CN101489970B - 琥珀酸的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供能够通过简单的分离和纯化过程由碱金属琥珀酸盐有效地制备高纯度琥珀酸的方法。本发明中制备琥珀酸的方法包括步骤(1)将硫酸添加到含碱金属琥珀酸盐的溶液中，步骤(2)从所述溶液中沉淀和移除碱金属硫酸盐的晶体，和步骤(3)沉淀和回收琥珀酸的晶体。步骤(2)中碱金属硫酸盐的晶体的移除通过如下状态的固液分离进行：在通过将经由步骤(1)中通过添加硫酸获得的溶液浓缩和加热而使碱金属硫酸盐的晶体沉淀而琥珀酸溶于该溶液中。

Description

琥珀酸的制备方法

相关申请的交叉引用

本申请是根据35U.S.C.§111(a)提交的申请，该申请依据35U.S.C.§119(e)要求于2006年7月28日依据35U.S.C.§111(b)提交的临时申请60/820,621的提交日期的利益。

发明领域

本发明涉及琥珀酸的制备方法。更具体地说，本发明涉及通过使用其中将硫酸添加到含碱金属琥珀酸盐的溶液中，然后使所得的碱金属硫酸盐和琥珀酸分级结晶的方法制备高纯度琥珀酸的方法，该琥珀酸可用于聚合物、食品、医药和其它化学品合成原料。

背景技术

琥珀酸广泛地用于聚合物、食品、医药和其它化学品合成原料。具体地说，当它用作聚合物的原料时，要求高纯度的琥珀酸以维持聚合度和防止着色。可以通过增加纯化阶段数获得高纯度的琥珀酸，但是为了经济地进行工业生产，必须简化分离和纯化的步骤。

一般地，在通过发酵法制备琥珀酸中，当在没有pH值控制的情况下进行发酵时，所制备的琥珀酸随着反应进行在反应系统中积累。因此，反应溶液的pH值降低并偏离对产生琥珀酸的微生物适合的范围，结果，琥珀酸产生的速率大大地减缓。因此，通常通过添加碱性材料来控制pH值以维持生产速率。因此，碱金属琥珀酸盐是通过发酵法制备琥珀酸的反应溶液中常观察到的形式。

作为由含碱金属琥珀酸盐的反应溶液制备高纯度琥珀酸的方法，已知通过水裂解电渗析将这种琥珀酸盐的不饱和水溶液变成游离琥珀酸的过饱和水溶液接着从所述琥珀酸的过饱和水溶液结晶的方法(参见专利文件1)。

然而，专利文件1中的方法具有的问题是，在琥珀酸的分离和纯化过程中，存在太多步骤，因为它在水裂解电渗析的步骤之前要求普通的电渗析等以获得过饱和水溶液。此外，在通过使用电渗析进行工业生产的情况下，存在的问题是不仅购买设备的初始投资成本而且在运转之后的运行成本(例如将清洁剂用于电渗析膜，将劣化膜交换等)都是高的。

作为替代方法，已知包括以下步骤的方法，添加Ca(OH)₂以转换成琥珀酸钙，然后将它作为晶体回收。此后，通过添加硫酸使钙作为石膏沉淀，同时回收琥珀酸溶液，然后通过冷却使琥珀酸结晶(参见专利文件2)。然而，专利文件2的方法具有的问题是存在太多步骤并且在回收琥珀酸钙的时候产生碱性废水。

此外，作为替代方法，已知包括以下步骤的方法，在酸性条件下添加硫酸铵，然后通过盐析回收琥珀酸。此后，通过用甲醇萃取移除残存的硫酸铵，然后回收溶剂以使琥珀酸结晶(专利文件3)。然而，专利文件3的方法具有的问题是，因为它涉及在水和甲醇的两个液体相的体系中处理，所以不但增加了步骤数，而且需要耐有机溶剂的设备。

出于如上所述的原因，希望建立一种包括更少步骤，具有低运行成本的通用设备和简单的分离和纯化步骤的高效生产方法。

[专利文件1]日本专利No.2944157

[专利文件2]日本专利特开No.S62-294090

[专利文件3]日本专利申请特开No.2001-514900

发明内容

[本发明要解决的问题]

本发明的目的是提供一种通过简单的分离和纯化过程由碱金属琥珀酸盐有效地制备高纯度琥珀酸的方法。

[解决问题的手段]

为了解决上述问题，本发明发明人进行了深入研究。结果，发明人发现可以如下以简单和有效的方式从含碱金属琥珀酸盐的溶液分离和纯化高纯度的琥珀酸：将硫酸添加到该含碱金属琥珀酸盐的溶液中，然后在该碱金属硫酸盐和琥珀酸共存的状态下使所得的碱金属硫酸盐和琥珀酸分级结晶，并从而完成了本发明。

即，本发明是通过进行包括以下工艺的二阶段结晶进行琥珀酸制备的方法：将硫酸添加到含碱金属琥珀酸盐的溶液中以设定碱金属硫酸盐和琥珀酸共存的状态；然后首先选择性地使碱金属硫酸盐的晶体沉淀并将它移除；和随后选择性地使琥珀酸的晶体沉淀并将它回收。

另外，本发明包括例如，以下方法：

琥珀酸的制备方法，包括步骤(1)将硫酸添加到含碱金属琥珀酸盐的溶液中，步骤(2)从溶液中沉淀和移除碱金属硫酸盐的晶体，和步骤(3)沉淀和回收琥珀酸的晶体；

根据上述[1]的琥珀酸的制备方法，其中要在步骤(1)添加的硫酸的量对应于溶液中包含的碱金属的当量；

根据上述[1]的琥珀酸的制备方法，其中步骤(2)中碱金属硫酸盐的晶体的移除通过如下状态的固液分离进行：通过将在步骤(1)中通过添加硫酸获得的溶液浓缩和加热使碱金属硫酸盐的晶体沉淀而琥珀酸溶解在溶液中；

根据上述[3]的琥珀酸的制备方法，其中在所述通过将添加有硫酸的反应溶液浓缩和加热而获得的溶液中，碱金属硫酸盐的浓度是20g/100g水或更高且琥珀酸的浓度是60g/100g水或更低，并且加热温度是50℃或更高；

根据上述[1]-[4]中任一项的琥珀酸的制备方法，其中步骤(3)中的琥珀酸晶体的回收通过如下状态的固液分离进行：通过冷却所述在移除碱金属硫酸盐的晶体之后获得的溶液使琥珀酸结晶，而步骤(2)中残存的未移除的碱金属硫酸盐溶解在该溶液中；

根据上述[5]的琥珀酸的制备方法，其中在移除碱金属硫酸盐的晶体之后获得的溶液的冷却温度是50℃或更低；

根据上述[5]或[6]的琥珀酸的制备方法，还包括用水清洗回收的琥珀酸晶体的步骤，水的温度低于用来冷却在移除碱金属硫酸盐之后获得的溶液的温度；

根据上述[5]或[6]的琥珀酸的制备方法，还包括将回收的琥珀酸晶体再溶解到水中，然后通过冷却使琥珀酸再结晶并回收的步骤；

根据上述[8]的琥珀酸的制备方法，还包括在将琥珀酸的晶体再溶解到水中之后且在通过再结晶回收琥珀酸之前用活性炭处理再溶解了琥珀酸晶体的溶液的步骤；

根据上述[3]的琥珀酸的制备方法，其中将在回收琥珀酸晶体之后剩余的溶液再加工，通过将它与步骤(2)中的浓缩和加热之前的溶液混合进行；

根据上述[3]的琥珀酸的制备方法，其中将在清洗琥珀酸晶体之后回收的清洗水再加工，通过将它与步骤(2)中的浓缩和加热之前的溶液混合进行；

根据上述[1]的琥珀酸的制备方法，其中含碱金属琥珀酸盐的溶液是微生物的培养物；

根据上述[1]的琥珀酸的制备方法，其中含碱金属琥珀酸盐的溶液的溶剂是水。

[本发明的效果]

通过使用本发明的制备方法，可以有效地制备高纯度的琥珀酸。

附图简述

[图1]该图是显示本发明的制备琥珀酸的方法的流程图。

[图2]该图示出了通过使用模型溶液的琥珀酸和硫酸钠相对于水的饱和溶解度曲线。

[图3]该图示出了琥珀酸和硫酸钠在模型溶液中的低共熔图。

[图4]该图示出了在反应溶液中琥珀酸和硫酸钠相对于水的饱和溶解度曲线。

[图5]该图示出了在反应溶液中琥珀酸和硫酸钠的低共熔线。

本发明的最佳实施方式

将如下详细地阐明本发明涉及的制备琥珀酸的方法。在此，图1示出了本发明中琥珀酸的制备步骤的流程图。

<含碱金属琥珀酸盐的溶液的制备>

在本发明中，含碱金属琥珀酸盐的溶液用作起始原料。该溶液不受特别限制，只要它含碱金属琥珀酸盐，并且盐的种类不受特别限制，只要它是碱金属的盐。溶剂优选是不包含有机溶剂的水。

含碱金属琥珀酸盐的溶液的实例包括通过微生物发酵产生的碱金属琥珀酸盐的反应溶液。通过利用微生物获得的碱金属盐的反应溶液可以例如如下所述获得：在包含碳源、氮源等的培养基中培养能够产生琥珀酸的微生物，同时向其中添加作为pH值调节剂的碱金属氢氧化物的水溶液。在该反应溶液中，可以包含少量作为发酵副产物的其它有机酸例如乙酸、乳酸等，和它们的金属盐。

在本发明中，可以通过如下的二阶段结晶将碱金属琥珀酸盐转化成游离琥珀酸：将硫酸添加到包含碱金属琥珀酸盐的溶液中以设定碱金属硫酸盐和琥珀酸共存的状态；然后首先选择性地沉淀和移除碱金属硫酸盐的晶体，此后选择性地沉淀和回收琥珀酸的晶体。另外，将该酸转化的琥珀酸再溶解到水中，然后通过将溶液冷却进行再结晶来回收该晶体而获得高纯度的琥珀酸。

<硫酸的添加>

将硫酸添加到包含碱金属琥珀酸盐的溶液中的目的是通过在溶液中加入硫酸根离子作为碱金属离子的平衡离子而制得碱金属硫酸盐，和使碱金属硫酸盐在随后的碱金属硫酸盐结晶步骤(下文中该步骤也可以称作″高温结晶″)中最大程度地沉淀以便将它移除。然而，向碱金属中添加硫酸留下该硫酸盐作为杂质，这在回收高纯度琥珀酸中产生问题。因此，添加到反应溶液中的硫酸的量优选与包含在反应溶液中的碱金属的当量对应。

如上所述，在由微生物产生的发酵液中，其它的有机酸通常作为副产物与琥珀酸共存。因此，在反应时添加的碱金属氢氧化物将不但中和琥珀酸而且中和其它的有机酸。因此，包含在溶液中的琥珀酸的当量不一定与碱金属的当量相同。即，为了获得待添加的硫酸的精确量，优选使用碱金属的当量而不是琥珀酸的当量。

<高温结晶>

将在添加硫酸之后获得的溶液按如下方式浓缩和加热，该方式要获得其中碱金属硫酸盐的浓度大于其在该溶液中的饱和溶解度和琥珀酸的浓度小于其在该溶液中的饱和溶解度的溶液，从而选择性地使碱金属硫酸盐的晶体沉淀。碱金属硫酸盐在浓缩和加热之后的浓度，琥珀酸的浓度，以及温度不受特别限制，只要它们满足上述条件并且不会不利地影响碱金属硫酸盐的晶体的选择性结晶。

在琥珀酸和碱金属盐共存的体系中，琥珀酸的溶解度倾向于随着温度增加而增加，而碱金属盐的溶解度倾向于随着温度增加降低或近似保持恒定。因此，为了进一步提高琥珀酸的回收量和进一步降低在后一步骤(下文中，该步骤也可以称作″低温结晶″)中进行琥珀酸的选择性结晶和回收时将变成杂质的碱金属盐的量，优选在浓缩和加热之后的温度尽可能高，只要不发生琥珀酸的分解，通常50℃或更高，更优选70-80℃。

另外，至于在浓缩和加热之后碱金属硫酸盐和琥珀酸的浓度，例如当加热温度设置在50℃或更高时，优选溶液中碱金属硫酸盐的浓度是20g/100g水或更高，琥珀酸的浓度是60g/100g水或更低，更优选，碱金属硫酸盐的浓度在60-80g/100g水的范围内，琥珀酸的浓度在30-50g/100g水的范围内。

当浓度在上述范围之外时，例如，当琥珀酸的浓度大于该范围时，琥珀酸与碱金属硫酸盐一起沉淀，因此导致琥珀酸的损失。此外，当琥珀酸的浓度低于该范围时，琥珀酸晶体在后一步骤(即低温结晶过程)中的回收产率倾向于降低。相反，当碱金属硫酸盐的浓度大于该范围时，其晶体的量太大以致固液分离的效率倾向于降低。此外，当碱金属硫酸盐的浓度低于该范围时，其晶体的量降低并且碱金属硫酸盐晶体的量与总量的比例降低，以致移除效率倾向于减小。

作为沉淀的碱金属硫酸盐的固液分离方法，可以采用诸如离心分离、离心过滤、压滤、膜滤等方法，它们具有以下功能：在固液分离期间维持体系中的温度与浓缩和加热时的温度相同水平或更高，和保持在分离过程期间仅碱金属硫酸盐的晶体沉淀而琥珀酸的晶体不沉淀的状态。

<低温结晶>

以这样的方式设定状态，即通过将上述的移除碱金属硫酸盐晶体之后获得的溶液冷却而选择性地使琥珀酸的晶体沉淀。

在冷却的溶液中，溶解了未结晶的琥珀酸和在前一步骤中没有结晶而残存的碱金属硫酸盐。因此，为了产生碱金属硫酸盐更确实溶解的状态，可以通过冷却和同时用水稀释降低碱金属硫酸盐的浓度。

虽然只要琥珀酸的选择性结晶不受不利地影响，用于冷却的温度就没有特别限制，但是该温度优选低于高温结晶过程中的温度，即50℃或更低，更优选35-40℃。

作为碱金属硫酸盐，可以提及硫酸钠和硫酸钾，但是硫酸钠是尤其优选的。硫酸钠在水中的饱和溶解度在从结晶水型转变到无水盐型的转变温度之上是几乎恒定的。另一方面，琥珀酸在水中的饱和溶解度随温度升高而增加。因此，这两种化合物的饱和溶解度曲线彼此交叉，如图2所示。可以在高于交叉温度的温度区选择性地使硫酸钠沉淀，可以在低于交叉温度的温度区选择性地使琥珀酸沉淀。同时，优选在这两种化合物的饱和溶解度的差异大的温度下选择性地使所述化合物结晶。还如图2所示，硫酸钠的沉淀容易在比从结晶水型转变到无水盐型的转变温度(32.4℃)低的温度下发生，因为硫酸钠的饱和溶解度降低。因此，优选在35℃或更高下进行所述低温结晶。

晶体的回收如下进行：将包含结晶的琥珀酸的溶液(下文中该溶液还可以称作″晶体溶液″)固液分离接着清洗以移除与该晶体附着的杂质。

作为固液分离的方法，可以采用诸如离心分离、离心过滤、压滤过滤、膜滤等方法。鉴于琥珀酸的回收效率和附着杂质的去除效率，具有滤布类型的固液分离方法是有利的。特别地，优选采用压滤和/或离心过滤。此外，鉴于维持晶体回收产率，优选将晶体溶液的温度维持在冷却期间采用的温度。

另外，与晶体附着的杂质可以如下所述清洗掉：将水或在下文所述再结晶过程中的固液分离之后回收的过滤溶液作为清洗液加到过滤表面上，满足该晶体溶液中的晶体在固液分离过程中在所述过滤表面上被回收的状态。为了保证晶体回收的产率，优选将清洗液冷却到该晶体溶液的温度以下。此外，优选清洗液中琥珀酸的浓度接近在所述温度下饱和溶解度的浓度以使由溶解到清洗液中所引起的琥珀酸损失最小化。例如，当使用水作为清洗液时，优选通过降低水温降低饱和溶解度。可以根据过滤溶液中杂质的种类和量，想要的纯度水平、回收产率等适当地调节供应液体的量。

<晶体的溶解，用活性炭处理和再结晶>

在琥珀酸晶体回收的固液分离过程中，如果希望进一步降低与晶体附着的杂质的浓度，可以通过以下方法移除附着的杂质：在将回收的琥珀酸晶体溶于水或热水之后，根据需要用活性炭处理获得的溶液，并冷却以使该晶体再沉淀，通过固液分离再次将晶体分离出。

在这种情况下，琥珀酸在溶解之后的浓度和冷却温度不受特别限制，只要它们不会不利地影响冷却结晶。另外，固液分离的过程可以仅通过晶体的回收进行，并且也可以根据需要在固液分离之后通过加水清洗晶体。此外，再沉淀和固液分离的操作数目不必限于一次。

<干燥>

可以通过水的移除干燥回收的琥珀酸晶体以制得干产物。在本发明情形下的干燥方法不受特别限制，只要干燥不使得琥珀酸的性能改变并且琥珀酸不会被杂质污染。

同时，在通过低温结晶和再结晶回收琥珀酸晶体之后获得的剩余溶液可以通过送回到浓缩和加热过程之前的溶液中进行再加工。当进行再加工时，因为体系中杂质积累，所以鉴于分离和纯化的效率，优选在没有被适当地再加工的情况下将低温结晶的过滤溶液移除到体系之外。

如上面所述，本发明的制备琥珀酸的方法是这样的方法，其中将硫酸添加到含碱金属琥珀酸盐的溶液中，然后在碱金属硫酸盐和琥珀酸共存的状态下使碱金属硫酸盐和琥珀酸分级结晶，这是仅涉及具有更少步骤的结晶技术的简单纯化过程。通过本发明的制备方法，可以通过使用进行结晶过程的通用设备按有效的方式获得高纯度的琥珀酸晶体。

实施例

下面将基于实施例更具体地阐明本发明，但是本发明完全不受这些实施例限制。同时，在以下实施例中，由于每一步骤中组分的取样分析而损失一定量的物质，但是在没有考虑这些损失的情况下记录产率等。

<通过使用模型溶液测量低共熔点>

向在500mL具有塞子的Erlenmeyer烧瓶(锥形瓶)中的180g水中添加144g琥珀酸和108g硫酸钠以制备过饱和的共存浆料溶液。在搅拌下将该浆料溶液保持在水浴中并分别调节在35℃、45℃、60℃和80℃，在它们达到预定温度之后接着搅拌2小时或更久。然后，分析上层清液中的琥珀酸和硫酸钠的浓度。结果，琥珀酸的浓度分别是：在35℃下4.6g/100g水，在45℃下7.8g/100g水，在60℃下20.0g/100g水和在80℃下55.3g/100g水。并且硫酸钠的浓度分别是：在35℃下46.4g/100g水，在45℃下42.0g/100g水，在60℃下36.9g/100g水和在80℃下28.8g/100g水。这些化合物的溶解度曲线在图2中示出(参见共存体系)，并且低共熔线在图3中示出。在此，″g/100g水″是指根据溶于100g水的溶质的重量(g)表示的浓度单位。

从图2可以看出这样的倾向，在含琥珀酸和硫酸钠的两组分的模型体系中，随着温度降低，琥珀酸的溶解度减小，而硫酸钠的溶解度增加，随着温度提高，琥珀酸的溶解度增加，而硫酸钠的溶解度减小。因此，证实了，硫酸钠在更高的温度区可被选择性地沉淀，或者琥珀酸在更低的温度区可被选择性地沉淀。

此外，发现了低共熔线倾向于朝左侧稍微倾斜，如图3所示。证实了，在具有琥珀酸和硫酸钠的组合物的共存溶液中，在低共熔线左下区中，当浓缩共存溶液时，在浓度随所述两组分的恒定比的移动线与低共熔线交叉的情形下，当通过选择共存溶液的温度大于交叉低共熔点的温度来浓缩共存溶液时，可获得选择性地使硫酸钠结晶的状态，另外，当在移除沉淀的硫酸钠之后进行冷却时可获得选择性地使琥珀酸结晶的状态。

<硫酸向反应溶液的添加和低共熔点的测量>

将各自1.0L的无菌反应溶液(A)、(B)和(C)放入烧杯中，这些反应溶液具有表1所示的通过HPLC分析测定的有机酸、阳离子、阴离子和糖的组成并且包含通过发酵产生的琥珀酸钠。然后按获得与相应溶液中包含的碱金属浓度相同的当量的量，将硫酸添加到所述溶液中，即，将111g硫酸添加到反应溶液(A)中，将84g硫酸添加到反应溶液(B)中，和将50g硫酸添加到反应溶液(C)中，同时通过搅拌器搅拌溶液。用旋转蒸发器将这些溶液浓缩五倍以达到过饱和状态，然后将所有浆料溶液转移到300mL有塞子的Erlenmeyer烧瓶中。在水浴中通过搅拌器搅拌以将它们的温度调节在35℃、45℃、60℃和80℃。然后，在它们达到所述温度之后再搅拌两小时或更久之后测量上层清液中琥珀酸和硫酸钠的浓度，并且证实了溶解度曲线(图4)和低共熔线(图5)。

证实了，反应溶液的溶解度曲线和低共熔线与模型溶液的相似，并因此，如上所述的分级结晶是可能的。

[实施例1]

<反应溶液(A)的分离和纯化>

(硫酸的添加)

在搅拌下向2080g(2.0L)具有如表1所示组成的反应溶液(A)中添加与反应溶液(A)中包含的碱金属的当量对应的223g浓硫酸以获得初始加工溶液。如表2所示，初始加工溶液包含2303g(2.2L)反应溶液，反应溶液包含231g(13.7g/100g水)琥珀酸和323g(19.2g/100g水)硫酸钠。

(高温结晶)

随后，用旋转蒸发器浓缩初始加工溶液到1082g以使得琥珀酸的浓度为46g/100g水和硫酸钠的浓度为65g/100g水，然后将所有溶液转移到有塞子的Erlenmeyer烧瓶中。用塞子塞住烧瓶，然后在搅拌下将烧瓶中的溶液在80℃水浴中在气密态下加热。在80℃下搅拌经浓缩的溶液2小时之后，使用5B滤纸和内径为110mm的Nutsche漏斗通过抽吸过滤进行固液分离，Nutsche漏斗预先在80℃下加热。

回收的过滤溶液的重量是798g，包含215g琥珀酸、77g硫酸钠、483g水和22g其它组分。此外，回收的晶体的重量是284g，包含245g硫酸钠、16g琥珀酸、17g水和5g其它组分。通过高温结晶，在过滤的溶液中回收了初始加工溶液中的93％琥珀酸，而作为晶体移除了初始加工溶液中的76％硫酸钠。

(低温结晶)

将通过高温结晶回收的全部798g过滤溶液转移到有塞子的Erlenmeyer烧瓶中。用塞子塞住烧瓶，然后在搅拌下将烧瓶中的溶液在35℃水浴中在气密态下冷却。在35℃下搅拌经浓缩的溶液2小时之后，使用5B滤纸和内径为110mm的Nutsche漏斗通过抽吸过滤进行固液分离，Nutsche漏斗预先保持在35℃。另外，在漏斗上回收所有晶体之后，通过加入215g温度为35℃的水清洗漏斗上的晶体。

回收的晶体的重量是176g，包含164g琥珀酸、0g硫酸钠、10g水和2g其它组分。此外，包括清洗水的经回收的过滤溶液的重量总计是837g，包含51g琥珀酸、77g硫酸钠、688g水和20g其它组分。通过低温结晶，相对于包含在初始加工溶液中的100％琥珀酸，回收了71％的晶体琥珀酸，同时24％硫酸钠包含过滤溶液中并被移除。此外，在回收的琥珀酸晶体中，Na已经完全地移除，另外，杂质例如除琥珀酸以外的有机酸等被移除了97％。

(再结晶)

为了移除通过低温结晶回收的晶体中包含的其它组分，在搅拌下在有塞子的Erlenmeyer烧瓶中将176g通过低温结晶回收的晶体添加到650g水中。然后，用塞子塞住烧瓶，并在搅拌下将烧瓶中的溶液在65℃水浴中在气密态下加热。继续在65℃下加热并通过搅拌器搅拌，并且当证实晶体完全地溶解时，在搅拌下在水浴中将烧瓶中的溶液冷却到5℃。在维持温度在5℃下搅拌过滤溶液2小时之后，使用5B滤纸和内径为110mm的Nutsche漏斗通过抽吸过滤进行固液分离，Nutsche漏斗预先在5℃下进行了冷却。另外，在漏斗上回收所有晶体之后，通过加入160g温度为5℃的水清洗漏斗上的晶体。

回收的晶体的重量是152g，包含140g琥珀酸、0g硫酸钠、12g水和0g其它组分。此外，包括清洗水的经回收的过滤溶液的重量是834g，包含24g琥珀酸、0g硫酸钠、808g水和2g其它组分。通过再结晶，相对于包含在初始加工溶液中的100％琥珀酸，作为晶体回收了61％琥珀酸。此外，从琥珀酸的回收晶体中完全地移除了杂质。当将低温结晶和再结晶过程中回收的过滤溶液再循环到后续处理时，该实施例中不能再循环的琥珀酸的损失量是16g，即相对于其在初始加工溶液中的含量的7％。

[实施例2]

<反应溶液(B)的分离和纯化>

(硫酸的添加)

在搅拌下向2060g(2.0L)具有如表1所示组成的反应溶液(B)中，添加与反应溶液(B)中包含的碱金属的当量对应的168g浓硫酸以获得初始加工溶液。如表2所示，初始加工溶液包含2228g(2.1L)反应溶液，反应溶液包含161g(9.3g/100g水)琥珀酸和244g(14.0g/100g水)硫酸钠。

(高温结晶)

随后，用旋转蒸发器浓缩初始加工溶液到795g以使得琥珀酸的浓度为46g/100g水和硫酸钠的浓度为69g/100g水，然后将所有溶液转移到有塞子的Erlenmeyer烧瓶中。用塞子塞住烧瓶，然后在搅拌下将烧瓶中的溶液在80℃水浴中在气密态下加热。在80℃下搅拌经浓缩的溶液2小时之后，使用5B滤纸和内径为110mm的Nutsche漏斗通过抽吸过滤进行固液分离，Nutsche漏斗预先在80℃下加热。

回收的过滤溶液的重量是577g，包含152g琥珀酸、58g硫酸钠、338g水和29g其它组分。此外，回收的晶体的重量是218g，包含185g硫酸钠、10g琥珀酸、17g水和6g其它组分。通过高温结晶，在过滤的溶液中回收了初始加工溶液中的94％琥珀酸，并且作为晶体移除了初始加工溶液中的76％硫酸钠。

(低温结晶)

将通过高温结晶回收的全部577g过滤溶液转移到有塞子的Erlenmeyer烧瓶中。用塞子塞住烧瓶，然后在搅拌下将烧瓶中的溶液在35℃水浴中在气密态下冷却。在35℃下搅拌经浓缩的溶液2小时之后，使用5B滤纸和内径为110mm的Nutsche漏斗通过抽吸过滤进行固液分离，Nutsche漏斗预先保持在35℃。另外，在漏斗上回收所有晶体之后，通过加入152g温度为35℃的水清洗漏斗上的晶体。

回收的晶体的重量是125g，包含113g琥珀酸、0g硫酸钠、10g水和2g其它组分。此外，包括清洗水的经回收的过滤溶液的重量总计是604g，包含39g琥珀酸、58g硫酸钠、480g水和27g其它组分。通过低温结晶，相对于包含在初始加工溶液中的100％琥珀酸，作为晶体回收了70％的琥珀酸，同时24％硫酸钠包含在过滤溶液中并被移除。此外，在回收的琥珀酸晶体中，Na被完全地移除，另外，其它杂质被移除了97％。

(再结晶)

为了移除通过低温结晶回收的晶体中包含的其它组分，在搅拌下在有塞子的Erlenmeyer烧瓶中将125g通过低温结晶回收的晶体添加到450g水中。然后，用塞子塞住烧瓶，并在搅拌下将烧瓶中的溶液在65℃水浴中在气密态下加热。

继续在65℃下加热和通过搅拌器搅拌，并且当证实晶体完全地溶解时，添加3.4g活性炭BA-50(由Ajinomoto-Fine-Techno Co.，Inc.制造)，相对于琥珀酸的重量为3％。在添加活性炭之后继续通过在65℃下加热和搅拌的处理1小时，使用5C滤纸和内径为110mm的Nutsche漏斗通过抽吸过滤回收过滤的溶液，Nutsche漏斗预先保持在65℃下。回收的过滤溶液的重量是550g，并且其中包含109g琥珀酸。

将所有回收的过滤溶液转移到有塞子的Erlenmeyer烧瓶中，并在搅拌下将烧瓶中的溶液在5℃水浴中在气密态下冷却。在维持温度在5℃下搅拌过滤溶液2小时之后，使用5B滤纸和内径为110mm的Nutsche漏斗通过抽吸过滤进行固液分离，Nutsche漏斗预先保持在5℃下。另外，在漏斗上回收所有晶体之后，通过加入110g温度为5℃的水清洗漏斗上的晶体。

回收的晶体的重量是97g，包含90g琥珀酸、0g硫酸钠、7g水和0g其它组分。此外，包括清洗水的经回收的过滤溶液的重量总计是563g，包含19g琥珀酸、0g硫酸钠、543g水和1g其它组分。通过再结晶，相对于包含在初始加工溶液中的100％琥珀酸，作为晶体回收了56％琥珀酸。此外，从琥珀酸的回收晶体中完全地移除了杂质。当将低温结晶和再结晶过程中回收的过滤溶液再循环到后续处理时，在该实施例中不能再循环的琥珀酸的损失量是14g，即相对于其在初始加工溶液中的含量的9％。

[实施例3]

<反应溶液(C)的分离和纯化>

(硫酸的添加)

在搅拌下向2040g(2.0L)具有如表1所示组成的反应溶液(C)中，添加100g浓硫酸以获得初始加工溶液。如表2所示，初始加工溶液包含2140g(2.1L)反应溶液，反应溶液包含72g(4.0g/100g水)琥珀酸和145g(7.9g/100g水)硫酸钠。

(高温结晶)

随后，用旋转蒸发器浓缩初始加工溶液到456g以使得琥珀酸的浓度为36g/100g水和硫酸钠的浓度为73g/100g水，然后将所有溶液转移到有塞子的Erlenmeyer烧瓶中。用塞子塞住烧瓶，然后在搅拌下将烧瓶中的溶液在80℃水浴中在气密态下加热。在80℃下搅拌经浓缩的溶液2小时之后，使用5B滤纸和内径为110mm的Nutsche漏斗通过抽吸过滤进行固液分离，Nutsche漏斗预先在80℃下加热。

回收的过滤溶液的重量是324g，包含66g琥珀酸、33g硫酸钠、190g水和35g其它组分。此外，回收的晶体的重量是132g，包含112g硫酸钠、7g琥珀酸、10g水和4g其它组分。通过高温结晶，在过滤的溶液中回收了初始加工溶液中的91％琥珀酸，并且77％硫酸钠作为晶体被移除。

(低温结晶)

将通过高温结晶回收的全部324g过滤溶液转移到有塞子的Erlenmeyer烧瓶中。用塞子塞住烧瓶，然后在搅拌下将烧瓶中的溶液在35℃水浴中在气密态下冷却。在35℃下搅拌经浓缩的溶液2小时之后，使用5B滤纸和内径为110mm的Nutsche漏斗通过抽吸过滤进行固液分离，Nutsche漏斗预先保持在35℃。另外，在漏斗上回收所有晶体之后，通过加入66g温度为35℃的水清洗漏斗上的晶体。

回收的晶体的重量是59g，包含51g琥珀酸、0g硫酸钠、5g水和3g其它组分。此外，包括清洗水的经回收的过滤溶液的重量总计是331g，包含15g琥珀酸、33g硫酸钠、251g水和32g其它组分。通过低温结晶，相对于包含在初始加工溶液中的100％琥珀酸，作为晶体回收了70％琥珀酸，同时23％硫酸钠包含在过滤溶液中并被移除。此外，在回收的琥珀酸晶体中，Na被完全地移除，另外，其它杂质被移除了97％。

(再结晶)

为了移除通过低温结晶回收的晶体中包含的其它组分，在搅拌下在有塞子的Erlenmeyer烧瓶中将59g通过低温结晶回收的晶体添加到200g水中。然后，用塞子塞住烧瓶，并在搅拌下将烧瓶中的溶液在65℃水浴中在气密态下加热。

继续在65℃下加热和通过搅拌器搅拌，并且当证实晶体完全地溶解时，添加2.5g活性炭BA-50(由Ajinomoto-Fine-Techno Co.，Inc.制造)，相对于琥珀酸的重量为5％。在添加活性炭之后继续通过在65℃下加热和搅拌的处理1小时，然后使用5C滤纸和内径为110mm的Nutsche漏斗通过抽吸过滤回收过滤的溶液，Nutsche漏斗预先在65℃下加热。回收的过滤溶液的重量是235g，并且其中包含47g琥珀酸。

将所有回收的过滤溶液转移到有塞子的Erlenmeyer烧瓶中，并在搅拌下将烧瓶中的溶液在5℃水浴中在气密态下冷却。在维持温度在5℃下搅拌过滤溶液2小时之后，使用5B滤纸和内径为110mm的Nutsche漏斗通过抽吸过滤进行固液分离，Nutsche漏斗预先保持在5℃下。另外，在漏斗上回收所有晶体之后，通过加入50g温度为5℃的水清洗漏斗上的晶体。

回收的晶体的重量是42g，包含38g琥珀酸、0g硫酸钠、4g水和0g其它组分。此外，包括清洗水的经回收的过滤溶液的重量总计是243g，包含9g琥珀酸、0g硫酸钠、233g水和2g其它组分。通过再结晶，相对于包含在初始加工溶液中的100％琥珀酸，作为晶体回收了53％琥珀酸。此外，从琥珀酸的回收晶体中完全地移除了杂质。当将低温结晶和再结晶过程中回收的过滤溶液再循环到后续处理时，在该实施例中不能再循环的琥珀酸的损失量是11g，即相对于其在初始加工溶液中的含量的15％。

[实施例4]

<反应溶液(B)的第二种分离和纯化>

(硫酸的添加)

在搅拌下向2060g(2.0L)具有如表1所示组成的反应溶液(B)中，添加168g浓硫酸。结果，所获得的溶液包含2228g(2.1L)初始加工溶液，初始加工溶液包含161g(9.3g/100g水)琥珀酸和244g(14.0g/100g水)硫酸钠。

(过滤溶液的再循环)

向含硫酸的所得溶液中添加604g在实施例2中的低温结晶过程回收的过滤溶液和563g在再结晶过程回收的过滤溶液并混合而制备初始加工溶液。所获得的初始加工溶液包含3395g(3.3L)混合物溶液，混合物溶液包含219g(7.9g/100g水)琥珀酸和302g(10.9g/100g水)硫酸钠。

(高温结晶)

随后，用旋转蒸发器浓缩初始加工溶液到1019g以使得琥珀酸的浓度为49g/100g水和硫酸钠的浓度为67g/100g水，然后将所有溶液转移到有塞子的Erlenmeyer烧瓶中。用塞子塞住烧瓶，然后在搅拌下将烧瓶中的溶液在80℃水浴中在气密态下加热。在80℃下搅拌经浓缩的溶液2小时之后，使用5B滤纸和内径为110mm的Nutsche漏斗通过抽吸过滤进行固液分离，Nutsche漏斗预先在80℃下加热。

回收的过滤溶液的重量是743g，包含202g琥珀酸、73g硫酸钠、430g水和39g其它组分。此外，回收的晶体的重量是275g，包含230g硫酸钠、18g琥珀酸、20g水和8g其它组分。通过高温结晶，在过滤的溶液中回收了初始加工溶液中的92％琥珀酸，并且76％硫酸钠作为晶体被移除。

(低温结晶)

将通过高温结晶回收的全部743g过滤溶液转移到有塞子的Erlenmeyer烧瓶中。用塞子塞住烧瓶，然后在搅拌下将烧瓶中的溶液在35℃水浴中在气密态下冷却。在35℃下搅拌经浓缩的溶液2小时之后，使用5B滤纸和内径为110mm的Nutsche漏斗通过抽吸过滤进行固液分离，Nutsche漏斗预先保持在35℃。另外，在漏斗上回收所有晶体之后，通过加入202g温度为35℃的水清洗漏斗上的晶体。

回收的晶体的重量是174g，包含156g琥珀酸、0g硫酸钠、14g水和4g其它组分。此外，包括清洗水的经回收的过滤溶液的重量总计是772g，包含46g琥珀酸、73g硫酸钠、618g水和35g其它组分。通过低温结晶，相对于包含在初始加工溶液中的100％琥珀酸，作为晶体回收了71％琥珀酸，同时24％硫酸钠包含在过滤溶液中并被移除。此外，在回收的琥珀酸晶体中，Na被完全地移除，另外，其它杂质被移除了96％。

(再结晶)

为了移除通过低温结晶回收的晶体中包含的其它组分，在搅拌下在有塞子的Erlenmeyer烧瓶中将174g通过低温结晶回收的晶体添加到650g水中。然后，用塞子塞住烧瓶，并在搅拌下将烧瓶中的溶液在65℃水浴中在气密态下加热。

继续在65℃下加热和通过搅拌器搅拌，并且当证实晶体完全地溶解时，添加4.7g活性炭BA-50(由Ajinomoto-Fine-Techno Co.，Inc.制造)，相对于琥珀酸的重量为3％。在添加活性炭之后继续通过在65℃下加热和搅拌的处理1小时，然后使用5C滤纸和内径为110mm的Nutsche漏斗通过抽吸过滤回收过滤的溶液，Nutsche漏斗预先保持在65℃下。回收的过滤溶液的重量是785g，并且其中包含150g琥珀酸。

将所有回收的过滤溶液转移到有塞子的Erlenmeyer烧瓶中，并在搅拌下将烧瓶中的溶液在5℃水浴中在气密态下冷却。在维持温度在5℃下搅拌过滤溶液2小时之后，使用5B滤纸和内径为110mm的Nutsche漏斗通过抽吸过滤进行固液分离，Nutsche漏斗预先保持在5℃下。另外，在漏斗上回收所有晶体之后，通过加入150g温度为5℃的水清洗漏斗上的晶体。

回收的晶体的重量是137g，包含125g琥珀酸、0g硫酸钠、12g水和0g其它组分。此外，包括清洗水的经回收的过滤溶液的重量总计是798g，包含25g琥珀酸、0g硫酸钠、771g水和2g其它组分。通过再结晶，相对于包含在初始加工溶液中的100％琥珀酸，作为晶体回收了57％琥珀酸。此外，从琥珀酸的回收晶体中完全地移除了杂质。当将低温结晶和再结晶过程中回收的过滤溶液再循环到后续处理时，在该实施例中不能再循环的琥珀酸的损失量是24g，即相对于其在初始加工溶液中的含量的11％。

Claims (16)

1.琥珀酸的制备方法，包括步骤(1)将硫酸添加到含碱金属琥珀酸盐的溶液中，步骤(2)从溶液中沉淀和移除碱金属硫酸盐的晶体，和步骤(3)沉淀和回收琥珀酸的晶体，其中所述碱金属是钠或钾。

2.根据权利要求1的琥珀酸的制备方法，其中要在步骤(1)添加的硫酸的量对应于溶液中包含的碱金属的当量。

3.根据权利要求1的琥珀酸的制备方法，其中步骤(2)中碱金属硫酸盐的晶体的移除通过如下状态的固液分离进行：通过将在步骤(1)中通过添加硫酸获得的溶液浓缩和加热使碱金属硫酸盐的晶体沉淀而琥珀酸溶解在溶液中。

4.根据权利要求3的琥珀酸的制备方法，其中在所述通过将添加有硫酸的反应溶液浓缩和加热而获得的溶液中，碱金属硫酸盐的浓度在20-80g/100g水的范围内且琥珀酸的浓度在30-60g/100g水的范围内，并且加热温度在50℃-80℃的范围内。

5.根据权利要求1-4中任一项的琥珀酸的制备方法，其中步骤(3)中的琥珀酸晶体的回收通过如下状态的固液分离进行：通过冷却所述在移除碱金属硫酸盐的晶体之后获得的溶液结晶出琥珀酸晶体，而步骤(2)中残存的未移除的碱金属硫酸盐溶解在该溶液中。

6.根据权利要求5的琥珀酸的制备方法，其中所述在移除碱金属硫酸盐的晶体之后获得的溶液的冷却温度是35-50℃。

7.根据权利要求5的琥珀酸的制备方法，还包括用水清洗回收的琥珀酸晶体的步骤，水的温度低于用来冷却所述在移除碱金属硫酸盐之后获得的溶液的温度。

8.根据权利要求6的琥珀酸的制备方法，还包括用水清洗回收的琥珀酸晶体的步骤，水的温度低于用来冷却所述在移除碱金属硫酸盐之后获得的溶液的温度。

9.根据权利要求5的琥珀酸的制备方法，还包括将回收的琥珀酸晶体再溶解到水中，然后通过冷却所得溶液使琥珀酸再结晶并回收的步骤。

10.根据权利要求6的琥珀酸的制备方法，还包括将回收的琥珀酸晶体再溶解到水中，然后通过冷却所得溶液使琥珀酸再结晶并回收的步骤。

11.根据权利要求9的琥珀酸的制备方法，还包括在将琥珀酸的晶体再溶解到水中之后且在通过再结晶回收琥珀酸之前用活性炭处理含有再溶解的琥珀酸晶体的溶液的步骤。

12.根据权利要求10的琥珀酸的制备方法，还包括在将琥珀酸的晶体再溶解到水中之后且在通过再结晶回收琥珀酸之前用活性炭处理含有再溶解的琥珀酸晶体的溶液的步骤。

13.根据权利要求3的琥珀酸的制备方法，其中将在回收琥珀酸晶体之后剩余的溶液再加工，通过将它与步骤(2)中的浓缩和加热之前的溶液混合进行。

14.根据权利要求3的琥珀酸的制备方法，其中步骤(3)中的琥珀酸晶体的回收通过如下状态的固液分离进行：通过冷却所述在移除碱金属硫酸盐的晶体之后获得的溶液结晶出琥珀酸晶体，而步骤(2)中残存的未移除的碱金属硫酸盐溶解在该溶液中；该方法还包括用水清洗回收的琥珀酸晶体的步骤，水的温度低于用来冷却所述在移除碱金属硫酸盐之后获得的溶液的温度；以及在该方法中将清洗回收的琥珀酸晶体之后回收的清洗水再加工，通过将它与步骤(2)中的浓缩和加热之前的溶液混合进行。

15.根据权利要求1的琥珀酸的制备方法，其中含碱金属琥珀酸盐的溶液是微生物的培养物。

16.根据权利要求1的琥珀酸的制备方法，其中含碱金属琥珀酸盐的溶液的溶剂是水。

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