纯化1,4-二氨基丁烷的方法、由所述方法纯化的1,4-二氨基丁烷和由其制备的聚酰胺的制作方法_2

文档序号:8500627阅读:来源:国知局
器进行。
[0035] 在纯化方法的一些实施方式中,包括1,4-二氨基丁烷的组合物的分离可在约 30°C -约158°C的蒸气温度和约lOmmHg-约760mmHg的压力进行,和在一些实施方式中在约 40°C -约120°C的蒸气温度和约70mmHg-约200mmHg的压力进行。在这些条件下可以高的 产率分离包括1,4-二氨基丁烷的组合物。在这些温度和压力范围内分离的包括1,4-二氨 基丁烷的组合物可经由冷凝处于液态。
[0036] 经分离的包括1,4-二氨基丁烷的组合物可储存在例如设置于反应器的顶部和蒸 馏塔之间的储槽中,但不限于此。经分离的包括1,4_二氨基丁烷的组合物可以本领域中可 用的任何方式储存。
[0037] 在纯化方法的一些实施方式中,通过蒸馏从碱性组合物分离包括1,4-二氨基丁 烷的组合物和通过分馏从包括1,4-二氨基丁烷的组合物收取1,4-二氨基丁烷可连续地进 行。换言之,可通过蒸馏从碱性组合物分离包括1,4-二氨基丁烷的组合物,且同时可通过 分馏将该组合物进一步分离成1,4-二氨基丁烷和其他组分以选择性收取1,4-二氨基丁 烷。通过分馏收取的1,4-二氨基丁烷可为最终产品。
[0038] 在纯化方法的一些实施方式中,通过分馏收取1,4-二氨基丁烷可使用蒸馏塔进 行。例如,从包含碱性组合物的反应器蒸发的包括1,4-二氨基丁烷的组合物可连续地流入 蒸馏塔中以从其选择性地收取1,4-二氨基丁烷。例如,可将包括1,4-二氨基丁烷的组合 物引入蒸馏塔的中间区域中。向其供应包括1,4-二氨基丁烷的组合物的区域可取决于反 应条件和蒸馏塔条件而改变。
[0039] 在纯化方法的一些实施方式中,蒸馏塔可在约30°C -约158°C的蒸气温度和约 lOmmHg-约760mmHg的压力操作,和在一些实施方式中在约80°C -约120°C的蒸气温度和 约70mmHg-约200mmHg的压力操作。在这些温度和压力范围内可以高的产率得到1,4-二 氨基丁烷。
[0040] 在纯化方法的一些实施方式中,1,4_二氨基丁烷可在蒸馏塔的下部区域中收取, 并且例如,可在蒸馏塔的上部区域中收取水和氨。
[0041] 在纯化方法的一些实施方式中,在从碱性组合物分离包括1,4-二氨基丁烷的组 合物之后,可从残留的浆料收取副产物。例如,可通过进一步纯化从残留的浆料收取副产 物。当残留的浆料包括细菌细胞时,可在用水完全溶解残留的浆料并从中除去细菌细胞之 后收取副产物。
[0042] 副产物可为,例如,选自硫酸钠、硫酸钾、硫酸镁、硫酸锂、硫酸钡和硫酸铵的至少 一种。
[0043] 例如,1,4-二氨基丁烷可如下纯化。
[0044] 发酵步驟
[0045] 首先,可通过培养微生物(即细菌细胞)制备包括1,4-二氨基丁烷及其盐的发酵 溶液。
[0046] 发酵步骤中使用的微生物可为突变的棒状杆菌(Corynebacterium)微生物或突 变的大肠杆菌(Escherichia coli)。微生物的培养可使用已知方法例如分批培养、连续培 养或补料分批培养进行。作为培养条件,可用碱性组合物将发酵溶液的pH调节到pH 7。在 向发酵溶液中添加氧气或含氧气的气体混合物之后,可将发酵溶液在约20°C -约45°C、和 在一些实施方式中约25°C -约40°C的温度培养约10小时-约160小时。此处所用的培养 基可为,例如,XQ37/pKKSpeC菌株、葡萄糖和硫酸铵((NH 2)2S04)的混合物。XQ37/pKKSpeC 菌株可以如韩国专利申请No. 2009-0107920中公开的相同方式制备。
[0047] 细菌细朐除去步g聚
[0048] 接下来,可从发酵溶液除去细菌细胞。可省略细菌细胞的除去。
[0049] 从发酵溶液除去细菌细胞可使用任何方法(例如,但不限于离心、压滤、硅藻土过 滤、旋转真空过滤、膜过滤或凝聚/浮选)进行。例如,细菌细胞的除去可使用膜过滤器进 行。可将中性发酵溶液通过膜过滤器分离成滤液和细菌细胞淤浆(sludgy)。细菌细胞和 不能通过膜过滤器微孔的其他杂质可被除去,而仅通过膜过滤器微孔的液体可作为滤液得 到。由于不能通过膜过滤器微孔而未包括在滤液中的残留的细菌细胞淤浆或细菌细胞淤浆 溶液可从中性发酵溶液分离和除去。膜过滤器可为能从中性发酵溶液除去细菌细胞的任何 过滤器。本领域普通技术人员可容易地设定膜过滤器从中性发酵溶液分离和除去细菌细胞 的操作条件。例如,在除去细菌细胞之前,中性发酵溶液可在约50°C预加热。这是为了提高 细菌细胞除去效率。当在约50°C进行中性发酵溶液的预加热时,滤液可以比温度低于50°C 时高的速率通过过滤器,由此降低过滤时间,且从而还可预期提高的生产率。过滤可在约 1.0-1. 5atm的跨膜压(TMP)进行。TMP是对以竖直方向流动的流体在水平方向上施加的压 力水平,即通过横穿膜过滤器的流体切向施加在膜上的压力。膜过滤器的孔尺寸也是本领 域普通技术人员可容易地选择的。例如,膜过滤器的孔尺寸可在约0. 01 um-约0. 15 ym的 范围内。
[0050] 膜过滤器在其初始操作阶段可具有在该膜过滤器的表面上形成凝胶层的时间。 这是用于通过在膜过滤器的表面上形成细菌细胞的薄层而使滤液的渗透通量(permeate flux)长时间保持在恒定的水平。该操作可确保相对恒定的滤液渗透通量且可防止频繁清 洗膜过滤器。一旦完成凝胶层的形成,就可通过膜过滤器得到滤液。
[0051]第一浓缩步骤(7k除去步骤)
[0052] 接下来,可通过从其除去水而浓缩其中除去或未除去细菌细胞的发酵溶液。
[0053] 水的除去可使用真空浓缩方法和/或蒸发浓缩方法进行。可使用任何浓缩器,例 如,但不限于选自离心浓缩器、蒸发浓缩器、自然循环蒸发器、低温真空浓缩器、旋转真空浓 缩器、真空蒸发浓缩器、薄膜浓缩器和平面浓缩器(planar concentrator)的至少一种。
[0054] 例如,发酵溶液的浓缩可使用低温真空浓缩进行。例如,从其除去或未除去细菌 细胞的发酵溶液的浓缩可在约10°c -约100°C (例如,约45°C -约70°C )的蒸气温度和 约lOmmHg-约760mmHg(例如,约70mmHg-约200mmHg)的压力进行。基于经浓缩的发酵 溶液(即,浓缩物)的总重量计,通过从发酵溶液中除去水而得到的所得浓缩物可具有约 15wt% -约45wt%的水含量,和在一些实施方式中约20wt% -约40wt%的水含量,和在一 些其他实施方式中约30wt% -约40wt%的水含量。
[0055] pH调节步骤
[0056] 接下来,可向经浓缩的发酵溶液中添加碱以将经浓缩的发酵溶液的pH调节到碱 性pH。
[0057] 经浓缩的发酵溶液的pH可通过添加选自氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化 钾、氢氧化钡和氢氧化铵的至少一种碱(例如,通过添加氢氧化钠)而调节。碱性发酵溶液 可具有约12. 0或更高、和在一些实施方式中约12. 0-约14. 0的pH。当碱性发酵溶液具有 小于12. 0的pH时,1,4-二氨基丁烷可部分地与盐组合存在,使得难以从碱性发酵溶液分离 1,4-二氨基丁烷。然而,当碱性发酵溶液具有12或更高的pH时,1,4-二氨基丁烷可与碱 性发酵溶液中的盐分开存在,且由此可通过蒸馏容易地分离,从而提高1,4-二氨基丁烷的 收取率。
[0058] 收取步驟
[0059] 收取步骤可包括第二浓缩步骤和蒸馏步骤。这两个步骤在实践中可连续地进行。
[0060]第二浓缩步骤(包括1, 4-二氨基丁烷的蒸气和/或冷凝物的分离)
[0061] 接下来,可从碱性的经浓缩的发酵溶液分离主要包括1,4-二氨基丁烷的蒸气和/ 或冷凝物。
[0062] 在第二浓缩步骤中,可将碱性的经浓缩的发酵溶液放入浓缩器中,并例如在约 lOmmHg-约760mmHg的压力或在约70mmHg-约200mmHg的压力的真空中浓缩。第二浓缩步 骤可例如在约30 °C -约158 °C的温度或在约40 °C -约120 °C的温度进行。
[0063] 由第二浓缩步骤得到的包括1,4-二氨基丁烷的蒸气可通过冷凝或直接供应到蒸 馏塔中用于接下来的蒸馏步骤。
[0064] 在第二浓缩步骤
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