液中加入5g柠檬酸。
在利用柠檬酸的第二个实验中,向MgCl2饱和溶液中加入15g柠檬酸。
在利用柠檬酸的第三个实验中,向柠檬酸的饱和溶液中加入5g氯化镁。
在利用柠檬酸的第四个实验中,向柠檬酸的饱和溶液中加入15g氯化镁。
在所有四个实验中均形成沉淀。应用HPLC分析沉淀的柠檬酸和Mg含量。结果示于表7中。
表7
实验 | 柠檬酸(wt%) | Mg(wt%) | MgCl<sub>2</sub>(wt%)<sup>*</sup> |
1 | 97.4 | 0.76 | 2.99 |
2 | 92.7 | 1.18 | 4.62 |
3 | 93.0 | 0.14 | 0.56 |
4 | 86.9 | 0.93 | 3.65 |
*MgCl2的量基于所发现的Mg浓度来计算。
该实验表明可以由氯化镁溶液中沉淀柠檬酸。
Claims (37)
1.回收羧酸的方法,所述方法包括如下步骤:
-提供羧酸镁,其中对应于羧酸根的羧酸为2,5-呋喃二羧酸;
-用氯化氢(HCl)酸化羧酸镁,从而得到包含羧酸和氯化镁(MgCl2)的溶液;
-从包含羧酸和MgCl2的溶液中沉淀羧酸,从而获得羧酸沉淀和MgCl2溶液。
2.权利要求1的方法,还包括浓缩步骤,其中使包含羧酸和MgCl2的溶液浓缩。
3.权利要求1的方法,还包括:
-使MgCl2溶液在至少300℃的温度下经受热分解步骤,从而将MgCl2分解为氧化镁(MgO)和HCl;和
-将热分解步骤中形成的HCl溶解于水中,从而得到HCl溶液;和
-使MgO与水接触,从而获得Mg(OH)2,其中所述Mg(OH)2任选循环用于发酵方法中。
4.权利要求1的方法,还包括使MgCl2溶液在至少300℃的温度下经受热分解步骤,从而将MgCl2分解为氧化镁(MgO)和HCl。
5.权利要求4的方法,其中热分解步骤获得的HCl作为HCl气体或作为HCl水溶液用于所述酸化步骤中,所述溶液通过将热分解步骤获得的HCl溶解于水中而形成。
6.权利要求4的方法,其中至少部分MgO循环用于发酵方法中。
7.权利要求4的方法,还包括使至少部分MgO与水接触,从而获得Mg(OH)2。
8.权利要求7的方法,其中至少部分所述Mg(OH)2循环用于发酵方法中。
9.权利要求4的方法,还包括:
-使至少部分MgO与水接触,从而获得Mg(OH)2;和
-将至少部分Mg(OH)2转化为MgCO3,然后将MgCO3在发酵方法中用作中和剂。
10.权利要求3-9任一项的方法,其中应用喷雾焙烧炉实施热分解。
11.权利要求3-9任一项的方法,其中在0.1-10bar的压力下实施热分解。
12.权利要求11的方法,其中在常压下实施热分解。
13.权利要求3-9任一项的方法,其中在300-450℃的温度下实施热分解。
14.权利要求3-9任一项的方法,其中通过使MgCl2溶液喷雾与热气体物流接触而实施热分解。
15.权利要求1-9任一项的方法,其中在一个步骤中实施羧酸镁的酸化和将如此形成的羧酸沉淀出来。
16.权利要求1-9任一项的方法,其中使MgCl2溶液或浓缩的MgCl2溶液经受第二沉淀步骤,以回收至少部分保留在第一沉淀步骤中获得的MgCl2溶液中的羧酸。
17.权利要求16的方法,其中通过将所述MgCl2溶液冷却和/或浓缩而实施第二沉淀步骤。
18.权利要求16的方法,其中通过从至少30℃的温度至小于25℃的温度将所述MgCl2溶液冷却和/或浓缩而实施第二沉淀步骤。
19.权利要求16的方法,其中在第二沉淀步骤之前,向所述MgCl2溶液中加入更多的MgCl2。
20.权利要求1-9任一项的方法,还包括浓缩步骤,其中将包含羧酸和MgCl2的溶液浓缩至羧酸浓度等于羧酸的饱和点或比羧酸的饱和点低至多5g/L。
21.权利要求1-9任一项的方法,还包括浓缩步骤,其中将包含羧酸和MgCl2的溶液浓缩至羧酸浓度等于羧酸的饱和点或比羧酸的饱和点低至多10g/L。
22.权利要求1-9任一项的方法,其中用HCl溶液酸化羧酸镁。
23.权利要求22的方法,其中所述HCl溶液包含至少5wt%的HCl。
24.权利要求22的方法,其中所述HCl溶液包含至少10wt%的HCl。
25.权利要求22的方法,其中所述HCl溶液包含至少20wt%的HCl。
26.权利要求1-9任一项的方法,其中所述羧酸镁以溶解形式作为发酵方法中获得的水溶液或含水悬浮液的一部分提供。
27.权利要求26的方法,其中所述羧酸镁通过用镁碱中和作为发酵产品获得的羧酸而获得。
28.权利要求26的方法,其中所述水溶液或含水悬浮液的羧酸镁浓度为每升溶液或悬浮液1-700g。
29.权利要求26的方法,其中所述水溶液或含水悬浮液的羧酸镁浓度为每升溶液或悬浮液100-600g。
30.权利要求26的方法,其中所述含水悬浮液由溶解的羧酸镁和不溶性生物质组成。
31.权利要求26的方法,其中在发酵方法中获得的所述水溶液或含水悬浮液还包含所述羧酸。
32.权利要求26的方法,其中所述水溶液或含水悬浮液包含以水溶液或含水悬浮液的总量计至少10wt%的羧酸镁,和其中所述含羧酸和MgCl2的溶液包含以溶液的总量计至少5wt%的MgCl2。
33.权利要求26的方法,其中所述水溶液或含水悬浮液包含以水溶液或含水悬浮液的总量计至少15wt%的羧酸镁,和其中所述含羧酸和MgCl2的溶液包含以溶液的总量计至少10wt%的MgCl2。
34.权利要求1-9任一项的方法,还包括从所述溶液或悬浮液获得固体羧酸镁和酸化所获得的羧酸镁的步骤,其中所述固体羧酸镁以结晶形式获得。
35.权利要求1-9任一项的方法,还包括从所述溶液或悬浮液获得固体羧酸镁和酸化所获得的羧酸镁的步骤,其中所述固体羧酸镁在固液分离后作为固饼获得。
36.权利要求1-9任一项的方法,其中所述羧酸镁在发酵方法中获得,其中所述方法包括纯化步骤,其中羧酸镁从发酵液中结晶出来,和然后任选溶解于水以形成水溶液。
37.权利要求1-9任一项的方法,其中羧酸镁在发酵方法中以溶解形式获得,所述方法包括纯化步骤,其中通过加入镁碱而中和羧酸,在该步骤期间,羧酸镁保持为溶解形式。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP11177633 | 2011-08-16 | ||
EP11177633.2 | 2011-08-16 | ||
US201161524353P | 2011-08-17 | 2011-08-17 | |
US61/524,353 | 2011-08-17 | ||
CN201280046341.1A CN103813978A (zh) | 2011-08-16 | 2012-08-16 | 可用于发酵液处理的通过用盐酸沉淀从羧酸镁盐中回收羧酸的方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201280046341.1A Division CN103813978A (zh) | 2011-08-16 | 2012-08-16 | 可用于发酵液处理的通过用盐酸沉淀从羧酸镁盐中回收羧酸的方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111808053A true CN111808053A (zh) | 2020-10-23 |
Family
ID=51932045
Family Applications (4)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010788130.1A Pending CN111808053A (zh) | 2011-08-16 | 2012-08-16 | 可用于发酵液处理的通过用盐酸沉淀从羧酸镁盐中回收羧酸的方法 |
CN201810553061.9A Pending CN108821961A (zh) | 2011-08-16 | 2012-08-16 | 利用用于发酵液处理的盐酸通过沉淀作用从其镁盐中回收羧酸 |
CN201811117286.6A Pending CN109134239A (zh) | 2011-08-16 | 2012-08-16 | 可用于发酵液处理的通过用盐酸沉淀从羧酸镁盐中回收羧酸的方法 |
CN201810143500.9A Pending CN108148027A (zh) | 2011-08-16 | 2012-08-16 | 可用于发酵液处理的通过用盐酸沉淀从羧酸镁盐中回收羧酸的方法 |
Family Applications After (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810553061.9A Pending CN108821961A (zh) | 2011-08-16 | 2012-08-16 | 利用用于发酵液处理的盐酸通过沉淀作用从其镁盐中回收羧酸 |
CN201811117286.6A Pending CN109134239A (zh) | 2011-08-16 | 2012-08-16 | 可用于发酵液处理的通过用盐酸沉淀从羧酸镁盐中回收羧酸的方法 |
CN201810143500.9A Pending CN108148027A (zh) | 2011-08-16 | 2012-08-16 | 可用于发酵液处理的通过用盐酸沉淀从羧酸镁盐中回收羧酸的方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (4) | JP6275039B2 (zh) |
CN (4) | CN111808053A (zh) |
EA (1) | EA035054B1 (zh) |
MY (3) | MY181003A (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020045349A (ja) * | 2011-08-16 | 2020-03-26 | ピュラック バイオケム ビー. ブイ. | 発酵ブロス処理にとって有用な、塩化水素酸を用いた沈殿によるカルボン酸のそれらのマグネシウム塩からの回収 |
EA027342B1 (ru) * | 2011-08-16 | 2017-07-31 | Пурак Биокем Б.В. | Извлечение карбоновой кислоты из ее магниевых солей путем осаждения c применением хлористо-водородной кислоты, пригодное для выделения продукта реакции из ферментативного бульона |
EP3845487A1 (en) | 2011-08-16 | 2021-07-07 | Purac Biochem B.V. | Recovery of carboxylic acid from their magnesium salts by precipitation using hydrochloric acid, useful for fermentation broth work-up |
MY181003A (en) * | 2011-08-16 | 2020-12-15 | Purac Biochem Bv | Recovery of carboxylic acid from their magnesium salts by precipitation using hydrochloric acid, useful for fermentation broth work-up |
AU2016232141B2 (en) * | 2015-03-17 | 2018-08-09 | Purac Biochem Bv | Method for manufacturing furan-2,5-dicarboxylic acid (FDCA) from a solid salt |
CN111978202B (zh) * | 2020-08-12 | 2022-08-05 | 浙江理工大学上虞工业技术研究院有限公司 | 可碱洗分散染料水解产物的回收方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998001413A1 (en) * | 1996-07-05 | 1998-01-15 | Innova S.A. | A process for the recovery of dicarboxylic acid |
WO2000017378A2 (en) * | 1998-09-17 | 2000-03-30 | Imi (Tami) | Process for preparing lactic acid |
CN1427813A (zh) * | 2000-03-07 | 2003-07-02 | 伊斯曼化学公司 | 从水溶液中回收有机酸的方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IL8722A (en) * | 1954-12-08 | Joseph Jacob Aman | a method for the thermal decomposition of metallic chlorides and sulphates to their corresponding oxides and acids | |
WO2001030699A1 (en) * | 1999-10-25 | 2001-05-03 | Nedmag Industries Mining & Manufacturing B.V. | Magnesium oxide, a mixture of metal oxides, methods for preparation thereof and the use of the materials as frac proppant |
JP2005295998A (ja) * | 2003-11-07 | 2005-10-27 | Mitsubishi Chemicals Corp | 有機酸アンモニウム溶液の製造方法 |
KR101051582B1 (ko) * | 2009-05-13 | 2011-07-22 | 삼성석유화학(주) | 발효액으로부터 숙신산을 분리 및 정제하는 방법 |
US8431372B2 (en) * | 2009-06-19 | 2013-04-30 | Mbi International | Fermentation method using a magnesium compound containing oxygen |
CN101748161B (zh) * | 2010-01-19 | 2012-06-06 | 南京工业大学 | 一种厌氧发酵纯化丁二酸的工艺 |
US8829237B2 (en) * | 2011-03-03 | 2014-09-09 | The Michigan Biotechnology Institute | Production of carboxylic acid and salt co-products |
PL2744745T3 (pl) * | 2011-08-16 | 2020-05-18 | Purac Biochem B.V. | Odzyskiwanie kwasu karboksylowego z jego soli magnezowych przez strącanie za pomocą kwasu chlorowodorowego, przydatne w obróbce bulionu fermentacyjnego |
EA027342B1 (ru) * | 2011-08-16 | 2017-07-31 | Пурак Биокем Б.В. | Извлечение карбоновой кислоты из ее магниевых солей путем осаждения c применением хлористо-водородной кислоты, пригодное для выделения продукта реакции из ферментативного бульона |
MY181003A (en) * | 2011-08-16 | 2020-12-15 | Purac Biochem Bv | Recovery of carboxylic acid from their magnesium salts by precipitation using hydrochloric acid, useful for fermentation broth work-up |
-
2012
- 2012-08-16 MY MYPI2014000329A patent/MY181003A/en unknown
- 2012-08-16 MY MYPI2014000341A patent/MY181005A/en unknown
- 2012-08-16 CN CN202010788130.1A patent/CN111808053A/zh active Pending
- 2012-08-16 JP JP2014525960A patent/JP6275039B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2012-08-16 CN CN201810553061.9A patent/CN108821961A/zh active Pending
- 2012-08-16 EA EA201790355A patent/EA035054B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2012-08-16 MY MYPI2014000339A patent/MY179474A/en unknown
- 2012-08-16 CN CN201811117286.6A patent/CN109134239A/zh active Pending
- 2012-08-16 CN CN201810143500.9A patent/CN108148027A/zh active Pending
-
2018
- 2018-01-09 JP JP2018001198A patent/JP6716615B2/ja active Active
- 2018-01-09 JP JP2018001165A patent/JP6890098B2/ja active Active
-
2020
- 2020-06-10 JP JP2020101294A patent/JP6994540B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998001413A1 (en) * | 1996-07-05 | 1998-01-15 | Innova S.A. | A process for the recovery of dicarboxylic acid |
WO2000017378A2 (en) * | 1998-09-17 | 2000-03-30 | Imi (Tami) | Process for preparing lactic acid |
CN1427813A (zh) * | 2000-03-07 | 2003-07-02 | 伊斯曼化学公司 | 从水溶液中回收有机酸的方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
何斌鸿;张罡;沈晃宏;: "氢氧化镁循环反应法制取硝酸钾研究" * |
杨阳,陆鲁生: "衣康酸发酵生产后提取研究" * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA035054B1 (ru) | 2020-04-22 |
JP2014529595A (ja) | 2014-11-13 |
EA201790355A3 (ru) | 2017-10-31 |
JP6890098B2 (ja) | 2021-06-18 |
JP6275039B2 (ja) | 2018-02-07 |
MY181003A (en) | 2020-12-15 |
CN109134239A (zh) | 2019-01-04 |
JP2020158517A (ja) | 2020-10-01 |
JP6716615B2 (ja) | 2020-07-01 |
MY179474A (en) | 2020-11-07 |
JP6994540B2 (ja) | 2022-01-14 |
JP2018104433A (ja) | 2018-07-05 |
JP2018087196A (ja) | 2018-06-07 |
EA201790355A2 (ru) | 2017-06-30 |
MY181005A (en) | 2020-12-15 |
CN108148027A (zh) | 2018-06-12 |
CN108821961A (zh) | 2018-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6146922B2 (ja) | 発酵ブロス処理にとって有用な、塩化水素酸を用いた沈殿によるカルボン酸のそれらのマグネシウム塩からの回収 | |
US10508069B2 (en) | Acid/salt separation | |
KR101974904B1 (ko) | 발효 브로스 후처리에 유용한, 염산을 사용하는 침전에 의한 카복실산 마그네슘염으로부터의 카복실산의 회수 | |
JP6994540B2 (ja) | 発酵ブロス処理にとって有用な、塩化水素酸を用いた沈殿によるカルボン酸のそれらのマグネシウム塩からの回収 | |
JP2020045349A (ja) | 発酵ブロス処理にとって有用な、塩化水素酸を用いた沈殿によるカルボン酸のそれらのマグネシウム塩からの回収 | |
KR102046785B1 (ko) | 발효 브로스 후처리에 유용한, 염산을 사용하는 침전에 의한 카복실산 마그네슘염으로부터의 카복실산의 회수 |
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 | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20201023 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |