CN113929571A

CN113929571A - 一种分离纯化乙酰丙酸的方法

Info

Publication number: CN113929571A
Application number: CN202111391651.4A
Authority: CN
Inventors: 杨延涛; 雷廷宙; 任素霞; 董莉莉; 刘鹏; 李艳玲; 孙堂磊
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Changzhou University
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2022-01-14

Abstract

本发明提供了一种分离纯化乙酰丙酸的方法，其包括如下步骤：调节pH、脱色、过柱、过滤、精馏，其在纯化过程中不需要使用毒性原料或者极端的操作环境参数设置，同时对于产物的纯度和产率有着良好的效果，具有较好的实际应用意义。

Description

一种分离纯化乙酰丙酸的方法

技术领域

本发明涉及生物质能源合成技术领域，特别是涉及一种分离纯化乙酰丙酸的的方法。

背景技术

乙酰丙酸是一种同时含羰基、α－氢和羧基的多官能团化合物，是合成各种轻化工产品的基本原料，在有机合成和工农业、医药行业上，具有广泛的使用价值，乙酰丙酸的氢化产品γ-戊内酯是一种高级溶剂并可作为制取合成橡胶，耐寒增塑剂及表面活性剂的中间产物。随着化石能源的日趋枯竭，以及化石能源使用带来的雾霾等环境问题越来越严重，人们对于化石能源的替代能源的研究越来越多。

生物质(玉米秸秆)水解制备糠醛和乙酰丙酸联产工艺的产物水溶液中，含酸量和含水量较高，一般都是先除酸再提纯。提纯一般通过两个途径，第一个途径就是通过常压和减压蒸馏，能耗太高，导致生产成本大增；第二个途径就是采用有机溶剂甲基异丁基酮萃取，但是该萃取剂毒性较大，易挥发，易燃，生产过程中危险性较大，并且在萃取过程中，该萃取剂能与水混溶，导致萃取过程中，萃取剂融入废弃水中，逐步损失掉。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有分离纯化意向丙酸方法中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明其中一个目的是，克服现有分离纯化乙酰丙酸方法的不足，提供一种分离纯化乙酰丙酸的方法。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种分离纯化乙酰丙酸的的方法，其包括如下步骤，

调节pH：使用pH调节剂调节溶液pH至碱性；

脱色：使用脱色剂对于溶液进行脱色处理；

过柱：脱色处理后的溶液过柱；

过滤：过柱后的溶液经过纳滤膜过滤；

精馏：使用精馏塔进行精馏提纯处理；

作为本发明所述分离纯化乙酰丙酸的的方法的一种优选方案，其中：调节pH中，我方发明使用的pH调节剂包括KOH、NaOH、Ca(OH)₂中的一种或几种。

作为本发明所述分离纯化乙酰丙酸的的方法的一种优选方案，其中：脱色中，脱色剂包括活性炭、次氯酸钠和活性白土中的一种或几种。

作为本发明所述分离纯化乙酰丙酸的的方法的一种优选方案，其中：过柱中，柱体包括阴离子交换树脂和阳离子交换树脂中的一种或几种。

作为本发明所述分离纯化乙酰丙酸的的方法的一种优选方案，其中：过柱中，阴离子交换树脂包括UBA100P、D201、D301中的一种或者多种，阳离子交换树脂包括001、D001、D113中的一种或几种。

作为本发明所述分离纯化乙酰丙酸的的方法的一种优选方案，其中：过滤中，纳滤膜包括GCS-40NM、GCS-8KD、GCS-500D中的一种或几种。

作为本发明所述分离纯化乙酰丙酸的的方法的一种优选方案，其中：调节 pH中，调节到的pH为2.3～2.7。

作为本发明所述分离纯化乙酰丙酸的的方法的一种优选方案，其中：脱色中，脱色剂的使用量为3～5％，脱色的时间为30～50min。

作为本发明所述分离纯化乙酰丙酸的的方法的一种优选方案，其中：过滤中，包括先使用阳离子交换树脂再使用阴离子交换树脂。

作为本发明所述分离纯化乙酰丙酸的的方法的一种优选方案，其中：过滤中，纳滤膜过滤时设置压力为3Mpa。

本发明提供了一种分离纯化乙酰丙酸的方法，其在纯化过程中不需要使用毒性原料或者极端的操作环境参数设置，同时对于产物的纯度和产率有着良好的效果，具有较好的实际应用意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为实施例7中制得的产物的实物图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。以本领域技术人员能够实施为准，制定了以下实施例。

本发明实施例中采用的KOH、NaOH、Ca(OH)₂为化学纯，购买自麦克林生化科技有限公司；本发明中使用的精馏塔为天津昊然科技有限公司的 TD-50。

实施例1

(1)调节乙酰丙酸水溶液PH值所用的碱性物质为Ca(OH)₂、KOH、NaOH 中的一种或者多种；

(2)脱色剂为活性炭、次氯酸钠或活性白土；

(3)阴离子交换树脂为UBA100P、D201、D301中的一种或者多种，阳离子交换树脂阴为001、D001、D113中的一种或者多种；

(4)纳滤膜为GCS-40NM、GCS-8KD、GCS-500D中的一种或者多种。

本发明提供了一种生物质酸水解制备糠醛联产乙酰丙酸后分离提纯乙酰丙酸的工艺方法，其包括如下步骤：

1)为了避免引入新的水分，直接在乙酰丙酸水溶液中加入固体碱，边加边搅拌，pH计实时测量溶液的pH值，将pH值调节精准控制在2.3—2.7之间；

2)加入3-5％左右的脱色剂，搅拌吸附30-50min，

3)过滤掉脱色剂；

4)将乙酰丙酸水溶液分别通过阴阳离子交换树脂，去除溶液中的H+、 Ca²⁺，Na⁺，SO₄ ^2-，Cl^-等阴阳离子，以免再最后蒸馏过程中，酸的浓缩强度变大腐蚀蒸馏设备，也避免在蒸馏过程中盐分的浓缩结晶堵塞蒸馏设备管道。

5)纳滤膜过滤掉大部分水分；

6)精馏塔精馏提纯。

7)按照《酱油中乙酰丙酸的测定方法(SB/T 10417-2007)》测量乙酰丙酸的纯度和收率，收率的计算方法为乙酰丙酸(实际)生成量/乙酰丙酸的理论生成量×100％。

实施例2

1)为了避免引入新的水分，直接在1.54％乙酰丙酸水溶液中加入固体碱 KOH，边加边搅拌，pH计实时测量溶液的PH值，将PH值调节精准控制在 2.3；

2)加入3wt％的脱色剂活性炭，搅拌吸附30-50min，

3)过滤掉脱色剂；

4)先通过001交换树脂，再通过D201交换树脂；

5)在3Mpa压力下，通过GCS-40NM纳滤膜过滤掉大部分水分；

6)精馏塔精馏提纯。

最终乙酰丙酸产品纯度在99.2％，收率在73.5％。

实施例3

1)为了避免引入新的水分，直接在1.54％乙酰丙酸水溶液中加入固体 NaOH，边加边搅拌，PH计实时测量溶液的PH值，将PH值调节精准控制在 2.4；

2)加入3wt％的脱色剂活性炭，搅拌吸附40min，

3)过滤掉脱色剂；

4)先通过001交换树脂，再通过D301交换树脂；

5)在3Mpa压力下，通过GCS-40NM纳滤膜过滤掉大部分水分；

6)精馏塔精馏提纯。

最终乙酰丙酸产品纯度在99.3％，收率在72.8％。

实施例4

1)为了避免引入新的水分，直接在1.54％乙酰丙酸水溶液中加入固体碱KOH和NaOH，边加边搅拌，PH计实时测量溶液的PH值，将PH值调节精准控制在2.5；

2)加入1wt％的脱色剂次氯酸钠，搅拌吸附40min，

3)过滤掉脱色剂；

4)先通过D001交换树脂，再通过D201交换树脂；

5)在3Mpa压力下，通过GCS-81CD纳滤膜过滤掉大部分水分；

6)精馏塔精馏提纯。

最终乙酰丙酸产品纯度在99.0％，收率在75.2％。

实施例5

1)为了避免引入新的水分，直接在1.54％乙酰丙酸水溶液中加入固体碱 Ca(OH)₂，边加边搅拌，PH计实时测量溶液的PH值，将PH值调节精准控制在2.6；

2)加入2wt％的脱色剂活性白土，搅拌吸附50min，

3)过滤掉脱色剂；

4)先通过D113交换树脂，再通过D301交换树脂；

5)在3Mpa压力下，通过GCS-500D纳滤膜过滤掉大部分水分；

6)精馏塔精馏提纯。

最终乙酰丙酸产品纯度在99.3％，收率在73.6％。

实施例6

1)为了避免引入新的水分，直接在1.54％乙酰丙酸水溶液中加入固体碱 NaOH和Ca(OH)₂，边加边搅拌，PH计实时测量溶液的PH值，将PH值调节精准控制在2.7；

2)加入2wt％的脱色剂活性炭，搅拌吸附35min，

3)过滤掉脱色剂；

4)先通过D113交换树脂，再通过UBA100P交换树脂；

5)在3Mpa压力下，通过GCS-81CD纳滤膜过滤掉大部分水分；

6)精馏塔精馏提纯。

最终乙酰丙酸产品纯度在99.1％，收率在74.5％。

实施例7

1)为了避免引入新的水分，直接在1.54％乙酰丙酸水溶液中加入固体KOH和Ca(OH)₂，边加边搅拌，PH计实时测量溶液的PH值，将PH值调节精准控制在2.6；

2)加入2wt％的脱色剂活性炭和1wt％的活性白土，搅拌吸附40min，

3)过滤掉脱色剂；

4)先通过D113交换树脂，再通过UBA100P交换树脂；

5)在3Mpa压力下，通过GCS-500D纳滤膜过滤掉大部分水分；

6)精馏塔精馏提纯。

最终乙酰丙酸产品纯度在99.5％，收率在73.2％。

实施例8

1)为了避免引入新的水分，直接在1.54％乙酰丙酸水溶液中加入KOH 和NaOH，边加边搅拌，pH计实时测量溶液的PH值，将PH值调节精准控制在2.3；

2)加入3wt％的脱色剂活性炭，搅拌吸附30-50min，

3)过滤掉脱色剂；

4)先通过001交换树脂，再通过D201交换树脂；

5)在3Mpa压力下，通过GCS-40NM纳滤膜过滤掉大部分水分；

6)精馏塔精馏提纯。

最终乙酰丙酸产品纯度在99.2％，收率在73.5％。

实施例9

1)为了避免引入新的水分，直接在1.54％乙酰丙酸水溶液中加入KOH、 NaOH和CaOH，边加边搅拌，pH计实时测量溶液的PH值，将PH值调节精准控制在2.3；

2)加入3wt％的脱色剂活性炭，搅拌吸附30-50min，

3)过滤掉脱色剂；

4)先通过001交换树脂，再通过D201交换树脂；

5)在3Mpa压力下，通过GCS-40NM纳滤膜过滤掉大部分水分；

6)精馏塔精馏提纯。

最终乙酰丙酸产品纯度在99.2％，收率在73.5％。

实施例10

2)加入3wt％的脱色剂活性炭，搅拌吸附40min，

3)过滤掉脱色剂；

4)先通过D113交换树脂，再通过UBA100P交换树脂；

5)在3Mpa压力下，通过GCS-500D纳滤膜过滤掉大部分水分；

6)精馏塔精馏提纯。

最终乙酰丙酸产品纯度在99.4％，收率在72.2％。

根据实施例1～10中得到的乙酰丙酸的纯度和收率数据，可以得到我方发明对于多种吸附性物质以及多种种类的树脂均具有良好的应用，并且不同的交换树脂使用时有着纯度和收率无法兼顾的情况，我方发明中实现的最高的性能为纯度达到99.5％，收率最高可达75.2％。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种分离纯化乙酰丙酸的的方法，其特征在于：包括如下步骤：

调节pH：使用pH调节剂调节溶液pH至碱性；

脱色：使用脱色剂对于溶液进行脱色处理；

过柱：脱色处理后的溶液过柱；

过滤：过柱后的溶液经过纳滤膜过滤；

精馏：使用精馏塔进行精馏提纯处理。

2.根据权利要求1中所述的分离纯化乙酰丙酸的方法，其特征在于：所述调节pH中，我方发明使用的pH调节剂包括KOH、NaOH、Ca(OH)₂中的一种或几种。

3.根据权利要求1中所述的分离纯化乙酰丙酸的方法，其特征在于：所述脱色中，所述脱色剂包括活性炭、次氯酸钠和活性白土中的一种或几种。

4.根据权利要求1中所述的分离纯化乙酰丙酸的方法，其特征在于：所述过柱中，所述柱体包括阴离子交换树脂和阳离子交换树脂中的一种或几种。

5.根据权利要求4中所述的分离纯化乙酰丙酸的方法，其特征在于：所述过柱中，所述阴离子交换树脂包括UBA100P、D201、D301中的一种或者多种，所述阳离子交换树脂包括001、D001、D113中的一种或几种。

6.根据权利要求1中所述的分离纯化乙酰丙酸的方法，其特征在于：所述过滤中，所述纳滤膜包括GCS-40NM、GCS-8KD、GCS-500D中的一种或几种。

7.根据权利要求1中所述的分离纯化乙酰丙酸的方法，其特征在于：所述调节pH中，所述调节到的pH为2.3～2.7。

8.根据权利要求1中所述的分离纯化乙酰丙酸的方法，其特征在于：所述脱色中，脱色剂的使用量为3～5％，脱色的时间为30～50min。

9.根据权利要求1中所述的分离纯化乙酰丙酸的方法，其特征在于：所述过滤中，包括先使用阳离子交换树脂再使用阴离子交换树脂。

10.根据权利要求1中所述的分离纯化乙酰丙酸的方法，其特征在于：所述过滤中，纳滤膜过滤时设置压力为3Mpa。