一种醇回收溶液及其使用方法与流程

1.本发明涉及一种醇回收溶液。本发明还提供了一种在适合于大规模地且在节能条件下从水溶液中分离或纯化醇的工艺中使用的溶液。


背景技术：

2.申请人先前已研发一种温敏性溶液，其包含如wo2018/067019中公开的叔胺和可烯醇化(enolisable)羰基，以及如wo/2019/070134中公开的盐回收溶液。
3.对于消费品、药物、工业醇和饮料的制造商来说，对含醇的废弃物流的合适管理可能是具有挑战性的。标准的处置选项(例如燃料共混和危险废弃物焚烧等)昂贵并且不支持再利用、循环利用或废弃物最小化的愿望。大多数的溶剂回收厂依赖于从废弃物流中蒸馏溶剂，而这样做的能源消耗量大。例如，许多醇废弃物流中存在的醇的浓度非常低，因此可能有相当大的能源投入来回收本来少量的醇。
4.本发明的目的是提供一种克服这些困难的醇回收溶液，或至少提供一种有用的替代方案。


技术实现要素：

5.一方面，本发明涉及一种用于从水溶液中回收醇的组合物，所述组合物包含：
6.a)回收溶液，其包含至少一种含叔胺的化合物和至少一种可烯醇化羰基；和
7.b)过程水溶液(aqueous process solution)，其包含所述醇，
8.其中所述回收溶液与所述过程水溶液不可混溶，并且在没有半透膜的情况下至少一部分所述醇从所述过程水溶液中转移到所述回收溶液中。
9.另一方面，本发明提供了一种用于从水溶液中回收醇的组合物，所述组合物包含：
10.a)回收溶液，其包含至少一种含叔胺的化合物和至少一种可烯醇化羰基；和
11.b)过程水溶液，其包含所述醇，
12.其中所述回收溶液和所述过程水溶液直接接触，不可混溶，并且至少一部分所述醇从所述过程水溶液中转移到所述回收溶液中。
13.另一方面，本发明提供了一种用于从水溶液中回收醇的组合物，所述组合物包含：
14.a)回收溶液，其包含至少一种含叔胺的化合物和至少一种可烯醇化羰基；和
15.b)过程水溶液，其包含所述醇，
16.其中所述回收溶液与所述水溶液不可混溶。
17.在一个实施方案中，所述醇回收溶液包含：
18.a)至少一种含叔胺的化合物；和
19.b)至少一种式i的可烯醇化羰基，
[0020][0021]
其中
[0022]
c)r1和r2独立地选自-c
1-c
20
烷基和-c
3-c7单环；或
[0023]
d)r1或r2之一选自-o-(c
1-c7烷基)，另一个选自-c
1-c7烷基，或
[0024]
e)r1和r2一起与所述式i的羰基形成3-15元单环酮或3-15元单环杂环酮或苯乙酮。
[0025]
在一个实施方案中，所述过程水溶液中的醇包括选自乙醇、丁醇、异丙醇、甲醇、叔丁醇或其混合物的醇。
[0026]
另一方面，本发明提供了一种使用包含至少一种含叔胺的化合物和至少一种可烯醇化羰基的溶剂回收溶液从水溶液中分离醇的方法，所述方法包括以下步骤：
[0027]
使含醇的水溶液与所述溶剂回收溶液接触；
[0028]
1)在没有半透膜的情况下，使所述水溶液中的一种或多种醇转移到所述溶剂回收溶液中；和
[0029]
2)从所述水溶液中分离回收的醇。
[0030]
另一方面，本发明涉及在没有半透膜的情况下使用醇回收溶液从水溶液中回收醇。
[0031]
一方面，本发明提供了在没有半透膜的情况下将醇回收溶液用于从水溶液中回收醇的用途，其中所述醇回收溶液包含：
[0032]
a)至少一种含叔胺的化合物；和
[0033]
b)至少一种可烯醇化羰基；
[0034]
其中所述醇回收溶液与所述水溶液不可混溶。
[0035]
前面的简要概述宽泛地描述了本发明的某些实施方案的特征和技术优点。进一步的技术优点将在以下本发明的详细描述和实施例中进行描述。
[0036]
前面的简要概述宽泛地描述了本发明的某些实施方案的特征和技术优点。进一步的技术优点将在以下本发明的详细描述和实施例中进行描述。
[0037]
当结合任何附图和实施例进行考虑时，将从本发明的详细描述中更好地理解被认为是本发明特色的新的特征。然而，本文中提供的附图和实施例旨在帮助说明本发明或帮助加深对本发明的理解，而并非旨在限制本发明的范围。
附图说明
[0038]
图1示出了含乙醇于水中的水溶液的渗透压与乙醇的重量％的关系图。
[0039]
图2示出了在40℃下在5％乙醇于水中的情况下，不同体积比的醇回收溶液的渗透压。
[0040]
图3示出了使用不同比例的醇回收溶液下乙醇提取的气相色谱图。
[0041]
图4示出了醇回收溶液在暴露于水(95％)和乙醇(5％)的混合物前后的气相色谱图，以及水(95％)和乙醇(5％)的混合物在暴露于醇回收溶液前后的气相色谱图。
[0042]
图5示出了各种2-壬酮、水、乙醇、三戊胺溶液的标准溶液在一个温度范围内的渗
透压图。
[0043]
图6示出了各种5-壬酮、水、乙醇、三戊胺溶液的标准溶液在一个温度范围内的渗透压图。
[0044]
图7示出了各种辛酮、水、乙醇、三戊胺溶液的标准溶液在一个温度范围内的渗透压图。
[0045]
图8示出了使用不同比例的醇回收溶液(吸收剂)下乙醇吸收的图。
[0046]
图9示出了比较不同比例的醇回收溶液(吸收剂)中乙醇和水含量的图。
[0047]
图10示出了乙醇吸收和水交叉进入醇回收溶液(吸收剂)的图，其中吸收剂:具有不同乙醇含量(％)的醇进料溶液的比例为40:1。
[0048]
图11示出了乙醇吸收和水交叉进入醇回收溶液(吸收剂)的图，其中吸收剂:具有不同乙醇含量(％)的醇进料溶液的比例为40:1。
[0049]
图12示出了使用不同比例的醇回收溶液(吸收剂)下丁醇吸收的图。
[0050]
图13示出了比较不同比例的醇回收溶液(吸收剂)中丁醇和水含量的图。
[0051]
图14示出了使用不同比例的醇回收溶液(吸收剂)下异丙醇吸收的图。
[0052]
图15示出了比较不同比例的醇回收溶液(吸收剂)中丁醇和水含量的图。
[0053]
图16示出了异丙醇吸收和水交叉进入醇回收溶液(吸收剂)的图，其中吸收剂:具有不同异丙醇含量(％)的醇进料溶液的比例为40:1。
[0054]
图17示出了使用不同比例的醇回收溶液(吸收剂)下甲醇吸收的图。
[0055]
图18示出了比较不同比例的醇回收溶液(吸收剂)中甲醇和水含量的图。
[0056]
图19示出了使用不同比例的醇回收溶液(吸收剂)下叔丁醇吸收的图。
[0057]
图20示出了比较不同比例的醇回收溶液(吸收剂)中叔丁醇和水含量的图。
[0058]
图21示出了说明如何可以使丁-1-醇通过蒸馏而浓缩的图。
具体实施方式
[0059]
以下描述阐述了许多示例性的配置、参数等。然而，应当认识到，这样的描述并非旨在限制本发明的范围，而是作为示例性实施方案的描述来提供。
[0060]
定义
[0061]
在本文中的每种情况下，在本发明的说明书、实施方案和实施例中，术语“包括/包含(comprising)”、“包括/包含(including)”等应被广泛地予以理解而不加以限制。因此，除非上下文另有明确的要求，在整个说明书和权利要求书中，词语“包括/包含(comprise)”、“包括/包含(comprising)”等应被解释为包含性意义，而不是排他性意义，即“包括但不限于”的意义。
[0062]
术语“约(about)”或“约(approximately)”通常是指在给定值或范围的20％以内，更优选10％以内，最优选5％以内。或者，术语“约(about)”是指在对数(即一个数量级)以内，优选在给定值的两倍以内。
[0063]
如本文所用的术语“不可混溶”是指不可完全混溶或不能与溶剂相形成单一的连续相。
[0064]
在整个说明书中使用的术语“水”是指去离子水。
[0065]
如本文所用的术语“半透”膜是指扩散膜，例如反向渗透膜或正向渗透膜或纳米滤
酮(azonan-3-one)、氮杂环壬烷-4-酮、氮杂环壬烷-5-酮、氧杂环壬烷-2-酮(oxonan-2-one)、氧杂环壬烷-3-酮、氧杂环壬烷-4-酮、氧杂环壬烷-5-酮、硫杂环壬烷-2-酮(thionan-2-one)、硫杂环壬烷-3-酮、硫杂环壬烷-4-酮、硫杂环壬烷-5-酮、氧杂环十一烷-2-酮(oxacycloundecan-2-one)、氧杂环十一烷-3-酮、氧杂环十一烷-4-酮、氧杂环十一烷-5-酮、氧杂环十一烷-6-酮、氮杂环十一烷-3-酮(azacycloundecan-3-one)、氮杂环十一烷-4-酮、氮杂环十一烷-5-酮、氮杂环十一烷-6-酮、硫杂环十一烷-2-酮(thiacycloundecan-2-one)、硫杂环十一烷-3-酮、硫杂环十一烷-4-酮、硫杂环十一烷-5-酮、硫杂环十一烷-6-酮、氧杂环十二烷-2-酮(oxacyclododecan-2-one)、氧杂环十二烷-3-酮、氧杂环十二烷-4-酮、氧杂环十二烷-5-酮、氧杂环十二烷-6-酮、氧杂环十二烷-7-酮、氮杂环十二烷-3-酮(azacyclododecan-3-one)、氮杂环十二烷-4-酮、氮杂环十二烷-5-酮、氮杂环十二烷-6-酮、氮杂环十二烷-7-酮、硫杂环十二烷-2-酮(thiacyclododecan-2-one)、硫杂环十二烷-3-酮、硫杂环十二烷-4-酮、硫杂环十二烷-5-酮、硫杂环十二烷-6-酮、硫杂环十二烷-7-酮、氧杂环十三烷-2-酮(oxacyclotridecan-2-one)、氧杂环十三烷-3-酮、氧杂环十三烷-4-酮、氧杂环十三烷-5-酮、氧杂环十三烷-6-酮、氧杂环十三烷-7-酮、氮杂环十三烷-3-酮(azacyclotridecan-3-one)、氮杂环十三烷-4-酮、氮杂环十三烷-5-酮、氮杂环十三烷-6-酮、氮杂环十三烷-7-酮、硫杂环十三烷-2-酮(thiacyclotridecan-2-one)、硫杂环十三烷-3-酮、硫杂环十三烷-4-酮、硫杂环十三烷-5-酮、硫杂环十三烷-6-酮、硫杂环十三烷-7-酮、氧杂环十四烷-2-酮(oxacyclotetradecan-2-one)、氧杂环十四烷-3-酮、氧杂环十四烷-4-酮、氧杂环十四烷-5-酮、氧杂环十四烷-6-酮、氧杂环十四烷-7-酮、氧杂环十四烷-8-酮、氮杂环十四烷-3-酮(azacyclotetradecan-3-one)、氮杂环十四烷-4-酮、氮杂环十四烷-5-酮、氮杂环十四烷-6-酮、氮杂环十四烷-7-酮、氮杂环十四烷-8-酮、硫杂环十四烷-2-酮(thiacyclotetradecan-2-one)、硫杂环十四烷-3-酮、硫杂环十四烷-4-酮、硫杂环十四烷-5-酮、硫杂环十四烷-6-酮、硫杂环十四烷-7-酮、硫杂环十四烷-8-酮、氧杂环十五烷-2-酮(oxacyclopentadecan-2-one)、氧杂环十五烷-3-酮、氧杂环十五烷-4-酮、氧杂环十五烷-5-酮、氧杂环十五烷-6-酮、氧杂环十五烷-7-酮、氧杂环十五烷-8-酮、氮杂环十五烷-3-酮(azacyclopentadecan-3-one)、氮杂环十五烷-4-酮、氮杂环十五烷-5-酮、氮杂环十五烷-6-酮、氮杂环十五烷-7-酮、氮杂环十五烷-8-酮、硫杂环十五烷-2-酮(thiacyclopentadecan-2-one)、硫杂环十五烷-3-酮、硫杂环十五烷-4-酮、硫杂环十五烷-5-酮、硫杂环十五烷-6-酮、硫杂环十五烷-7-酮、硫杂环十五烷-8-酮。在一个实施方案中，所述3至15元单环杂环酮基团可以被以下基团中的一个或多个取代：-卤素、-oh、-cn、-no2、-c≡ch、-sh、-c
1-c6低级烷基、-(c
1-c7烷基)-oh、-nh2、-nh(c
1-c7烷基)、-n(c
1-c7烷基)2、-o(c
1-c7烷基)、-c(o)-o(-c
1-c7烷基)、-c(o)oh、-c(o)-h或-c(o)-(c
1-c7烷基)。为免生疑义，3-5元单环杂环酮不包括任何酰胺基团(其中在环结构中，酮可烯醇化羰基基团与n原子相邻)。
[0071]
如本文所用的术语“卤素”是指-f、-cl、-br或-i。
[0072]
术语“可烯醇化羰基”是指这样的化合物，其具有一个或多个羰基官能团，并且其中至少一个羰基官能团具有α氢(hα)，该α氢可被碱去除而形成烯醇化物，然后形成烯醇，如下面的反应图解所示。
[0073][0074]
术语可烯醇化羰基不限于包括2-辛酮和5-壬酮。应当理解，本说明书中使用的术语可烯醇化羰基不包括仅含醛官能团的化合物、仅含羧酸官能团的化合物、仅含酰胺官能团的化合物、仅含酰卤官能团的化合物或乙酰丙酮。
[0075]
术语“含叔胺的化合物”优选是指具有至少一个叔胺基团的化合物，但应理解，该化合物可以具有多于一个叔胺基团，或者进一步可以为含叔胺的化合物的混合物。优选地，所述含叔胺的化合物为碱，例如路易斯碱。当所述碱为路易斯碱时，想见可以与可烯醇化羰基形成路易斯加合物。所述溶液可以包含多于一种含叔胺的化合物的组合。所述含叔胺的化合物可以为脂肪族的、共轭的、不对称的或环状的或其组合。
[0076]
合适的含叔胺的化合物的实例包括但不限于以下：
[0077][0078]
在一个实施方案中，所述含叔胺的化合物选自-n(c
1-c7烷基)3。在另一个实施方案中，所述含叔胺的化合物为-n(c5烷基)3(三戊胺)或-n(c4烷基)3三丁胺。
[0079]
应当理解，上面列出的含叔胺的化合物对于工业规模的生产来说足够简单。
[0080]
本发明涉及一种醇回收溶液以及使用其从水溶液中回收醇。发明人已进行研究以寻找可能易于在工业规模上扩展，同时还提供非常有效的扩散和渗透潜在性能(节约成本且节能)的醇溶液。发明人已确定合适的醇回收溶液包含：
[0081]
a)至少一种含叔胺的化合物；和
[0082]
b)至少一种式i的可烯醇化羰基，
[0083][0084]
其中
[0085]
c)r1和r2独立地选自-c
1-c
20
烷基或-c
3-c7单环；或
[0086]
d)r1或r2之一选自-o-(c
1-c7烷基)，另一个选自-c
1-c
20
烷基，或
[0087]
e)r1和r2一起与式i的羰基形成3-15元单环酮或3-15元单环杂环酮；和
[0088]
其中在使用中，所述醇回收溶液与水溶液(所述醇从该水溶液中回收)不可混溶。
[0089]
在一个实施方案中，式i的r1和r2独立地选自-c
1-c
20
烷基。在另一个实施方案中，r1和r2独立地选自甲基和乙基。在一个实施方案中，所述可烯醇化羰基选自2-丁酮、丙酮、异丁酮、5-壬酮和2-辛酮。在一个实施方案中，所述溶液包含多于一种式i的可烯醇化羰基的组合。
[0090]
在一个实施方案中，式i的r1选自-c
1-c
20
烷基，r2选自-o-(c
1-c7烷基)。在另一个实施方案中，所述可烯醇化羰基选自甲酸乙酯或甲酸甲酯。
[0091]
在另一个实施方案中，其中式i的r1和r2一起形成环体系，该环体系选自3-15元单环酮或单环酯。在一个实施方案中，所述可烯醇化羰基选自2-辛酮。
[0092]
应当理解，当r1和r2一起与式i的羰基形成环体系时，该环体系可以进一步地被一个或多个选自-卤素、-oh、-cn、-no2、-c≡ch、-sh、-c
1-c7烷基、-(c
1-c7烷基)-oh、-nh2、-nh(c
1-c7烷基)、-n(c
1-c7烷基)2、-o(c
1-c7烷基)、-c(o)-o(-c
1-c7烷基)、-c(o)oh、-c(o)-h或-c(o)-(c
1-c7烷基)等的取代基取代。
[0093]
应当理解，所述含叔胺的化合物与式i的可烯醇化羰基的摩尔比可以广泛地变化，并且可以从约1:99或99:1开始、或从约1:50或50:1开始、或从约1:10或10:1开始、或从约1:5或5:1开始、或从约1:3开始、或从约3:1开始、或从约1:2开始、或从约2:1开始。在优选的实施方案中，所述摩尔比为约1:1。对于工业化学师来说，如何确定最合适使用的摩尔比是显而易见的。
[0094]
应当理解，醇回收百分比可以广泛地变化，然而，优选的醇回收率范围从5至100％，更优选地从10至100％，更优选地从15至100％。所述醇回收百分比还将会取决于将水溶液中的醇暴露于醇回收溶液的次数，例如通过醇回收溶液1次或多次。
[0095]
在另一方面，提供了一种使用如上所定义的醇回收溶液从水溶液中分离醇的方法，所述方法包括以下步骤：
[0096]
1)使含醇的水溶液与所述醇回收溶液接触；
[0097]
2)使所述水溶液中的一种或多种醇溶剂至少部分地转移到所述醇回收溶液中，在所述醇回收溶液中形成含回收醇的乳液；和
[0098]
3)从所述水溶液中分离所述含回收醇的乳液。
[0099]
应当理解，所述水溶液可以选自工业用水废弃物流、发酵流、食品和饮料加工废水等。
[0100]
应当理解，如上所定义的醇与醇回收溶液的摩尔比可以广泛地变化，并且可为从约1:1至约1:100、或从约1:1至约1:50、或从约1:1至约1:20。
[0101]
实施例
[0102]
本文中描述的实施例是为了说明本发明的特定实施方案的目的而提供的，并不旨在以任何方式限制本发明。普通技术人员可以利用本文的公开和教导来产生其他的实施方案和变体而无需过度的实验。所有这些实施方案和变化都被认为是本发明的一部分。
[0103]
实施例1：
[0104]
对醇回收溶液分离于95％水中含5％乙醇的溶液进行测试。由于所述醇回收溶液在整个测试过程中保持双相且本质上是疏水的，因此使用不溶于水的该醇回收溶液从水或水溶液中分馏或吸收乙醇是可能的。进行了以下实验工作。
[0105]
在此实验中的所有测试均在单一温度40℃下进行。使用osmomat-3000仪器测试乙醇在水中或有机层中的存在，该仪器给出各种溶液的水层的渗透压数据。
[0106]
另外还获得了含夹带剂(在这种情况下为环己烷)的醇回收溶液的渗透压数据。在共沸蒸馏过程中引入夹带剂，以便在比水更低的温度下与乙醇形成共沸物。
[0107]
参考：乙醇于水中的渗透压数据
[0108]
用含乙醇和水的测试溶液制备样品。乙醇在水中的重量百分比变化从1到5。将50μl测试溶液用移液管吸移到渗透压计的样品架中并自动进行样品测量，在屏幕上显示渗透压。每个样品进行3次测量，计算所得数值的平均值，如表1和图1所示。
[0109]
表1
[0110][0111]
实施例2三戊胺:2-辛酮(0.5:1摩尔比)
[0112]
标准溶液制备如下：
[0113]
·
5ml三戊胺和5ml去离子水
[0114]
·
5ml 2-辛酮和5ml去离子水
[0115]
·
5％乙醇和95％水(10ml溶液)
[0116]
·
环己烷(5ml):(95％水中5％乙醇)(5ml)
–
体积比1:1
[0117]
·
2-辛酮(5ml):(95％水中5％乙醇)(5ml)
–
体积比1:1
[0118]
·
三戊胺(5ml):(95％水中5％乙醇)(5ml)
–
体积比1:1
[0119]
在(20℃、40℃、60℃、80℃和100℃)温度范围内，在knauer半微型渗透压计k-7400上记录标准溶液的水层的渗透压，并与由含乙醇的醇回收溶液获得的水层的渗透压的值进行比较。使用温度控制器(qpod 2e)在1500rpm的恒定搅拌下调节溶剂回收溶液的温度。将50μl样品(每个标准溶液)的水相用移液管吸移到测量容器中并连接到渗透压计的热敏电阻探头上。自动进行样品测量，在屏幕上显示渗透压。
[0120]
图7中示出了所有标准溶液的渗透压与温度的关系图。从图7可以推断出，水层中不存在胺或酮，因为渗透压测量值对应于接近于零。相反，在乙醇存在的情况下，水层的渗透压增加，表明其没有被汲取溶液的各组分吸收。随着温度的升高，未见明显的渗透压变化。
[0121]
三戊胺:2-辛酮(0.5:1摩尔比)
[0122]
在40℃下测定在5％乙醇(按重量计)情况下醇回收溶液的水相的渗透压。纯溶剂(在这种情况下为醇)回收溶液的比例在0.5至20的范围内变化，并且测定所得水相的渗透压。使用温度控制器(qpod 2e)在1500rpm的恒定搅拌下调节溶剂回收溶液的温度。将50μl
样品的水相用移液管吸移到测量容器中并连接到渗透压计的热敏电阻探头上。自动进行样品测量，在屏幕上显示渗透压。每个样品进行3次测量，并将所得值取平均值，如表2和图2所示。
[0123]
表2
[0124][0125]
将具有不同的回收溶液体积比的溶液的渗透压数据绘制为柱状图。结果在图2中以柱状图形式示出。
[0126]
从以上结果可以看出，乙醇的吸收与回收溶液的体积比有关。水的渗透压随着回收溶液体积比的增加而降低。随着回收溶液的比例从0.5增加到20，观察到液-液分配效应。
[0127]
实施例3三戊胺(tpa):2-壬酮2-none(0.5:1摩尔比)
[0128]
在40℃下测定在5％乙醇(按重量计)情况下醇回收溶液的水相的渗透压。纯溶剂(在这种情况下为醇)回收溶液的比例为0.5:1，并测定所得水相的渗透压。使用温度控制器(qpod 2e)在1500rpm的恒定搅拌下调节溶剂回收溶液的温度。将50μl样品的水相用移液管吸移到测量容器中并连接到渗透压计的热敏电阻探头上。自动进行样品测量，在屏幕上显示渗透压。每个样品进行3次测量，并将所得值取平均值，如表3和表4以及图5所示。
[0129]
表3
[0130][0131]
表4
[0132][0133]
表4中所示溶液的渗透压也绘制于图5中。
[0134]
实施例4：三戊胺(tpa):5-壬酮5-none(0.5:1摩尔比)
[0135]
在40℃下测定在5％乙醇(按重量计)情况下醇回收溶液的水相的渗透压。纯溶剂(在这种情况下为醇)回收溶液的比例为0.5:1，并测定所得水相的渗透压。使用温度控制器(qpod 2e)在1500rpm的恒定搅拌下调节溶剂回收溶液的温度。将50μl样品的水相用移液管吸移到测量容器中并连接到渗透压计的热敏电阻探头上。自动进行样品测量，在屏幕上显示渗透压。每个样品进行3次测量，并将所得值取平均值，如表5和表6以及图6所示。
[0136]
表5
[0137]
[0138][0139]
表6
[0140][0141]
表6中所示溶液的渗透压也绘制于图6中。
[0142]
实施例5：乙醇提取实施例
[0143]
在如下所述的多种不同条件下评估醇回收溶液回收乙醇的能力。
[0144]
在第一个实施例中，将95％水与5％乙醇的混合物基于不同的体积比，加入到包含摩尔比为0.5:1的三戊胺和2-辛酮的醇回收溶液中。获得所得溶液的气相色谱分析，结果列于下表7中。该结果也在图3中示出。
[0145]
表7：示出提取后剩余的乙醇和乙醇的回收。
[0146][0147]
虽然回收率取决于醇回收溶液存在的比例，但可以实现显著的乙醇回收百分比。
[0148]
实施例5的所有gc数据在装备有supelco watercol 1910柱的shimadzu nexis 2030气相色谱仪上收集。gc参数设置如下所示：
[0149]
参数设置
[0150]
进样量：1.0μl
[0151]
进样温度：250℃
[0152]
进样模式：分流
[0153]
分流比：100.0
[0154]
载气：he
[0155]
载气压力：53.1kpa
[0156]
柱流速：0.93ml/min
[0157]
线速度：22.0cm/s
[0158]
柱长：30.0m
[0159]
柱内径：0.32
[0160]
柱法：等度
[0161]
柱温度：163.0℃
[0162]
总时间：9min
[0163]
检测器：tcd
[0164]
tcd采样率：40ms
[0165]
tcd电流：70ma
[0166]
补充气：he
[0167]
补充流速：8.0ml/min
[0168]
tcd温度：200℃
[0169]
柱法：
[0170]
速率(℃/min)温度(℃)保持时间(min) 100.002.5525.0168.05.0
[0171]
总程序时间10.27min
[0172]
在另一个实施例中，将95％水与5％乙醇的混合物基于不同的体积比，加入到包含摩尔比为0.5:1的三丁胺和5-壬酮的醇回收溶液中。获得所得溶液的气相色谱分析，结果示于图4中。
[0173]
应当理解，由这些结果可以看出，在如上所述的乙醇回收过程中可以利用在例如95％的水中含有少至5重量％乙醇的废弃物流。可以通过使废弃物流与本文所述的醇回收溶液接触来回收乙醇。乙醇将会被大量吸收到溶剂回收溶液中，从中提取出来。
[0174]
实施例6转移到醇回收溶液中的乙醇的定量
[0175]
实施例6至9的所有gc数据在装备有supelco watercol 1910柱的shimadzu nexis 2030气相色谱仪上收集。gc参数设置如下所示：
[0176]
参数设置
[0177]
进样量：0.5μl
[0178]
进样温度：250℃
[0179]
进样模式：分流
[0180]
分流比：50.0
[0181]
载气：he
[0182]
载气压力：53.1kpa
[0183]
柱：sh-rxi-624sil ms
[0184]
柱流速：1.16ml/min
[0185]
线速度：24.0cm/s
[0186]
柱长：30.0m
[0187]
柱内径：0.32
[0188]
柱法：梯度
[0189]
柱温度：163.0℃
[0190]
总时间：16min
[0191]
检测器：tcd
[0192]
tcd采样率：40ms
[0193]
tcd电流：60ma
[0194]
补充气：he
[0195]
补充流速：8.0ml/min
[0196]
tcd温度：200℃
[0197]
柱法：
[0198]
速率(℃/min)温度(℃)保持时间(min) 100.002.0015.02504.00
[0199]
总程序时间16.00min
[0200]
制备5％乙醇于水中的溶液(2ml乙醇于38ml水中)。制备包含0.5:1摩尔比的三戊胺和2-辛酮的醇回收溶液。获得乙醇和水以及三戊胺、2-辛酮和水以及三戊胺、2-辛酮和乙醇的气相色谱校准曲线(使用上面定义的gc参数)。
[0201]
将1ml 5％乙醇进料水溶液加入到20ml三戊胺和2-辛酮的醇回收溶液中。将所得的混合物通过涡旋混合，然后离心以分离出各层。通过gc(使用上面定义的gc参数)分析醇回收溶液(上相)和混合物(下相)。
[0202]
结果
[0203]
表8中列出的以下结果通过gc分析得到。
[0204]
表8
[0205][0206][0207]
*这意味着进料水溶液中(4.921％-1.73％)＝3.191％的乙醇被醇回收溶液去除，或者每1ml溶液去除0.03191ml乙醇。
[0208]
#醇回收溶液中的乙醇为0.168％，这意味着20ml吸收剂中存在0.0336ml乙醇。
[0209]
还测量到一些水0.312％(0.0624ml)已经进入到20ml醇回收溶液中。
[0210]
计算
[0211]
乙醇回收＝
[0212]
醇回收溶液中乙醇的体积/水中乙醇的体积
[0213]
*100％＝0.0336/0.04921
×
100％＝68.28％
[0214]
水交叉＝
[0215]
醇回收溶液中水的体积/添加的水的体积
[0216]
*100％＝0.0624/1
×
100％＝6.24％
[0217]
总之，可以看到醇回收溶液已经从乙醇/水混合物中提取了乙醇(0.0336ml)，其相当于68％的乙醇回收。然而，必须要注意的是，一些水(0.0624ml)也转移到了醇回收溶液中。总体而言，在上文所示的实施例中，乙醇回收为68.28％，水交叉(water crossover)为6.24％。
[0218]
实施例7：三戊胺(tpa):2-辛酮(0.5:1摩尔比)用于乙醇回收
[0219]
制备5％乙醇(2ml)于水(38ml水)中的溶液，并通过gc进行分析。
[0220]
通过将289ml三戊胺与311ml 2-辛酮混合(0.5:1摩尔比的三戊胺和2-辛酮)，并摇动混合10s，制备醇回收溶液(也称为醇吸收剂溶液)。
[0221]
按照实施例6中所述的gc参数，获得乙醇与水以及三戊胺、2-辛酮与水以及三戊胺、2-辛酮和乙醇的气相色谱校准曲线。
[0222]
将1ml的5％乙醇溶液加入到不同比例(1:1、1:5、1:10、1:20和1:40)的三戊胺和2-辛酮的醇回收溶液中，配制成如下比例：
[0223]
a.1:1的比例通过混合1ml的5％乙醇进料水溶液与1ml的三戊胺和2-辛酮的醇回收溶液来制备；
[0224]
b.1:5的比例通过混合1ml的5％乙醇进料水溶液与5ml的三戊胺和2-辛酮的醇回收溶液来制备；
[0225]
c.1:10的比例通过混合1ml的5％乙醇进料水溶液与10ml的三戊胺和2-辛酮的醇回收溶液来制备；
[0226]
d.1:20的比例通过混合1ml的5％乙醇进料水溶液与20ml的三戊胺和2-辛酮的醇回收溶液来制备；
[0227]
e.1:40的比例通过混合1ml的5％乙醇进料水溶液与40ml的三戊胺和2-辛酮的醇回收溶液来制备。
[0228]
将所得混合物涡旋30s，然后以400rpm离心1min而分成两层。三戊胺和2-辛酮的醇回收溶液(或醇吸收剂溶液“吸收剂”)为上相，下相为乙醇于水中的溶液。通过gc按照上述实施例6中所述的参数分析上相和下相的组成以确定多个参数，包括与吸收剂混合后水中乙醇的百分比、与吸收剂混合后残留在水中的乙醇。然后使用这些参数计算从水中提取的乙醇、去除的总乙醇的百分比、吸收剂中乙醇的毫升数和百分比、吸收剂中水的毫升数和百分比以及水交叉进入吸收剂的百分比。使用以下等式计算醇/乙醇回收和水交叉，结果在表9(a)和表9(b)以及图8和图9中示出。
[0229][0230][0231][0232]
表9(a)不同的水/乙醇与吸收剂体积比下的乙醇回收
[0233][0234]
表9(b)不同的水/乙醇与吸收剂体积比下的乙醇回收
[0235][0236][0237]
从表中的结果和图8可以看出，随着吸收剂的体积相对于乙醇与水混合物的体积增加，从水中提取出更多的乙醇。
[0238]
从图9还可以看出，随着吸收剂的比例增加，吸收剂中水的相对量增加。还可以看出，例如，在水和乙醇:吸收剂的比例为1:20下，平衡常数k
aw
为0.112422。
[0239]
实施例8：在吸收剂与水/乙醇溶液比例为40:1下三戊胺(tpa):2-辛酮的醇回收
[0240]
将1ml的不同乙醇百分比(5％乙醇、10％乙醇、15％乙醇、20％乙醇、25％乙醇、50％乙醇)的乙醇/水溶液样品加入到40ml的醇回收溶液/吸收剂(三戊胺和2-辛酮)中。将所得混合物涡旋，然后离心分离。通过gc分析吸收剂(上相)和混合物(下相)，并使用上述实施例7中所述的等式计算醇和水交叉。将结果在下表10(a)和表10(b)中列出，并将结果在图10和图11中示出。
[0241]
表10(a)吸收剂比例为40:1下的乙醇回收和水交叉
[0242][0243]
表10(b)吸收剂比例为40:1下的乙醇回收和水交叉
[0244][0245][0246]
可以看出，即使在乙醇/水样品中乙醇浓度变化的情况下，乙醇回收约为80％。然而，需要注意的是，随着乙醇浓度的增加，水交叉也增加，这可以从图10中看出。
[0247]
实施例9：三戊胺(tpa):2-辛酮(0.5:1摩尔比)用于正丁醇回收
[0248]
制备5％正丁醇(2ml)于水中(在38ml水中)的溶液，并通过gc进行分析。
[0249]
通过将289ml三戊胺与311ml 2-辛酮混合(0.5:1摩尔比的三戊胺和2-辛酮)，并摇动混合10s，制备醇回收溶液(也称为醇吸收剂溶液)。
[0250]
使用上述实施例6中所述的gc参数，获得正丁醇与水以及三戊胺、2-辛酮与水以及三戊胺、2-辛酮和正丁醇的气相色谱校准曲线。
[0251]
将1ml的5％正丁醇溶液加入到如实施例7中所述的不同比例(1:1、1:5、1:10、1:20和1:40)的三戊胺和2-辛酮的醇回收溶液中。将所得混合物涡旋30s，然后以4000rpm离心1min而分成两层。三戊胺和2-辛酮的醇回收溶液(或醇吸收剂溶液“吸收剂”)为上相，下相为醇于水中的溶液。通过gc分析上相和下相的组成以确定多个参数，包括与吸收剂混合后水中乙醇的百分比、与吸收剂混合后残留在水中的正丁醇。然后使用这些参数计算从水中提取的正丁醇、去除的总正丁醇的百分比、吸收剂中正丁醇的毫升数和百分比、吸收剂中水的毫升数和百分比以及水交叉进入吸收剂的百分比。使用以下等式计算正丁醇醇回收和水交叉，结果在表11(a)和表11(b)以及图12和图13中示出。
[0252]
表11(a)不同的水/正丁醇与吸收剂体积比下的正丁醇回收
[0253][0254]
表11(b)不同的水/正丁醇与吸收剂体积比下的正丁醇回收
[0255][0256][0257]
从表中的结果和图12可以看出，随着吸收剂的体积相对于正丁醇与水混合物的体积的增加，从水中提取出更多的正丁醇。
[0258]
从图13还可以看出，随着吸收剂的比例增加，吸收剂中水的相对量增加。还可以看出，例如，在水和正丁醇:吸收剂的比例为1:20下，平衡常数k
aw
为2.12。
[0259]
实施例10：三戊胺(tpa):2-辛酮(0.5:1摩尔比)用于异丙醇回收
[0260]
制备5％异丙醇(2ml)于水中(在38ml水中)的溶液，并通过gc进行分析。使用的gc参数详述如下：
[0261]
ipagc参数
[0262]
分析吸收剂中ipa的方法
[0263]
参数设置
[0264]
进样量：0.5μl
[0265]
进样温度：250℃
[0266]
进样模式：分流
[0267]
分流比：50.0
[0268]
载气：he
[0269]
载气压力：53.1kpa
[0270]
柱：sh-rxi-624sil ms
[0271]
柱流速：1.16ml/min
[0272]
线速度：24.0cm/s
[0273]
柱长：30.0m
[0274]
柱内径：0.32
[0275]
柱法：梯度
[0276]
柱温：250.0℃
[0277]
总时间：16min
[0278]
检测器：tcd
[0279]
tcd采样率：40ms
[0280]
tcd电流：60ma
[0281]
补充气：he
[0282]
补充流速：8.0ml/min
[0283]
tcd温度：200℃
[0284]
柱法：
[0285][0286][0287]
总程序时间16.00min
[0288]
分析水中ipa的方法
[0289]
参数设置
[0290]
进样量：0.5μl
[0291]
进样温度：250℃
[0292]
进样模式：分流
[0293]
分流比：50.0
[0294]
载气：he
[0295]
载气压力：53.1kpa
[0296]
柱：sh-rxi-624sil ms
[0297]
柱流速：1.16ml/min
[0298]
线速度：24.0cm/s
[0299]
柱长：30.0m
[0300]
柱内径：0.32
[0301]
柱法：梯度
[0302]
柱温：125.0℃
[0303]
总时间：16min
[0304]
检测器：tcd
[0305]
tcd采样率：40ms
[0306]
tcd电流：60ma
[0307]
补充气：he
[0308]
补充流速：8.0ml/min
[0309]
tcd温度：200℃
[0310]
柱法：
[0311]
速率(℃/min)温度(℃)保持时间(min) 60.004.0010.01251.00
[0312]
总程序时间11.50min
[0313]
通过将289ml三戊胺与311ml 2-辛酮混合(0.5:1摩尔比的三戊胺和2-辛酮)，并摇动混合10s，制备醇回收溶液(也称为醇吸收剂溶液)。
[0314]
通过gc，使用本实施例中以上详述的参数，获得异丙醇与水以及三戊胺、2-辛酮与水以及三戊胺、2-辛酮和异丙醇的气相色谱校准曲线。
[0315]
将1ml的5％异丙醇溶液加入到如实施例7中所述的不同比例(1:1、1:5、1:10、1:20和1:40)的三戊胺和2-辛酮的醇回收溶液中。将所得混合物涡旋30s，然后以4000rpm离心1min而分成两层。三戊胺和2-辛酮的醇回收溶液(或醇吸收剂溶液“吸收剂”)为上相，下相为醇于水中的溶液。通过gc分析上相和下相的组成以确定多个参数，包括与吸收剂混合后水中异丙醇的百分比、与吸收剂混合后残留在水中的异丙醇。然后使用这些参数计算从水中提取的异丙醇、除去的总异丙醇的百分比、吸收剂中异丙醇的毫升数和百分比、吸收剂中水的毫升数和百分比以及水交叉进入吸收剂的百分比。使用上述实施例7中所述等式计算异丙醇回收和水交叉，结果在表12(a)和表12(b)以及图14和图15中示出。
[0316]
表12(a)不同的水/异丙醇与吸收剂体积比下的异丙醇回收
[0317][0318]
表12(b)不同的水/异丙醇与吸收剂体积比下的异丙醇回收
[0319][0320]
从表中的结果和图14可以看出，随着吸收剂的体积相对于异丙醇与水混合物的体积的增加，从水中提取出更多的异丙醇。
[0321]
从图15还可以看出，随着吸收剂的比例增加，吸收剂中水的相对量增加。还可以看出，例如，在水和异丙基:吸收剂的比例为1:20下，平衡常数k
aw
为2.113。
[0322]
实施例11:在吸收剂与水/异丙醇溶液比例为40:1下三戊胺(tpa):2-辛酮醇的回收将1ml含不同的乙醇百分比(5％异丙醇、10％异丙醇、15％异丙醇、20％异丙醇、25％异丙醇、50％异丙醇)的异丙醇/水溶液样品加入到40ml的醇回收溶液/吸收剂(三戊胺和2-辛酮)中。将所得混合物涡旋，然后离心分离。通过gc分析吸收剂(上相)和混合物(下相)，并使用上述实施例7中所述的等式计算醇和水交叉。将结果在下表13(a)和表13(b)中列出，并将结果在图16中示出。
[0323]
表13(a)吸收剂的比例为40:1下的异丙基回收和水交叉
[0324][0325]
表13(b)吸收剂的比例为40:1下的异丙基回收和水交叉
[0326][0327]
可以看出，即使在异丙基/水样品中乙醇浓度变化的情况下，异丙基回收约为90％。然而，需要注意的是，随着异丙醇浓度的增加，水交叉也增加，这可以从图16中看出。
[0328]
实施例12：三戊胺(tpa):2-辛酮(0.5:1摩尔比)用于甲醇回收
[0329]
制备5％甲醇(2ml)于水中(在38ml水中)的溶液，并通过gc进行分析。
[0330]
通过将289ml三戊胺与311ml 2-辛酮混合(0.5:1摩尔比的三戊胺和2-辛酮)，并摇动混合10s，制备醇回收溶液(也称为醇吸收剂溶液)。
[0331]
使用本实施例中详细说明的各个gc参数，获得甲醇与水以及三戊胺、2-辛酮与水以及三戊胺、2-辛酮和异丙醇的气相色谱校准曲线。
[0332]
将1ml的5％甲醇溶液加入到如实施例7中所述的不同比例(1:1、1:5、1:10、1:20和1:40)的三戊胺和2-辛酮的醇回收溶液中。将所得混合物涡旋30s，然后以4000rpm离心1min而分成两层。三戊胺和2-辛酮的醇回收溶液(或醇吸收剂溶液“吸收剂”)为上相，下相为水中醇溶液。通过本实施例中详细说明的各个gc参数分析上相和下相的组成以确定多个参数，包括与吸收剂混合后水中甲醇的百分比、与吸收剂混合后残留在水中的甲醇。然后使用这些参数计算从水中提取的甲醇、去除的总异丙醇的百分比、吸收剂中甲醇的毫升数和百分比、吸收剂中水的毫升数和百分比以及水交叉进入吸收剂的百分比。使用上述实施例7中所述的等式计算甲醇回收和水交叉，结果在表14(a)和14(b)以及图17和图18中示出。
[0333]
表14(a)不同的水/甲醇与吸收剂体积比下的甲醇回收
[0334][0335]
表14(b)不同的水/甲醇与吸收剂体积比下的甲醇回收
[0336][0337]
从表中的结果和图17可以看出，随着吸收剂的体积相对于甲醇与水混合物的体积的增加，从水中提取出更多的甲醇。
[0338]
从图18还可以看出，随着吸收剂的比例增加，吸收剂中水的相对量增加。还可以看出，例如，水和甲醇:吸收剂的比例为1:20下，平衡常数k
aw
为20.0484。
[0339]
实施例13：三戊胺(tpa):2-辛酮(0.5:1摩尔比)用于叔丁醇回收
[0340]
制备5％叔丁醇(2ml)于水中(在38ml水中)的溶液，并通过gc进行分析(使用如实施例10中所述的相同的gc参数)。
[0341]
通过将289ml三戊胺与311ml 2-辛酮混合(0.5:1摩尔比的三戊胺和2-辛酮)，并摇动混合10s，制备醇回收溶液(也称为醇吸收剂溶液)。
[0342]
使用实施例10中所述的gc参数，获得叔丁醇与水以及三戊胺、2-辛酮与水以及三戊胺、2-辛酮和叔丁醇的气相色谱校准曲线。
[0343]
将1ml的5％异丙醇溶液加入到如实施例7中所述的不同比例(1:1、1:5、1:10、1:20和1:40)的三戊胺和2-辛酮的醇回收溶液中。将所得混合物涡旋30s，然后以4000rpm离心1min而分成两层。三戊胺和2-辛酮的醇回收溶液(或醇吸收剂溶液“吸收剂”)为上相，下相为水中醇溶液。通过gc分析上相和下相的组成以确定多个参数，包括与吸收剂混合后水中叔丁醇的百分比、与吸收剂混合后残留在水中的叔丁醇。然后使用这些参数计算从水中提取的叔丁醇、去除的总叔丁醇的百分比、吸收剂中叔丁醇的毫升数和百分比、吸收剂中水的毫升数和百分比以及水交叉进入吸收剂的百分比。使用上述实施例7中所述的等式计算叔丁醇回收和水交叉，结果在表15(a)和15(b)以及图19和图20中示出。
[0344]
表15(a)吸收剂比例为40:1下的叔丁醇回收和水交叉
[0345][0346]
表15(b)吸收剂比例为40:1下的叔丁醇回收和水交叉
[0347][0348][0349]
从表中的结果和图19可以看出，随着吸收剂的体积相对于叔丁醇与水混合物的体积的增加，从水中提取出更多的叔丁醇。
[0350]
从图19还可以看出，随着吸收剂的比例增加，吸收剂中水的相对量增加。还可以看出，例如，水和异丙基:吸收剂的比例为1:20下，平衡常数k
aw
为0.4427。
[0351]
实施例14：醇回收蒸馏
[0352]
将从所述实施例9中回收的丁醇水溶液之一(6.5g)在40℃(内部温度)和-650mmhg下蒸馏。通过gc分析混合物，结果在表16和图19中示出。
[0353]
表16
[0354]
组分混合物的含量(蒸馏之前)(％)混合物的含量(蒸馏之后)(％)
水95.05125.64正丁醇4.94974.36
[0355]
从所提供的结果应当理解，可以由含醇的进料流浓缩醇，然后通过某种手段(例如蒸馏)去除，以纯化和分离醇。
[0356]
经详细描述了本发明及其实施方案。然而，本发明的范围不旨在限制说明书中描述的任何过程、制造、物质组成、化合物、手段、方法和/或步骤的特定实施方案。在不脱离本发明的精神和/或基本特征的情况下，可以对公开的材料进行各种修改、替换和变化。
[0357]
因此，本领域的普通技术人员将容易地从本发明中理解，根据本发明的此类相关实施方案，可以使用与本文所述的实施方案基本上相同的功能或实现基本上相同的结果进行后续的修改、替换和/或变化。因此，本发明旨在在其范围内包括对本文公开的过程、制造、物质组合物、化合物、手段、方法和/或步骤的修改、替换和变化。