[发明专利]丙酸铵的热盐分解

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月15日提交的临时申请系列编号61/794,573的优先权，所述申请以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种用于将丙酸铵转化成丙酸的方法。

背景技术

一种制造丙酸的生物基方法涉及在中性pH或接近中性pH下使糖发酵。然而，将发酵保持在中性pH或接近中性pH会导致形成丙酸盐，最常见的是丙酸铵(ammonium propionate，AP)。为了获得丙酸，需要将来自发酵工艺的AP盐“分解”成氨和丙酸。一旦分解，就回收氨并且可以将丙酸转化成更有用的产物。

然而，在将AP盐“分解”成氨和丙酸时存在一些问题。举例来说，在一种“分解”AP盐的方法中，以一种称为“热盐分解”(thermal salt-splitting，TSS)的方法，在常压或减压下加热AP的水溶液。TSS将水从所述水溶液去除，这是不合需要的，因为所得溶液的粘度增加到使其难以处理的程度。

因此，需要一种将水性混合物中的丙酸铵转化成丙酸的方法，所述方法通过使用盐分解液将AP盐“分解”成氨和丙酸来使粘度增加减到最小。

发明内容

本发明的方法是这样一种将水性混合物中的丙酸铵转化成丙酸的方法，所述方法包含：

将极性非质子有机溶剂与所述水性混合物混合，其中所述丙酸铵和所述丙酸至少部分溶于所述极性非质子有机溶剂中，形成盐分解液；

加热所述盐分解液以将所述丙酸铵转化成丙酸和氨，其中加热所述盐分解液产生含有至少水、氨及所述溶剂的气相；

在所述加热期间，从所述气相去除所述水和所述氨的至少一部分；及

使所述溶剂的至少一部分从所述气相返回到所述盐分解液中。

所述盐分解液可以加热到100℃到130℃的温度。所述极性非质子有机溶剂选自由以下各物组成的群组：C_4-8烷醇、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMA)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲亚砜(DMSO)、二甲砜、二噁烷、二乙二醇二甲醚或其组合。将所述极性非质子有机溶剂与所述水性混合物混合以使得所述水性混合物中丙酸与极性非质子有机溶剂的重量比是0.6∶1或更低，优选是0.18∶1到0.58∶1，更优选是0.24∶1到0.42∶1。

出人意料的是，本发明的方法不仅保持低粘度，而且还使特别不合需要的副产物酰胺的形成减到最少。塔顶中丙酸的损失也得以减少。

具体实施方式

丙酸制造中使用的发酵液或水性混合物是在中性pH或接近中性pH下操作。在维持这一中性pH时，产生丙酸盐，最常见的是AP。为了获得丙酸，将氨从丙酸铵中“分解”。

将AP“分解”成氨和丙酸的一种直接方法是在“热盐分解”或“TSS”方法中加热水性混合物。在加热期间，由于氨和水被移除，故丙酸铵转化成丙酸。由于氨和水被去除，故加热过程还引起水性混合物的酸性(例如水性混合物酸性变强)及丙酸浓度的增加。

在DE 2718363中提出，加热过程可以用于水溶性有机溶剂(例如二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMA)、N-甲基吡咯啶酮(NMP)、二甲亚砜(DMSO)、二甲砜、二噁烷及二乙二醇二甲醚)中的羧酸铵盐(例如异丁酸盐、乙酸盐、己二酸盐、(甲基)丙烯酸盐、苯甲酸盐及对苯二甲酸盐)。

然而，DE 2718363的方法存在若干问题。举例来说，DE 2718363中的溶剂在溶剂中盐浓度较低情况下作用良好(例如低浓度是100克溶剂中0.2摩尔盐，或丙酸/溶剂比率是0.18)。然而，对于工业方法，需要的是在较高丙酸浓度(例如以整个溶液(例如盐分解溶液)的总重量计，丙酸浓度从18重量％(wt％)到高达60重量％)下作用。此外，DE 2718363教示，使用较低沸点的溶剂(例如DMF、DMA及DMSO)会导致严重的起泡问题，这使其不适合用于工业方法中。

本发明提供针对这些问题的解决方案。已意外地发现，将极性非质子有机溶剂添加到含有AP的水性混合物中促进以较高程度去除氨(较高的盐到氨和酸的转化率)。如果采用烷醇作为溶剂，那么其与反应混合物中的水形成非均质共沸混合物。在塔顶冷凝器中，有可能将烷醇与水分离，并且烷醇可以再循环到反应混合物中。也已意外地发现，在水性混合物中使用烷醇也缓和在加热过程(例如热盐分解)期间利用许多极性非质子有机溶剂所碰到的起泡问题。