長鏈二酸的提純制造技術

本公開內容涉及通過模擬或實際移動床色譜法將(一種)長鏈二酸從其它長鏈二酸、單羧酸、羥基酸或鏈烷烴分離和提純的方法。

Purification of long chain diacid

The present disclosure relates to the separation and purification of (a) long chain diacid from other long-chain dicarboxylic acids, mono carboxylic acids, hydroxy acids, or alkanes by analogue or actual moving bed chromatography.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】相關申請本申請要求2015年9月2日提交的美國臨時申請序號No.62/044.822和2015年7月17日提交的美國臨時申請序號No.62/194,024的優先權，將其全部內容完全引入本文作為參考。
本專利技術涉及通過模擬或實際移動床色譜法將(一種)長鏈二酸從其它長鏈二酸、單羧酸、羥基酸或鏈烷烴分離和提純的方法。
技術介紹
包括六個或更多個碳原子的二羧酸通常被稱為“長鏈二酸”。長鏈二酸可作為用于一系列合成材料的基礎構成單體使用。長鏈二酸和它們的衍生物的潛在用途包括，例如，特種尼龍樹脂、聚碳酸酯、粉末涂料、香精(fragrance)、熱熔膠粘劑和特種潤滑劑的生產。長鏈二酸還可作為用于工程塑料的增塑劑以及在例如金屬加工技術中的腐蝕抑制劑使用。當作為用于生產特種尼龍的構成單體使用時，與其它單體相比時，長鏈二酸可展現出一些獨特的性能特性。通常在自然界中找不到商業量的長鏈二酸。某些長鏈二酸例如己二酸、癸二酸和十二烷二酸可經由化學方法制備。例如，以苯或1,3-丁二烯開始，可通過多個化學反應步驟制備十二烷二酸。癸二酸可通過蓖麻油的化學轉化而制備。以環己烷開始，可通過多個氧化步驟制備己二酸。長鏈二酸也可經由生物方法制備。生物方法例如發酵可產生包含6-18個碳原子的一系列長鏈二酸。朝著二酸的化學和生物路徑的一些可導致作為雜質的低水平的類似鏈長的單羧酸和/或羥基酸。由于這些雜質可影響該二酸在期望的應用中的適合性，因此，將所述單羧酸和羥基酸從該二酸除去是關鍵的。色譜法，例如紙色譜法、氣相色譜法、和高壓液相色譜法，可用于長鏈二酸的鑒別和分離。目標長鏈二酸(一種或多種)和雜質具有不同的與色譜固定相的相互作用力。在特定的洗脫條件下和/或使用特定的色譜固定相情況下，所述相互作用力之間的差異可大到足以實現不同組分的分離。US20120253069描述了用使用填料床柱的液相色譜法來將長鏈二酸從鏈烷烴和其它長鏈二酸分離的實驗室方法。參照如圖1中所示的單區系統說明分離二元混合物的工藝(過程)。通過考慮包含如下固定相S的豎直色譜柱而解釋模擬或實際連續逆流色譜分離工藝的概念：所述固定相S被劃分成多個段，更確切地說從所述柱的底部到頂部被劃分成四個疊加的子區I、II、III和IV。將洗脫劑通過泵P在IE處在底部處引入。將待分離的組分A和B的混合物在子區II和子區III之間的IA+B處引入。在子區I和子區II之間的SB處收集主要包含B的萃取液(提取液，extract)，并且在子區III和子區IV之間的SA處收集主要包含A的萃余液(提余液，raffinate)。在模擬移動床系統的情況下，固定相S的模擬向下移動由引入和收集點相對于所述固相的移動而導致。在實際移動床系統的情況下，固定相S的向下移動由各種色譜柱相對于引入和收集點的移動而導致。在圖1中，洗脫劑向上流動并且將混合物A+B注入子區II和子區III之間。所述組分將根據它們與固定相的色譜相互作用例如在多孔介質上的吸附而移動。呈現出較強的對固定相的親和力的組分B(移行較慢的組分)將較慢地被洗脫劑夾帶并且將有延遲地跟隨著它。呈現出較弱的對固定相的親和力的組分A(移行較快的組分)將容易被洗脫劑夾帶。如果正確地估計和控制恰當的一組參數，尤其是各區中的流速，則呈現出較弱的對固定相的親和力的組分A將作為萃余液在子區III和子區IV之間被收集并且呈現出較強的對固定相的親和力的組分B將作為萃取液在子區I和子區II之間被收集。
技術實現思路
工業上期望以簡單和低成本的方式分離和提純以商業規模的生物工藝生產的長鏈二酸，但是由于雜質酸和目標產物之間的類似結構，這是有挑戰性的。例如，當使用鏈烷烴作為底物以經由發酵生產長鏈二酸時，可產生如下的混合物：具有不同鏈長的二酸；單羧酸；和羥基酸。二酸的該復雜混合物部分地是由于充當發酵原材料的具有不同鏈長的鏈烷烴引起的和/或由于在用于進行發酵的微生物中的不同的代謝途經引起的。而且，例如，當使用脂肪酸和/或它的衍生物作為發酵原材料時，少量的脂肪酸和它的衍生物可殘留在發酵產物液中。長鏈二酸的商業應用可要求它們是非常高純度的，具有低的量的引起顏色的雜質，并且是高熱穩定性的。作為用于商業尼龍(例如，聚酰胺)的基礎構成單體的長鏈二酸可需要具有非常低的單羧酸含量或者羥基酸含量，因為這樣的雜質可使聚合終止，從而導致較低分子量聚合物，和/或將所述聚合物的末端胺封端，從而導致較低的染色性。可在高溫下反應的引起顏色的雜質的含量也可需要是非常低的，因為其可影響尼龍的顏色和性能。對于本文中所公開的方法而言所思慮到的長鏈二酸的實例為聚合物等級十二烷二酸(例如用于尼龍6,12或尼龍12,12)、聚合物等級癸二酸(例如用于尼龍5,10或尼龍6,10)、和聚合物等級己二酸(例如用于尼龍6,6)。對于這些聚合物等級長鏈二酸，使雜質諸如單羧酸和羥基酸為非常低的含量諸如在數份/百萬份重量(ppmw)范圍內諸如10,000ppmw或更少、諸如5,000ppmw或更少、諸如1,000ppmw或更少、諸如500ppmw或更少、諸如100ppmw或更少、諸如50ppmw或更少、或者諸如10ppmw或更少是典型的。作為另一實例，為了構成香精麝香-T中的成分，十三烷二酸必須具有低的雜質水平，因為雜質，包括不同的酸，可影響麝香-T的香味。因此，期望開發用于將(一種)長鏈二酸從其它長鏈二酸、單羧酸、羥基酸或鏈烷烴分離和提純的商業上合適的方法。本專利技術的方法容許高純度的長鏈二酸產物的大規模商業生產，例如通過避免與長鏈二酸的重結晶有關的成本問題。本專利技術的長鏈二酸產物中存在的異構體雜質的量將取決于進料混合物中存在的雜質或者另外的不期望的長鏈二酸的量。本文中公開的專利技術提供了用于通過模擬移動床色譜法將(一種)長鏈二酸從其它長鏈二酸、單羧酸、羥基酸或鏈烷烴分離和提純的商業上合適的方法。所述長鏈二酸產物可包括至少一種具有包括6個或更多個碳原子、或者包括8個或更多個碳原子的主鏈的長鏈二酸(包括α,ω-脂族二酸)，例如，包括6-18個碳的鏈烷烴二酸和烯烴二酸。例如，所述長鏈二酸可為C6二酸(己二酸)、C7二酸(庚二酸)、C8二酸(辛二酸)、C9二酸(壬二酸)、C10二酸(癸二酸)、C11二酸(十一烷二酸)、C12二酸(十二烷二酸)、C13二酸(十三烷二酸)、C14二酸(十四烷二酸)、C15二酸(十五烷二酸)、C16二酸(十六烷二酸)、C17二酸(十七烷二酸)、C18二酸(十八烷二酸)、或者C6-18-烯烴二酸。在一些方面中，所述至少一種長鏈二酸可為一種單一長鏈二酸，或者不同長鏈二酸的混合物。在一個方面中，所述長鏈二酸產物可為己二酸、癸二酸或十二烷二酸。在另一方面中，所述長鏈二酸產物可為經由化學方法生產的。在又一方面中，所述長鏈二酸是通過長鏈鏈烷烴、脂肪酸、或者脂肪酸酯的發酵而生產的。在一個方面中，所述羥基酸雜質可為ω-羥基酸諸如在C-6己二酸情況下的ω-羥基己酸、在C-10癸二酸情況下的ω-羥基癸酸、和/或在C-12十二烷二酸情況下的ω-羥基十二烷酸。在一個方面中，本專利技術的方法包括多個分離區。在另一方面中，使用兩個或更多個分離區。在又一方面中，存在2-5個分離區。典型地，各區中分離的組分具有不同的極性。各區包含：洗脫劑，例如，含水醇，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于將C6到C18碳的二酸從溶液中的至少一種雜質分離的方法，所述方法包括：(a)將包括包含至少一種6?18個碳的二酸和至少一種雜質的溶液的進料物流引入到具有一個或多個區的移動床色譜法設備(MBCA)的第一區中，所述至少一種雜質包括極性比該二酸高的組分、極性比該二酸低的組分、或者兩者；(b)從所述MBCA的所述第一區收集萃余液物流或萃取液物流，所述萃余液物流包括該二酸和極性比該二酸高的組分，和所述萃取液物流包括該二酸和極性比該二酸低的組分；(c)將所述萃余液物流或所述萃取液物流引入到所述MBCA的第二區中；(d)從所述MBCA的所述第二區收集第二萃余液物流或第二萃取液物流，所述萃余液物流包括該二酸和極性比該二酸高的組分，和所述萃取液物流包括該二酸和極性比該二酸低的組分；(e)將所述第二萃余液物流或所述第二萃取液物流引入到所述MBCA的所述第一區或所述第二區中；(f)任選地重復步驟(d)和(e)，直至實現期望的分離程度；和(g)從所述MBCA的區收集最終萃余液物流或者最終萃取液物流，所述最終萃余液物流或所述萃取液物流包括該二酸，從而將C6到C18碳的二酸從所述溶液中的所述至少一種雜質分離。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.09.02 US 62/044,822;2015.07.17 US 62/194,0241.用于將C6到C18碳的二酸從溶液中的至少一種雜質分離的方法，所述方法包括：(a)將包括包含至少一種6-18個碳的二酸和至少一種雜質的溶液的進料物流引入到具有一個或多個區的移動床色譜法設備(MBCA)的第一區中，所述至少一種雜質包括極性比該二酸高的組分、極性比該二酸低的組分、或者兩者；(b)從所述MBCA的所述第一區收集萃余液物流或萃取液物流，所述萃余液物流包括該二酸和極性比該二酸高的組分，和所述萃取液物流包括該二酸和極性比該二酸低的組分；(c)將所述萃余液物流或所述萃取液物流引入到所述MBCA的第二區中；(d)從所述MBCA的所述第二區收集第二萃余液物流或第二萃取液物流，所述萃余液物流包括該二酸和極性比該二酸高的組分，和所述萃取液物流包括該二酸和極性比該二酸低的組分；(e)將所述第二萃余液物流或所述第二萃取液物流引入到所述MBCA的所述第一區或所述第二區中；(f)任選地重復步驟(d)和(e)，直至實現期望的分離程度；和(g)從所述MBCA的區收集最終萃余液物流或者最終萃取液物流，所述最終萃余液物流或所述萃取液物流包括該二酸，從而將C6到C18碳的二酸從所述溶液中的所述至少一種雜質分離。2.用于將C6到C18碳的二酸從溶液中的至少一種雜質分離的方法，所述方法包括：(a)將包括包含至少一種6-18個碳的二酸和至少一種雜質的溶液的進料物流引入到移動床色譜法設備(MBCA)的第一區中，所述至少一種雜質包括極性比該二酸高的組分、極性比該二酸低的組分、或者兩者；(b)從所述MBCA收集萃余液物流或萃取液物流，所述萃余液物流包括該二酸和極性比該二酸高的組分，和所述萃取液物流包括該二酸和極性比該二酸低的組分；(c)將所述萃余液物流或所述萃取液物流引入到所述MBCA的所述第一區中；(f)任選地重復步驟(b)和(c)，直至實現期望的分離程度；和(g)從所述MBCA的所述第一區收集最終萃余液物流或最終萃取液物流，所述最終萃余液物流或所述萃取液物流包括該二酸，從而將C6到C18碳的二酸從所述溶液分離。3.權利要求1-2任一項的方法，其中所述至少一種雜質以約10,000ppmw或更少、約5,000ppmw或更少、約1,000ppmw或更少、約500ppmw或更少、約100ppmw或更少、約50ppmw或更少、或者約10ppmw或更少存在于最終萃余液物流或最終萃取液物流中。4.權利要求1-3任一項的方法，其任選地包括：在將所述萃余液物流或所述萃取液物流引入到所述MBCA的第一區中之后，第一萃余液物流或第一萃取液物流將所述萃余液物流或所述萃取液物流引入到所述MBCA的第二區中。5.權利要求1-4任一項的方法，其中所述MBCA包括兩個或更多個區，各區包括用于引入所述溶液的一個或多個注入點；用于引入洗脫劑的一個或多個注入點；能夠從其收集液體的萃余液物流；和能夠從其收集液體的萃取液物流。6.權利要求1-5任一項的方法，其中所述至少一種雜質為單羧酸、鏈烷烴、或者羥基酸。7.權利要求1-6任一項的方法，其中所述至少一種雜質與所述6-18個碳的二酸相比極性更高。8.權利要求1-7任一項的方法，其中所述至少一種雜質與所述6-18個碳的二酸相比極性更低。9.權利要求1-8任一項的方法，其中所述至少一種6-18個碳的二酸為α,或ω二酸。10.權利要求1-9任一項的方法，其中所述至少一種6-18個碳的二酸為鏈烷烴二酸或者烯烴二酸。11.權利要求1-10任一項的方法，其中所述至少一種6-18個碳的二酸選自C6二酸(己二酸)、C7二酸(庚二酸)、C8二酸(辛二酸)、C9二酸(壬二酸)、C10二酸(癸二酸)、C11二酸(十一烷二酸)、C12二酸(十二烷二酸)、C13二酸(十三烷二酸)、C14二酸(十四烷二酸)、C15二酸(十五烷二酸)、C16二酸(十六烷二酸)、C17二酸(十七烷二酸)、C18二酸(十八烷二酸)、和C6-18-烯烴二酸。12.權利要求1-11任一項的方法，其中所述至少一種6-18個碳的二酸是通過化學手段產生的。13.權利要求1-11任一項的方法，其中所述溶液包括來自生物混合物的發酵液。14.權利要求1-11任一項的方法，其中所述至少一種6-18個碳的二酸為通過發酵產生的生物得到的化合物。15.權利要求1或者3-14任一項的方法，其中所述MBCA包括3-15根色譜柱。16.權利要求1或者3-14任一項的方法，其中所述設備包括兩個或者更多個區。17.權利要求1或者3-16任一項的方法，其中所述設備包括兩個區，所述第一區中的洗脫劑與所述第二區中的洗脫劑相比包含更多的醇，和相對于系統中的洗脫劑的流動，所述第二區在所述第一區的下游。18.權利要求1或者3-16任一項的方法，其中所述設備包括第一區、第二區和第三區，所述第一區中的洗脫劑與所述第二區以及所述第三區中的洗脫劑相比包括更多的醇并且相對于系統中的洗脫劑的流動，所述第一區在所述第二區和所述第三區的上游，并且所述第二區中的洗脫劑與所述第三區中的洗脫劑相比包含更多的醇并且相對于系統中的洗脫劑的流動，所述第二區在所述第三區的上游。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：GJ史密斯，PS珀爾曼，
申請(專利權)人：英威達技術有限責任公司，
類型：發明
國別省市：瑞士;CH