一种高纯度丁二酸的提纯方法及其应用与流程

本发明涉及化工领域，尤其涉及一种高纯度丁二酸的提纯方法及其应用。

背景技术：

1、丁二酸，又名琥珀酸，分子式为c4h6o4，分子量118.09，丁二酸是天然的二元有机羧酸，无色三斜晶体或单斜晶体，溶于水、乙醇、乙醚等有机溶剂，无嗅，但有特殊酸味，熔点460-461k。丁二酸是一种重要的有机化工产品，同时也是许多化学品制备的重要材料。丁二酸及其衍生物在食品工业、医药工业以及表面活性剂、洗涤剂、绿色溶剂、生物可降解塑料和动植物生长刺激物等领域有着广泛应用，市场前景十分广泛。

2、在食品中的应用，主要用于调节食品的ph、风味增强剂、防腐剂。丁二酸二钠，俗称干贝素，存在于海鲜中，具有鲜味，可以用做调味剂。丁二酸的衍生物辛烯基丁二酸淀粉酯是安全性高的乳化增稠剂，可以用于维生素、香精等制品的乳化、增稠的辅料。

3、在农业领域中，丁二酸具有刺激作物生长的功能，可以处理种子提高发芽率，丁二酸衍生物在农业上也发挥着重要的作用，n-二甲氨基丁二酸酰胺广泛的应用于果蔬中，增强抗病、抗寒能力。

4、在医药行业中，丁二酸可以用于合成维生素a、维生素b、解毒剂、止血剂、利尿剂及镇定剂。例如，维生素e丁二酸酯能够抑制体外的肿瘤细胞，能够消除自由基，具有延缓衰老的功效。

5、目前微生物发酵法提取丁二酸的工艺存在繁琐、离子交换树脂产生的废水处理量较大、产品收率低以及能耗偏高的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供了一种高纯度丁二酸的提纯方法及其应用。

2、在第一方面，本发明提供了一种高纯度丁二酸的提纯方法，包括如下步骤：

3、(1)将丁二酸溶液与萃取剂进行多级逆流萃取，得到含丁二酸的萃取负载相和萃余相；

4、(2)将步骤(1)得到的含丁二酸的萃取负载相与洗涤剂进行多级逆流洗涤，得到含丁二酸的洗涤负载相；

5、(3)将步骤(2)得到的含丁二酸洗涤负载相与去离子水进行多级逆流反萃，得到含丁二酸的反萃液；

6、(4)将步骤(3)得到的含丁二酸的反萃液进行吸附、浓缩结晶，得到所述高纯度丁二酸；

7、其中，所述萃取剂为酰胺类有机化合物、醇类有机化合物或烷烃类有机化合物中的至少两种的组合。

8、酰胺类化合物是主萃取剂，丁二酸与酰胺类有机化合物进行络合萃取；醇类有机化合物作为相调节剂防止萃取过程中出现三相的情况；烷烃类有机化合物作为稀释剂主要起到加快分相，减少夹带的作用。在酰胺类化合物高选择性、高稳定性萃取丁二酸的同时，醇类有机化合物和/或烷烃类有机化合物协同作用，可以高效得到络合物，络合物经过洗涤、反萃得到纯度高、热稳定性好的丁二酸。

9、在一些实施方式中，所述萃取剂中，所述酰胺类有机化合物的分子式为cnh2n+1no，其中，n为8～22，n可以为8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22。

10、在一些实施方式中，所述醇类有机化合物的分子式为cnh2n+1oh，其中，n为6～20，n可以为6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20。

11、在一些实施方式中，所述烷烃类有机化合物的分子式为cnh2n+2，其中，n为12～31，n可以为12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31。

12、在一些实施方式中，所述萃取剂包括酰胺类有机化合物和醇类有机化合物，其中，所述酰胺类有机化合物、醇类有机化合物的质量比为(50％-90％)：(5％-20％)，例如为80％：20％、85％：15％、88％：12％、90％：10％、90％：5％。

13、在一些实施方式中，所述萃取剂包括酰胺类有机化合物和烷烃类有机化合物，其中，所述酰胺类有机化合物、烷烃类有机化合物的质量比为(50％-90％)：(5％-30％)，例如为70％：30％、76％：24％、80％：20％、85％：15％、88％：12％、90％：10％、90％：5％。

14、在一些实施方式中，所述萃取剂包括醇类有机化合物和烷烃类有机化合物，其中，所述醇类有机化合物、烷烃类有机化合物的质量比为(5％-20％)：(5％-30％)，例如为5％：5％、5％：24％、10％：30％、15％：10％、20％：5％、5％：30％。

15、在一些实施方式中，所述萃取剂包括酰胺类有机化合物、醇类有机化合物和烷烃类有机化合物，其中，所述酰胺类有机化合物、醇类有机化合物的质量比为(50％-90％)：(5％-20％)，例如为50％：20％、60％：20％、70％：20％、80％：10％、90％：5％；所述酰胺类有机化合物、烷烃类有机化合物的质量比为(50％-90％)：(5％-30％)，例如为50％：30％、50％：20％、60％：20％、60％：30％、70％：20％、70％：30％、80％：10％、90％：5％。改变萃取剂的配比会影响萃取收率，按照上述配比能达到较好的萃取收率，若酰胺类有机化合物的占比过低，会导致萃取收率降低。

16、在一些实施方式中，所述酰胺类有机化合物选自n,n-双(1-甲基庚基)乙酰胺、n,n-二丁基乙酰胺、n,n-二戊基乙酰胺或n,n-二丁基戊酰胺中的一种或多种。

17、在一些实施方式中，所述酰胺类有机化合物为n,n-双(1-甲基庚基)乙酰胺和/或n,n-二丁基乙酰胺。本发明中选择特定的酰胺类有机化合物可以有效提高萃取收率。

18、在一些实施方式中，所述醇类有机化合物选自正辛醇和/或十八碳醇。

19、在一些实施方式中，所述烷烃类有机化合物选自白油、异构烷、260号溶剂油中的一种或多种。

20、在一些实施方式中，步骤(1)中，所述萃取剂为n,n-双(1-甲基庚基)乙酰胺、十八碳醇和260号溶剂油的组合。

21、在一些实施方式中，步骤(1)中，所述萃取剂为n,n-二丁基戊酰胺、十八碳醇和260号溶剂油的组合。

22、在一些实施方式中，所述萃取剂为n,n-二戊基乙酰胺、十八碳醇和260号溶剂油的组合。

23、在一些实施方式中，所述丁二酸溶液可以是生物发酵法得到的粗品丁二酸溶液。

24、在一些实施方式中，所述丁二酸溶液中丁二酸的含量为5～30wt％，例如为7wt％、10wt％、12wt％、14wt％、16wt％、18wt％、20wt％、22wt％、24wt％、26wt％、28wt％、30wt％。

25、在一些实施方式中，所述丁二酸溶液中丁二酸的含量为5～15wt％。

26、在一些实施方式中，步骤(1)中，所述萃取剂与丁二酸溶液的质量比为(0.5-5.5):1，例如0.5:1、1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1。

27、在一些实施方式中，步骤(1)中，所述萃取剂与丁二酸溶液的质量比为(1-2.5):1。

28、在一些实施方式中，步骤(1)中，所述多级逆流萃取的温度为20-60℃，例如为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃。

29、在一些实施方式中，步骤(1)中，所述多级逆流萃取的温度为25-45℃。

30、在一些实施方式中，所述多级逆流萃取的级数为2-10级，例如为2级、3级、4级、5级、6级、7级、8级、9级、10级。

31、在一些实施方式中，所述多级逆流萃取的级数为4-9级。

32、在一些实施方式中，步骤(2)中，所述洗涤剂包括丁二酸，所述洗涤剂中丁二酸的浓度为8～10wt％；例如为8wt％、8.5wt％、9wt％、9.5wt％、10wt％。

33、在一些实施方式中，步骤(2)中，所述含丁二酸的萃取负载相与洗涤剂相比为(10-50):1，例如为10:1、15:1、20:1、25:1、30:1、35:1、40:1、45:1、50:1。

34、在一些实施方式中，步骤(2)中，所述含丁二酸的萃取负载相与洗涤剂相比为(30-40):1。

35、在一些实施方式中，步骤(2)中，所述多级逆流洗涤的级数为2-10级，例如为2级、3级、4级、5级、6级、7级、8级、9级、10级。

36、在一些实施方式中，步骤(2)中，所述多级逆流洗涤的级数为4-8级。

37、在一些实施方式中，步骤(2)中，所述多级逆流洗涤温度为20-50℃，例如为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃。

38、在一些实施方式中，步骤(2)中，所述多级逆流洗涤温度为30-40℃。

39、在一些实施方式中，步骤(3)中，所述多级逆流反萃的温度为60-100℃，例如为60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃。

40、在一些实施方式中，步骤(3)中，所述多级逆流反萃的温度为75-95℃。

41、在一些实施方式中，步骤(3)中，所述丁二酸洗涤负载相与去离子水相比为(0.5-5):1，例如0.5:1、1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1。

42、在一些实施方式中，步骤(3)中，所述丁二酸洗涤负载相与去离子水相比为(0.5-2):1。

43、在一些实施方式中，步骤(3)中，所述逆流反萃的级数为2-10级，例如为2级、3级、4级、5级、6级、7级、8级、9级、10级。

44、在一些实施方式中，步骤(3)中，所述逆流反萃的级数为4-9级。

45、在一些实施方式中，步骤(4)中，吸附采用聚苯乙烯树脂进行吸附。

46、在一些实施方式中，采用本发明提纯方法得到的高纯度丁二酸符合耐热级指标。

47、在第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的提成方法得到的高纯度丁二酸在制备生物可降解塑料领域的应用。

48、在一些实施方式中，所述生物可降解塑料选自聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸乙二醇酯或聚丁二酸己二醇酯中的一种或多种。

49、与现有技术相比，本发明采用的萃取剂为复合萃取剂，在酸性条件下，丁二酸与酰胺类有机化合物进行络合萃取，通过加入醇类有机化合物与烷烃类有机化合物协同作用，提纯后的丁二酸产品具有高收率、高纯度和高热稳定性。本发明提供的方法操作简单，得到的丁二酸产品收率高、纯度高、热稳定性高，适合规模化生产，且产品可用于生物可降解塑料聚丁二酸丁二醇酯(pbs)、聚丁二酸乙二醇酯(pes)、聚丁二酸己二醇酯(phs)等的合成，实际应用前景广阔。