肝泰樂生產廢液製備乙醯丙酸的方法
2023-08-13 04:15:21
專利名稱：：肝泰樂生產廢液製備乙醯丙酸的方法
技術領域：
：本發明涉及一種工業廢液的利用方法，具體是涉及利用肝泰樂生產廢液水解製備乙醯丙酸的方法。
背景技術：
：乙醯丙酸，又名4-氧戊酸、左旋糖酸或戊隔酮酸，分子式為CH3C0CH2CH2C00H。是Y-酮酸中最有代表性的化合物，4位碳原子是不對稱碳原子，可用於手性合成和拆分，同時具備羧酸和酮的性質，有良好的反應活性。可發生酯化、滷化、加氫、氧化脫氫、縮合等化學反應合成各類化學品，具有相當廣泛的用途。在醫藥，化妝品，香料，農藥，塗料，菸草製品填充劑，聚合催化劑，增塑劑，溶劑，有機合成原料等多方面均有應用。是一種應用範圍很廣的精細化工品。目前乙醯丙酸的生產方法一般釆用糠醇催化水解法和生物質水解法。糠醇催化水解法是以糠醇為原料，在酸性條件下水解，開環，重排生成乙醯丙酸。生物質水解法是最早開展研究、也是目前研究最多的方法。該法以含纖維素和澱粉等生物質為原料，在酸的高溫催化下，生物質原料分解成單糖，再脫水形成5-羥甲基糠醛，然後進一步脫羧而生成乙醯丙酸。我國是世界上主要的肝泰樂生產國，國內的生產能力在3000噸/年。目前該產品生產企業均採用硝酸氧化澱粉的工藝路線，產品收率低。一般情況下10噸澱粉只能得到1噸肝泰樂產品，每年會產生大量的廢液，其中含有豐富的糖類物質和酸。直接排放會對環境造成很大的汙染，更是對資源的極大浪費。
發明內容本發明針對肝泰樂生產收率低，廢液糖類物質含量大，廢液排放汙染大的缺點，提出以廢液中的糖類物質和酸為原料製備乙醯丙酸。本發明為解決上述提出的問題所採用解決方案為肝泰樂生產廢液製備乙醯丙酸的方法，包括以下步驟1)取肝泰樂生產廢液，加水稀釋後，加熱回流至廢液中的糖類物質充分水解成單糖；2)在水解液中加入硫酸，使硫酸在廢液中的質量分數為0-1%;然後置於高壓釜中，密閉加熱至140-200°C，保溫15-30分鐘後，停止加熱，自然冷卻，過濾得到乙醯丙酸濾液。按上述方案，加水稀釋後的廢液濃度(溶質為廢液除水後的剩餘物質)為5-10wt%。按上述方案，優選的反應條件為廢液濃度為6.25wt%;溫度為200。C;硫酸質量分數為1%;在20(TC下保溫30分鐘後自然冷卻。按上述方案，第一步糖類物質水解成單糖不用加酸，可以用廢液直接加熱回流。按上述方案，高壓釜反應後過濾得到的濾渣可作為替代煤的燃料。按上述方案，高壓釜反應液濾液在分離出乙醯丙酸後還可用於製備草酸。本發明以肝泰樂母液生產乙醯丙酸，工藝過程簡單合理，易於實現工業化生產，不僅能創造良好的經濟效益，同時為廢液的節能減排提供有效途徑。本發明通過l.將廢液中的糖類物質在酸性條件下水解成單糖；2、加入少量的無機酸，在高壓釜中高溫反應一段時間，得到含乙醯丙酸的反應液。本發明具有以下優點1、以生產廢液為原料，降低了生產成本；2、廢液中本來含有酸，減少了酸的用量(甚至可以不加酸)；3、無機酸可以是鹽酸、磷酸、硫酸；4、經連續的兩步反應，第一步，廢液中未完全斷裂的澱粉分子在酸性條件下水解成單糖分子；第二步，將水解後的廢液在高壓釜內密閉加熱至20(TC下反應，使單糖分子轉化得到乙醯丙酸；5、製取乙醯丙酸後的母液還可用來製備草酸。將肝泰樂的生產廢液兩級處理，提高了資源的利用率，減少了廢液的排放。具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明，但不能作為對本發明的限定。實例1:取質量分數為10%的肝泰樂廢液250ml(將肝泰樂生產廢液加水稀釋至10wt%，其中溶質是指肝泰樂生產廢液乾燥脫水後得到的固體物。通過對肝泰樂生產廢液乾燥脫水後得到的固體物量，確定肝泰樂生產廢液的濃度，然後在肝泰樂生產廢液中補入水使肝泰樂廢液的質量濃度為10%)，置於圓底燒瓶中，加熱回流，使廢液中的糖類物質充分水解成單糖(澱粉分子分解，首先生成糊精。水中溶有糊精會有很強的粘性，如果加入一滴碘，溶液就會呈紅紫色，而不是象澱粉遇碘那樣呈藍色。肝泰樂母液水解液至加碘不顯紅紫色，即無糊精反應，此時的母液水解液粘度可以很直觀的感覺到變小了很多。一般水解10-15分鐘即可)。在水解液加入質量濃度為95%的硫酸，使硫酸在廢液中的質量分數約為0.5%。再將水解液置於高壓釜中，密閉加熱至20(TC，保溫半小時後，停止加熱。用標準品配製不同濃度的標準液，用HPLC檢測各濃度標準液的峰面積，用峰面積對標準液的濃度繪製標準曲線。將高壓釜反應液過濾，取濾液用HPLC檢測乙醯丙酸的峰面積，代入標準曲線求得濾液乙醯丙酸濃度為13.69mg/ml。根據濾液體積，得乙醯丙酸的質量為3g。濾渣的質量為5.lg(乾重)。實例2:取濃度為6.25w"/。的肝泰樂廢液350ml(肝泰樂廢液通過在肝泰樂生產廢液中補入水得到6.25wty。的肝泰樂廢液)，置於圓底燒瓶中，加熱回流，使廢液中的糖類物質充分水解成單糖。在水解液加入質量濃度為95%硫酸，使硫酸在廢液中的質量分數約為1%。再將水解液置於高壓釜中，密閉加熱至20(TC，保溫半小時後，停止加熱。用標準品配製不同濃度的標準液，用HPLC檢測各濃度標準液的峰面積，用峰面積對標準液的濃度繪製標準曲線。將高壓釜反應液過濾，取濾液用HPLC檢測乙醯丙酸的峰面積，代入標準曲線求得濾液乙醯丙酸濃度為20.94mg/ml。根據濾液體積，得乙醯丙酸的質量為7g。濾渣的質量為4.29g(乾重)。實例3:取濃度為5wt。/。的肝泰樂廢液500ml。置於圓底燒瓶中，加熱回流，使廢液中的糖類物質充分水解成單糖。再將水解液置於高壓釜中，密閉加熱至14(TC，保溫15分鐘後，停止加熱。用標準品配製不同濃度的標準液，用HPLC檢測各濃度標準液的峰面積，用峰面積對標準液的濃度繪製標準曲線。將高壓釜反應液過濾，取濾液用HPLC檢測乙醯丙酸的峰面積，代入標準曲線求得濾液乙醯丙酸濃度為1.42mg/ml。根據濾液體積，得乙醯丙酸的質量為0.68g。濾渣的質量為lg(乾重)。5實例4:將實例2中得到的濾液濃縮至原體積一半，取100ml濃縮液用仲辛醇萃取3次，每次100ml。再將萃取後的水相濃縮至1.3g/ml，取15ml，加入7ml質量分數為98%的濃硫酸和0.01g釩基催化劑於三口燒瓶中，裝尾氣回收裝置，攪拌，滴加質量分數為75%的硝酸40ml，控溫在40-60。C，反應10h後冷卻，靜置24h，過濾得2.5g草酸。實例5:將實例1中得到的濾渣乾燥後做氧彈實驗測燃燒熱。本實驗用到的苯甲酸的燃燒熱為-26.46kJ'g—、燃燒鐵絲的燃燒熱為-6.695kjg—、先用苯甲酸做燃燒實驗測定量熱計水當量，取0.0163g燃燒鐵絲，壓成藥片的苯甲酸0.6173g放入氧彈中，通入1.2MPa的氧氣。然後將氧彈放入量熱計的水桶中，用貝克曼溫度計測水溫，點火測水溫變化，AT為1.32K(25.6:rC—26.93。C經雷諾溫度校正圖校正)，剩餘鐵絲質量0.0131g。由公式WAT=Qvm+Q燃燒絲Am燃燒絲,計算出水當量W為-12.387kJ/g。分別用煤和濾渣參照上述方法做氧彈實驗，並由上述公式計算出煤和濾渣的燃燒熱，實驗數據和結果見表l。由表可以看出濾渣比煤的燃燒熱高，且燃燒殘餘量少。表1氧彈實驗數據及燃燒熱tableseeoriginaldocumentpage6權利要求1.肝泰樂生產廢液製備乙醯丙酸的方法，包括以下步驟1)取肝泰樂生產廢液，加水稀釋後，加熱回流至廢液中的糖類物質水解成單糖；2)在水解液中加入硫酸得反應液，硫酸在反應液中的質量分數為0-1％；然後置於高壓釜中，密閉加熱至140-200℃，保溫15-30分鐘後，停止加熱，自然冷卻，過濾得到乙醯丙酸濾液。2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟1)中加水稀釋後的廢液濃度為5-10wt%。3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟1)中的廢液濃度為6.25wt%;步驟2)中的溫度為20(TC，硫酸質量分數為1%;保溫時間為30分鐘。4.根據權利要求1或2或3所述的方法，其特徵在於在步驟2)高壓釜反應後過濾得到的濾渣作為替代煤的燃料。5.根據權利要求1或2或3所述的方法，其特徵在於得到的乙醯丙酸濾液在分離出乙醯丙酸後用於製備草酸。全文摘要本發明涉及利用肝泰樂生產廢液水解製備乙醯丙酸的方法，包括以下步驟取肝泰樂生產廢液，加水稀釋後，加熱回流至廢液中的糖類物質充分水解成單糖；在水解液中加入硫酸，使硫酸在廢液中的質量分數為0-1％；然後置於高壓釜中，密閉加熱至140-200℃，保溫15-30分鐘後，停止加熱，自然冷卻，過濾得到乙醯丙酸濾液。本發明以肝泰樂母液生產乙醯丙酸，工藝過程簡單合理，易於實現工業化生產，不僅能創造良好的經濟效益，同時為廢液的節能減排提供有效途徑。文檔編號C07C55/06GK101602664SQ200910063189公開日2009年12月16日申請日期2009年7月17日優先權日2009年7月17日發明者楷周,紅周,潘志權,胡學雷,黃齊茂申請人:武漢工程大學