描述
本发明涉及从琥珀酸制备四氢呋喃和/或1,4-丁二醇和/或γ-丁内酯的方法，尤其涉及从琥珀酸制备四氢呋喃(thf)的方法，其中琥珀酸是通过转化生物质、将琥珀酸转化成琥珀酸酐和氢化琥珀酸酐得到的，并且同时除去麻烦的次要组分。
通过羧酸衍生物例如马来酸酐、马来酸、马来酸酯、琥珀酸酐、琥珀酸和琥珀酸二酯的氢化制备thf的方法是已知的。例如，de10061556a1描述了在气相中在cu催化剂上氢化二羧酸及其衍生物。其中强调了通过例如丁烷的气相氧化制得的马来酸酐进行氢化。wo2003006446提供了相似的描述，其中强调二酯的氢化。这些文献都没有提到如何从用发酵制得的琥珀酸制备thf。
ep2476674a2描述了从c4-c6羧酸或其酯制备环状化合物(内酯和醚)。其中明确提到了使用基于生物质的酸或由其制备的酯。优选使用中性的催化剂，从而不会产生脱氢导致的副产物。其中没有提到使用琥珀酸酐。也没有提到如何除去在原料中存在的杂质或将杂质限制到最小水平的影响。
例如，wo2010/092155a1描述了从生物质制备琥珀酸。另外，在此文献中也描述了琥珀酸或其二酯的进一步加工以得到thf、丁二醇和/或γ-丁内酯，其中酯是例如通过琥珀酸二铵的反应性蒸馏酯化得到的。另外，琥珀酸的盐被酸性离子交换剂转化成游离琥珀酸，酸性离子交换剂然后再生，例如用hcl再生。然后，由此得到的琥珀酸通过浓缩和结晶进行提纯。在实施例9中，琥珀酸的纯度是99.8％。此文献没有描述存在何种杂质以及这些杂质是否会进行氢化。此文献也没有提到琥珀酸酐。
从琥珀酸制备琥珀酸酐的方法是已知的。de-a-1141282描述了制备琥珀酸酐的方法，其中将液体琥珀酸加入塔中，其中在塔顶蒸馏出水，并经由塔底得到琥珀酸酐，其纯度是95-97％。此文献没有提到杂质。根据fr1386278，琥珀酸通过蒸馏进行脱水，酸酐保留在残余物中。根据org.lett.2011,13,892，在使用催化剂的均相催化的方法中，琥珀酸是作为高沸点物形成的；提纯是通过沉淀酸酐并过滤反应混合物进行的。
jp20031133171a描述了通过蒸馏提纯琥珀酸酐，其中粗制琥珀酸进行蒸馏以避免产物脱色，其中在减压下的底部温度是125-200℃。其中仅仅描述二内酯是要避免的杂质。此文献没有提到通过从发酵工艺制得的琥珀酸制备琥珀酸酐。另外，没有描述对于下游氢化步骤的影响；实际上，仅仅提到用被污染的琥珀酸酐制得的聚酯发生脱色。
与通过常规化学反应制备的产物相比，从生物质得到的产物的特点在于存在不成比例的更多数目的次要组分，这些组分会破坏下游应用，特别是当要形成具有长的链长度的聚合物时，其中单官能基团会破坏链的形成。目前，thf的主要应用是制备聚四氢呋喃。此外，次要组分可以在选择性方面对催化剂和工艺产率具有破坏作用，但是尤其是对于催化剂寿命具有不利影响。这些即使在低于按重量计1ppm存在时也会有害的破坏性次要组分的例子包括元素n、p、s、as、sb、bi、sn和卤素，例如cl、br和i。
含氮化合物，特别是当它们具有碱性时，会占据催化剂上的酸性中心，进而破坏所需的性能。更尤其是，当含氮化合物从氢化步骤通过时，它们是有害的，这是因为这会导致许多这种化合物变成碱性化合物。这然后会阻碍氢化步骤或下游工艺。在这里，thf的聚合也受到不利影响，因为这种聚合反应是在酸性催化剂的存在下进行的。尤其在含氮催化剂、尤其氨或能释放氨的化合物存在下氢化琥珀酸酐的情况下，容易形成吡咯烷，其会阻碍氢化工艺，并且因为吡咯烷具有与thf相似的沸点，所以吡咯烷仅仅能困难地从thf分离出去，这会破坏在随后阶段中的聚合反应。
含有p、s、as、sb、bi、sn或卤素例如cl、br和i的化合物是不需要的，因为它们中的一些不仅是对环境有毒性的，而且也会毒害氢化催化剂。许多这些化合物是挥发性的，所以它们能部分地耐受蒸馏提纯工艺或进入要在气相方法中氢化的料流中。
在用于制备琥珀酸的发酵方法中，例如，所形成的酸不仅是琥珀酸，而且有许多其它酸，例如甲酸、乙酸、丙酸和丁酸。因为这些酸的酸强度，这些酸能损害催化剂。
本发明的目的是提供一种从由发酵制得的琥珀酸制备四氢呋喃和/或1,4-丁二醇和/或γ-丁内酯、优选四氢呋喃(thf)的方法，此方法能避免公知方法的缺点，并以高的产率和纯度获得所需的产物。在必要的氢化步骤中所用的氢化催化剂具有长寿命。另外，此方法能尽可能简单地进行。
此目的是通过一种制备四氢呋喃和/或1,4-丁二醇和/或γ-丁内酯的方法，此方法包括以下步骤：
a)发酵制备琥珀酸，
b)将来自步骤a)的琥珀酸转化成琥珀酸酐，并同时消除水和除去水，
c)将来自步骤b)的琥珀酸酐转化成气相，
d)通过使来自步骤c)的琥珀酸酐从能吸收硫化合物的固定防护床经过，从琥珀酸酐除去硫化合物，
e)将来自步骤d)的气态琥珀酸酐在游离氢气的存在下在金属催化剂上进行氢化以得到四氢呋喃和/或1,4-丁二醇和/或γ-丁内酯。
根据本发明发现，在从琥珀酸制备四氢呋喃、1,4-丁二醇和/或γ-丁内酯的过程中，如果通过发酵制得的琥珀酸经由琥珀酸酐进行提纯并且在固定防护床的帮助下从琥珀酸酐除去硫化合物，则可以在长的催化剂寿命的情况下进行氢化。
1,4-丁二醇可以进一步在后续阶段中与二羧酸或二异氰酸酯反应。
与硫化合物一起，其它的含有p、as、sb、bi、sn或卤素例如cl、br或i的破坏性化合物也优选被防护床吸附和/或吸收，使得它们不会进入要与氢化催化剂接触的待氢化的料流。
步骤a)
发酵在生物学中表示有机物质的酶催转化形式。发酵用于许多生物技术生产方法中。这例如通过添加所需的酶或通过添加细菌、真菌或能在酶催新陈代谢过程中发酵的其它生物细胞培养物完成。
这种发酵培养基优选包含酶、细菌、真菌和/或其它生物细胞培养物。另外，发酵培养基包含生物质。
生物质例如理解为表示在自然中直接存在的物质，例如淀粉、纤维素或糖，或从它们衍生的物质，例如甘油，以及通过分裂形成的糖，例如葡萄糖、蔗糖等，和co2。在这方面可以参见wo2010/092155a1以及其中提到的原料来源。琥珀酸的优选制备方法是通过发酵进行的。
所需的微生物可以已经在原料上存在。但是，优选在本发明的发酵工艺中加入纯的单细胞培养物，从而更好地控制发酵和排除不需要的副产物。所以，反应器操作的消毒模式是重要的。
发酵的主要应用领域是用于生产各种不同发酵产品的生物技术，例如生物乙醇，氨基酸，有机酸，例如乳酸、柠檬酸和乙酸，酶例如植酸酶，抗生素，以及其它药物、生物单体和生物聚合物。
关于发酵的更详细信息，可以参见wo2009/024294和wo2010/092155。本发明的反应器可以代替搅拌发酵器以及泡罩塔。发酵方法一般可以参见chmiel；bioprozesstechnik:einführungindiebioverfahrenstechnik[生物处理技术：生化工程介绍]，第1卷，以及chmiel,hammes和bailey；biochemicalengineering。这些方法可以是间歇方法、加料间歇方法、重复加料间歇方法或连续发酵方法，其中循环或不循环生物质。在这些情况下，产率通常随着空气、氧气、一氧化碳、二氧化碳、氨、甲烷、氢气、氮气或合适气体混合物的流通量而增加。
发酵培养基也可以进行预处理；例如可以从发酵培养基除去生物质。为此目的，可以例如使用诸如过滤、沉降和浮选的方法。生物质可以通过离心、分离器、滗析器、过滤器或去浮选(deflotation)装置除去。另外，生物质可以例如以渗析的形式洗涤，从而使得产物产率最大化。发酵培养基可以另外浓缩，例如通过在合适条件下的蒸发浓缩进行。合适的蒸发器是已知的。
根据本发明，发酵可以尤其用于制备琥珀酸或其盐或其衍生物。合适的方法可以例如参见wo2010/092155的第17-19页以及实施例。
例如根据wo2010/092155a1，发酵之后通常从产物分离生物质，例如通过过滤进行。这除去了固体，尤其是细胞。发酵产物可以直接是琥珀酸，但是目前当琥珀酸作为盐得到时能达到最高的产率，从而发酵可以在ph为6-8的情况下进行。这些盐例如是琥珀酸与氨或胺和与碱金属或碱土金属形成的单盐或二盐。混合物也是可能的。琥珀酸可以从这些盐通过酸化得到。这可以例如在酸性离子交换剂的帮助下完成，酸性离子交换剂然后再次再生，通常用无机酸例如盐酸或硫酸进行，或用酸进行酸化，例如甲酸、盐酸、硫酸、碳酸或磷酸。也可以进行所谓的电渗析，其中通过电流和膜形成琥珀酸水溶液以及琥珀酸的相应抗衡离子例如碱金属或碱土金属氢氧化物，后者可以被循环到发酵中。
根据在制备工艺中得到的杂质以及用于获得纯化琥珀酸的操作，后者可以包括含有p、s、as、sb、bi、sn或卤素例如cl、br和i的化合物。
因为发酵是在水中进行，所以琥珀酸或其盐通常是以水溶液的形式得到的。盐进行酸化以得到游离琥珀酸的酸化操作通常也是含水工艺，以得到琥珀酸含量通常为1-15重量％的琥珀酸水溶液，其根据此浓度可以进行温度控制，从而如果不需要的话，琥珀酸不会沉淀出来。
在盐的酸化之前，也可以通过除去水来浓缩溶液，例如通过蒸馏除去或通过全蒸发进行。然后，温热的具有例如10-60重量％琥珀酸盐含量的盐溶液通常可以在20-100℃的温度下酸化。这之后可以进行冷却，从而琥珀酸沉淀出来。结晶的琥珀酸然后从盐水溶液过滤出来，例如盐酸或硫酸的na盐或mg盐。
第一种结晶琥珀酸材料可以在水中再次溶解并再次结晶以进一步提纯，但是由于排料导致产物损失。这可以进行多次以将琥珀酸提纯到所需的规格，但是产率会随着每个结晶步骤而降低。在本发明方法中，优选结晶不超过两次，更优选不超过一次。这也是因为结晶不仅会降低产率，而且也要考虑生产成本。
以此方式制备的琥珀酸通常含有杂质，随后杂质的量随着提纯步骤的数目增加而降低，酸化是如下文所述用hcl进行的，并且％数据是重量％或者按重量计的ppm，是在具体元素的基础上计算的。
在用hcl酸化之后的琥珀酸水溶液：
在第一次结晶之后的晶体：
作为氯计算的卤素的总量0.01-2％
硫0.001-0.1％
氮0.001-0.1％
磷0.01-100ppm
砷、锑、铋、锡的总量0.01-20ppm
镁0.1-1000ppm
铁、锰、铬、钼的总量0.1-100ppm
钙0.1-100ppm
钠、钾的总量0.1-100ppm
在第二次结晶之后的晶体：
作为氯计算的卤素的总量0.01-20ppm
硫0.01-10ppm
氮0.01-10ppm
磷0.01-3ppm
砷、锑、铋、锡的总量0.01-3ppm
镁0.01-3ppm
铁、锰、铬、钼的总量0.01-3ppm
钙0.01-3ppm
钠、钾的总量0.01-3ppm
根据本发明，在步骤a)结束时，基于琥珀酸计的硫含量优选是0.001-0.1重量％或0.01-10ppm。
优选，在步骤a)中，琥珀酸是通过从至少一种碳源发酵、并且在从发酵培养基分离生物质之后通过酸化转化成酸制备的。更优选，如此制得的琥珀酸在没有进行任何其它/额外提纯步骤的情况下被转移到步骤b)中。
除非另有说明，在下述步骤中提到的温度是基于在具体蒸发或蒸馏中的底部。除非另有说明，所述压力是基于蒸馏的顶部(顶部压力)。在简单蒸发的情况下，压力是在蒸发阶段中的压力。
步骤b)
在本发明方法中，琥珀酸然后作为水溶液或作为熔体加入本发明步骤b)中，其可以仍然含有水。根据水含量，溶液中的水可以在第一个步骤中被除去，在这种情况下，琥珀酸向酸酐的转化可以已经开始，在这种情况下水再次被释放并然后也在此步骤中被除去。优选将浓度为5-50重量％的琥珀酸溶液引入一个或多个串联或并联连接的蒸发装置中，其中优选在100-250℃的温度(在底部测量的温度)和优选在50-1000毫巴绝对压力下蒸馏出水。优选150-220℃，特别优选150-200℃，优选的压力是0.1-0.5巴绝对压力，更优选0.15-0.3巴绝对压力。为了优化能源利用，蒸发装置可以任选地在一体化系统中与其它生产装置连接。塔可以位于蒸发装置的顶部以防止琥珀酸或酸酐通过回流发生损失。蒸发器装置可以例如是单个罐，其可以是搅拌的和/或循环泵送的。也可以是降膜、薄膜、自然循环、强制循环或螺旋管式蒸发器。底部产物中存在已经形成的琥珀酸酐，并且具有水含量为优选0.01-30重量％、优选0.05-15重量％、更优选0.1-10重量％，此底部产物可以然后原样转移到步骤c)中，或可以在其它蒸馏装置中进一步转化和浓缩。
步骤c)
在步骤c)中，来自步骤b)的琥珀酸酐被转化成气相。
优选，步骤c)可以在至少一个蒸馏装置中在0.02-2巴的顶部压力和100-300℃的底部温度下进行，并同时经由底部除去高沸点物。优选，在此实施方案中，步骤c)在比步骤b)更低的压力下进行，并且在步骤c)中，经由顶部除去水和任何低沸点物，并且经由侧取料得到气态琥珀酸酐。
或者，步骤b)和步骤c)可以合并，并且在至少一个蒸馏装置中在0.02-2巴的顶部压力和100-300℃的底部温度下进行，如下文所述优选经由底部除去高沸点物、经由顶部除去水和经由侧取料回收气态琥珀酸酐。这些工艺实施方案将在下文中各自详述。
在此步骤中，与水一起，优选除去有害的羧酸，例如甲酸和尤其乙酸，从而它们不会随后由于腐蚀作用而损害催化剂。
在这种其它蒸馏装置(或者串联或并联的多个蒸馏装置)中，可仍然含有琥珀酸的琥珀酸酐进一步提纯或制备。在这里重要的是，琥珀酸酐被转化成气相，从而其可以优先从高沸点杂质分离出来。为了使得提纯效果最大化，蒸馏优选在回流下操作。优选，基于琥珀酸/琥珀酸酐加入量计的回流体积是0.1-10份，更优选0.2-5份。经由底部排出高沸点物。
在此阶段中，有两种优选的工艺方案：在一个方案中，高沸点物是在100-300℃、优选150-270℃、更优选170-250℃(底部温度)和0.02-2巴绝对、优选0.03-1巴、更优选0.04-0.5巴的(顶部)压力下从气态琥珀酸酐分离。在这种情况下，以气态形式产生的琥珀酸酐优选不冷凝以制备thf，并且从蒸馏装置排出。然后，此琥珀酸酐被转移到本发明的阶段c)中。
在另一个方案中，包括连接/合并本发明的步骤c)至e)，琥珀酸酐在氢气的存在下蒸发，同时一部分气态琥珀酸酐冷凝以产生回流。剩余的琥珀酸酐与氢气一起从防护床通过以进行氢化。这通常在150-300℃、优选160-270℃、更优选180-250℃的底部温度和在1-65巴、优选2-30巴、更优选5-20巴的压力(绝对)下进行。在一个优选方案中，琥珀酸酐暴露于氢气料流，用于琥珀酸酐与具有比琥珀酸酐更高沸点的溶剂一起蒸发。这种操作的优点是例如用于驱除或汽提酸酐的塔可以更有效地操作，这是因为即使在酸酐浓度降低的情况下，塔板也被高沸点溶剂润湿。此溶剂优选通过汽提塔循环。对于琥珀酸酐和氢气优选呈惰性的这种溶剂的例子是基于c4-c15醇的邻苯二甲酸酯或对苯二甲酸酯，例如邻苯二甲酸二丁酯，相应环氢化的邻苯二甲酸酯或对苯二甲酸酯，烃，基于环氧乙烷和/或环氧丙烷的醚，等等。
为了提高产率，含有琥珀酸酐的底部料流可以全部或至少部分地循环到一个或多个先前阶段中。但是，特别是在较长时间操作的工业产物体积thf的制备工艺的情况下，用于避免聚集的排料是有利的。所以优选这种排出料流在其它蒸馏装置中进一步后处理。在这里优选使用薄膜蒸发器，其中从顶部蒸馏出琥珀酸酐，然后循环到一个先前阶段中。高沸点物料流被排出。蒸发优选在100-300℃、更优选150-270℃、尤其优选180-250℃和优选1-200毫巴绝对、优选3-100毫巴、更优选5-50毫巴的压力下进行。
为了在本发明步骤c)中除去有害的碱性含氮化合物，优选将这种碱性化合物转化成高沸点物质。这些碱性含氮化合物可以例如是氨、脂族胺、氨基酸等。为了防止它们与琥珀酸酐一起被转化成气相，有利的是将它们转化成高沸点化合物。这例如通过在能与碱性化合物形成高沸点盐的酸的存在下操作完成。这些的例子是高沸点羧酸的盐，酸例如是己二酸，酸性氨基酸，磺酸例如十二烷基苯磺酸、甲磺酸，无机酸例如磷酸、硫酸，或杂多酸例如钨磷酸。优选按照每当量碱性化合物计加入1-1.5摩尔当量的酸。任选地除了成盐之外，另一个优选的选择是将碱性含氮化合物以化学方式转化成高沸点化合物，例如形成酰胺。为此目的，它们可以例如被转化成磺酸铵或羧酸铵，其中停留时间是0.1-2小时，温度是150-300℃。这可以例如在蒸发装置的底部中进行。合适的共反应物例如是上述磺酸或羧酸。如果碱性含氮组分没有在氢化之前被显著除去，则预计在一些情况下，对于制备thf所需的酸性催化剂中心将被逐步中和，并且thf的产率将因此降低。
步骤e)
在本发明的步骤e)中，气态琥珀酸酐与氢气一起被加入气相氢化中。在这里，氢气相对于琥珀酸酐的摩尔比率优选是20-300:1，优选30-250:1,更优选50-200:1。(绝对)压力是优选1-65巴，更优选2-30巴，尤其优选5-20巴。温度优选是150-350℃，更优选170-320℃，尤其优选200-300℃。
用于氢化的多相催化剂优选具有选自ru、re、co和cu的至少一种元素作为氢化金属。优选的催化剂至少含有cu。基于催化剂的总重量计，氢化金属的重量百分比(作为元素计算)优选是0.5-80％。在cu的情况下，优选的比例是10-80％,更优选25-65％。
氢化金属优选已施用于载体体系上。合适的载体优选具有酸性中心，并优选含有基于b、al、si、ti、zr、la、ce、cr或碳的氧化物，例如是活性炭的形式。非氧化物形式的其它载体的例子是sic。
催化剂的制备例如通过在载体上浸渍活性金属前体进行，例如cu盐溶液。也合适的是沉淀的催化剂，其中活性组分沉淀到载体上，或从它们的溶解前体与载体材料一起沉淀。在催化剂材料进行干燥和任选地煅烧之后，催化剂优选在开始氢化之前用氢气活化。
特别优选的催化剂含有cu以及氧化铝。
多相催化剂通常是成型体，其具有超过1毫米的平均粒径。优选使用挤出物、片料、星形挤出物、三叶形物、中空体等等。
可用于氢化的反应器包括本领域技术人员公知的类型。例子是竖式反应器、管壳式反应器、流化床反应器等。氢化可以在一个反应器中或在并联或串联布置的多个反应器中进行，包括彼此合并的两种或更多种类型。在反应器末端处，琥珀酸酐的转化率优选是>95％，优选>99％，更优选>99.9％。在反应器的下游，带有产物的气体料流优选被冷却到低于60℃，从而冷凝thf。优选低于40℃，特别优选低于20℃。这也可以按照两个或更多个阶段进行，在这种情况下通过使用两个或更多个冷却器，温度沿着气体料流而降低。优选用循环气体进行氢化。为此目的，已经基本上脱除产物的气体料流经由循环气体压缩器被循环到反应中，在这种情况下其优选用于蒸发琥珀酸酐。由于氢化被消耗的氢气以及经由废气或溶解在液体出料中的气体所产生的任何损失被相应地替代。当用废气操作以排出任何惰性物质例如氮气和氩气时，它们与氢气一起引入或与能形成例如甲烷或二氧化碳的化合物一起引入，基于所加入的新鲜氢气计的优选小于10％、更优选小于5％、尤其优选小于3％的量被排出。
步骤d)
本发明的上游步骤d)对于可以在高选择性和高转化率下长期操作氢化工艺而言是十分重要的。这能通过在催化剂或吸收剂、也称为防护床上吸收会形成挥发性化合物并与琥珀酸酐一起进入氢化的催化剂毒物来实现，所述催化剂毒物含有例如元素p、s、as、sb、bi、sn或卤素例如cl、br和i，尤其是硫。
如果可能的话，用于吸收这些催化剂毒物的催化剂是不会损害琥珀酸酐的催化剂，相反，此催化剂优选已经具有朝向所需产物方向的氢化作用，并且在吸收催化剂毒物之后可以具有降低的氢化活性，且对于酸酐或者经由在循环气体中夹带的任何产物例如thf不具有任何分解作用。优选，催化剂具有非常尖锐的分布，其具有对于催化剂毒物的高吸收容量。尖锐的分布表示所提到的催化剂毒物被吸收在防护床中的在空间上非常窄的区域内，并且在防护床的长度上不具有宽分布。这使得可以按照受控的方式交换已用过的防护床，这对于交换仅仅少量的防护床而言是必要的。优选的是，通过检测硫的行为，在反应条件下达到至少90％的吸收容量时，仅仅10％的硫在沿着氢化路径或防护床的额外50cm、优选40cm、更优选30cm之后被吸收。应当注意的是，由于其制备方法，这些催化剂例如含有硫酸盐，会扭曲检测值。在这种情况下，必要的是从由在氢化进料中的硫所引起的数值相应地减去硫的“零值”。
适用于除去p、s、as、sb、bi、sn和卤素例如cl、br和i、尤其除去硫的催化剂含有例如mo、co、ru、re和cu，除非它们已经具有氢化作用，例如zno。优选ru和cu，特别优选cu。当能吸收催化剂毒物的金属的含量最大时，这是有利的。因此，用于吸收有毒成分的含量，作为元素检测，优选是基于催化剂总重量计的大于10％，优选>25％，更优选>40％，但优选不大于90％，这是因为否则能吸收的表面积将变得过小。归一化成金属含量的硫吸收容量优选是0.5-10重量％,更优选1-10重量％。
在一个特别优选的实施方案中，用于除去催化剂毒物的催化剂含有与实际氢化催化剂相同的成分，其中在理想情况下使用与用于氢化并除去毒物所用相同的催化剂，从而避免在向装置装料中的扰乱或额外的催化剂生产复杂化。
用于除去催化剂毒物的催化剂优选以固定层的形式使用，例如在竖式反应器或管壳式反应器中。这可以通过在空间上与实际的氢化催化剂分开进行，即在两个装置中进行，从而避免过多数目的装置，但是优选在一个反应器中与氢化催化剂一起。与使用仅仅一个或多于一个装置无关，如果可能的话在完全装载之前时不时地除去催化剂并再次布置催化剂，则可以用最小量的用于除去催化剂毒物的催化剂操作。当本发明方法必须在任何情况下停车时可以建议如此操作，例如用于保养操作。
实际氢化催化剂与用于除去毒物的催化剂之间的体积比率优选是3-200：1，优选5-100：1，更优选10-50：1。
用于除去毒物的催化剂优选在使用之前在与实际氢化催化剂相似的温度和条件下用氢气活化。以此方式，氢化催化剂的寿命可以达到大于6个月，优选大于1年。
硫化合物和其它催化剂毒物的去除也可以在液相中进行。当在液相中进行要获得所需产物的其它工艺步骤时，这是有利的，例如琥珀酸酐或者琥珀酸向琥珀酸二酯的氢化或酯化，例如琥珀酸二甲酯，其然后在气相中氢化。
这些催化剂与可用于气相中的那些催化剂是相同的，并且如果它们是天然存在的金属，则已经例如用氢气预先活化。用于在液相中除去不需要的次要组分的温度优选是50-250℃，优选70-230℃，更优选90-210℃。
压力在原则上是不重要的，前提是没有沸腾。压力是0.5-300巴绝对压力。如果使用金属材料，则不需要的组分的去除操作优选在氢气的存在下进行。
用纯酸酐处理也是可能的，或者其可以溶解在惰性溶剂或反应产物例如thf、γ-丁内酯或丁二醇中，或溶解在甲醇或水中。
步骤f)
优选，本发明方法还包括下游步骤f)，其包括从四氢呋喃、1,4-丁二醇和/或γ-丁内酯蒸馏分离水和高沸点物。优选，在制备四氢呋喃中的步骤f)是在至少三个蒸馏塔中进行的，其中：
f1)在第一个蒸馏塔中，在底部除去高沸点物，并且在顶部得到四氢呋喃/水共沸物，
f2)来自步骤f1)的四氢呋喃/水共沸物在第二个塔中分离，其中第二个塔在比第一个塔f1)更高的压力下操作，其中四氢呋喃/水共沸物在顶部被除去并优选循环到步骤f1)中，并且经由底部得到四氢呋喃，和
f3)将在步骤f2)中经由底部得到的四氢呋喃加入第三个塔，其中经由底部排出高沸点物。
下面详细描述步骤f)的优选实施方案。
本发明的步骤f)包括氢化出料的提纯。这主要包含两种氢化产物thf和水，和另外基于thf产物计的少量的优选按摩尔计小于7％正丁醇、优选小于5％、优选小于2％、优选小于1％的γ-丁内酯，和通常基于thf按摩尔计的低于1％、优选低于0.5％的其它产物，例如正丙醇、甲醇、丁醇、正丁醛、正丁基甲基醚和其它可忽略量的化合物。在氢化催化剂的整个使用寿命中，基于所用琥珀酸酐计的thf产率优选是大于90％，更优选大于95％，尤其优选大于96％。
氢化出料在第一个塔中脱除高沸点物，其中在顶部除去thf/水共沸物，其可以任选地还含有正丁醛和其它低沸点物，并且经由底部除去水、正丁醇和所形成的任何γ-丁内酯。这种底部产物可以单独地分馏，从而得到丁醇和γ-丁内酯，在这种情况下后者可以被循环到氢化工艺中。顶部产物被引入另一个塔，其优选在比第一个塔更高的压力下操作。在这里，再次在顶部除去thf/水共沸物，但是此时因为较高的压力，所以具有较高的水含量。此共沸物优选被循环到第一个塔。如果在氢化中已经形成甲醇，则甲醇可以在此塔中与一部分thf一起在顶部排出，在这种情况下优选在精馏段中经由侧取料得到thf/水共沸物。来自第二个塔的底部产物，基本上是纯thf(<1000ppm的水)，然后原样使用，或者在第三个塔中再次“精细蒸馏”，例如用于排出任何高沸点物，例如正丁醛。具有优选10-80个、更优选40-60个理论塔板的第一个塔在优选0.5-4巴、更优选1-3巴的绝对压力下操作，并且具有优选10-70个、更优选40-60个理论塔板的第二个塔在优选5-20巴、更优选6-12巴的绝对压力下操作。这些塔可以具有不同的内件，例如无规填料、片状金属填料、织物填料或塔板。
氢化出料的后处理也可以如de-a-3726805或wo03/074507中所述进行。其它的提纯概念包括例如通过膜过滤贫化水。也可以通过浓缩的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液除去水。根据这些除水方法，thf优选在至少一个塔中进一步提纯。
上述是关于制备四氢呋喃(thf)的优选工艺方案。
如果选择1,4-丁二醇作为产物，则在第一个蒸馏步骤中，从丁二醇蒸馏出水和副产物，例如醇，例如正丁醇、正丙醇和thf。在第二个步骤中，丁二醇如下进行提纯：将丁二醇引入例如具有侧取料的塔，并在顶部除去与丁二醇不同的低沸点组分例如γ-丁内酯，经由侧料流得到丁二醇，并经由底部排出高沸点物。高沸点物和γ-丁内酯可以至少部分地排出返回到氢化中，例如达到大于50％的程度。除了具有侧取料的一个塔之外，也可以使用两个单独的塔，在这种情况下在第二个塔的顶部作为纯产物得到丁二醇。
如果γ-丁内酯是产物，则蒸馏提纯可以按照与对于丁二醇所述相同的方式进行。
下面将通过实施例详细描述本发明。
实施例
实施例1:得到琥珀酸酐(sa)
根据wo2010/092155a1中实施例6得到的粗制发酵出料在除去生物质之后通过用hcl过滤到ph为3来酸化。将此混合物连续地泵送到具有泵送循环的延迟容器和在其顶部上的塔。在约4小时的平均停留时间之后，在200毫巴和180℃的底部温度下蒸馏出水。在约180℃下的液体底部料流含有高沸点物、sa和小于5％的游离琥珀酸，将此液体底部料流连续地加入在精馏段中具有侧取料的塔中，并在50毫巴的顶部压力和约180℃的底部温度下蒸馏。在顶部基本上除去水，其含有按重量计2ppm的n，并且经由侧取料取出sa，和经由底部取出高沸点物。在高沸点物中具有0.03重量％的n和0.02重量％的s。以此方式，也可以得到sa，基于在发酵出料中的琥珀酸计，其产率是约97％。sa具有按重量计5ppm的硫含量。
实施例2a:氢化成thf
在实施例中使用的装置包括具有储库和泵的微量加热式进料段，用玻璃环填充的蒸发器，长度为3m和内直径为2.7cm且配备外部油加热或冷却夹套和内部热电偶管的管式反应器，第一个水冷却式分离器，被冷却到6℃的第二个分离器，和循环气体鼓风机，以及新鲜气体和废气装置。对于琥珀酸酐的蒸发，将琥珀酸酐(sa)、循环气体和新鲜氢气通入蒸发器。新鲜氢气与sa之间的摩尔比率是2.1：1，并且过量气体作为废气排出。循环气体与sa之间的摩尔比率是约100：1。
对比例2b：
向反应器装入1l的cuo(50重量％)/al2o3催化剂(2.5mm挤出物)。在催化剂上加入100ml的玻璃珠作为惰性床。在用氮气惰化之后，催化剂用氮气/氢气混合物在标准压力下活化。(将气体料流调节到99.5％氮气和0.5％氢气，然后将反应器加热到130℃。在2小时之后，将反应器按照5℃的间隔进一步加热，其中每个温度设置保持30分钟。在达到180℃时，氢气含量增加到1％，并在1小时之后达到5％并再持续1小时，然后氢气含量升高到100％)。在催化剂已经活化之后，循环气体鼓风机开始操作，并且在反应器中的压力被调节到9巴绝对压力，反应器温度被调节到230℃。
然后，将sa在顶部开始加入反应器。连续地加入100g的sa/h。然后，在三个反应器的第一个反应器中的温度升高到245℃，然后降低到接近油加热/冷却水平(约230℃)，然后在三个催化剂床的最后一个中回升到235℃，然后刚好在催化剂床末端的上游处再次降低到接近230℃。
收集和合并在分离器中得到的液体反应出料，并用气相色谱分析(gc面积％)。检测得到98.3％thf和1.5％正丁醇。余量是由数种化合物组成，其中每种组分不超过0.05％，例如正丁醛、二丁醚和γ-丁内酯。
在操作1000小时之后，在反应器中的温度分布已经变化，其中具有最高温度的位置已经向后移动一些，并且在反应器末端的反应温度是约232℃，即不再达到油加热/冷却水平。在氢化出料中是95.1％thf，1.8％正丁醇，2.8％γ-丁内酯，0.1％sa，和小于0.05％的各种化合物例如正丁醛、丁酸、二丁醚和甲基丁基醚。
然后在短时间内，必须关闭此设备，因为分离器有堵塞的风险，这可能是因为sa的沉积。
本发明实施例2b：
重复进行对比例2，不同的是在1l催化剂上，而不是在100ml的玻璃珠上，按照以下顺序加入材料：10ml的玻璃珠，50ml的cuo(60重量％)/al2o33mm片料，和40ml的玻璃珠。在两种cu催化剂之间的玻璃珠使得它们更容易各自被取出以进行预期的分析。考虑到反应器内直径和含有热电偶的内管，50ml催化剂的引入高度是约10cm。
在2000小时的实验时间之后，实验在温度分布或排料组成方面没有任何明显变化的情况下停止。因此，在出料中测得98.2％thf、1.6％正丁醇。余量是由数种化合物组成，其中每种组分不超过0.05％，例如正丁醛、二丁醚和γ-丁内酯。
通过在三个塔中蒸馏，产物进行提纯，其中在第一个塔中经由底部排出基本上水、丁醇和γ-丁内酯，并且在比第一个塔更高的压力下操作的第二个塔中在顶部蒸馏除去水/thf共沸物，此水/thf共沸物被循环到第一个塔，并在第三个塔中经由底部得到无水thf，其基本上不含丁醛(底部产物)。所得的thf具有>99.9％的纯度，并可以原样使用，例如用于制备聚thf。其含有按重量计小于1ppm的n。
在保护氮气下按照5个等份取出50ml的cu催化剂片料，并分析它们的硫含量。与在未使用的催化剂中的硫含量0.01重量％相比，在第一个两层中的硫含量分别是1.5％和0.3重量％，在第三层中的硫含量是0.1％，并且在第四和第五层中的硫含量都是约0.02％。在反应条件下，对于硫的最大吸收容量因此是至少1.5重量％。
氢化成1,4-丁二醇
对比例3：
将来自实施例1的琥珀酸酐作为20重量％水溶液在re/pt/c催化剂上按照与de10009817a1中实施例1所述相似的方式氢化(进料速率是100g/h，温度是155℃，压力是220巴，20mol氢气/h，120ml催化剂，管式反应器，直径为2cm，滴流模式)。首先，在100％转化率下的1,4-丁二醇产率是约95％(其余是：丁醇、丙醇、thf和γ-丁内酯)。在仅仅100小时之后，转化率降低到98％，丁二醇的产率仅仅是90％。
实施例4(本发明)：
重复进行实施例3，不同的是使得50g/h的琥珀酸酐在125℃下在1.5巴表压和5标准升氢气/h下按照液相模式从实施例2b所得的100ml催化剂通过(管式反应器，油加热，直径2cm)。收集出料，并根据对比例3所述溶解在水中，并如这里所述进行氢化。即使在100小时之后，氢化结果也与开始时相同(98％丁二醇产率，100％转化率)。