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Einleitung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein neues, verbessertes Verfahren
zur Herstellung und Isolierung von freien organischen Säuren
wie Carbon-, Sulfon-, Phosphon- und speziell von Hydroxycarbonsäuren
aus deren entsprechenden Ammoniumsalzen.
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Organische
Säuren umfassen unter anderem die Gruppe der substituierten
Carbon-(I), Sulfon-(II) und Phosphonsäuren (III).
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Hydroxycarbonsäuren
sind spezielle Carbonsäuren, die sowohl eine Carboxylgruppe,
als auch eine Hydroxylgruppe besitzen. Die meisten natürlich
vorkommenden Vertreter sind alpha-Hydroxycarbonsäuren,
d. h. die Hydroxylgruppe sitzt an einem der Carboxylgruppe benachbarten
Kohlenstoffatom.
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Wichtige
alpha-Hydroxycarbonsäuren sind neben Milchsäure,
Glykolsäure, Zitronensäure und Weinsäure
auch 2-Hydroxyisobuttersäure als Vorprodukt für
Methacrylsäure und Methacrylsäureester. Diese
finden ihr Haupteinsatzgebiet in der Herstellung von Polymeren und
Copolymeren mit anderen polymerisierbaren Verbindungen.
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Eine
weitere Klasse von Hydroxycarbonsäuren sind die beta-Hydroxycarbonsäuren.
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Wichtige
beta-Hydroxycarbonsäuren sind beispielsweise 3-Hydroxypropionsäure,
3-Hydroxybuttersäure, 3-Hydroxyvaleriansäure,
3-Hydroxyhexansäure, 3-Hydroxyheptansäure, 3-Hydroxyoctansäure
und 3-Hydroxyisobuttersäure. Als in der Natur vorkommend
ist beispielsweise die 3-Hydroxyisobuttersäure in Valine
metabolism. Gluconeogenesis from 3-hydroxyisobutyrate, Letto J et
al., Biochem J. 1986 Dec 15; 240 (3): 909–12 beschrieben
worden. 3-Hydroxyisobuttersäure kann ebenso wie 2-Hydroxyisobuttersäure
als Vorprodukt für Methacrylsäure und Methacrylsäureester
dienen.
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Alle
organischen Säuren bilden mit Ammoniak die entsprechenden
Ammoniumsalze IV, V und VI.
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Stand der Technik
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Nach
dem Stand der Technik werden Hydroxycarbonsäuren bevorzugt
aus den ihnen zugrunde liegenden Cyanhydrinen mit Hilfe von Mineralsäuren
wie z. B. Salzsäure, Phosphorsäure oder bevorzugt
mit Schwefelsäure hergestellt. Zur Isolierung der freien
Säure neutralisiert man anschließend nur die zur
Hydrolyse eingesetzte Mineralsäure mit einer Base, vorzugsweise
Ammoniak. Die gesamte Mineralsäure und die zur Neutralisation
eingesetzte Base fallen bei diesen Verfahren zwangsweise in mindestens
stöchiometrischen und damit sehr großen Mengen
in Form von mineralischen Salzen, meist als Ammoniumsulfat, an.
Diese Salze sind auf dem Markt nur schwierig und im Vergleich zu
den Einsatzstoffen nur unter Verlusten absetzbar. Wegen dieser Problematik
müssen große Mengen dieser Salze sogar kostenpflichtig
entsorgt werden.
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Ein
anderes chemisches Verfahren ist die Hydrolyse von Cyanhydrin mit
anorganischen Basen wie z. B. Natriumhydroxid.
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Hier
muss ebenfalls zur Freisetzung der alpha-Hydroxycarbonsäure
eine Mineralsäure in stöchiometrischen Mengen
zugesetzt werden. Ebenfalls bis zur Stufe des Ammoniumsalzes geht
die Hydrolyse von Cyanhydrinen mit Titandioxid als Katalysator.
Die Salzproblematik bleibt gleich.
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Alpha-
und beta-Hydroxycarbonsäuren können auch fermentativ
mit Hilfe von Mikroorganismen oder enzymatisch hergestellt werden.
Dabei fällt die -Hydroxycarbonsäure als Ammoniumsalz
an. Die Freisetzung erfolgt durch Zugabe der stöchiometrischen
Menge einer Mineralsäure. Dadurch entstehen ebenfalls stöchiometrische
Mengen an Ammoniumsalzen.
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Verfahren,
bei denen keine Salzfracht entsteht, sind derzeit aus Kostengründen
für den industriellen Maßstab nicht wirtschaftlich.
Ein Beispiel hierfür ist die Veresterung eines Ammoniumsalzes
einer alpha-Hydroxycarbonsäure mit einem Alkohol und anschließender
Hydrolyse des Esters mit einem Säurekatalysator (
JP 7194387 ).
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Um
aus den Ammoniumsalzen freie Carbonsäuren herzustellen
gibt es verschiedene Verfahren, denen die thermische Zersetzung
der Ammoniumcarboxylate zugrunde liegt (Schema 1):
Schema
1
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Nach
GB 967352 wird eine geringe
Menge Wasser zu einem Ammoniumsalz einer ungesättigten
Fettsäure hinzugegeben und die Mischung bei Gesamtrückfluss
(80°C) oder darüber in organischen Lösungsmitteln
erhitzt um unter Erhalt der ungesättigten Fettsäure
Ammoniak zu befreien oder zu entfernen.
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Nach
JP 54115317 wird ein organisches
Lösungsmittel, das eine azeotrope Mischung mit Wasser bildet,
zu einer 10–50%igen wässrigen Lösung
von Ammoniummethacrylat hinzugegeben und die sich ergebende Lösung
auf 60–100°C erhitzt. Dadurch wird Wasser als
eine azeotrope Mischung abdestilliert und gleichzeitig Ammoniak
entfernt um freie Methacrylsäure zu erhalten.
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Nach
JP 7330696 wird eine 10–80%ige
wässrige Lösung eines Ammoniumsalzes einer sauren
Aminosäure unter Wasserzugabe erhitzt. Ammoniak und Wasser
destillieren ab und die Aminosäure wird freigesetzt.
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In
diesen Verfahren wird Ammoniak im Prinzip leicht entfernt, wenn
die Carbonsäure eine hohe Dissoziationskonstante hat. Ihre
Nachteile sind jedoch, dass der Dissoziationsgrad von Ammoniumionen
aus Ammoniumsalzen von Carbonsäuren niedrig ist für
starke Säuren mit pKa-Werten unterhalb
von 4, wie alpha-Hydroxycarbonsäuren. Deshalb ist es sehr
schwierig Ammoniak aus den Salzen starker Säuren zu entfernen.
Um den größten Anteil Ammoniak zu entfernen benötigt
man eine lange Zeitdauer oder es ist notwendig eine große Menge
Wasser oder organischer Lösungsmittel hinzuzufügen.
In den oben genannten Verfahren verbleiben 50% oder mehr der entsprechenden
Carbonsäure als Ammoniumsalz.
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Im
US-Patent 6066763 wird ein
Verfahren zur Herstellung von alpha-Hydroxycarbonsäuren
beschrieben, das ohne den Zwangsanfall großer Mengen nicht
oder nur schlecht absetzbarer Salze auskommt. Bei diesem Verfahren
setzt man als Ausgangsmaterial die mit Hilfe von Enzymen (Nitrilasen)
aus den entsprechenden Cyanhydrinen erhältlichen Ammoniumsalze
der entsprechenden alpha-Hydroxycarbonsäuren ein. Das Salz wird
in Gegenwart von Wasser und einem Lösungsmittel erhitzt.
Bevorzugte Lösungsmittel haben einen Siedepunkt >40°C und bilden
mit Wasser ein Azeotrop. Durch das Abdestillieren des azeotropen
Gemisches wird Ammoniak freigesetzt, der gasförmig über
den Kondensator entweicht. Die entsprechende alpha-Hydroxycarbonsäure
reichert sich im Sumpf der Destillationsanlage an. Durch das Entfernen
des Wassers bei erhöhter Temperatur gehen jedoch große
Mengen der zunächst freigesetzten alpha-Hydroxycarbonsäure
durch intra- als auch intermolekulare Veresterung in Dimere und
Polymere der betreffenden alpha-Hydroxycarbonsäure über.
Diese müssen anschließend wieder durch Erhitzen
mit Wasser unter erhöhtem Druck in die betreffende monomere
alpha-Hydroxycarbonsäure überführt werden.
Nachteilig sind auch die langen Verweilzeiten in beiden Verfahrensstufen.
Sie liegen in den genannten Beispielen bei 4 Stunden. Da bei Stufe
1 das Lösungsmittel die ganze Zeit über am Sieden
gehalten wird, ist der Dampfverbrauch unwirtschaftlich hoch. Ursache
hierfür ist die mit zunehmender Abreicherung von Ammoniak
erschwerte Freisetzung der alpha-Hydroxycarbonsäure. Sie
gelingt nicht 100%ig. Nach Reaktionsende verbleiben noch 3–4%
gebundener Ammoniak im Sumpf. Unter den Reaktionsbedingungen tritt
als Nebenprodukt auch das entsprechende Amid der alpha-Hydroxycarbonsäure
auf, das in Stufe 2 des Verfahrens nur teilweise durch Hydrolyse
in das entsprechende Ammoniumsalz überführt wird
(Schema 2).
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Die
gewonnenen alpha-Hydroxycarbonsäuren besitzen nur eine
Reinheit von ca. 80%, so dass eine weitere Reinigung mittels Flüssig-Flüssig-Extraktion
oder Kristallisation empfohlen wird. In der Patentveröffentlichung
WO 00/59847 werden die
Ammoniumsalzlösungen der alpha-Hydroxycarbonsäuren
unter reduziertem Druck auf eine Konzentration >60% gebracht. Die Konvertierung in Dimere
oder Polymere der entsprechenden alpha-Hydroxycarbonsäuren
soll unter 20% liegen. Durch das Durchleiten eines inerten Gases,
vorzugsweise Wasserdampf, wird Ammoniak freigesetzt und ausgetrieben.
Am Beispiel 2-Hydroxy-4-methylthiobuttersäure werden 70%
freie Säure erreicht, der Rest besteht aus nicht umgesetztem
Ammoniumsalz von 2-Hydroxy-4-methylthiobuttersäure und
den entsprechenden Dimeren.
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US 2003/0029711 A1 beschreibt
ein Verfahren zur Gewinnung organischer Säuren, unter anderem aus
wässrigen Lösungen der Ammoniumsalze unter Zusatz
eines Kohlenwasserstoffes als Schleppmittels. Durch Erhitzen des
Gemisches wird ein gasförmiger Produktstrom erhalten, der
ein Azeotrop bestehend aus der organischen Säure und dem
Schleppmittel enthält. Um die Säure aus diesem
Produktstrom zu isolieren, müssen weitere Schritte wie
Kondensation und zusätzliche Destillationen durchgeführt
werden. Darüber hinaus erfordert auch dieses Verfahren
die Addition zusätzlicher Chemikalien (Schleppmittel),
wodurch das Verfahren, gerade für eine Anwendung im industriellen
Maßstab, deutlich kostenintensiver wird.
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US 6 291 708 B1 beschreibt
ein Verfahren, in dem eine wässrige Lösung eines
Ammoniumsalzes mit einem geeigneten Alkohol vermischt wird und dieses
Alkohol-Wasser-Gemisch anschließend unter erhöhtem Druck
erhitzt wird, um das Ammoniumsalz thermisch zur freien Säure
und Ammoniak zu zersetzen. Gleichzeitig wird ein geeignetes Gas
als Schleppmittel mit dem Alkohol-Wasser-Gemisch in Kontakt gebracht,
so dass ein gasförmiger Produktstrom, enthaltend Ammoniak,
Wasser und einen Teil des Alkohols, ausgetrieben wird, während
mindestens 10% des Alkohols in der flüssigen Phase verbleiben
und mit der freien Säure zum entsprechenden Ester reagieren.
Die Nachteile dieses Verfahrens sind unter anderem die Notwendigkeit
zusätzlicher Chemikalien (Alkohol und ein Gas als Schleppmittel)
sowie die partielle Umsetzung der gebildeten freien Carbonsäure
zum Ester, der wiederum hydrolysiert werden muss, um die freie Carbonsäure
zu erhalten.
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In
DE 10 2006 052 311
A1 (Offenlegungsschrift) wird das Ammoniumsalz einer alpha-Hydroxycarbonsäure
in Gegenwart eines tertiären Amins unter Freisetzung des
Ammoniaks und Bildung des betreffenden Salzes aus tertiärem
Amin und alpha-Hydroxycarbonsäure erhitzt. Anschließend
wird das Salz thermisch gespalten und das gebildete tertiäre
Amin durch Destillation zurückgewonnen. Im Destillationssumpf
verbleibt die freie alpha-Hydroxycarbonsäure. Die Reinheit
der anfallenden alpha-Hydroxycarbonsäuren liegt bei 95%.
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In
DE 10 2006 049 767
A1 (Offenlegungsschrift) wird dieses Verfahren auf die
Herstellung von 2-Hydroxy-4- methylthiobuttersäure aus dem
entsprechenden 2-Hydroxy-4-methylthiobutyramid übertragen.
Mit N-Methylmorpholin entsteht bei 180°C und 6 bar 2-Hydroxy-4-methylthiobuttersäure
in einer Reinheit von 95% mit 96% Ausbeute. Die Verwendung anderer
tertiärer Amine liefert ähnliche Resultate.
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In
DE 10 2006 049 768
A1 (Offenlegungsschrift) wird das durch mineralsaure Hydrolyse
des 2-Hydroxy-4-methylthiobutyronitril entstehende 2-Hydroxy-4-methylthiobutyramid
mit einem polaren, mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel
extrahiert. Bevorzugte Lösungsmittel sind Ether, Ketone
und Trialkylphosphinoxide, auch in Mischungen mit verschiedenen
Kohlenwasserstoffen. Das Lösungsmittel wird durch Destillation
entfernt und das resultierende 2-Hydroxy-4-methylthiobutyramid basisch
hydrolysiert. Als Basen dienen tertiäre Amine, die durch
Destillation aus den entstehenden Salzen unter Freisetzung der 2-Hydroxy-4-methylthiobuttersäure
wieder abgetrennt werden können. Die Temperaturen dieses
Verfahrens liegen zwischen 130 und 180°C bei 6 bar.
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Nachteile
der zuletzt genannten Verfahren sind die angewendeten hohen Temperaturen
von 130 bis 180°C, welche nicht sehr wirtschaftlich sind,
und der Druckbereich von 6 bar erfordert in der industriellen Umsetzung
erhöhte Investitionskosten.
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In
US 6815560 und den dort
zitierten Patentveröffentlichungen wird die durch schwefelsaure
Hydrolyse hergestellte freie 2-Hydroxy-4-methylthiobuttersäure
mit einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel, vorzugsweise
Isobutylmethylketon, aus der Hydrolyselösung extrahiert.
Durch Destillation wird das Extraktionsmittel zurückgewonnen,
die 2-Hydroxy-4-methylthiobuttersäure bleibt in ihrer monomeren
und dimeren Form im Destillationssumpf zurück. Durch die
Zugabe von Wasser stellt sich das thermodynamische Gleichgewicht
zwischen den beiden Formen ein.
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WO 9815517 beschreibt ein
Verfahren zur Extraktion von Milchsäure mit einem basischen,
organischem Lösungsmittel bzw. wasserunmischbaren Aminen.
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DE 10 2006 052 311 beschreibt
ein Verfahren zur Herstellung freier α-Hydroxycarbonsäuren
durch Erhitzen der korrespondierenden Ammoniumcarboxylate in Gegenwart
von tertiären Aminen unter destillativer Entfernung des
entstehenden Ammoniaks gefolgt von weiterer Abdestillation und damit
einhergehender Bildung des tertiären Amins und der freien α-Hydroxycarbonsäure.
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US 4275234 beschreibt ein
extraktives Verfahren von Carbonsäuren mit Aminen als Extraktionsmittel umfassend
einen zusätzlichen, wässrigen Rückextraktionsschritt,
der die Carbonsäure wieder in wässriger Lösung
vorliegen lässt.
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US 4444881 beschreibt ein
Verfahren zur Isolierung von organischen Säuren aus Fermentationsbrühe durch Überführung
der Säure in ihr Calciumsalz, Beimengung eines wasserlöslichen
tertiären Amin-Carbonates unter Bildung des Trialkylammoniumsalzes
und präzipitierendem Calciumcarbonat, Aufkonzentrierung
der Trialkylammoniumsalzlösung und Spaltung des Trialkylammoniumsalzes
durch Erhitzen.
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EP 1385593 beschreibt ein
Verfahren zur Aufarbeitung von kurzkettigen Carbonsäuren
aus einer Lösung ihrer Alkylammoniumkomplexen durch Destillation
unter Zugabe eines azeotrophierenden Kohlenwasserstoffes bei Bedingungen,
unter denen der Alkylammoniumkomplex in die freie kurzkettige Carbonsäure
und das Alkylamin zerfällt.
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US 5510526 beschreibt ein
Verfahren zur Aufarbeitung von freier Milchsäure aus einer
Fermentationsbrühe durch Extraktion mit einem Extraktionsmittel
beinhaltend ein nicht mit Wasser mischbares Trialkylamin mit einer
Anzahl von mindestens 18 Kohlenstoffatomen in Gegenwart von CO
2, Abtrennung der organischen von der wässrigen
Phase und abschließender Trennung der freien Milchsäure
von der organischen Phase.
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WO 02090312 beschreibt
einen Prozess zur Aufreinigung von freien Carbonsäuren
aus wässrigen Lösungen, bei dem die wässrige
Lösung als Mischung mit einem organischen Lösungsmittel
erhitzt wird und so die freie Säure erhalten wird.
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US 5132456 beschreibt ein
mehrstufiges Verfahren zur Aufreinigung von freien Carbonsäuren
aus einem wässrigen Medium, bei dem zunächst die
Carbonsäure mit einem Säure absorbierendem Mittel
extrahiert wird und nach Trennung dieses Mittels von dem wässrigen
Medium aus/von diesem Säure absorbierendem Mittel mit wasserlöslichen
Aminen die Carbonsäure erneut als Ammoniumcarboxylat rückextrahiert
wird. Anschließend wird das Ammoniumcarboxylat gespalten.
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Allen
Verfahren ist zum Nachteil, dass große Mengen an wässrigen
Stoffströmen anfallen oder Produkte entstehen, die dem
Verfahren nicht wieder zugeführt werden können
und somit als Abfall verbleiben.
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Aufgabe der Erfindung
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Vor
dem Hintergrund der Nachteile des Standes der Technik war es die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein kostengünstiges
und umweltverträgliches Verfahren zur Isolierung von freien
organischen Säuren wie Carbon-, Sulfon-, Phosphon- und
speziell alpha- und beta-Hydroxycarbonsäuren aus deren
Ammoniumsalzen zu finden, dass ohne Salzfracht als Koppelprodukt
auskommt und durch geschlossene Kreisläufe vollständig
rückintegriert ist.
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Die
technische Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur
Umsetzung von Ammoniumsalzen organischer Säuren in die
jeweilige freie organische Säure, wobei eine wässrige
Lösung des Ammoniumsalzes mit mindestens einem organischen Extraktionsmittel
ausgewählt aus der Gruppe umfassend Amine der allgemeinen
Formel (0)
wobei R
1,
R
2 und R
3 unabhängig
voneinander gleiche oder ungleiche, verzweigte oder unverzweigte,
gegebenenfalls substituierte Kohlenwasserstoffreste oder H darstellt,
in Kontakt gebracht wird, und die Salzspaltung bei Temperaturen
und Drücken erfolgt, bei denen sich die wässrige
Lösung und das Extraktionsmittel im flüssigen
Aggregatzustand befinden, wobei ein Strippmedium bzw. Schleppgas
eingeleitet wird, um NH
3 aus der wässrigen
Lösung zu entfernen und mindestens ein Teil der gebildeten
freien organischen Säure in das organische Extraktionsmittel übergeht.
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Von
dem Begriff „Amin” im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung ist Ammoniak, daher R1, R2 und R3 = H in Formel
(0), explizit ausgenommen.
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Bevorzugt
werden Amine eingesetzt bei denen R1, R2 und R3 unabhängig
voneinander gleiche oder ungleiche, verzweigte oder unverzweigte,
unsubstituierte Alkylreste mit bevorzugt 1 bis 20, besonders bevorzugt
1 bis 18, ganz besonders bevorzugt 1 bis 16 C-Atomen, oder H darstellt.
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Bevorzugt
handelt es sich bei den eingesetzten Aminen um Alkylamine mit mindestens
16 C-Atomen, bevorzugt um Trialkylamine und besonders bevorzugt
um Trialkylamine ausgewählt aus der Gruppe umfassend Trihexylamine,
Trioctylamin, Tridecylamin, Tridodecylamine.
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In
besonderen Ausführungsformen erfindungsgemäßen
Verfahrens kann es vorteilhaft sein, Amine mit einer größeren
Basenstärke einzusetzen; in diesem Fall ist es bevorzugt,
dass als Amine Dialkylamine und bevorzugt Dialkylamine ausgewählt
aus der Gruppe umfassend Diisotridecylamin, Bis(2-ethylhexyl)Amin,
Lauryl-Trialkyl-Methylamine, Diundecylamin, Didecylamin eingesetzt
werden.
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Damit
stellt die Erfindung ein Verfahren bereit wobei das Ammoniumsalz
organischer Säuren mittels Reaktivextraktion unter dem
Einsatz eines Strippmediums bzw. Schleppgases, beispielsweise durch
Austreiben (Strippen) mit Wasserdampf in freie organische Säuren überführt
wird, die in das organische Extraktionsmittel übergeht.
Dabei ist bevorzugt, dass mindestens 50%, vorzugsweise mindestens
80%, besonders bevorzugt mindestens 90% und ganz besonders bevorzugt
mindestens 95% der gebildeten freien organischen Säure
in das organische Extraktionsmittel übergeht.
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In
einem bevorzugten Verfahren erfolgt die Umsetzung bei Drücken
von 0,01 bar bis 10 bar, besonders von 0,05 bar bis 8 bar, bevorzugt
von 0,1 bar bis 6 bar.
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Weiterhin
ist bevorzugt, dass die Salzspaltung bei Temperaturen von 20°C
bis 300°C, bevorzugt von 40°C bis 200°C,
weiterhin bevorzugt von 50°C bis 160°C durchgeführt
wird.
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Die
Temperatur hat einen hohen Einfluss auf die Rate der Bildung der
freien Säure und deren Endausbeute. Die Temperatur richtet
sich nach dem eingesetzten Extraktionsmittel und liegt gemäß der
Erfindung unterhalb des Siedepunktes der wässrigen Lösung
bzw. eines möglichen Azeotrops, wobei der Siedepunkt der wässrigen
Lösung bzw. eines sich gegebenenfalls bildenden Azeotrops
natürlich abhängig von dem jeweiligen angelegten
Druck ist.
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Wie
bereits oben beschrieben, wird die Salzspaltung bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren bei Temperaturen und Drücken durchgeführt,
bei denen die wässrige Lösung und das Extraktionsmittel
flüssig und nicht fest und nicht gasförmig sind,
d. h. unterhalb der vom jeweiligen angelegten Druck abhängigen
Siedetemperatur der wässrigen Lösung bzw. eines
sich gegebenenfalls bildenden azeotropen Gemisches.
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Gemäß der
Erfindung liegt die Anfangskonzentration des Ammoniumsalzes der
organischen Säure in der eingesetzten wässrigen
Lösung bevorzugt im Bereich bis 60 Gew.-%, vorzugsweise
bis 40 Gew.-%, weiter bevorzugt bis 20 Gew.-%, weiterhin bevorzugt
bis 18 Gew.-%, besonders bevorzugt bis 15 Gew.-%, insbesondere bevorzugt
bis 12 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt bis 10 Gew.-% bezogen
auf die gesamte wässrige Lösung. Im Verlauf der
Reaktion der Salzspaltung verringert sich die entsprechende Konzentration
des Salzes.
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Weiterhin
ist bevorzugt, dass als Extraktionsmittel ein mit Wasser schwer
oder gar nicht mischbares Amin verwendet wird. Dabei beträgt
das Gewichtsverhältnis von wässriger Lösung
und organischem Extraktionsmittel bevorzugt von 1:100 bis 100:1,
vorzugsweise von 1:10 bis 10:1, besonders bevorzugt von 1:5 bis
5:1.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann die organische Säure ausgewählt
sein aus der Gruppe Monocarbonsäure, Dicarbonsäure,
Tricarbonsäure, Ascorbinsäure, Sulfonsäure,
Phosphonsäure, Hydroxycarbonsäure, insbesondere
alpha-Hydroxycarbonsäure und beta-Hydroxycarbonsäure.
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In
weiteren Verfahrenschritten kann gemäß der Erfindung
nach Beendigung der Salzspaltung die gebildete organische Säure
aus dem organischen Extraktionsmittel gewonnen werden.
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In
einem bevorzugten Verfahren entspricht die organische Säure
einer Carbonsäure der allgemeinen Formel X-CO2H,
wobei X einen organischen Rest ausgewählt aus der Gruppe
enthaltend unsubstituierte und ein- oder mehrfach substituierte,
verzweigte und geradkettige Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl- mit einer
oder mehreren Doppelbindungen, Alkinyl- mit einer oder mehreren Dreifachbindungen,
Aryl-, Alkylaryl-, Arylalkyl-, Arylalkenyl-, Alkyloxyalkyl-, Hydroxyalkyl-
und Alkylthioalkylreste, darstellt.
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Dabei
ist in einer Alternative bevorzugt dass X einen organischen Rest
ausgewählt aus der Gruppe (C1-C18)-Alkyl-, (C3-C18)-Cycloalkyl-, (C2-C26)-Alkenyl- mit einer oder mehreren Doppelbindungen,
(C2-C26)-Alkinyl-
mit einer oder mehreren Dreifachbindungen, (C6-C10)-Aryl-, insbesondere Phenyl-, (C1-C18)-Alkyl-(C6-C10)-aryl-, (C6-C10)-Aryl-(C1-C18)-alkyl-, (C6-C10)-Aryl-(C2-C18)-alkenyl-,
(C1-C18)-Alkyloxy-(C1-C18)-alkyl-, (C1-C18)-Hydroxyalkyl-
und (C1-C18)-Alkylthio-(C1-C18)-alkylreste,
darstellt.
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In
einer anderen Alternative ist bevorzugt X = CR10R20R30, wobei R10 = H, OH, OR40,
NH2, NHR40, NR40R50, Cl, Br, J,
F ist, wobei R20, R30,
R40 und R50 unabhängig
voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe enthaltend H,
unsubstituierte und ein- oder mehrfach substituierte, verzweigte
und geradkettige (C1-C18)-Alkyl-, (C3-C18)-Cycloalkyl-,
(C2-C26)-Alkenyl-
mit einer oder mehreren Doppelbindungen, (C6-C10)-Aryl-, insbesondere Phenyl-, (C1-C18)-Alkyl-(C6-C10)-aryl-, (C6-C10)-Aryl-(C1-C18)-alkyl, insbesondere
Benzyl-, (C1-C18)-Alkyloxy-(C1-C18)-alkyl-, (C1-C18)-Hydroxyalkyl-
und (C1-C18)-Alkylthio-(C1-C18)-alkylreste.
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Die
organische Säure ist bevorzugt ausgewählt aus
der Gruppe Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure,
Valeriansäure, Capronsäure, Önanthsäure,
Caprylsäure, Pelargonsäure, Caprinsäure,
Laurinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure,
Omega-3-Fettsäuren wie Linolensäure, Omega-6-Fettsäuren
wie Linolsäure und Arachidonsäure, Omega-9-Fettsäuren
wie Ölsäure und Nervonsäure, Salicylsäure,
Benzoesäure, Ferulasäure, Zimtsäure,
Vanillinsäure, Gallussäure, Hydroxyzimtsäuren,
Hydroxybenzoesäuren, 3-Hydroxypropionsäure, 3-Hydroxyisobuttersäure
und 2-Hydroxyisobuttersäure.
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In
einem alternativen Verfahren entspricht die organische Säure
einer Dicarbonsäure der allgemeinen Formel H2OC-Y-CO2H, wobei Y einen organischen Rest ausgewählt
aus der Gruppe enthaltend unsubstituierte und ein- oder mehrfach
substituierte, verzweigte und geradkettige Alkandiyl-, Cycloalkandiyl-,
Alkendiyl- mit einer oder mehreren Doppelbindungen, Alkindiyl mit
einer oder mehreren Dreifachbindungen, Aryldiyl-, Alkylaryldiyl-,
Arylalkandiyl-, Arylalkendiyl-, Alkyloxyalkandiyl-, Hydroxyalkandiyl-
und Alkylthioalkandiylreste, darstellt.
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Das
Suffix „-diyl” zeigt hierbei an, dass beide Carbonsäuregruppen
der Dicarbonsäure an diesen Rest gebunden sind. Die Carbonsäuregruppen
können unabhängig voneinander an beliebige Kohlenstoffatome
des organischen Restes gebunden sein, bspw. geminal, vicinal oder
an nicht benachbarte Kohlenstoffatome, wobei die Kohlenstoffatome,
an welche die Carbonsäuregruppen gebunden sind, sich sowohl
in terminaler Position befinden können, als auch innerhalb
des Restes. Dabei ist bevorzugt, dass Y wie folgt definiert ist:
ein organischer Rest ausgewählt aus der Gruppe unsubstituierte
und ein- oder mehrfach mit Substituenten, ausgewählt aus
der Gruppe enthaltend OH, OR10', NH2, NHR10', NR10'R20', Cl, Br,
J und F, substituierte, verzweigte und geradkettige (C1-C18)-Alkandiyl-, (C3-C18)-Cycloalkandiyl-, (C2-C26)-Alkendiyl- mit einer oder mehreren Doppelbindungen,
(C2-C26)-Alkindiyl-
mit einer oder mehreren Dreifachbindungen, (C6-C10)-Aryldiyl-, insbesondere Phenyldiyl-,
(C1-C18)-Alkyl-(C6-C10)-aryldiyl-,
(C6-C10)-Aryl-(C1-C18)-alkandiyl-,
(C6-C10)-Aryl-(C1-C18)-alkendiyl-, (C1-C18)-Alkyloxy-(C1-C18)-alkandiyl-,
(C1-C6)-Hydroxyalkandiyl-
und (C1-C18)-Alkylthio-(C1-C18)-alkandiylreste, wobei
R10', R20' unabhängig
voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe enthaltend H,
unsubstituierte und ein- oder mehrfach substituierte, verzweigte und
geradkettige (C1-C18)-Alkyl-,
(C3-C18)-Cycloalkyl-,
(C2-C26)-Alkenyl-
mit einer oder mehreren Doppelbindungen, (C6-C10)-Aryl-, insbesondere Phenyl-, (C1-C18)-Alkyl-(C6-C10)-aryl-, (C6-C10)-Aryl-(C1-C18)-alkyl, insbesondere
Benzyl-, (C1-C18)-Alkyloxy-(C1-C18)-alkyl-, (C1-C18)-Hydroxyalkyl-
und (C1-C18)-Alkylthio-(C1-C18)-alkylreste.
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Die
organische Säure ist bevorzugt ausgewählt aus
der Gruppe Bernsteinsäure, Oxalsäure, Malonsäure,
Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure,
Suberinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure,
Fumarsäure, Itaconsäure, Methylmalonsäure,
Phthalsäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure.
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In
einem weiteren alternativen Verfahren stellt die organische Säure
eine Tricarbonsäure der allgemeinen Formel Ic:
dar, wobei Z einen organischen
Rest ausgewählt aus der Gruppe enthaltend unsubstituierte
und ein- oder mehrfach substituierte, verzweigte und geradkettige
Alkantriyl-, Cycloalkantriyl-, Alkentriyl- mit einer oder mehreren
Doppelbindungen, Alkintriyl- mit einer oder mehreren Dreifachbindungen,
Aryltriyl-, Alkylaryltriyl-, Arylalkantriyl-, Arylalkentriyl-, Alkyloxyalkantriyl-,
Hydroxyalkantriyl- und Alkylthioalkantriylreste, darstellt.
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Das
Suffix „-triyl” zeigt hierbei an, dass die drei
Carbonsäuregruppen der Tricarbonsäure an diesen Rest
gebunden sind. Die Carbonsäuregruppen können unabhängig
voneinander an beliebige Kohlenstoffatome des organischen Restes
gebunden sein, bspw. geminal, vicinal oder an nicht benachbarte Kohlenstoffatome,
wobei die Kohlenstoffatome, an welche die Carbonsäuregruppen
gebunden sind, sich sowohl in terminaler Position befinden können,
als auch innerhalb des Restes. Weiterhin ist bevorzugt, dass Z wie
folgt definiert ist: unsubstituierte und ein- oder mehrfach mit
Substituenten, ausgewählt aus der Gruppen enthaltend OH,
OR10'', NH2, NHR10'', NR10''R20'', Cl, Br, J und F, substituierte, verzweigte
und geradkettige (C1-C18)-Alkantriyl-, (C3-C18)-Cycloalkantriyl-,
(C2-C26)-Alkentriyl-
mit einer oder mehreren Doppelbindungen, (C2-C26)-Alkentriyl- mit einer oder mehreren Dreifachbindungen,
(C6-C10)-Aryltriyl-,
insbesondere Phenyltriyl-, (C1-C18)-Alkyl-(C6-C10)-aryltriyl-, (C6-C10)-Aryl-(C1-C18)-alkantriyl-, (C6-C10)-Aryl-(C1-C18)-alkentriyl-, (C1-C18)-Alkyloxy-(C1-C18)-alkantriyl-, (C1-C6)-Hydroxyalkantriyl- und (C1-C18)-Alkylthio-(C1-C18)-alkantriylreste, wobei R10'',
R20'' unabhängig voneinander ausgewählt
sind aus der Gruppe enthaltend H, unsubstituierte und ein- oder
mehrfach substituierte, verzweigte und geradkettige (C1-C18)-Alkyl-, (C3-C18)-Cycloalkyl-, (C2-C26)-Alkenyl- mit einer oder mehreren Doppelbindungen,
(C6-C10)-Aryl-,
insbesondere Phenyl-, (C1-C18)-Alkyl-(C6-C10)-aryl-, (C6-C10)-Aryl-(C1-C18)-alkyl, insbesondere
Benzyl-, (C1-C18)-Alkyloxy-(C1-C18)-alkyl-, (C1-C18)-Hydroxyalkyl-
und (C1-C18)-Alkylthio-(C1-C18)-alkylreste.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die organische
Säure ausgewählt aus der Gruppe Zitronensäure,
Cyclopentan-1,2,3-tricarbonsäure, Cyclopentan-1,2,4-tricarbonsäure, 2-Methylcyclopentan-1,2,3-tricarbonsäure,
3-Methylcyclopentan-1,2,4-tricarbonsäure.
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In
einem weiteren Verfahren entspricht die organische Saure einer Sulfonsäure
der allgemeinen Formel II:
wobei R
12 einen
organischen Rest ausgewählt aus der Gruppe enthaltend unsubstituierte
und ein- oder mehrfach substituierte, verzweigte und geradkettige
Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl- mit einer oder mehreren Doppelbindungen,
Alkinyl mit einer oder mehreren Dreifachbindungen, Aryl-, Alkylaryl-,
Arylalkyl-, Arylalkenyl-, Alkyloxyalkyl-, Hydroxyalkyl- und Alkylthioalkylreste,
darstellt.
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Dabei
ist bevorzugt, dass R12 wie folgt definiert
ist: unsubstituierte und ein- oder mehrfach mit Substituenten, ausgewählt
aus der Gruppen enthaltend OH, OR22, NH2, NHR22, NR22R32, Cl, Br, J
und F, substituierte, verzweigte und geradkettige (C1-C18)-Alkyl-, (C3-C18)-Cycloalkyl-, (C2-C26)-Alkenyl- mit einer oder mehreren Doppelbindungen,
(C2-C26)-Alkinyl-
mit einer oder mehreren Dreifachbindungen, (C6-C10)-Aryl-, insbesondere Phenyl-, (C1-C18)-Alkyl-(C6-C10)-aryl-, (C6-C10)-Aryl-(C1-C18)-alkyl-, (C6-C10)-Aryl-(C2-C18)-alkenyl-,
(C1-C18)-Alkyloxy-(C1-C18)-alkyl-, (C1-C18)-Hydroxyalkyl-
und (C1-C18)-Alkylthio-(C1-C18)-alkylreste,
wobei R22 und R32 unabhängig
voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe enthaltend H,
unsubstituierte und ein- oder mehrfach substituierte, verzweigte
und geradkettige (C1-C18)-Alkyl-,
(C3-C18)-Cycloalkyl-,
(C2-C26)-Alkenyl-
mit einer oder mehreren Doppelbindungen, (C6-C10)-Aryl-, insbesondere Phenyl-, (C1-C18)-Alkyl-(C6-C10)-aryl-, (C6-C10)-Aryl-(C1-C18)-alkyl, insbesondere
Benzyl-, (C1-C18)-Alkyloxy-(C1-C18)- alkyl-, (C1-C18)-Hydroxyalkyl-
und (C1-C18)-Alkylthio-(C1-C18)-alkylreste.
-
In
einem bevorzugten Verfahren ist die organische Säure ausgewählt
aus der Gruppe p-Toluolsulfonsäure, Campher-10-sulfonsäure,
Benzolsulfonsäure, Dodecylbenzolsulfonsäure, Naphthalinsulfonsäuren, Phenolsulfonsäuren.
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In
einem weiteren Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung stellt die organische Säure eine Phosphonsäure
der allgemeinen Formel III:
dar, wobei R
13 einen
organischen Rest ausgewählt aus der Gruppe enthaltend unsubstituierte
und ein- oder mehrfach substituierte, verzweigte und geradkettige
Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl- mit einer oder mehreren Doppelbindungen,
Alkinyl mit einer oder mehreren Dreifachbindungen, Aryl-, Alkylaryl-,
Arylalkyl-, Arylalkenyl-, Alkyloxyalkyl-, Hydroxyalkyl- und Alkylthioalkylreste,
darstellt.
-
In
einem bevorzugten Verfahren ist R13 wie
folgt definiert: unsubstituierte und ein- oder mehrfach mit Substituenten,
ausgewählt aus der Gruppen enthaltend OH, OR23,
NH2, NHR23, NR23R33, Cl, Br, J
und F, substituierte, verzweigte und geradkettige (C1-C18)-Alkyl-, (C3-C18)-Cycloalkyl-, (C2-C26)-Alkenyl- mit einer oder mehreren Doppelbindungen,
(C2-C26)-Alkinyl-
mit einer oder mehreren Dreifachbindungen, (C6-C10)-Aryl-, insbesondere Phenyl-, (C1-C18)-Alkyl-(C6-C10)-aryl-, (C6-C10)-Aryl-(C1-C18)-alkyl-, (C6-C10)-Aryl-(C2-C18)-alkenyl-, (C1-C18)- Alkyloxy-(C1-C18)-alkyl-, (C1-C18)-Hydroxyalkyl-
und (C1-C18)-Alkylthio-(C1-C18)-alkylreste,
wobei R23 und R33 unabhängig
voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe enthaltend H,
unsubstituierte und ein- oder mehrfach substituierte, verzweigte
und geradkettige (C1-C18)-Alkyl-,
(C3-C18)-Cycloalkyl-,
(C2-C26)-Alkenyl-
mit einer oder mehreren Doppelbindungen, (C6-C10)-Aryl-, insbesondere Phenyl-, (C1-C18)-Alkyl-(C6-C10)-aryl-, (C6-C10)-Aryl-(C1-C18)-alkyl, insbesondere
Benzyl-, (C1-C18)-Alkyloxy-(C1-C18)-alkyl-, (C1-C18)-Hydroxyalkyl-
und (C1-C18)-Alkylthio-(C1-C18)-alkylreste.
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In
einem bevorzugten Verfahren ist die organische Säure ausgewählt
aus der Gruppe 1-Aminopropylphosphonsäure, Aminomethyl-phosphonsäure,
Xylolphosphonsäuren, Phenylphosphonsäure, 1-Aminopropylphosphonsäure,
Toluolphosphonsäure.
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In
einem weiteren Verfahren stellt die organische Säure eine
alpha-Hydroxycarbonsäure der allgemeinen Formel Ia
dar, wobei R
11a und
R
21a unabhängig voneinander ausgewählt
sind aus der Gruppe enthaltend H, OH, OR
31a, NH
2, NHR
31a, NR
31aR
41a, Cl, Br,
J, F, unsubstituierte und ein- oder mehrfach substituierte, verzweigte
und geradkettige Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl- mit einer oder mehreren
Doppelbindungen, Alkinyl mit einer oder mehreren Dreifachbindungen,
Aryl-, Alkylaryl-, Arylalkyl-, Arylalkenyl-, Alkyloxyalkyl-, Hydroxyalkyl-
und Alkylthioalkylreste, wobei R
31a und
R
41a unabhängig voneinander ausgewählt
sind aus der Gruppe enthaltend H, unsubstituierte und ein- oder
mehrfach substituierte, verzweigte und geradkettige (C
1-C
18)-Alkyl-, (C
3-C
18)-Cycloalkyl-, (C
2-C
26)-Alkenyl- mit einer oder mehreren Doppelbindungen,
(C
6-C
10)-Aryl-,
insbesondere Phenyl-, (C
1-C
18)-Alkyl-(C
6-C
10)-aryl-, (C
6-C
10)-Aryl-(C
1-C
18)-alkyl, insbesondere
Benzyl-, (C
1-C
18)-Alkyloxy-(C
1-C
18)-alkyl-, (C
1-C
18)-Hydroxyalkyl-
und (C
1-C
18)-Alkylthio-(C
1-C
18)-alkylreste.
Weiterhin ist bevorzugt, dass R
11a und R
21a unabhängig voneinander ausgewählt
sind aus der Gruppe unsubstituierte und ein- oder mehrfach mit Substituenten,
ausgewählt aus der Gruppen enthaltend OH, OR
31a,
NH
2, NHR
31a, NR
31aR
41a, Cl, Br,
J und F, substituierte, verzweigte und geradkettige (C
1-C
18)-Alkyl-, (C
3-C
18)-Cycloalkyl-, (C
2-C
26)-Alkenyl- mit einer oder mehreren Doppelbindungen,
(C
2-C
26)-Alkinyl-
mit einer oder mehreren Dreifachbindungen, (C
6-C
10)-Aryl-, insbesondere Phenyl-, (C
1-C
18)-Alkyl-(C
6-C
10)-aryl-, (C
6-C
10)-Aryl-(C
1-C
18)-alkyl-, (C
6-C
10)-Aryl-(C
2-C
18)-alkenyl-, (C
1-C
18)-Alkyloxy-(C
1-C
18)-alkyl-, (C
1-C
18)-Hydroxyalkyl-
und (C
1-C
18)-Alkylthio-(C
1-C
18)-alkylreste,
wobei R
31a, R
41a unabhängig
voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe enthaltend H,
unsubstituierte und ein- oder mehrfach substituierte, verzweigte
und geradkettige (C
1-C
18)-Alkyl-,
(C
3-C
18)-Cycloalkyl-,
(C
2-C
26)-Alkenyl-
mit einer oder mehreren Doppelbindungen, (C
6-C
10)-Aryl-, insbesondere Phenyl-, (C
1-C
18)-Alkyl-(C
6-C
10)-aryl-, (C
6-C
10)-Aryl-(C
1-C
18)-alkyl, insbesondere
Benzyl-, (C
1-C
18)-Alkyloxy-(C
1-C
18)-alkyl-, (C
1-C
18)-Hydroxyalkyl-, (C
1-C
18)-Alkylthio-(C
1-C
18)-alkylreste.
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In
einem bevorzugten Verfahren ist die organische Säure ausgewählt
aus der Gruppe 2-Hydroxyisobuttersäure, 2-Hydroxy-4-methylthiobuttersäure,
Milchsäure, Glykolsäure, Äpfelsäure,
Weinsäure, Gluconsäure, Glycerinsäure.
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In
einem weiteren Verfahren stellt die organische Säure eine
beta-Hydroxycarbonsäure der allgemeinen Formel Ib
dar, wobei R
11b,
R
21b R
31b und R
41b unabhängig voneinander ausgewählt
sind aus der Gruppe enthaltend H, OH, OR
51b,
NH
2, NHR
51b, NR
51bR
61b, Cl, Br,
J, F, unsubstituierte und ein- oder mehrfach substituierte, verzweigte
und geradkettige Alkyl-, Cycloalkyl-, Alkenyl- mit einer oder mehreren
Doppelbindungen, Alkinyl mit einer oder mehreren Dreifachbindungen,
Aryl-, Alkylaryl-, Arylalkyl-, Arylalkenyl-, Alkyloxyalkyl-, Hydroxyalkyl-
und Alkylthioalkylreste, wobei R
51b und
R
61b unabhängig voneinander ausgewählt
sind aus der Gruppe enthaltend H, unsubstituierte und ein- oder
mehrfach substituierte, verzweigte und geradkettige (C
1-C
18)-Alkyl-, (C
3-C
18)-Cycloalkyl-, (C
2-C
26)-Alkenyl- mit einer oder mehreren Doppelbindungen,
(C
6-C
10)-Aryl-,
insbesondere Phenyl-, (C
1-C
18)-Alkyl-(C
6-C
10)-aryl-, (C
6-C
10)-Aryl-(C
1-C
18)-alkyl, insbesondere
Benzyl-, (C
1-C
18)-Alkyloxy-(C
1-C
18)-alkyl-, (C
1-C
18)-Hydroxyalkyl-
und (C
1-C
18)-Alkylthio-(C
1-C
18)-alkylreste.
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Weiterhin
ist bevorzugt, dass R11b, R21b R31b und R41b unabhängig
voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe unsubstituierte
und ein- oder mehrfach mit Substituenten, ausgewählt aus
der Gruppen enthaltend OH, OR51b, NH2, NHR51b, NR51bR61b, Cl, Br,
J und F, substituierte, verzweigte und geradkettige (C1-C18)-Alkyl-, (C3-C18)-Cycloalkyl-, (C2-C26)-Alkenyl- mit einer oder mehreren Doppelbindungen,
(C2-C26)-Alkinyl-
mit einer oder mehreren Dreifachbindungen, (C6-C10)-Aryl-, insbesondere Phenyl-, (C1-C18)-Alkyl-(C6-C10)-aryl-, (C6-C10)-Aryl-(C1-C18)-alkyl-, (C6-C10)-Aryl-(C2-C18)-alkenyl-,
(C1-C18)-Alkyloxy-(C1-C18)-alkyl-, (C1-C18)-Hydroxyalkyl-
und (C1-C18)-Alkylthio-(C1-C18)-alkylreste,
wobei R51b, R61b unabhängig
voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe enthaltend H,
unsubstituierte und ein- oder mehrfach substituierte, verzweigte
und geradkettige (C1-C18)-Alkyl-,
(C3-C18)-Cycloalkyl-,
(C2-C26)-Alkenyl-
mit einer oder mehreren Doppelbindungen, (C6-C10)-Aryl-, insbesondere Phenyl-, (C1-C18)-Alkyl-(C6-C10)-aryl-, (C6-C10)-Aryl-(C1-C18)-alkyl, insbesondere Benzyl-,
(C1-C18)-Alkyloxy-(C1-C18)-alkyl-, (C1-C18)-Hydroxyalkyl-,
(C1-C18)-Alkylthio-(C1-C18)-alkylreste.
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In
einem bevorzugten Verfahren ist die organische Säure ausgewählt
aus der Gruppe 3-Hydroxypropionsäure, 3-Hydroxybuttersäure,
3-Hydroxyvaleriansäure, 3-Hydroxyhexansäure, 3-Hydroxyheptansäure, 3-Hydroxyoctansäure
und 3-Hydroxyisobuttersäure.
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In
einem weiteren bevorzugten Verfahren wird als Strippmedium bzw.
Schleppgas Dampf, Luft, Gase, bevorzugt Erdgas, Methan, Sauerstoff,
Inertgas, bevorzugt Stickstoff, Helium, Argon, oder Gemische davon verwendet.
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Hinsichtlich
der Einleitung des Schleppgases, wird bezogen auf das Volumen Vaq der wässrigen Phase im Verfahren
eine Gesamtschleppgasmenge eingesetzt, die bevorzugt 10 Vaq bis 10000 Vaq,
besonders bevorzugt 50 Vaq bis 5000 Vaq und insbesondere 100 Vaq bis
3000 Vaq beträgt.
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Wird
das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich
mit einem Volumenstrom Faq der wässrigen
Phase betrieben, dann wird ein Volumenstrom des Schleppgases eingesetzt,
der bevorzugt 10 Faq bis 10000 Faq, besonders bevorzugt 50 Faq bis
5000 Faq und insbesondere 100 Faq bis
3000 Faq beträgt.
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In
weiteren bevorzugten Verfahren wird die freie Säure aus
dem mit der extrahierten Säure beladenen Extraktionsmittel
durch ein Trennverfahren gewonnen, das ausgewählt ist aus
Destillation, Rektifikation, Kristallisation, Rückextraktion,
Chromatographie, Adsorption oder ein Membranverfahren.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren hat zum einen den Vorteil
kostengünstiger zu sein, da die teure Aufarbeitung und/oder
Entsorgung der äquimolar anfallenden Salzmengen entfällt
und zum anderen durch die Rückintegration des freigesetzten
Ammoniaks in einen Produktionsprozess und den geschlossenen Kreislauf
des Extraktionsmittels umwelt- und ressourcenschonend arbeitet.
Der Einsatz sonst viel verwendeter Hilfsstoffe wie z. B. Schwefelsäure
zur Freisetzung der freien Säure aus dem Ammoniumsalz entfällt
ebenso wie zusätzliche, mit höheren Kosten verbundene
Reaktionsschritte.
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Das
Verfahren arbeitet energiesparender, da die Reaktivextraktion bei
niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden kann als die
thermische Salzspaltung. Eine Anwendung hoher Drücke ist
nicht nötig, dadurch sinken die Investitionskosten einer
technischen Anlage. Durch den Einsatz eines Strippmediums bzw. Schleppgases
gelingt die Freisetzung der Säure und deren Extraktion
in deutlich kürzeren Reaktionszeiten und mit deutlich höheren
Ausbeuten. Die hier beschriebene Reaktivextraktion ist somit wirtschaftlicher
als die im Stand der Technik beschriebenen Verfahren.
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Das
hier beschriebene neue Verfahren zur Freisetzung von Säuren
aus ihren Ammoniumsalzen ist wirtschaftlicher und umweltschonender.
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Beschreibung der Erfindung
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Die
hier beschriebene Erfindung umfasst ein verbessertes Verfahren zur
Freisetzung einer substituierten oder nicht substituierten organischen
Säure, bevorzugt einer Carbon- (I), Sulfon-(II) oder Phosphonsäure (III),
besonders bevorzugt einer alpha-Hydroxycarbonsäure (Ia)
oder einer beta-Hydroxycarbonsäure (Ib), aus deren Ammoniumsalz
(IV, V bzw. VI) durch Freisetzen und Entfernen von Ammoniak und
gleichzeitiger Extraktion der freiwerdenden Säure mit einem
Amin als Extraktionsmittel aus der wässrigen Phase (Schema
3).
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-
Dieses
Verfahren entspricht einer Reaktivextraktion. Die Reaktivextraktion
einer organischen Säuren aus deren wässrigen Ammoniumsalzlösung
kann durch den Einsatz eines Strippmediums bzw. Schleppgases wie
z. B. Stickstoff, Luft, Wasserdampf oder Inertgase wie z. B. Argon
deutlich verbessert werden. Der freigesetzte Ammoniak wird durch
den kontinuierlichen Gasstrom aus der wässrigen Lösung
entfernt und kann erneut in einen Produktionsprozess eingespeist
werden. Die freie Säure kann durch ein Verfahren wie Destillation,
Rektifikation, Kristallisation, Rückextraktion, Chromatographie,
Adsorption oder durch ein Membranverfahren aus dem Extraktionsmittel
gewonnen werden.
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Unter
Extraktion versteht man ein Stofftrennverfahren, bei dem die Anreicherung
oder Gewinnung von Stoffen aus Gemischen mit Hilfe selektiv wirkender
Lösungsmittel oder Extraktionsmittel erreicht wird. Die Stofftrennung
bei der Extraktion beruht wie bei allen thermischen Trennverfahren
auf der unterschiedlichen Verteilung von Gemischkomponenten auf
zwei oder mehrere co-existierende Phasen, die normalerweise durch
die begrenzte Mischbarkeit der einzelnen Komponenten ineinander
(Mischungslücke) entstehen. Der Stofftransport über
die Phasengrenzfläche erfolgt so lange durch Diffusion,
bis sich ein stabiler Endzustand – das thermodynamische
Gleichgewicht – eingestellt hat. Nach dem Erreichen des
Gleichgewichts müssen sich die Phasen mechanisch trennen
lassen. Da diese wieder aus mehreren Komponenten bestehen, werden
im Allgemeinen weitere Trennverfahren (z. B. Destillation, Kristallisation
oder Extraktion) zur Aufarbeitung nachgeschaltet.
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Bei
der Reaktivextraktion wird die Extraktion von mindestens einer Reaktion überlagert.
Diese beeinflusst die thermodynamischen Gleichgewichte und verbessert
so den Stoffübergang zwischen den Phasen.
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Es
wurde nun gefunden, dass die Reaktivextraktion von organischen Säuren
wie Carbon-, Sulfon- und Phosphonsäuren und speziell von
alpha- und beta-Hydroxycarbonsäuren aus ihren wässrigen
Ammoniumsalzlösungen durch den Einsatz eines Strippmediums
bzw. Schleppgases wie z. B. Stickstoff, Luft, Wasserdampf oder Inertgase
wie z. B. Argon verbessert werden kann. Der freigesetzte Ammoniak
wird durch den kontinuierlichen Gasstrom aus der wässrigen
Lösung entfernt. Das Gleichgewicht der Reaktion wird dadurch
deutlich nach rechts verschoben (Schema 4, am Beispiel von Carbonsäuren).
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Die
entstandene freie Säure wird sofort aus der wässrigen
Lösung extrahiert. Es tritt dadurch keine nennenswerte
Senkung des pH-Wertes der wässrigen Lösung auf,
die Freisetzung weiteren Ammoniaks wird nicht behindert.
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Es
wurde festgestellt, dass die Temperatur einen großen Einfluss
auf die Extraktionsgeschwindigkeit hat. Je höher die Temperatur
der wässrigen Ammoniumsalzlösung ist, desto schneller
verläuft die Reaktivextraktion.
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Die
Reaktivextraktion basiert zwar auf dem Einsatz von Aminen als Extraktionsmittel,
es kann jedoch vorteilhaft sein, weitere Co-Extraktionsmittel in
erfindungsgemäßem Verfahren einzusetzen, um z.
B. die Viskosität des eingesetzten Amins zu beeinflussen.
Einsetzbare Co-Extraktionsmittel sind alle nicht oder nur schwer mit
Wasser mischbare organische Lösungsmittel wie Alkohole,
Ether, Ketone oder Kohlenwasserstoffe oder Gemische davon. Beispiele
sind geradkettige oder verzweigte aliphatische Ketone mit 5 bis
18-C-Atomen, cyclische, gegebenenfalls heterocyclische Ketone mit
6 bis 18-C-Atomen, geradkettige oder verzweigte aliphatische Alkohole
mit 4 bis 18-C-Atomen, cyclische, gegebenenfalls heterocyclische
Alkohole mit 5 bis 18-C-Atomen, geradkettige oder verzweigte aliphatische
Alkane mit 5 bis 16-C-Atomen, Cycloalkane mit 5 bis 14-C-Atomen,
geradkettige oder verzweigte Ether mit 4 bis 14-C-Atomen, mit Halogenatomen
oder Hydroxylgruppen substituierte Aromaten, mit Halogenatomen substituierte
geradkettige oder verzweigte Alkane mit 1 bis 18-C-Atomen, mit Halogenatomen
substituierte Cycloalkane mit 5 bis 14-C-Atomen.
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Bevorzugt
zugesetzte Co-Extraktionsmittel sind ausgewählt aus der
Gruppe Isobutylmethylketon, Isopropylmethylketon, Ethylmethylketon,
Butylmethylketon, Ethylpropylketon, Methylpentylketon, Ethylbutylketon,
Dipropylketon, Hexylmethylketon, Ethylpentylketon, Heptylmethylketon,
Dibutylketon, 2-Undecanon, 2-Dodecanon, Cyclohexanon, Cyclopentanon,
1-Butanol, 2-Butanol, 1-Pentanol, 1-Hexanol, 2-Hexanol, 3-Hexanol,
1-Heptanol, 2-Heptanol, 3-Heptanol, 1-Octanol, 2-Octanol, 3-Octanol,
4-Octanol, 1-Nonanol, 2-Nonanol, 3-Nonanol, 5-Nonanol, 1-Decanol,
2-Decanol, 1-Undecanol, 2-Undecanol, 1-Dodecanol, 2-Dodecanol, Cyclopentanol,
Cyclohexanol, Kerosin, Petroleumbenzin, Pentan, Hexan, Heptan, Octan,
Nonan, Decan, Undecan, Dodecan, Cyclopentan, Cyclohexan, Cycloheptan,
Methyl-tert-butylether, Petrolether, Dibutylether, Diisopropylether,
Dipropylether, Diethylether, Ethyl-tert-butylether, Dipentylether,
Benzol, Toluol, o-Xylol, m-Xylol, p-xylol, Chlorbenzol, Dichlormethan,
Chloroform und Tetrachlormethan.
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Bevorzugt
werden dem als Extraktionsmittel eingesetzten Amin Co-Extraktionsmittel
in Mengen von weniger als 80 Gew.-%, bevorzugt von weniger als 60
Gew.-% und besonders bevorzugt von weniger als 50 Gew.-% bezogen
auf die Gesamtmenge des Extraktionsmittels zugesetzt.
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Für
den Fall, dass der Siedepunkt des organischen Extraktionsmittels
kleiner ist, als der Siedepunkt der zu extrahierenden Säure,
dann kann das erfindungsgemäße Verfahren in einem
speziell entwickelten Perforator (1) durchgeführt
werden.
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Der
spezielle Perforator ist mit einem in das Extraktionsgefäß eingesetzten
Verteiler ausgestattet. Dieser wird über eine Magnetkupplung
zur Rotation gebracht. Das diesem Verteiler aus dem Kühler
von oben über ein Rohr zugeführte Extraktionsmittel
wird durch Zentrifugalkraft aus kleinen Löchern eines Verteilerkranzes als
feine Tröpfchen in die zu extrahierende Flüssigkeit
geschleudert. Dadurch wird eine feine Verteilung und innige Durchmischung
des Extraktionsmittels mit dem Extraktionsgut erreicht. Damit ist
ein optimaler Stoffaustausch gewährleistet. Bedingt durch
das Mitrotieren der zu extrahierenden Flüssigkeit erreicht
das fein verteilte, mit der extrahierten Substanz beladene Extraktionsmittel
erst nach längerer Verweilzeit im Extraktionsgut die Abscheidungszone
des Perforators und läuft in den Destillierkolben zurück,
aus dem das Lösungsmittel durch erneutes Verdampfen in
den Extraktionskreislauf zurückgeführt wird.
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Für
den Fall, dass der Siedepunkt des organischen Extraktionsmittels
größer ist, als der Siedepunkt der zu extrahierenden
Säure, dann kann das erfindungsgemäße
Verfahren in einer Apparatur wie in (2) dargestellt
durchgeführt werden.
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In
einem Zweihalskolben wird eine wässrige Lösung
des Salzes zusammen mit dem hochsiedenden Extraktionsmittel vorgelegt.
Die Temperatur im Inneren des Kolbens kann über ein Ölbad
beliebig eingestellt werden und wird stets auf eine Temperatur unterhalb
der Siedetemperatur des Gemisches eingestellt. Das Zweiphasensystem
wird mittels eines Magnetrührers vermischt um eine möglichst
große Phasengrenzfläche zwischen der wässrigen
Phase und der Extraktionsphase zu realisieren. Die freie Säure
reichert sich in der Extraktionsphase an. Über eine Fritte
wird Stickstoff in die gerührten Phasen eingeleitet, der
den Ammoniak aus dem System strippt. Das Salz wird so in die freie
Säure und die korrespondierenden Base getrennt. Auf dem
Kolben befindet sich eine Füllkörperkolonne auf
der sich wiederum ein Kühler befindet. Bedingt durch den Partialdruck
des Wassers wird dieses kontinuierlich in kleinen Mengen aus dem
Zweihalskolben gestrippt und am Kühler kondensiert. Aufgrund
des Lösungsvermögens von Ammoniak in Wasser wird
das kondensierte Wasser von dem Ammoniak in der Kolonne getrennt,
bevor es zurück in den Zweihalskolben topft. Zur Bilanzierung
des Ammoniaks ist dem Kühler eine Waschflasche nachgeschaltet,
in der der herausgestrippte Ammoniak gelöst wird.
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Trennverfahren
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Um
nach erfolgter Extraktion die freie Säure vom Extraktionsmittel
zu trennen, sind verschiedene Verfahren anwendbar:
Zum Beispiel
kann das mit der freien Säure beladene Extraktionsmittel
in einem Phasentrenner abgekühlt werden. Die freie organische
Säure scheidet sich mit dem im Extraktionsmittel gelösten
Wasser als höherkonzentrierte wässrige Phase ab
und kann so abgetrennt werden. Nach Abdestillieren des Wassers liegt
die freie Säure in reiner Form vor. Das Extraktionsmittel
kann direkt wieder in den Extraktionskreislauf eingespeist werden.
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Möglich
ist auch ein Abdestillieren des Extraktionsmittels. Das mit der
freien Säure beladene Extraktionsmittel wird in einer Destillationsapparatur üblicher
Bauart bei Normaldruck oder vermindertem Druck zum Sieden erhitzt
und abdestilliert. Dieses im Falle eines azeotropbildenden Lösungsmittels
wasserhaltige oder auch wasserfreie Destillat kann direkt wieder
in den Extraktionskreislauf eingespeist werden. Im Destillationssumpf
bleibt die freie Säure zurück.
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Eine
weitere Möglichkeit zur Abtrennung der freien Säure
aus dem beladenen Extraktionsmittel ist die Rückextraktion
mit Wasser. Dazu wird das mit der freien Säure beladene
Extraktionsmittel in einer Extraktionsapparatur (z. B. 2)
mit Wasser in einer Gegenstromextraktion aus dem organischen Lösungsmittel
rückextrahiert. Je nach Extraktionsgrad ist eine ein- oder
mehrstufige Extraktion nötig. Das nun wieder unbeladene organische
Extraktionsmittel kann wieder direkt in den Extraktionskreislauf
eingespeist werden. Die wässrige Lösung der freien
Säure kann bis zur gewünschten Konzentration durch
Abdestillieren des Wassers aufkonzentriert werden.
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Je
nach Art der eingesetzten Säure kann die Abtrennung vom
organischen Extraktionsmittel auch durch Kristallisation, Adsorption,
Membranverfahren, Chromatographie, Rektifikation, o. ä.
erfolgen.
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Möglichkeiten der Technischen
Umsetzung
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Verfahrensbeschreibung
zur Isolierung der freien Säure aus deren Salzen.
-
3 beschreibt
eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei welchem die freie Säure aus deren Salzen mit geeigneten
Aminen als Extraktionsmittel extrahiert wird:
In einer Kolonne
wird die wässrige Phase, welche mit den Salzen der Säure
beladen ist, in Kontakt mit dem organischen Extraktionsmittel gebracht.
Hierbei kann die Kolonne sowohl als Blasensäule, als auch
als gefüllte oder gerührte Kolonne ausgeführt
sein. Innerhalb der Kolonne wird das Salz gespalten. Die Säure
wird in die Phase des organischen Extraktionsmittels extrahiert
und die abgereicherte wässrige Phase verlässt
die Kolonne am Sumpf. Der als korrespondierende Base entstehende
Ammoniak wird durch einen Trägergas aus der Kolonne gestrippt,
welcher am Sumpf der Kolonne eingeleitet wird. Dieser mit Ammoniak
beladene Trägergasstrom kann zur Regenerierung über
ein Sorbent geleitet werden, an dem die Base sorbiert wird. Der
abgereicherte Trägergasstrom kann somit dem Prozess wieder
zugeführt werden. Durch eine Desorption wird sowohl die
Base als auch der Sorbent regeneriert und alternierend zur Sorption
und Desorption eingesetzt. Der Desorption angeschlossen ist ein
Wäscher, in dem der Ammoniak als wässrige Lösung
zurück gewonnen wird und der Fermentation erneut als Base
bereitgestellt werden kann. Somit kann ein geschlossener Stoffkreislauf für
den Ammoniak realisiert werden.
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Das
beladene, organische Extraktionsmittel aus der Kolonne wird nach
einer Phasentrennung in einer Rektifikation regeneriert. Die freie
Säure wird so thermisch von dem organischen Extraktionsmittel
getrennt und als Produkt gewonnen. Das organische Extraktionsmittel
kann nach Trennung des organischen Extraktionsmittels von der freien
Säure das organische Extraktionsmittel dem Verfahren wieder
zugeführt werden. Analog kann das aus der wässrigen
Lösung entfernte NH3 dem Verfahren
wieder zugeführt wird.
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Weiterhin
können die Verfahren der vorliegenden Erfindung in dem
Fachmann bekannten Batch-Verfahren oder in kontinuierlichen Verfahren
ausgeführt werden
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Beschreibung der Figuren
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1 zeigt
den schematischen Aufbau eines im erfindungsgemäßen
Verfahren beispielsweise einzusetzenden Perforators zur Reaktivextraktion.
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2 zeigt
den schematischen Aufbau der eingesetzten Extraktionsapparatur.
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3 zeigt
zeigt den schematischen Aufbau einer technischen, erfindungsgemäßen
Reaktivextraktion.
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Beispiele
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Beispiel 1: Reaktivextraktion von 2-Hydroxyisobuttersäure
aus einer 10 Gew.-% Ammonium-2-Hydroxyisobuttersäure-Lösung
mit Diisotridecylamin.
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Das
im Folgenden beschriebene Beispiel wurde in der in 2 dargestellten
Apparatur durchgeführt.
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In
einem Dreihalskolben wurden 85,07 g einer 10 Gew.-% Ammonium-2-Hydroxyisobuttersäure
Lösung und 85,04 g Diisotridecylamin vorgelegt. Beide Phasen
wurden mit einem Magnetrührer heftig vermischt. Der 3-Halskolben
wurde in einem Ölbad auf 95°C bei Umgebungsdruck
temperiert. In einen der seitlichen Öffnungen des Kolbens
wurde eine Glasfritte zur Stickstoffstrippung gesteckt und ein Gasfluss
von 20 l/h eingestellt. In die zweite seitliche Öffnung
wurde ein Thermometer zur Messung der Innentemperatur gesteckt.
In die verbleibende Öffnung des 3-Halskolben wurde eine
Füllkörperkolonne (ca. 0,7 m) gesteckt. Am oberen Ende
der Kolonne wurde ein Intensivkühler montiert. Daran angeschlossen
wurde eine mit 107,66 g verdünnter Schwefelsäure
(1 mol/L) gefüllte Waschflasche in welcher der herausgestrippte
Ammoniak zur Bilanzierung absorbiert wurde. Nach 20 h wurde der
Versuch zur Bilanzierung unterbrochen und nach weiteren 20 h abgebrochen.
In dieser Zeit wurde das Ammoniumsalz in die freie Säure
und Ammoniak gespalten. Die freie Säure wurde in die org.
Phase extrahiert sowie der Ammoniak durch den Stickstoff aus dem
System gestrippt. Nach diesen insgesamt 40 Stunden konnte ein Umsatz
der Ammonium-2-Hydroxyisobuttersäure von ca. 80% erreicht
werden. Die Ausbeute an Alkylammonium-2-Hydroxyisobuttersäure
betrug ebenfalls ca. 80%.
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Beispiel 2: Reaktivextraktion von 2-Hydroxyisobuttersäure
aus einer 10 Gew.-% Ammonium-2-Hydroxyisobuttersäure-Lösung
mit Trihexylamin.
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Das
im Folgenden beschriebene Beispiel wurde in der in 2 dargestellten
Apparatur durchgeführt.
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In
einem Dreihalskolben wurden 99,53 g einer 10 Gew.-% Ammonium-2-Hydroxyisobuttersäure
Lösung und 55,07 g Trihexylamin vorgelegt. Beide Phasen
wurden mit einem Magnetrührer heftig vermischt. Der 3-Halskolben
wurde in einem Ölbad auf 95°C bei Umgebungsdruck
temperiert. In die seitlichen Öffnungen des Kolbens wurden
eine Glasfritte zur Stickstoffstrippung mit einem Gasfluss von ca.
20 l/h sowie ein Thermometer zur Messung der Innentemperatur gesteckt.
In die verbleibende Öffnung des 3-Halskolben wurde eine
Füllkörperkolonne (ca. 0,7 m) gesteckt. Am oberen
Ende der Kolonne wurde ein Intensivkühler montiert. Daran angeschlossen
wurde eine mit 99,79 g verdünnte Schwefelsäure
(1 mol/L) gefüllte Waschflasche in welcher der herausgestrippte
Ammoniak zur Bilanzierung absorbiert wurde. Nach jeweils 20 h wurde
der Versuch zur Bilanzierung unterbrochen und nach 60 h abgebrochen.
In dieser Zeit wurde das Ammoniumsalz in die freie Säure
und Ammoniak gespalten. Es konnte ein Umsatz von ca. 32% erreicht
werden, wobei die Ausbeute an Alkylammonium-2-Hydroxyisobuttersäure
bei ca. 25% lag.
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Beispiel 3: Reaktivextraktion von 2-Hydroxyisobuttersäure
aus einer 10 Gew.-% Ammonium-2-Hydroxyisobuttersäure-Lösung
mit Trioctylamin (TOA)
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Das
im Folgenden beschriebene Beispiel wurde in der in 2 dargestellten
Apparatur durchgeführt.
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In
einem Dreihalskolben wurden 200,53 g einer 10 Gew.-% Ammonium-2-Hydroxyisobuttersäure
Lösung und 200,12 g TOA vorgelegt. Beide Phasen wurden
mit einem Magnetrührer heftig vermischt. Der 3-Halskolben
wurde in einem Ölbad auf 95°C bei Umgebungsdruck
temperiert. In die seitlichen Öffnungen des Kolbens wurde
eine Glasfritte zur Stickstoffstrippung mit einem Gasfluss von 20
l/h sowie ein Thermometer zur Messung der Innentemperatur gesteckt.
In die verbleibende Öffnung des 3-Halskolben wurde eine
Füllkörperkolonne (ca. 0,7 m) gesteckt. Am oberen
Ende der Kolonne wurde ein Intensivkühler montiert. Daran
angeschlossen wurde eine mit 60,04 g verdünnte Schwefelsäure
(1 mol/L) gefüllte Waschflasche, in welcher der herausgestrippte
Ammoniak zur Bilanzierung absorbiert wurde. Die Versuchsdauer betrug
ca. 42 h. In dieser Zeit wurde das Ammoniumsalz in die freie Säure
und Ammoniak gespalten. Es konnte ein Umsatz von ca. 33% erreicht
werden, wobei die Ausbeute an Alkylammonium-2-Hydroxyisobuttersäure
bei ca. 26% lag.
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Beispiel 4:
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Thermisches Spalten von tertiären
Aminen und 2-Hydroxyisobuttersäure
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In
einem Dreihalskolben wurden 106 g Trioctylamin (TOA) mit 20 g 2-Hydroxyisobuttersäure(2-HIBS) vermischt
und in einer Batchdestillation thermisch getrennt. Der Sumpf wurde
durch einen Heizpilz beheizt und die Sumpftemperatur kontinuierlich
gemessen. Zur Reduzierung des Partialdruckes wurde ein Stickstofffluss von
ca. 10 l/h in den Sumpfkolben der Apparatur geleitet. Auf dem Kolben
wurde eine begleitbeheizte, mit Füllkörpern gefüllte
Kolonne befestigt. Daran angeschlossen war ein Liebigkühler,
der das Destillat kondensierte welches wiederum in einem Rundkolben
aufgefangen wurde. Über eine Vakuumpumpe wurde ein Systemdruck
von 50 mbar eingestellt. Die Destillation wurde ohne einen Rückfluss
des Destillates betrieben. Nach ca. 100 min. stellte sich eine Destillattemperatur
von ca. 140°C sowie eine Sumpftemperatur von ca. 195°C
ein. Nach weiteren 40 min. fiel die Temperatur im Destillat. Nach
insgesamt 150 min. erreichte der Sumpf eine Temperatur von Ca. 270°C
und der Versuch wurde abgebrochen. Im Sumpf konnten 104,3 g TOA
und im Destillat 15,1 g 2-Hydroxyisobuttersäure zurückgewogen
werden. Eine Analyse des Sumpfes ergab einen Vollumsatz von 2-Hydroxyisobuttersäure.
TOA wurde nur in Spuren in dem Destillat nachgewiesen. Die Ausbeute
an freier Säure lag bei ca. 60%.
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Beispiel 5:
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Thermisches Spalten von sekundären
Aminen (Diisotridecylamin) und 2-Hydroxyisobuttersäure
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In
einem Dreihalskolben wurden 81 g Diisotridecylamin amin (DITD) mit
20 g 2-Hydroxyisobuttersäure(2-HIBS) vermischt und in einer
Batchdestillation thermisch getrennt. Der Sumpf wurde durch einen
Heizpilz beheizt und die Sumpftemperatur kontinuierlich gemessen.
Zur Reduzierung des Partialdruckes wurde ein Stickstofffluss von
ca. 10 l/h in den Sumpfkolben der Apparatur geleitet. Auf dem Kolben
wurde eine begleitbeheizte, mit Füllkörpern gefüllte
Kolonne befestigt. Daran angeschlossen war ein Liebigkühler,
der das Destillat kondensierte welches wiederum in einem Rundkolben
aufgefangen wurde. Über eine Vakuumpumpe wurde ein Systemdruck
von 50 mbar eingestellt. Die Destillation wurde ohne einen Rückfluss
des Destillates betrieben. Nach Ca. 130 min. stellten sich eine
Destillattemperatur von ca. 120°C sowie eine Sumpftemperatur von
ca. 230°C ein. Nach weiteren 45 min. fiel die Temperatur
im Destillat. Nach insgesamt 190 min. erreichte der Sumpf eine Temperatur
von Ca. 270°C und der Versuch wurde abgebrochen. Im Sumpf
konnten 71,7 g DITD und im Destillat 18,08 g 2-HIBS zurückgewogen
werden. Eine Analyse des Sumpfes ergab einen Vollumsatz von 2-HIBS
sowie die Bildung kleiner Mengen sekundärer Amide (2 mol.-%)
als auch Mengen an primerer Amide (5 mol.-%). DITD konnte nur in
Spuren in dem Destillat nachgewiesen werden. Die Ausbeute an freier Säure
lag bei ca. 72%.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Valine metabolism.
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