Очистка акриловой кислоты, полученной из биологического сырья, с получением сырой и ледяной акриловой кислоты

Очистка акриловой кислоты, полученной из биологического сырья, с получением сырой и ледяной акриловой кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к получению сырой и ледяной акриловой кислоты из полученной из биологического сырья акриловой кислоты, полученной из гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей. Более конкретно, настоящее изобретение относится к очистке полученной из биологического сырья акриловой кислоты с получением сырой и ледяной акриловой кислоты с использованием некоторых или всех из процессов экстракции, сушки, перегонки и кристаллизации из расплавов. Полученная сырая и ледяная акриловая кислота содержит гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси в качестве примеси.

Уровень техники

Акриловая кислота или акрилат имеют множество промышленных применений, как правило, потребляемых в виде полимеров. В свою очередь, эти полимеры широко используются в производстве, среди прочего, адгезивов, связующих веществ, покрытий, красок, полиролей, моющих средств, флокулянтов, диспергаторов, тиксотропных веществ, секвестрантов и суперабсорбирующих полимеров, которые используются в одноразовых абсорбирующих изделиях, в том числе подгузниках и гигиенических продуктах, например. Акриловую кислоту обычно получают из источников нефти. Например, акриловую кислоту уже давно получают путем каталитического окисления пропилена. Эти и другие способы получения акриловой кислоты из источников нефти, описаны в Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 1, pgs. 342-369 (5™ Ed., John Wiley & Sons, Inc., 2004). Акриловая кислота, полученная из нефти, способствует парниковым выбросам благодаря своему высокому содержанию углерода на основе нефти. Дополнительно, нефть является не возобновляемым материалом, так как сотни тысяч лет необходимы для природного образования и только короткое время для потребления. Поскольку нефтехимические ресурсы становятся все более скудными, дорогими и подчиняются правилам для выбросов CO₂, существует растущий спрос на полученную из биологического сырья акриловую кислоту или акрилат, которые могут служить в качестве альтернативы акриловой кислоте или акрилату, полученным из нефти. В течение последних 40-50 лет были сделаны многие попытки, чтобы получить акриловую кислоту или акрилат, полученные из биологического сырья, из источников, отличных от нефти, таких как молочная кислота (также известная как 2-гидроксипропионовая кислота), 3-гидроксипропионовая кислота, глицерин, монооксид углерода и этиленоксид, диоксид углерода и этилен, и кротоновая кислота.

Акриловую кислоту на основе нефти, получают путем гетерогенно-катализируемого газофазного окисления пропилена с использованием молекулярного кислорода. Типичными побочными продуктами в этом процессе являются карбонильные соединения, такие как бензальдегид, фурфурали, пропионовый альдегид и т.п., а также кислоты или ангидриды, такие как муравьиная кислота, пропановая кислота, уксусная кислота и малеиновая кислота, или малеиновый ангидрид. Типичная композиция в мас. % от реакционного газа, выходящего из процесса (см. патент США №7,179,875 (выданный в 2007 году)), составляет: акриловая кислота до 30%, пар до 30%, оксиды углерода до 15%, азот до 90%, кислород до 10%, пропилен до 1%, акролеин до 2%, пропан до 2%, муравьиная кислота до 1%, уксусная кислота до 2%, пропионовая кислота до 2%, альдегиды до 3% и малеиновый ангидрид до 0,5%.

В зависимости от конечного использования, существует два уровня чистоты акриловой кислоты: сырая акриловая кислота (также называется технический сорт акриловой кислоты) и ледяная акриловая кислота. Сырая акриловая кислота имеет типичный минимальный общий уровень чистоты 94% и используется, чтобы получить акриловые сложные эфиры для применения в красках, адгезивах, текстиле, бумаге, коже, волокнах и пластиковых добавках. Ледяная акриловая кислота имеет типичный общий уровень чистоты в диапазоне от 98% до 99,7% и используется, чтобы получить полиакриловую кислоту для суперабсорбирующего полимера (SAP; в одноразовых подгузниках, тренировочных трусиках, нижнем белье для взрослых с недержанием и т.д.), в обработке бумаги и воды, и применениях в со-модификаторах в моющих средствах. Уровни примесей должны быть как можно более низкими в ледяной акриловой кислоте, чтобы обеспечить высокую степень полимеризации для полимеров акриловой кислоты (РАА) и избежать негативных последствий побочных продуктов в применениях. Например, альдегиды препятствуют полимеризации, а также приводят к обесцвечиванию полимеризованной акриловой кислоты; малеиновый ангидрид образует нежелательные сополимеры, которые причиняют ущерб свойствам полимера; и карбоновые кислоты, которые не участвуют в полимеризации, могут повлиять на конечный запах РАА или SAP или обеспечивают неблагоприятные последствия в использовании продуктов, например раздражение кожи, когда SAP содержит муравьиную кислоту, или запах, когда SAP содержит уксусную кислоту или пропионовую кислоту. Чтобы удалить или уменьшить количества побочных продуктов из акриловой кислоты, полученной из нефти, и получить либо сырую акриловую кислоту, полученную из нефти, или ледяную акриловую кислоту, полученную из нефти, многоступенчатые стадии перегонки и/или экстракции и/или кристаллизации были использованы в данной области техники (например, см. патенты США №№5,705,688 (выданный в 1998 году) и 6,541,665 (выданный в 2003 году)).

Акриловая кислота на основе биологического сырья, полученная из возобновляемого сырья или промежуточных химических веществ (например, молочной кислоты или лактата, глицерина, 3-гидроксипропионовой кислоты или ее сложного эфира и т.д.), имеет профили и уровни примесей, отличные от акриловой кислоты, полученной из нефти. Например, когда молочная кислота используется в качестве промежуточного химического вещества, основные примеси представляют собой ацетальдегид, уксусную кислоту, молочную кислоту и пропановую кислоту. Тем не менее, минимальные общие уровни чистоты сырой акриловой кислоты, полученной из биологического сырья, и ледяной акриловой кислоты, полученной из биологического сырья, необходимые для целевых применений акриловой кислоты, полученной из биологического сырья, как ожидается, будут такими же, как в акриловой кислоте, полученной из нефти, то есть, 94% и 98%, соответственно.

Соответственно, существует потребность в коммерчески жизнеспособных процессах очистки акриловой кислоты на основе биологического сырья, полученной путем дегидратации гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей, с получением сырой или ледяной акриловой кислоты.

Сущность изобретения

В одном осуществлении настоящего изобретения, представлена композиция ледяной акриловой кислоты, содержащая, по меньшей мере, приблизительно 98 мас. % акриловой кислоты, и при этом часть оставшихся примесей в указанной композиции ледяной акриловой кислоты представляет собой гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси.

В другом осуществлении настоящего изобретения, представлена композиция ледяной акриловой кислоты, полученная с помощью стадий, на которых:

а. обеспечивают водный раствор акриловой кислоты, содержащий: 1) акриловую кислоту; и 2) молочную кислоту, производные молочной кислоты или их смеси, и при этом указанный водный раствор акриловой кислоты является, по существу, свободным от малеинового ангидрида, фурфураля и муравьиной кислоты;

b. экстрагируют указанный водный раствор акриловой кислоты растворителем с получением экстракта;

c. сушат указанный экстракт с получением высушенного экстракта;

d. перегоняют указанный высушенный экстракт с получением перегнанной композиции акриловой кислоты;

e. охлаждают указанную перегнанную композицию акриловой кислоты до температуры от приблизительно -21°C до приблизительно 14°C с получением кристаллов акриловой кислоты;

f. частично расплавляют указанные кристаллы акриловой кислоты с получением смеси жидкость/твердое вещество;

g. декантируют указанную смесь жидкость/твердое вещество с получением твердой композиции очищенной акриловой кислоты;

h. полностью расплавляют указанную твердую композицию очищенной акриловой кислоты с получением жидкой композиции очищенной акриловой кислоты; и

i. определяют чистоту акриловой кислоты указанной жидкой композиции очищенной акриловой кислоты, и если чистота составляет менее, чем приблизительно 98 мас. % акриловой кислоты, повторяют указанные стадии охлаждения, частичного плавления, декантации и полного плавления жидкой композиции очищенной акриловой кислоты, пока чистота не достигнет приблизительно 98 мас. % акриловой кислоты и не будет получена указанная композиция ледяной акриловой кислоты.

В еще одном осуществлении настоящего изобретения, представлена композиция ледяной акриловой кислоты, полученная с помощью стадий, на которых:

a. обеспечивают водный раствор акриловой кислоты, содержащий: 1) акриловую кислоту; и 2) молочную кислоту, производные молочной кислоты или их смеси, и при этом указанный водный раствор акриловой кислоты является, по существу, свободным от малеинового ангидрида, фурфураля и муравьиной кислоты;

b. экстрагируют указанный водный раствор акриловой кислоты растворителем с получением экстракта;

c. сушат указанный экстракт с получением высушенного экстракта;

d. перегоняют указанный высушенный экстракт с получением перегнанной композиции акриловой кислоты; и

e. определяют чистоту акриловой кислоты указанной перегнанной композиции акриловой кислоты, и если чистота составляет менее, чем приблизительно 98 мас. % акриловой кислоты, повторяют указанную стадию перегонки композиции очищенной акриловой кислоты, пока чистота не достигнет приблизительно 98 мас. % акриловой кислоты и не будет получена указанная композиция ледяной акриловой кислоты.

В одном осуществлении настоящего изобретения, представлена композиция сырой акриловой кислоты, содержащая от приблизительно 94 мас. % до приблизительно 98 мас. % акриловой кислоты, и при этом часть оставшихся примесей в указанной композиции сырой акриловой кислоты представляет собой гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси.

В другом осуществлении настоящего изобретения, представлена композиция сырой акриловой кислоты, полученная с помощью стадий, на которых:

a. обеспечивают водный раствор акриловой кислоты, содержащий: 1) акриловую кислоту; и 2) молочную кислоту, производные молочной кислоты или их смеси, и при этом указанный водный раствор акриловой кислоты является, по существу, свободным от малеинового ангидрида, фурфураля и муравьиной кислоты;

b. экстрагируют указанный водный раствор акриловой кислоты растворителем с получением экстракта;

c. сушат указанный экстракт с получением высушенного экстракта;

d. перегоняют указанный высушенный экстракт с получением перегнанной композиции акриловой кислоты; и

e. определяют чистоту акриловой кислоты указанной перегнанной композиции акриловой кислоты, и если чистота составляет менее, чем приблизительно 94 мас. % акриловой кислоты, то повторяют указанную стадию перегонки композиции очищенной акриловой кислоты, пока чистота не достигнет приблизительно 94 мас. % акриловой кислоты и не будет получена указанная композиция сырой акриловой кислоты.

В еще одном осуществлении настоящего изобретения, представлена композиция сырой акриловой кислоты, полученная с помощью стадий, на которых:

a. обеспечивают водный раствор акриловой кислоты, содержащий: 1) акриловую кислоту; и 2) молочную кислоту, производные молочной кислоты или их смеси, и при этом указанный водный раствор акриловой кислоты является, по существу, свободным от малеинового ангидрида, фурфураля и муравьиной кислоты;

b. экстрагируют указанный водный раствор акриловой кислоты растворителем с получением экстракта;

c. сушат указанный экстракт с получением высушенного экстракта;

d. перегоняют указанный высушенный экстракт с получением перегнанной композиции акриловой кислоты;

e. охлаждают указанную перегнанную композицию акриловой кислоты до температуры от приблизительно -21°C до приблизительно 14°C с получением кристаллов акриловой кислоты;

f. частично расплавляют указанные кристаллы акриловой кислоты с получением смеси жидкость/твердое вещество;

g. декантируют указанную смесь жидкость/твердое вещество с получением твердой композиции очищенной акриловой кислоты;

h. полностью расплавляют указанную твердую композицию очищенной акриловой кислоты с получением жидкой композиции очищенной акриловой кислоты; и

i. определяют чистоту акриловой кислоты указанной жидкой композиции очищенной акриловой кислоты, и если чистота составляет менее, чем приблизительно 94 мас. % акриловой кислоты, то повторяют указанные стадии охлаждения, частичного плавления, декантации и полного плавления жидкой композиции очищенной акриловой кислоты, пока чистота не достигнет приблизительно 94 мас. % акриловой кислоты и не будет получена указанная композиция сырой акриловой кислоты.

В одном осуществлении настоящего изобретения, представлена композиция ледяной акриловой кислоты, содержащая приблизительно 99 мас. % акриловой кислоты, полученная с помощью стадий, на которых:

a. обеспечивают водный раствор акриловой кислоты, содержащий: 1) от приблизительно 8 мас. % до приблизительно 16 мас. % акриловой кислоты; и 2) от приблизительно 0,1 мас. % до приблизительно 10 мас. % молочной кислоты, производных молочной кислоты или их смесей, и при этом указанный водный раствор акриловой кислоты является, по существу, свободным от малеинового ангидрида, фурфураляи муравьиной кислоты;

b. экстрагируют указанный водный раствор акриловой кислоты этилацетатом с получением экстракта;

c. сушат указанный экстракт сульфатом натрия с получением высушенного экстракта;

d. перегоняют в вакууме указанный высушенный экстракт при приблизительно 70 мм рт. ст. и 40°C с получением перегнанной композиции сырой акриловой кислоты;

e. фракционно перегоняют указанную перегнанную композицию сырой акриловой кислоты при приблизительно 40 мм рт. ст. и собирают фракции от 59°C до 62°C с получением перегнанной композиции акриловой кислоты;

f. охлаждают указанную перегнанную композицию акриловой кислоты до температуры от приблизительно 0°C до приблизительно 5°C с получением кристаллов акриловой кислоты;

g. частично расплавляют указанные кристаллы акриловой кислоты с получением смеси жидкость/твердое вещество;

h. декантируют указанную смесь жидкость/твердое вещество с получением твердой композиции очищенной акриловой кислоты;

i. полностью расплавляют указанную композицию очищенной акриловой кислоты с получением жидкой композиции очищенной акриловой кислоты; и

j. определяют чистоту акриловой кислоты указанной жидкой композиции очищенной акриловой кислоты, и если чистота составляет менее, чем приблизительно 99 мас. % акриловой кислоты, то повторяют указанные стадии охлаждения, частичного плавления, декантации и полного плавления жидкой композиции очищенной акриловой кислоты, пока чистота не достигнет приблизительно 99 мас. % акриловой кислоты и не будет получена указанная композиция ледяной акриловой кислоты.

Дополнительные признаки настоящего изобретения станут очевидными специалистам в данной области техники после обзора приведенного ниже подробного описания, в сочетании с примерами и формулой изобретения, которая прилагается.

Подробное описание изобретения

I Определения

Как используют в данной заявке, термин «дистиллированная акриловая кислота» относится к композиции акриловой кислоты с содержанием акриловой кислоты ниже, чем приблизительно 94 мас. %.

Как используют в данной заявке, термин «сырая акриловая кислота» относится к композиции акриловой кислоты с содержанием акриловой кислоты от приблизительно 94 мас. % до приблизительно 98 мас. %.

Как используют в данной заявке, термин «ледяная акриловая кислота» относится к композиции акриловой кислоты с содержанием акриловой кислоты, по меньшей мере, приблизительно 98 мас. %.

Как используют в данной заявке, термин «полученный из биологического сырья» материал относится к возобновляемому материалу.

Как используют в данной заявке, термин «возобновляемый материал» относится к материалу, который получают из возобновляемого ресурса.

Как используют в данной заявке, термин «возобновляемый ресурс» относится к ресурсу, который получают с помощью природного процесса со скоростью, сопоставимой с его скоростью потребления (например, в течение периода времени 100 лет). Ресурс может быть пополнен, природно, или с помощью сельскохозяйственных технологий. Неограничивающие примеры возобновляемых ресурсов включают растения (например, сахарный тростник, свеклу, кукурузу, картофель, цитрусовые, древесные растения, лигноцеллюлозу, гемицеллюлозу, целлюлозные отходы), животных, рыб, бактерии, грибы и лесную продукцию. Эти ресурсы могут быть встречающимися в природе, гибридами или генно-инженерными организмами. Природные ресурсы, такие как нефть, уголь, природный газ и торф, образование которых занимает более 100 лет, не считаются возобновляемыми ресурсами. Поскольку, по меньшей мере, часть материала в соответствии с настоящим изобретением получают из возобновляемого ресурса, который может секвестрировать диоксид углерода, использование материала может уменьшить потенциал глобального потепления и потребление ископаемого топлива.

Как используют в данной заявке, термин «содержание вещества, полученного из биологического сырья» относится к количеству углерода из возобновляемого ресурса в материале в виде процента от веса (массы) общего органического углерода в материале, как определено ASTM D6866-10 Метод В.

Как используют в данной заявке, термин материал, «полученный из нефти» относится к материалу, который получают из ископаемого материала, такого как нефть, природный газ, уголь и т.д.

Как используют в данной заявке, термин «конденсированный фосфат» относится к любым солям, содержащим одну или несколько Р-О-Р связей, образованных углом, общим с РО₄ тетраэдром.

Как используют в данной заявке, термин «циклофосфат» относится к любому циклическому конденсированному фосфату, состоящему из двух или более имеющих общий угол РО₄ тетраэдров.

Как используют в данной заявке, термин «монофосфат» или «ортофосфат» относится к любой соли, анионный фрагмент которой, [РО₄]^3-, состоит из четырех атомов кислорода, расположенных в почти правильной тетраэдрической матрице с приблизительно центральным атомом фосфора.

Как используют в данной заявке, термин «олигофосфат» относится к любым полифосфатам, содержащим пять или менее РО₄ звеньев.

Как используют в данной заявке, термин «полифосфат» относится к любым конденсированным фосфатам, содержащим линейные Р-О-Р связи, образованные углом, общим с РО₄ тетраэдром, приводя к образованию конечных цепей.

Как используют в данной заявке, термин «ультрафосфат» относится к любому конденсированному фосфату, где, по меньшей мере, два РО₄ тетраэдра анионного фрагмента имеют три общих угла с прилегающими углами.

Как используют в данной заявке, термин «катион» относится к любому атому или группе ковалентно-связанных атомов, имеющих положительный заряд.

Как используют в данной заявке, термин «одновалентный катион» относится к любому катиону с положительным зарядом +1.

Как используют в данной заявке, термин «многовалентный катион» относится к любому катиону с положительным зарядом равным или более, чем +2.

Как используют в данной заявке, термин «анион» относится к любому атому или группе ковалентно-связанных атомов, имеющих отрицательный заряд.

Как используют в данной заявке, термин «гетерополианион» относится к любому аниону с ковалентно связанным XOp и YOr полиэдром и включает X-O-Y и возможно Х-О-Х и Y-O-Y связи, где X и Y представляют собой любые атомы и где p и r представляют собой любые положительные целые числа.

Как используют в данной заявке, термин «гетерополифосфат» относится к любому гетерополианиону, где X представляет собой фосфор (Р) и Y означает любой другой атом.

Как используют в данной заявке, термин «фосфатный аддукт» относится к любому соединению с одним или более фосфатными анионами, и одним или более нефосфатными анионами, не связанными ковалентно.

Как используют в данной заявке, термины «LA» относится к молочной кислоте, «АА» относится к акриловой кислоте, «АсН» относится к ацетальдегиду и «РА» относится к пропионовой кислоте.

Как используют в данной заявке, термин «разброс значений диаметра частиц» относится к статистическому представлению данной пробы частиц и равен (D_ν,0,09-D_ν,0,10)/D_ν,0,50. Термин «медианный размер частиц» или D_ν,0,50 относится к диаметру частицы, менее которого находятся 50% общего объема частиц. Дополнительно, D_ν,0,10 относится к размеру частицы, отделяющему пробу частицы при 10% по объемной фракции и D_ν,10,90, представляет собой размер частицы, отделяющий пробу частицы при 90% по объемной фракции.

Как используют в данной заявке, термин «конверсия» в % определяют как [скорость втекания гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей (моль/мин) - скорость вытекания гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей (моль/мин)]/[скорость втекания гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей (моль/мин)]*100. Для целей настоящего изобретения, термин «конверсия» означает мольную конверсию, если не указано иное.

Как используют в данной заявке, термин «выход» в % определен как [скорость вытекания продукта (моль/мин)/скорость втекания гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей (моль/мин)]*100. Для целей настоящего изобретения, термин «выход» означает мольный выход, если не указано иное.

Как используют в данной заявке, термин «селективность» в % определен как [Выход/Конверсия]*100. Для целей настоящего изобретения, термин «селективность» означает мольную селективность, если не указано иное.

Как используют в данной заявке, термин «общая скорость вытекания» в моль/мин и для гидроксипропионовой кислоты определен как: (2/3)*[скорость вытекания C2 (моль/мин)]+[скорость вытекания C3 (моль/мин)]+(2/3)*[скорость вытекания ацетальдегида (моль/мин)]+(4/3)*[скорость вытекания С4 (моль/мин)]+[скорость вытекания гидроксипропионовой кислоты (моль/мин)]+[скорость вытекания виноградной кислоты (моль/мин)]+(2/3)*[скорость вытекания уксусной кислоты (моль/мин)]+[скорость вытекания 1,2-пропандиола (моль/мин)]+[скорость вытекания пропионовой кислоты (моль/мин)]+[скорость вытекания акриловой кислоты (моль/мин)]+(5/3)*[скорость вытекания 2,3-пентандиона (моль/мин)]+(1/3)*[скорость вытекания монооксида углерода (моль/мин)]+(1/3)* [скорость вытекания диоксида углерода (моль/мин)]. Если используют производное гидроксипропионовой кислоты вместо гидроксипропионовой кислоты, указанная выше формула должна быть скорректирована на количество атомов углерода в производном гидроксипропионовой кислоты.

Как используют в данной заявке, термин «С2» означает этан и этилен.

Как используют в данной заявке, термин «С3» означает пропан и пропилен.

Как используют в данной заявке, термин «С4» означает бутан и бутены.

Как используют в данной заявке, термин «общий мольный баланс» или «ТМВ» в % определен как [общая скорость вытекания (моль/мин)/скорость втекания гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей (моль/мин)]*100.

Как используют в данной заявке, термин «выход акриловой кислоты скорректирован на ТМВ» определен как [выход акриловой кислоты/общий мольный баланс]*100, для учета слегка более высоких потоков в реакторе.

Как используют в данной заявке, термин «часовая объемная скорость газа» или «GHSV» в ч^-1 определен как 60×[Общая скорость потока газа (мл/мин)/объем слоя катализатора (мл)]. Общая скорость потока газа рассчитывается в условиях стандартной температуры и давления (STP; 0°C и 1 атм).

Как используют в данной заявке, термин «часовая объемная скорость жидкости» или «LHSV» в ч^-1 определен как 60×[Общая скорость потока жидкости (мл/мин)/объем слоя катализатора (мл)].

II Способы очистки

Неожиданно было обнаружено, что некоторые или все из процессов экстракции, сушки, перегонки, охлаждения, частичного плавления и декантации могут быть использованы для получения сырой и ледяной акриловой кислоты, полученной из акриловой кислоты, полученной из биологического сырья. Хотя примеси, присутствующие в полученной из биологического сырья акриловой кислоте отличаются от присутствующих в акриловой кислоте, полученной из нефти, те же самые процессы, которые используют для очистки акриловой кислоты, полученной из нефти, могут быть использованы для очистки полученной из биологического сырья акриловой кислоты до уровней сырой или ледяной чистоты.

В одном осуществлении, обеспечена композиция ледяной акриловой кислоты, содержащая, по меньшей мере, приблизительно 98 мас. % акриловой кислоты, и где часть оставшихся примесей в композиции ледяной акриловой кислоты представляет собой гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси.

В одном осуществлении, обеспечена композиция сырой акриловой кислоты, содержащая от приблизительно 94 мас. % до приблизительно 98 мас. % акриловой кислоты, и где часть оставшихся примесей в композиции ледяной акриловой кислоты представляет собой гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси.

Гидроксипропионовая кислота может быть 3-гидроксипропионовой кислотой, 2-гидроксипропионовой кислотой (также называемой молочной кислотой), 2-метилгидроксипропионовой кислотой, или их смесями. Производными гидроксипропионовой кислоты могут быть соли металлов или аммония гидроксипропионовой кислоты, алкильные сложные эфиры гидроксипропионовой кислоты, алкильные сложные эфиры 2-метилгидроксипропионовой кислоты, циклические сложные диэфиры гидроксипропионовой кислоты, ангидрид гидроксипропионовой кислоты или их смесь. Неограничивающие примеры солей металлов гидроксипропионовой кислоты представляют собой натрий гидроксипропионат, калий гидроксипропионат и кальций гидроксипропионат. Неограничивающие примеры алкильных сложных эфиров гидроксипропионовой кислоты представляют собой метилгидроксипропионат, этилгидроксипропионат, бутилгидроксипропионат, 2-этилгексилгидроксипропионат или их смеси. Неограничивающим примером циклических сложных диэфиров гидроксипропионовой кислоты является дилактид.

В одном осуществлении, гидроксипропионовая кислота представляет собой молочную кислоту или 2-метилмолочную кислоту. В другом осуществлении, гидроксипропионовая кислота представляет собой молочную кислоту. Молочная кислота может быть L-молочной кислотой, D-молочной кислотой или их смесями. В одном осуществлении, гидроксипропионовая кислота, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси в примесях в композиции ледяной акриловой кислоты представляют собой молочную кислоту, производные молочной кислоты или их смеси. В другом осуществлении, гидроксипропионовая кислота, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси в примесях в композиции сырой акриловой кислоты представляют собой молочную кислоту, производные молочной кислоты или их смеси.

В одном осуществлении, концентрация гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей в оставшихся примесях композиции ледяной акриловой кислоты составляет менее, чем приблизительно 2 мас. %, исходя из общего количества композиции ледяной акриловой кислоты. В другом осуществлении, гидроксипропионовая кислота, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси в оставшихся примесях композиции ледяной акриловой кислоты составляют менее, чем приблизительно 1 мас. %, исходя из общего количества композиции ледяной акриловой кислоты. В другом осуществлении, гидроксипропионовая кислота, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси в оставшихся примесях композиции ледяной акриловой кислоты составляют менее, чем приблизительно 400 м.д., исходя из общего количества композиции ледяной акриловой кислоты.

В одном осуществлении, содержание вещества, полученного из биологического сырья, в ледяной акриловой кислоте составляет более, чем приблизительно 3%. В другом осуществлении, содержание вещества, полученного из биологического сырья, в

ледяной акриловой кислоте составляет более, чем 30%. В еще одном осуществлении, содержание вещества, полученного из биологического сырья, в ледяной акриловой кислоте составляет более, чем приблизительно 90%. В одном осуществлении, содержание вещества, полученного из биологического сырья, в сырой акриловой кислоте составляет более, чем приблизительно 3%. В другом осуществлении, содержание вещества, полученного из биологического сырья, в сырой акриловой кислоте составляет более, чем 30%. В еще одном осуществлении, содержание вещества, полученного из биологического сырья, в сырой акриловой кислоте составляет более, чем приблизительно 90%.

Композиция ледяной или сырой акриловой кислоты может быть получена из водного раствора акриловой кислоты, полученной из возобновляемых ресурсов или материалов и подаваемых в процессе очистки с получением сырой акриловой кислоты или ледяной акриловой кислоты. Неограничивающие примеры возобновляемых ресурсов или материалов для получения водного раствора акриловой кислоты представляют собой гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси; глицерин; монооксид углерода и этиленоксид; диоксид углерода и этилен; и кротоновую кислоту. В одном осуществлении, возобновляемые ресурсы или материалы представляют собой гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси. В другом осуществлении, возобновляемые ресурсы или материалы представляют собой молочную кислоту, производные молочной кислоты или их смеси. В еще одном осуществлении, возобновляемый ресурс или материал представляет собой молочную кислоту.

В одном осуществлении, водный раствор акриловой кислоты содержит: 1) акриловую кислоту; 2) молочную кислоту, производные молочной кислоты или их смеси, и является, по существу, свободным от малеинового ангидрида, фурфураля и муравьиной кислоты. В другом осуществлении, водный раствор акриловой кислоты содержит от приблизительно 4 мас. % до приблизительно 80 мас. % акриловой кислоты. В другом осуществлении, водный раствор акриловой кислоты содержит от приблизительно 4 мас. % до приблизительно 40 мас. % акриловой кислоты. В еще одном осуществлении, водный раствор акриловой кислоты содержит от приблизительно 5 мас. % до приблизительно 25 мас. % акриловой кислоты. В другом осуществлении, водный раствор акриловой кислоты содержит от приблизительно 8 мас. % до приблизительно 16 мас. % акриловой кислоты.

В одном осуществлении, водный раствор акриловой кислоты содержит от приблизительно 0,001 мас. % до приблизительно 50 мас. % молочной кислоты,

производных молочной кислоты или их смесей. В другом осуществлении, водный раствор акриловой кислоты содержит от приблизительно 0,001 мас. % до приблизительно 20 мас. % молочной кислоты, производных молочной кислоты или их смесей. В еще одном осуществлении, водный раствор акриловой кислоты содержит приблизительно 6 мас. % молочной кислоты, производных молочной кислоты или их смесей.

В одном осуществлении, водный раствор акриловой кислоты содержит от приблизительно 8 мас. % до приблизительно 16 мас. % акриловой кислоты и от приблизительно 0,1 мас. % до приблизительно 10 мас. % молочной кислоты, производных молочной кислоты или их смесей, и при этом указанный водный раствор акриловой кислоты, является, по существу, свободным от малеинового ангидрида, фурфураляи муравьиной кислоты. Неограничивающие примеры примесей, которые могут присутствовать в водном растворе акриловой кислоты, представляют собой ацетальдегид, уксусную кислоту и пропановую кислоту.

Водный раствор акриловой кислоты может быть экстрагирован растворителем с получением экстракта. В одном осуществлении, растворитель выбирают из группы, состоящей из этилацетата, изобутилацетата, метилацетата, толуола, диметилфталата, гексана, пентана, дифенилового эфира, этилгексановой кислоты, N-метилпирролидона, С6-С10 парафиновых фракций и их смесей. В другом осуществлении, экстрагирующим растворителем является этилацетат. В одном осуществлении, экстрагирующий растворитель может образовывать с водой азеотроп.

В одном осуществлении, растворитель содержит, по меньшей мере, один ингибитор полимеризации. Неограничивающие примеры ингибиторов полимеризации представляют собой фенотиазин и 4-метокси фенол. В другом осуществлении, ледяная акриловая кислота содержит от приблизительно 200 м.д. до приблизительно 400 м.д. 4-метоксифенола. В другом осуществлении, ингибитор полимеризации добавляют к водному раствору акриловой кислоты перед стадией экстракции.

После экстракции экстракт может быть высушен с получением высушенного экстракта. Сушка может быть выполнена с помощью различных способов, таких как, но не в качестве ограничения, перегонка и сорбция. В одном осуществлении, сушку проводят путем азеотропной перегонки. В другом осуществлении, сорбция осуществляется на твердом порошке. В еще одном осуществлении, твердый порошок выбирают из группы, состоящей из сульфата магния, сульфата натрия, сульфата кальция, молекулярных сит, гидридов металлов, реакционноспособных металлов и их смесей. В еще одном осуществлении, сорбцию проводят с сульфатом натрия и затем фильтруют с получением высушенного фильтрата.

Высушенный экстракт или высушенный фильтрат может быть дополнительно обработан с помощью перегонки с получением перегнанной композиции акриловой кислоты. В одном осуществлении, перегонка является вакуумной перегонкой при приблизительно 70 мм рт. ст. и приблизительно 40°C с получением перегнанной композиции сырой акриловой кислоты, и последующей фракционной перегонкой при приблизительно 40 мм рт. ст. и сбором фракций от 59°C до 62°C с получением перегнанной композиции акриловой кислоты.

В одном осуществлении, охлаждение перегнанной композиции акриловой кислоты до температуры от приблизительно -21°C до приблизительно 14°C производит кристаллы акриловой кислоты; частичное плавление кристаллов акриловой кислоты производит смесь жидкость/твердое вещество; декантация смеси жидкость/твердое вещество производит твердую композицию очищенной акриловой кислоты; полное плавление твердой композиции очищенной акриловой кислоты производит жидкую композицию очищенной акриловой кислоты; и определяют чистоту акриловой кислоты жидкой композиции очищенной акриловой кислоты, и если чистота составляет менее, чем приблизительно 98 мас. % акриловой кислоты, повторяют указанные стадии охлаждения, частичного плавления, декантации и полного плавления жидкой композиции очищенной акриловой кислоты, пока чистота не достигнет приблизительно 98 мас. % акриловой кислоты и не будет получена композиция ледяной акриловой кислоты.

В другом осуществлении, охлаждение перегнанной композиции акриловой кислоты до температуры от приблизительно -21°C до приблизительно 14°C производит кристаллы акриловой кислоты; частичное плавление кристаллов акриловой кислоты производит смесь жидкость/твердое вещество; декантация смеси жидкость/твердое вещество производит твердую композицию очищенной акриловой кислоты; полное плавление твердой композиции очищенной акриловой кислоты производит жидкую композицию очищенной акриловой кислоты; и определяют чистоту акриловой кислоты жидкой композиции очищенной акриловой кислоты, и если чистота составляет менее, чем приблизительно 94 мас. % акриловой кислоты, повторяют указанные стадии охлаждения, частичного плавления, декантации и полного плавления жидкой компози