[发明专利]一种羧酸水溶液的提纯方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种羧酸水溶液的提纯方法，具体是将含有离子液体的提纯剂与羧酸混合，两者通过氢键结合，除去水，然后再将氢键断裂还原成羧酸和提纯剂，再将羧酸与提纯剂分离，获得高纯度的羧酸。

背景技术

羧酸是一类重要的有机化工产品，其种类甚多，以甲基丙烯酸为例，其可以与醇类酯化制备甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等产品。目前从甲基丙烯酸水溶液中分离水并提纯甲基丙烯酸的公知工艺主要是通过用有机溶剂做萃取剂从甲基丙烯酸水溶液中萃取甲基丙烯酸，并将萃取剂与甲基丙烯酸分离的方法。如欧洲专利EP710643A通过5-9个碳原子脂肪烃、芳烃、酯或其混合物，从含水溶液中萃取出通过冷却和缩合反应气体得到的含水甲基丙烯酸溶液。EP345083B描述了用6-9个碳原子的饱和烃萃取甲基丙烯酸。上述萃取剂在甲基丙烯酸萃取时，对甲基丙烯酸选择性不是特别理想，往往同时萃取其余杂质，如水、乙酸、丙酮等，这些杂质含量往往都有10wt％左右，因此萃取剂用量大，后续甲基丙烯酸提纯能耗高；同时上述萃取剂挥发性强，使用过程中损失严重，从安全角度考虑，上述萃取剂易燃、易爆，因而许多研究者在找寻可以替代挥发性有机溶剂的萃取剂或者辅剂。

与传统萃取溶剂相比，近年来离子液体用于萃取研究越来越受重视。离子液体是室温或接近室温条件下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，可以称之为低温熔融盐(low temperature molten salts)、有机离子液体(organic ionic liquids)、室温离子液体(Room temperature ionic liquids)等，一般由有机阳离子和无机阴离子组成。离子液体在萃取应用方面主要有萃取金属离子、生物分子、有机化合物、脱硫、脱氮以及气体分离等方面，而离子液体针对有机化合物萃取局限性较多，例如，用于羧酸萃取时，由于各有机酸在离子液体中溶解性受温度、pH值、浓度等影响较大，需对关键工艺进行调整优化，才能使离子液体对目标物具备较好的溶解性。此外，用离子液体与羧酸通过氢键结合后再逆向分解，结晶分离羧酸的方法还未见文献报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中能耗高、有机溶剂损失严重等缺点而提供一种使用含有离子液体的提纯剂来提纯羧酸的方法，该方法具有提纯剂用量少且可以循环利用、无污染、分离效果好等优点。

为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种羧酸的提纯方法，该方法包括以下过程：1)将羧酸水溶液与提纯剂混合均匀，羧酸与离子液体形成氢键，分层后将水相除去；2)然后将氢键断裂还原为提纯剂和羧酸，再将提纯剂和羧酸进行结晶提纯。

本发明中，所述的提纯剂可以为离子液体、或离子液体与有机溶剂的混合液，其中离子液体的阴离子为Tf₂N^-(双三氟甲磺酰亚胺根基团)、PF₆^-(六氟磷酸基团)、HSO₄^-(硫酸氢根基团)、OH^-、HCO₃^-(碳酸氢根基团)、BF₄^-(四氟硼酸基团)和Tf₂O^-(三氟磺酐基团)中一种或两种或多种，阳离子可以为[C₆MIm]⁺(1-己基-3-甲基咪唑基团)、[C₈MIm]⁺(1-辛基-3-甲基咪唑基团)、[Hnmp]⁺(N-甲基-2-吡咯烷酮基团)、[Hmim]⁺(1-甲基咪唑基团)、[BMIm]⁺(1-丁基-3-甲基咪唑基团)和[DMIm]⁺(1，3-二甲基咪唑基团)中的一种或两种或多种；其中需说明的是，离子液体中，酸性基团与碱性基团共存时会导致提纯过程中出现不必要的盐类物质，影响目标物的提纯效果，因此两种基团不同时出现；当提纯剂为离子液体与有机溶剂的混合液时，所述的有机溶剂是正己烷、正辛烷、苯、甲苯、二甲苯和正庚烷中的一种或两种或多种，优选正庚烷、甲苯和正己烷中的一种或两种或多种。

本发明中，提纯剂可以写成如下形式，XA：YB，其中A代表离子液体，B代表有机溶剂，X、Y分别代表两者在提纯剂中所占质量分数，其中X+Y＝1，X的范围为0.5～1，优选0.6～1。