MX2012000616A - Recuperacion de butanol a partir de una mezcla de butanol, agua y un extractante organico. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un proceso para recuperar butanol a partir de una mezcla que comprende un extractante orgánico inmiscible en agua, agua, butanol y, opcionalmente, un gas no condensable. El butanol se selecciona de 1-butanol, isobutanol, y mezclas de estos. Una corriente de tope de una primera columna de destilación se decanta en dos fases líquidas. La fase húmeda de butanol se refina en una segunda columna de destilación; la fase acuosa se devuelve a la primera columna de destilación. Una porción de la fase húmeda de butanol del decantador se devuelve, además, a la primera columna de destilación. El extractante comprende por lo menos un disolvente seleccionado del grupo que consiste en ácidos grasos de C7 a C22, ácidos grasos de C7 a C22, ésteres de ácidos grasos de C7 a C22, aldehídos grasos de C7 a C22, y mezclas de estos.

Description

RECUPERACION DE BUTANOL A PARTIR DE UNA MEZCLA DE BUTANOL, AGUA Y UN EXTRACTANTE ORGANICO CAMPO DE LA INVENCION Se proporcionan procesos para recuperar butanol a partir de una fase orgánica que contiene butanol obtenida a partir de un proceso extractivo de fermentación. Específicamente, se proporcionan procesos para separar butanol de una mezcla que comprende butanol, agua, un extractante orgánico inmiscible en agua y, opcionalmente, un gas no condensable.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION El butanol es una sustancia química industrial importante que tiene una variedad de aplicaciones, tales como el uso como aditivo para combustibles, como un componente de mezcla para el combustible diesel, como sustancia química usada como materia prima en la industria de plásticos y como agente extractante de grado alimenticio en la industria de alimentos y saborizantes . Cada año se producen 10 a 12 mil millones de libras de butanol mediante medios petroquímicos . A medida que la demanda proyectada de butanol aumenta, el interés de producir butanol a partir de recursos renovables tales como maíz, caña de azúcar o alimentos celulósicos por fermentación se encuentra en crecimiento.

En un proceso fermentativo para producir butanol, la extracción del producto in situ reduce ventajosamente la REF.226386 inhibición de butanol del microorganismo y mejora los índices de fermentación al controlar las concentraciones de butanol en el caldo de fermentación. Las tecnologías para la extracción del producto in situ incluyen estabilización, adsorción, pervaporación, extracción de disolvente por membrana, y extracción líquido-líquido. En la extracción líquido-líquido, se contacta un extractante con el caldo de fermentación para dividir el butanol entre el caldo de fermentación y la fase extractante . El butanol y el extractante se recuperan mediante un proceso de separación, por ejemplo, mediante destilación. En el proceso de recuperación, el butanol puede separarse, además, de cualquier agua, gas no condensable, y/o subproductos de fermentación que pueden haber sido extraídos del caldo de fermentación por el uso del extractante .

Se buscan procesos para recuperar butanol a partir de la fase extractante que contiene butanol obtenida por la extracción del producto in situ de un caldo de fermentación. Se desea encontrar procesos económicos para recuperar butanol sustancialmente libre de agua y del extractante. Además, se desea encontrar procesos de separación que minimicen la degradación del extractante.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención presenta un proceso para separar un butanol seleccionado del grupo que consiste en 1-butanol, isobutanol, y mezclas de estos, a partir de una alimentación que comprende un extractante orgánico inmiscible en agua, agua, el butanol y, opcionalmente , un gas no condensable.

En un aspecto, la presente invención es un proceso que comprende las etapas de : a) introducir una alimentación que comprende: (i) un extractante orgánico inmiscible en agua, (ii) agua, (iii) por lo menos un isómero de butanol, y (iv) opcionalmente, un gas no condensable en una primera columna de destilación, en donde la primera columna de destilación comprende una sección de estabilización y, opcionalmente, una sección de rectificación en un punto de introducción por encima de la sección de estabilización; la primera columna de destilación tiene una temperatura de operación, Ti, y una presión de operación Px en un punto predeterminado en la sección de estabilización, en donde i y Px se seleccionan para producir una primera corriente de fondos y una primera corriente de tope volátil; la primera corriente de fondos comprende el extractante orgánico inmiscible en agua y agua y está sustancialmente libre de butanol, y la primera corriente de tope volátil comprende agua, butanol, y el gas opcional no condensable; b) condensar la primera corriente de tope volátil para producir una fase gaseosa y recuperar un primer condensado mezclado; el primer condensado mezclado comprende (i) una fase de butanol que comprende butanol, menos de aproximadamente 30 por ciento en peso de agua; y (ii) una fase acuosa que comprende agua y menos de aproximadamente 10 por ciento en peso de butanol ; c) introducir por lo menos una porción de la fase acuosa a la primera columna de destilación; d) introducir una primera porción de la fase de butanol en una segunda columna de destilación que tiene por lo menos una sección de estabilización; y e) operar la segunda columna de destilación para producir una segunda corriente de fondos que comprende butanol y que está sustancialmente libre de agua, y una segunda corriente de tope volátil que comprende butanol y agua; en donde el extractante se selecciona de manera que (A) preferentemente disuelva butanol sobre agua y (B) sea separable de butanol por destilación.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 ilustra una modalidad de un sistema útil para practicar el proceso de la invención.

La Figura 2 ilustra un diagrama esquemático de proceso que se usa para modelar el proceso de la invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Los solicitantes incorporan, específicamente, todo el contenido de todas las referencias citadas en esta descripción. Adicionalmente, cuando una cantidad, -concentración, u otro valor o parámetro se da ya sea como un intervalo, el intervalo preferido o una lista de valores preferibles superiores y valores preferibles inferiores, se entenderá que se describen, específicamente, todos los intervalos formados de cualquier par de cualquier límite de intervalo superior o valor preferido y cualquier límite de intervalo inferior o valor preferido, sin considerar si los intervalos se describen separadamente. En los casos en que en la presente invención se menciona un intervalo de valores numéricos, a menos que se establezca de cualquier otra forma, el intervalo pretende incluir los límites de este y todos los números enteros y fracciones comprendidos dentro del intervalo. No está previsto que el alcance de la invención esté limitado a los valores específicos mencionados al definir un intervalo.

Definiciones Las siguientes definiciones se usan en esta descripción: Como se usa en la presente descripción, "butanol" se refiere con especificidad a los isómeros de butanol 1-butanol (1-BuOH) y/o isobutanol (iBuOH o I-BUOH) , ya sea individualmente o como mezclas de estos. 2-butanol y terc-butanol (1,1-dimetil etanol) se excluyen específicamente de la presente invención.

Como se usa en la presente descripción, "extracción del producto in situ" significa la extracción selectiva de un producto de fermentación específico de un proceso biológico tal como fermentación para controlar la concentración del producto en el proceso biológico.

Como se usa en la presente descripción, "caldo de fermentación" significa la mezcla de agua, azúcares, sólidos disueltos, sólidos suspendidos, microorganismos que producen butanol, producto butanol y todos los otros constituyentes del material contenido en el recipiente de fermentación en el que se elabora el producto butanol por la reacción de azúcares a butanol, agua y dióxido de carbono (CO2) por los microorganismos presentes. El caldo de fermentación es la fase acuosa en la extracción fermentativa bifásica. De vez en cuando, como se usa en la presente descripción, el término "medio de fermentación" puede usarse como sinónimo de "caldo de fermentación" .

Como se usa en la presente descripción, "recipiente de fermentación" significa el recipiente en el que se realiza la reacción de fermentación mediante la cual el producto butanol se elabora de azúcares. El término "fermentador" puede usarse en la presente descripción como sinónimo de "recipiente de fermentación" .

Como se usa en la presente descripción el término "título efectivo" se refiere a la cantidad total de butanol producida por fermentación por cada litro del medio de fermentación. La cantidad total de butanol incluye: (i) la cantidad de butanol en el medio de fermentación; (ii) la cantidad de butanol recuperada del agente extractante orgánico; (iii) y la cantidad de butanol recuperada de la fase gaseosa si se usó desorción con gas.

Como se usa en la presente descripción, el término "título de la fase acuosa" se refiere a la concentración de butanol en el caldo de fermentación.

Como se usa en la presente descripción, "estabilización" significa la acción de transferir todo o parte de un componente volátil de una corriente líquida a una corriente gaseosa.

Como se usa en la presente descripción, "sección de estabilización" significa esa parte del dispositivo que hace contacto en la que tiene lugar la operación de estabilización.

Como se usa en la presente descripción, "rectificar" significa la acción de transferir todo o parte de componente condensable de una corriente gaseosa a una corriente líquida para separar y purificar los componentes con punto de ebullición bajo de los componentes con punto de ebullición más alto.

Como se usa en la presente descripción, "sección de rectificación" significa la sección de la columna de destilación por encima del punto de alimentación, es decir, las bandejas o el material de empaquetado ubicado encima del punto en la columna en donde ingresa la corriente de alimentación, en donde tiene lugar la operación de rectificación.

Como se usa en la presente descripción, el término "separación" es sinónimo de "recuperación" y se refiere a extraer un compuesto químico de una mezcla inicial para obtener el compuesto en mayor pureza o en una mayor concentración que la pureza o concentración del compuesto en la mezcla inicial.

El término "inmiscible en agua" se refiere a un componente químico, tal como un extractante o disolvente, que no es capaz de mezclarse con una solución acuosa, tal como un caldo de fermentación, de forma tal como para formar una fase líquida.

Como se usa en la presente descripción, el término "extractante" se refiere a uno o más disolventes orgánicos que se usan para extraer butanol de un caldo de fermentación.

Como se usa en la presente descripción, el término "fase orgánica" se refiere a la fase no acuosa de una mezcla bifásica obtenida por contactar un caldo de fermentación con un extractante orgánico inmiscible en agua.

Como se usa en la presente descripción, el término "ácido graso" se refiere a un ácido carboxílico que tiene una cadena alifática larga de C7 a C22 átomos de carbono, que es saturada o insaturada.

Como se usa en la presente descripción, el término "alcohol graso" se refiere a un alcohol que tiene una cadena alifática larga de C7 a C22 átomos de carbono, que es saturada o insaturada.

Como se usa en la presente descripción, el término "aldehido graso" se refiere a un aldehido que tiene una cadena alifática larga de C-? a C22 átomos de carbono, que es saturada o insaturada.

Gas no condensable significa un gas que no se condensa a una temperatura de operación del proceso descrito en la presente descripción.

Las corrientes de extractantes que contienen butanol útiles como alimentación en los procesos de esta invención incluyen cualquier fase orgánica obtenida a partir de una fermentación extractiva, en donde butanol se produce como un producto de fermentación. Las corrientes típicas de extractantes que contienen butanol incluyen las producidas en procesos de fermentación "de triturado en seco" o "molienda en húmedo" en donde se practica la extracción del producto in situ por medio de la extracción líquido-líquido del caldo de fermentación con un extractante orgánico. Después de la extracción, la corriente de extractante comprende, típicamente, butanol, agua y el extractante. La corriente de extractante puede comprender, opcionalmente , un gas no condensable, que puede ser un gas que sea inerte o de cualquier otra forma no reactivo con otros componentes de alimentación bajo las condiciones de operación de la presente invención. Estos gases pueden seleccionarse de gases del grupo que consiste en, por ejemplo, dióxido de carbono, nitrógeno, hidrógeno, gases nobles tales como argón, o mezclas de cualquiera de estos. Además, la corriente de extractante puede comprender, opcionalmente, subproductos de fermentación que tienen suficiente solubilidad para dividirse en la fase extractante. Las corrientes de extractantes que contienen butanol útiles como alimentación en los procesos de la invención incluyen corrientes caracterizadas por una concentración de butanol en la alimentación de aproximadamente 0.1 por ciento en peso a aproximadamente 40 por ciento en peso, por ejemplo, de aproximadamente 2 por ciento en peso a aproximadamente 40 por ciento en peso, por ejemplo, de aproximadamente 5 por ciento en peso a aproximadamente 35 por ciento en peso, en base al peso de la alimentación. Dependiendo de la eficiencia de la extracción, el título de la fase acuosa de butanol en el caldo de fermentación puede ser, por ejemplo, de aproximadamente 5 g/1 a aproximadamente 85 g/1, o de aproximadamente 10 g/1 a aproximadamente 40 g/1.

El extractante es un disolvente orgánico inmiscible en agua o mezcla de disolvente que tiene características que la hacen útil para la extracción de butanol de un caldo de fermentación. Preferentemente, el extractante divide el butanol de la fase acuosa, por ejemplo, por al menos una relación de concentración de 1.1:1, de manera que la concentración de butanol en la fase extractante es por lo menos 1.1 veces la de la fase acuosa evaluada en una extracción a temperatura ambiente de una solución acuosa de butanol. Preferentemente, el extractante separa, preferentemente, el butanol de la fase acuosa por una relación de concentración de al menos 2:1, de manera que la concentración de butanol en la fase extractante es al menos dos veces la de la fase acuosa evaluada en una extracción a temperatura ambiente de una solución acuosa de butanol.

Para ser de uso práctico en el proceso de recuperación de butanol, el extractante es separable del butanol por destilación, con un punto de ebullición a presión atmosférica que es por lo menos aproximadamente 30 grados Celsius más alto que el del butanol a recuperarse, o por ejemplo por lo menos aproximadamente 40 grados más alto, o por ejemplo por lo menos aproximadamente 50 grados más alto.

El extractante comprende por lo menos un disolvente seleccionado del grupo que consiste en alcoholes grasos de C7 a C22 ácidos grasos de C7 a C22» ásteres de ácidos grasos de C7 a C22, aldehidos grasos de C7 a C22/ amidas grasas de C7 a C22 y mezclas de estos . Los extractantes orgánicos adecuados se seleccionan más aun del grupo que consiste en alcohol oleílico (CAS núm. 143-28-2) , alcohol behenílico (CAS núm. 661-19-8), alcohol cetílico (CAS núm. 36653-82-4), alcohol laurílico, también denominado 1-dodecanol (CAS núm. 112-53-8) , alcohol miristílico (112-72-1) , alcohol estearílico (CAS núm. 112-92-5) , 1-undecanol (CAS núm. 112-42-5) , ácido oleico (CAS núm. 112-80-1) , ácido láurico (CAS núm. 143-07-7) , ácido mirístico (CAS núm. 544-63-8) , ácido esteárico (CAS núm. 57-11-4) , miristato de metilo CAS núm. 124-10-7) , oleato de metilo (CAS núm. 112-62-9), undecanal (CAS núm. 112-44-7), aldehido láurico (CAS núm. 112-54-9) , 2-metilundecanal (CAS núm. 110-41-8), oleamida (CAS núm. 301-02-0), linoleamida (CAS núm. 3999-01-7) , palmitamida (CAS núm. 629-54-9) y estearilamida (CAS núm. 124-26-5) y mezclas de estos. En algunos aspectos el extractante comprende alcohol oleílico. Los solventes adecuados se describen en la publicación de la solicitud de patente de Estados Unidos núm. 2009030537 y también en las solicitudes números 12/759,283 y 12/758,870 (ambas presentadas el 13 de abril de 2010) , todas las cuales se incorporan en la presente descripción como referencia.

Estos agentes extractantes orgánicos están disponibles comercialmente a través de diversos proveedores, por ejemplo, Sigma-Aldrich (St. Louis, MO) , en diversos grados, muchos de los cuales pueden ser adecuados para usarse en una fermentación extractiva para producir o recuperar butanol. Los grados técnicos contienen una mezcla de compuestos que incluyen el componente deseado y componentes grasos de cadena más larga y más corta. Por ejemplo, un alcohol oleílico de grado técnico comercialmente disponible contiene aproximadamente 65 % de alcohol oleílico y una mezcla de alcoholes grasos de cadena más larga y más corta.

La invención presenta procesos para separar o recuperar butanol de una alimentación que comprende un extractante orgánico inmiscible en agua, agua, el butanol y, opcionalmente , un gas no condensable . La separación del butanol de la alimentación se logra a través de una combinación de destilación y decantación. La destilación implica el uso de por lo menos dos columnas de destilación. La primera columna, en combinación con decantación, ocasiona una separación de cualquier gas no condensable, tal como, dióxido de carbono y butanol del extractante, por ejemplo, alcohol oleílico y agua. La corriente de tope enfriada de la primera columna se decanta en dos fases líquidas. Por lo menos una porción de la fase acuosa de decantador se devuelve a la primera columna; una porción de la fase orgánica también se devuelve a la primera columna. La segunda columna ocasiona una separación de butanol y agua y proporciona una corriente de fondos de butanol que está sustancialmente libre de agua. Por "sustancialmente libre de agua" se entiende que menos de aproximadamente 0.01 por ciento en peso de agua está presente en la corriente de fondos.

Los procesos de la invención pueden entenderse con referencia a la Figura 1, que ilustra una modalidad de un sistema útil para practicar el proceso de la invención. La corriente de alimentación 100, obtenida a partir de un recipiente de fermentación (no mostrado) o un extractor (no mostrado) en un proceso para extracción fermentativa, se introduce en una primera columna de destilación 500, que tiene una sección de estabilización y, opcionalmente, una sección de rectificación, en un punto de alimentación encima de la sección de estabilización. La corriente de alimentación 100 se destila para proporcionar una primera corriente de fondos 110 y una primera corriente de tope volátil 170 que comprende agua, butanol, y cualquier gas no condensable si está presente en la alimentación. Una temperatura de operación Ti y una presión de operación Px en un punto predeterminado en la sección de estabilización de la columna 500 se seleccionan para que proporcionen la primera corriente de fondos 110 que comprende el extractante y agua y están sustancialmente libres de butanol. Por "sustancialmente libre de butanol" se entiende que el butanol comprende no más de 0.01 por ciento en peso de los fondos 110. La columna de destilación 500 puede ser cualquier columna convencional que tiene por lo menos una entrada de alimentación, una salida de tope de vapor, una salida de corriente de fondos, un medio de calor, y un número suficiente de etapas que ocasionen la separación del butanol del extractante. Es necesaria una sección de rectificación cuando se desea un mínimo de pérdida de alcohol oleílico en la corriente 130 y se puede combinar o no combinar con el uso de una corriente de reflujo orgánico 150. En caso de que el extractante comprenda alcohol oleílico, la columna de destilación 500 debe tener por lo menos 5 etapas que incluyen un re-calentador.

La primera corriente de fondos 110 puede incluir de aproximadamente 3 a aproximadamente 12 por ciento en peso de agua, y menos de aproximadamente 0.01 por ciento en peso de butano1. Para asegurar que la corriente de fondo 110 está sustancialmente libre de butanol, los flujos de la relación del reflujo acuoso a orgánico a la columna de destilación 500 deben elegirse de manera que el reflujo acuoso (corriente 160) exceda el reflujo orgánico (corriente 150) por una relación mayor que la relación de agua a la composición orgánica del azeótropo. El proceso puede comprender, además, introducir la corriente de fondos 110 de la primera columna de destilación a un recipiente de fermentación (no mostrado) . Alternativamente, la corriente de fondos 110 puede separarse (no se muestra) para obtener una fase acuosa de fondos que comprende agua y una fase orgánica de fondos que comprende el extractante, introducir por lo menos una porción de la fase orgánica de fondos a un recipiente de fermentación y, opcionalmente, introducir por lo menos una porción de la fase acuosa de fondos al mismo recipiente de fermentación o a uno distinto. La separación puede hacerse, por ejemplo, al enfriar la corriente de fondos 110 hasta que ocurra la separación de la fase. Estas opciones proporcionan medios para reciclar la primera corriente de fondos 110 del proceso de recuperación de butanol al proceso de fermentación extractiva.

. Opcionalmente, la corriente adicional 105 que comprende agua, vapor de agua, o una mezcla de estos, puede introducirse a la primera columna de destilación 500 en un punto en cualquier lugar de la columna. Si se usa agua, se prefiere que el agua se alimente junto con la corriente acuosa 160, que se devuelve como reflujo líquido. Si se usa vapor de agua, se prefiere que el vapor de agua se alimente en la sección de estabilización o desde el fondo de la columna. El punto de alimentación del corriente 105 puede ser el mismo o diferente del punto de alimentación de la corriente de alimentación 100. El retorno acuoso total a la columna es la suma de la corriente acuosa 160 y la corriente óptima 105, y el retorno acuoso total a la columna debe seleccionarse para que sea suficiente para mantener agua líquida por todas las bandejas de las columnas. La cantidad añadida de agua, vapor de agua o una mezcla de estos debe seleccionarse de manera que, en combinación con la corriente acuosa 160, el retorno acuoso total a la columna exceda la corriente de butanol 150 devuelta a la columna por una relación mayor que la relación de la composición acuosa a la composición orgánica del azeótropo.

La corriente de tope volátil 170 de la primera columna de destilación puede incluir hasta aproximadamente 65.6 por ciento en peso de butanol y un mínimo de aproximadamente 32.5 por ciento en peso de agua. La corriente de tope incluye gas no condensable que podría haber estado presente en la alimentación. La corriente 170 se condensa en un condensador 550 para producir una primera corriente de condensado mezclado 175 que comprende butanol líquido condensado y agua líquida condensada. La corriente 175 incluye, además, cualquier gas no condensable presente en la alimentación. El condensador 550 puede tener cualquier diseño convencional.

La corriente de condensado mezclado 175 se introduce a un decantador 700 y se deja separar en una fase líquida de butanol y una fase líquida acuosa. Preferentemente, la temperatura del decantador se mantiene en o por debajo de aproximadamente 40 °C para reducir la cantidad de butanol y agua que retira el gas no condensable. La fase líquida de butanol, la fase líquida más liviana (la fase líquida de la parte superior) , puede incluir menos de aproximadamente 30 por ciento en peso, o de aproximadamente 16 a aproximadamente 30 por ciento en peso de agua y puede comprender, además, menos de aproximadamente 0.001 por ciento en peso de extractante residual que viene encima en la columna 500. La fracción de extractante en la fase de butanol puede minimizarse mediante el uso de una sección de rectificación en la columna 500. La fase líquida acuosa incluye menos de aproximadamente 10 por ciento en peso, o de aproximadamente 3 a aproximadamente 10 por ciento en peso de butanol. El decantador puede tener cualquier diseño convencional.

Cuando un gas no condensable tal como dióxido de carbono está presente en la alimentación, el gas no condensable está presente en la corriente 170 y en la corriente 175. Por lo menos una porción de la fase gaseosa que comprende el gas no condensable puede purgarse del proceso, tal como se muestra en la Figura 1, en la que la corriente de purga 210 que comprende el gas no condensable se muestra dejando el decantador 700.

Del decantador 700, por lo menos una porción de la fase acuosa 160 se introduce a la primera columna de destilación 500. La fase acuosa 160 puede introducirse como reflujo a la columna e incluirá, típicamente, toda la fase acuosa separada en el decantador. Introducir la corriente 160 a columna 500 baja la temperatura de la columna y asegura que el agua esté presente en la corriente de fondos. Esto es ventajoso porque temperaturas más altas de las columnas pueden resultar en degradación del extractante en los fondos de la columna, particularmente en el caso en que los subproductos de fermentación tales como ácidos orgánicos están presentes y el extractante contiene grupos funcionales, tales como enlaces de carbono-carbono insaturados en el caso de alcohol oleíl-ico. La degradación del extractante debe evitarse ya que puede provocar una eficiencia reducida en el proceso de fermentación extractiva.

El proceso puede comprender además, opcionalmente, introducir por lo menos una porción de la fase acuosa del decantador a un recipiente de fermentación (no mostrado) . Esto puede proporcionar un medio de reciclar un poco del agua del proceso de recuperación de butanol de regreso al proceso de fermentación extractiva. Sin embargo, normalmente se prefiere reciclar agua al termentador a través de la corriente 110, en la que el contenido de butanol es inferior.

La fase de butanol 120 que sale del decantador se divide en dos porciones. Una primera porción de la fase de butanol, la corriente 130, se introduce a una segunda columna de destilación 800, que tiene una sección de estabilización, en un punto de alimentación encima de la sección de estabilización. La corriente 130 se destila para proporcionar una segunda corriente de fondos 420 que comprende butanol y una segunda corriente de tope volátil 180 que comprende butanol y agua. La segunda columna de destilación se opera para que proporcione la corriente de fondos 420 sustancialmente libre de agua. Por "sustancialmente libre de agua" se quiere decir que los fondos 420 incluyen menos de aproximadamente 0.01 por ciento en peso de agua. La columna de destilación 800 puede ser cualquier columna convencional que tenga por lo menos una entrada de alimentación, una salida de tope de vapor, una salida de corriente de fondos, un medio de calentamiento, una sección de estabilización, y la suficiente cantidad de etapas para ocasionar la separación deseada. La columna 800 debe tener por lo menos 6 etapas que incluyen un re-calentador .

Una segunda porción de la fase de butanol, la corriente 150, se introduce a la primera columna de destilación 500. La corriente 150 puede introducirse como reflujo a la columna. Introducir la corriente 150 a la columna 500 como reflujo contendrá la pérdida de extractante en la corriente volátil 170 de la columna 500. La relación de la corriente 150 sobre la corriente 120 puede variar de 0.1 a 50 por ciento en peso.

La corriente de tope volátil 180 de la segunda columna de destilación 800 incluye aproximadamente 66.5 por ciento en peso de butanol y aproximadamente 32.5 por ciento en peso de agua. La corriente 180 se condensa en un condensador 850 para producir una segunda corriente de condensado 185 que comprende butanol y agua. El condensador 850 puede tener cualquier diseño convencional. Por lo menos una porción de la segunda corriente de condensado 185 puede introducirse a la primera corriente de condensado mezclado, por ejemplo alimentando la segunda corriente de condensado 185 al decantador 700. La primera corriente de condensado mezclado y la segunda corriente de condensado combinadas se dejan separar en una fase líquida de butanol y una fase líquida acuosa, y el gas no condensable puede purgarse tal como se describió anteriormente.

La corriente de tope volátil 180 puede comprender, además, subproductos volátiles de fermentación tales como acetaldehído. Opcionalmente, por lo menos una porción de la corriente 180 puede purgarse del proceso (no mostrado) para eliminar subproductos volátiles de fermentación del proceso de recuperación de butanol.

Se espera que una mezcla de extractantes de ebullición más alta se comporte de manera fundamentalmente similar a un solo extractante siempre y cuando el punto de ebullición de la mezcla, o el punto de ebullición del disolvente de ebullición más baja de la mezcla, sea significativamente más alto que los puntos de ebullición del agua y butanol, por ejemplo, por lo menos aproximadamente 30 grados más alto.

Los presentes procesos para separar o recuperar butanol proporcionan butanol, conocido por tener un contenido energético similar al de la gasolina y puede combinarse con cualquier combustible fósil. Se prefiere el butanol como combustible o aditivo para combustibles ya que produce solo CO2 y una cantidad pequeña o nula de SOx o NOx cuando se quema en un motor de combustión interna estándar. Además, el butanol es menos corrosivo que el etanol, el aditivo para combustibles de máxima preferencia hasta la fecha.

Además de su utilidad como biocombustible o aditivo para combustibles, el butanol recuperado de conformidad con los procesos de la presente invención tiene el potencial de impactar sobre los problemas de distribución de hidrógeno en la industria emergente de células de combustible. Hoy en día, las células de combustible suscitan preocupaciones sobre seguridad asociadas con el transporte y la distribución de hidrógeno. El butanol puede reformarse fácilmente para su contenido de hidrógeno y puede distribuirse a través de gasolineras existentes en la pureza requerida para células de combustible o vehículos. Además, los presentes procesos recuperan butanol obtenido a partir de fuentes de carbono derivadas de vegetales, lo que evita el impacto ambiental negativo asociado con los procesos petroquímicos estándar para la producción de butanol.

Una ventaja de los presentes procesos para la separación o recuperación de butanol es al devolver una porción de la fase acuosa del decantador a la primera columna, la temperatura en la primera columna se mantiene relativamente baja, por ejemplo, menor que aproximadamente 140 °C bajo cualquier condición y, en el caso de operación a presión atmosférica, más cerca de 100 °C. Las temperaturas más bajas evitan o reducen la obstrucción de los cambiadores de calor asociados con la columna, como puede ocurrir cuando el extractante en la corriente de fondos se degrada, por ejemplo, a través de reacciones con subproductos de fermentación o reacciones catalizadas por subproductos de fermentación contenidos en la corriente de fondos. Las temperaturas de columna más bajas hacen, además, que el proceso de recuperación se más económico.

Una ventaja adicional es que la primera corriente de fondos que comprende el extractante está sustancialmente libre del producto butanol, lo que contribuye a un alto rendimiento en el proceso de recuperación. Estar sustancialmente libre de butanol permite, además, el reciclado optativo de la primera corriente de fondos al proceso fermentativo. También simplifica su disposición, si no se la recicla.

Aunque modalidades particulares de la presente invención se han descrito en la anterior descripción, las personas experimentadas en la materia entenderán que la invención tiene capacidad para numerosas modificaciones sustituciones y numerosas modificaciones, sustituciones y redisposiciones sin alejarse del espíritu de los atributos esenciales de la invención. Debe hacerse referencia a las reivindicaciones anexadas, en lugar de a la especificación anterior, como indicadora del alcance de la invención.

El proceso de la invención puede demostrarse por medio de un modelo informático del proceso. Modelar procesos es una metodología establecida usada por los ingenieros para simular procesos químicos complejos. El software de modelización de procesos realiza muchos cálculos de ingeniería fundamentales, por ejemplo, equilibrios energéticos y de masas, equilibrio de vapor/líquido y cálculos de velocidad de reacción. El modelado de columnas de destilación está particularmente bien establecido. Los cálculos basados en datos binarios de equilibrio vapor/líquido y equilibrio líquido/líquido determinados experimentalmente pueden pronosticar fiablemente el comportamiento de mezclas de multicomponentes . Esta capacidad se ha ampliado para permitir el modelado de multietapas complejas, columnas de destilación de multicomponentes por medio de algoritmos rigurosos como el algoritmo "inside-out" (de adentro hacia afuera) desarrollado por Joseph Boston de Aspentech, Inc. de Burlington, Mass. El software de modelado comercial, tal como Aspen Plus® de Aspentech, puede usarse junto con bases de datos de propiedades físicas, tales como DIPPR, comercializadas por American Institute of Chemical Engineers, Inc., de Nueva York, NY, para desarrollar modelos y evaluaciones precisos de procesos .

EJEMPLOS Los ejemplos se obtuvieron a través de modelado de procesos por medio del uso de isobutanol como el isómero de butanol y alcohol oleílico como el extractante. Cabe esperar resultados similares para los casos análogos, en donde 1-butanol o una mezcla de 1-butanol e isobutanol se seleccionó como isómero de butanol, debido a la similaridad de los datos de propiedad física para isobutanol y 1-butanol y la naturaleza heterogénea del azeótropo entre el agua y estos isómeros de butanol.

La Tabla 1 presenta una lista de composiciones de alimentación de la corriente rica en disolvente, obtenida a partir de fermentación extractiva, que ingresan al área de recuperación del producto isobutanol . Estas composiciones se usaron en el modelado de los procesos de la invención. En los ejemplos, el término "corriente rica en disolvente" es sinónimo del término "corriente de alimentación" que se usó anteriormente .

Tabla 1. Composiciones de alimentación (en porcentaje en peso) de la corriente rica en disolvente del extractor Composiciones de alimentación Ejemplo 1 Ejemplo 2 Isobutanol 11.44 % 25.1 % Agua 6.48 % 8.23 % Dióxido de carbono 0.89 % 0.94 % Alcohol oleílico 81.19 % 65.72 % Estos valores de la composición para la corriente rica en disolvente se establecieron mediante una simulación de una instalación de molienda en seco por medio del uso de tecnología de extracción del producto in situ y produciendo 50 MM gal/año de isobutanol, y títulos de fase acuosa de caldo termentador de 20 y 40 g/1 respectivamente. Se supuso que la corriente rica en disolvente estaba en equilibrio con el caldo de fermentación y que el régimen de flujo del disolvente era suficiente para cumplir la capacidad anual especificada.

Los parámetros introducidos para las simulaciones de las modalidades de los procesos de la invención se encuentran enumerados en la Tabla 2 y siguen un diagrama esquemático de proceso tal como se muestra en la Figura 2. En la Figura 2, "QED10" se refiere a una corriente de calor que representa el intercambio de calor de proceso a proceso entre la alimentación de la columna de disolvente y el producto de fondo mediante los intercambiadores de calor 52 y 54. El bloque 60 representa un mezclador que combina las dos corrientes de tope 17 y 18. Ciertas dimensiones y resultados de funciones calculados a partir del modelo de proceso también se encuentran listados en la Tabla 2. Estos parámetros no incluyen parámetros de propiedades físicas, ni los relacionados con convergencia y otras opciones de cálculo o diagnósticos El reflujo orgánico a la columna de disolvente está expresado en términos de la fracción dividida en el flujo total de la fase orgánica 12 del decantador.

Tabla 2. Condiciones usadas para los procesos de modelado de la invención Bloques de Entradas Ej emplo Ejemplo Unidades equipo 1 2 Columna de Número de etapas 15 15 etapas disolvente teóricas que incluyen (50) un recalentador Presión máxima de la 1 1 bar columna Presión de fondo de la 1.1 1.1 bar columna Bloques de Entradas Ej emplo Ej emplo Unidades equipo 1 2 Diámetro interno de la 3.40 2.82 m columna Función de 71639 55155 recalentador de la MJ/h columna Lugar de la 3 3 etapa alimentación rica en disolvente precalentada (10) Reflujo acuoso del 1 1 etapa lugar del decantador (16) Reflujo orgánico del 1 1 etapa lugar del decantador (15) Fracción de masa de 100 100 ppm isobutanol en el disolvente pobre de fondo (11) Temperatura de la 40 40 °C corriente de reflujo Régimen de flujo de la 157778 71097 kg/n corriente rica en disolvente (10) precalentada Temperatura de la 80.7 73.2 °c corriente rica en disolvente (10) precalentada Bloques de Entradas Ejemplo Ej emplo Unidades equipo 1 2 Columna de Número de etapas 10 10 recalentado BUOHCOL teóricas que incluyen r (80) etapas de Presión máxima de la 1 1 bar columna Presión de fondo de la 1.05 1.05 bar columna Diámetro interno de la 2.77 2.75 m columna Función de 33685 33369 J/h recalentador de la columna Fracción de masa de 100 100 ppm isobutanol en el disolvente pobre de fondo (11) Temperatura de la 40 40 °C corriente de reflujo Régimen de flujo de la 157778 71097 kg/h corriente rica en disolvente (10) precalentada Temperatura de la 80.7 73.2 °C corriente rica en disolvente (10) precalentada Columna de Número de etapas 10 10 recalentado BUOHCOL teóricas que incluyen r (80) etapas de Bloques de Entradas Ejemplo Ej emplo Unidades equipo 1 2 Presión máxima de la 1 1 bar columna Presión de fondo de la 1.05 1.05 bar columna Diámetro interno de la 2.77 2.75 m columna Función de 33685 33369 MJ/h recalentador de la columna Alimentación orgánica 1 1 etapa del lugar del decantador (13) Temperatura de la 40 40 °C alimentación orgánica del decantador (13) Fracción de masa del 100 100 ppm agua en el producto de fondo (42) Decantador 1 1 atm Presión del decantador (70) Temperatura del 40 40 °C decantador Función combinada del -97771 -83114 MJ/h condensador de las dos columnas Orsplit Relación de la 0.2 0.2 (72) corriente (15) con los productos orgánicos del decantador (12) Se ejecutaron dos casos para demostrar los requisitos de operación de los procesos de la invención. Para cada caso se hizo una modificación particular al flujo de alimentación rica en disolvente y las composiciones del proceso de fermentación extractiva en donde se mantuvieron dos títulos distintos de fase acuosa. En cada una de las simulaciones independientes, el tráfico de las columnas y las funciones de los intercambiadores de calor cambiarán por el cambio en la composición de la alimentación. Al comparar la inversión de capital y los costos de operación resultantes, se cuantificó el impacto del flujo de alimentación rica en disolvente y la composición en el rendimiento del área de recuperación del producto. Estos dos ejemplos, sin embargo, no deben considerarse como límites de operación del proceso de esta invención.

El término "columna de disolvente" es sinónimo del término "primera columna de destilación" que se usó anteriormente. El término "BUOHCOL" es sinónimo del término "segunda columna de destilación" usado anteriormente. La abreviación "OLEYLOH" se refiere a alcohol oleílico.

Los resultados de la corriente para el Ejemplo 1 se muestran en la Tabla 3. Los perfiles del tráfico de la columna BUOHCOL y la composición de la masa líquida se encuentran en la Tabla 4. Los perfiles del tráfico de la columna de disolvente y la composición de la masa líquida se encuentran en la Tabla 5.

Los resultados de la corriente para el Ejemplo 2 se encuentran en la Tabla 6. Los perfiles del tráfico de la columna BUOHCOL y la composición de la masa líquida se encuentran en la Tabla 7. Los perfiles del tráfico de la columna de disolvente y la composición de la masa líquida se encuentran en la Tabla 8.

Otros parámetros clave de los procesos incluyen lo siguiente: 1) el número total de etapas teóricas en la columna de disolvente y el lugar de alimentación de la corriente rica en disolvente precalentada ; 2) la fracción dividida de reflujo orgánico a columna de disolvente; y 3) el grado de precalentamiento de la corriente rica en disolvente antes de introducirla a la columna de disolvente. Estos parámetros pueden manipularse para lograr un rendimiento óptimo de separación.

Ejemplo 1 En este ejemplo, 157.778 kg/h de alimentación rica en disolvente (9) que contiene 11.44 por ciento en peso de isobutanol se calienta de 32.2 °C a 80.6 °C mediante un intercambiador de calor de proceso a proceso y la corriente resultante (10) se alimenta a la columna de disolvente en la etapa 3. Este punto de alimentación divide la columna de disolvente en las secciones de rectificación y estabilización. Esta condición de alimentación rica en disolvente corresponde a 20 g/1 de título de la fase acuosa en el termentador que se mantiene durante el proceso de fermentación extractiva. La separación se realiza mediante una columna de disolvente de diámetro más grande y funciones más altas de recalentador y condensador de la columna de disolvente. La corriente (11) contiene 92.6 por ciento en peso de alcohol oleílico y 7.4 por ciento en peso de agua. La corriente (42) tiene 99.96 por ciento en peso de isobutanol . Ejemplo 2 En este ejemplo, 71.097 kg/h de alimentación rica en disolvente (9) que contiene 25.1 por ciento en peso de isobutanol se calienta de 32.2 °C a 73.2°C mediante un intercambiador de calor de proceso a proceso y la corriente resultante (10) se alimenta a la columna de disolvente en la Etapa 3. Este punto de alimentación divide la columna de disolvente en las secciones de rectificación y estabilización. Esta condición de alimentación rica en disolvente corresponde a 40 g/1 de título de la fase acuosa en el termentador que se mantiene durante el proceso de fermentación extractiva. La separación se realiza mediante una columna de disolvente de diámetro más pequeño, y funciones más bajas de recalentador y condensador de la columna de disolvente. La corriente (11) contiene 88.9 por ciento en peso de alcohol oleílico y 11.1 por ciento en peso de agua. La corriente (42) tiene 99.99 por ciento en peso de isobutanol.

Tabla 3. Resultados simulados de corriente para el Ejemplo 1. 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 21 42 Temperatura 32.2 80.6 102.3 40 40 42 40 40 91 89.2 90.4 40 107.4 'C Presión atm 1.09 1.04 1.09 1 1 1.09 1 1 0.99 0.99 0.99 1 0.99 Frac, de vapor 0 0.042 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 Flujo de mol 1319.708 1319.708 1041.844 1086.487 869.189 1041.844 217.297 962.834 1457.995 626.468 2084.414 35.094 242.721 kmol/h Flujo de masa 157778.244 157778.2 138286 51225.914 40980.731 138285.96 10245.183 18386.07 48123.528 22992.059 71113.929 1502.003 17988.672 kg/h Flujo de 188461.269 1.72E+06 173297.9 62939.692 50351.754 164411.35 12587.939 18860.09 4.35E+07 1.86E+07 6.21 E+07 896510.184 24878.997 volumen l h Entalpia -485.757 ^67.491 -375.006 -318.408 -254.726 -393.271 -63.682 -260.458 -348.724 -150.102 -498.818 -12.622 -72.697 M Btu/h Flujo de masa kg/h l-BUOH 18055.031 18055.03 13.829 41597.806 33278.245 13.829 8319.561 1355.117 27715.881 15296.611 43011.493 58.57 17981.634 Agua 10218.361 10218.36 10170 9352.639 7482.112 10169.995 1870.528 17007.39 18926.284 7480.313 26405.958 45.928 1.799 C02 1397.525 1397.525 0 268.919 215.135 0 53.784 23.559 1474.868 215.135 1689.982 1397.504 0 OLEYLOH 128107.326 128107.3 128102.1 6.549 5.239 128102.14 1.31 0 6.495 0.001 6.496 0 5.238 Frac, de masa 15 l-BUOH 0.114 0.114 0 0.812 0.812 0 0.812 0.074 0.576 0.665 0.605 0.039 0.999609 Agua 0.065 0065 0.074 0.183 0.183 0.074 0.183 0.925 0.393 0.325 0.371 0.031 0.0001 C02 0.009 0.009 0 0.005 0.005 0 0.005 0.001 0.031 0.009 0.024 0.93 0 OLEYLOH 0.812 0.812 0.926 0 0 0.926 0 0 0 0 0 0 0.000291 Tabla 4. Resultados simulados de perfiles de tráfico de la columna de BUOHCOL y composición de masa líquida para el Ejemplo 1.

Función Flujo Producto Producto Temperatura Presión Flujo de Alimentación Alimentación Alimentación Etapa l-BUOH Agua C02 OLEYLOH Etapa de calor líquido líquido de vapor °C atm vapor kg/hr liquida kg/hr de vapor kg/hr mezclada kg/hr 1 0.799755 0.200105 2.76E-05 0.000113 MJ/hr kg hr kg/hr kg/hr 1 89.1884519 0.986923 0 46350.5 22992.059 40980.731 0 0 0 22992.06 2 0.802908 0.19698 1.33E-07 0.000112 2 89.4264864 0.987301 0 46643.02 28361.831 0 0 0 0 0 3 0.8174 0.182491 6.42E-10 0.000109 3 89.5676107 0.987679 0 47873.3 28654.344 0 0 0 0 0 4 0.863212 0.136688 3.06E-12 0.0001 4 90.3004169 0.988057 0 52214.05 29884.626 0 0 0 0 0 5 0.932947 0.066967 1.40E-14 8.60E-05 5 93.4885685 0.988435 0 60929.06 34225.379 0 0 0 0 0 6 0.977674 0.022251 0 7.53E-05 6 99.86938 0.988813 0 69590.2 42940.392 0 0 0 0 0 7 0.993743 0.006187 0 7.05E-05 7 104.74387 0.989191 0 74355.71 51601.529 0 0 0 0 0 8 0.998312 0.001619 0 6.89E-05 8 106.647851 0.98957 0 76056.62 56367.043 0 0 0 0 0 9 0.999519 0.000412 0 6.85E-05 9 107.209088 0.989948 0 76543.59 58067.953 0 0 0 0 0 10 0.999609 0.0001 0 0.000291 10 107.367505 0.990326 33684.93 17988.67 58554.918 0 0 0 17988.67 0 Tabla 5. Resultados simulados de los perfiles de tráfico de la columna de disolvente y composición de masa líquida para el Ejemplo 1.

Alimenta¬ Función Flujo OLEYLO Temperatura Presión Flujo de Alimentación Alimentación ción Producto Producto de Primer flujo Segundo flujo Etal-BUOH Agua C02 5 Etapa de calor líquido H "C atm vapor kg/hi líquida kg/hr de vapor kg/hr mezclada líquido kg/hr vapor kg/hr líquido kg/hr líquido kg/hr pa 1 0.065222 0.934359 1.53E-05 MJ/hr kg/hr 0.000405 kg/hr 1 91 0307686 0.986923 0 24941.054 48123.528 28630.201 1.0470085 0 0 48123.5277 16.7814334 24924.2721 2 0.032292 0.967241 1.13E-05 0.000456 2 943218869 0.993973 0 24461.627 44433.333 0 1965.643 0 0 0 13.3840555 24448.2434 3 0.100971 0.196895 1.44E-05 0.702119 3 95.1958482 1.001022 0 182478.04 41988.264 1558126 0 0 0 0 151949.232 30528.8109 4 0.087269 0.203485 1.13E-07 0.709246 4 95.9388599 1.008072 0 80648.24 44192.078 0 0 0 0 0 148885.96 31762.2747 5 0.068485 0.212406 8.32E-10 0.719109 5 968087129 1.015121 0 178175.43 42362.271 0 0 0 0 0 144817.483 33357.9469 6 0.047943 0.222291 5.62E-12 0.729766 6 97.8742043 1.022171 0 175579 39889.466 0 0 0 0 0 140527.456 35051.5395 7 0.03008 0.231048 3.49E-14 0.738872 7 98.9610556 1.02922 0 173419.91 37293.031 0 0 0 0 0 136916.435 36503.4771 8 0.017308 0.237445 0 0.745247 8 998834274 1.036269 0 171940.32 35133.948 0 0 0 0 0 134393.894 37546.429 9 0.009387 0.241515 0 0.749098 10 9 100.571281 1.043319 0 171058.7 33654.358 0 0 0 0 0 132852.433 38206.2681 10 0.004899 0.243903 0 0.751198 10 101.059319 1.050368 0 170582.18 32772.737 0 0 0 0 0 131988.909 38593.2723 11 0.002487 0.245262 0 0.752251 11 101.413868 1.057418 0 170344.53 32296.217 0 0 0 0 0 131530.481 38814.0508 12 0.001229 0.246045 0 0.752726 12 101.689917 1.064467 0 170237.67 32058.567 0 0 0 0 0 131295.6 38942.0744 13 0.000583 0.24652 0 0.752897 13 101.922677 1.071517 0 170199.67 31951.71 0 0 0 0 0 131178.944 39020.7244 14 0.000254 0.246836 0 0.75291 14 102.132193 1.078566 0 170197.14 31913.704 0 0 0 0 0 131123.42 39073.7202 15 0.0001 0.073543 0 0.926357 15 102.329237 1.085616 71639.35 138285.96 31911.176 0 0 0 138285.964 0 131056.792 7229.17263 15 Tabla 6. Resultados simulados de las corrientes para el Ejemplo 2. 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 21 42 Temperatura 32.2 73.2 102.3 40 40 42 40 40 88.9 89.2 89 40 107.4 °C Presión atm 1.09 1.04 1.09 1 1 1.09 1 1 0.99 0.99 0.99 1 0.99 Frac de vapor 0 0.024 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 Flujo de mol 754.83 754.83 497.555 1076.307 861.046 497.555 215.261 652.522 1125.058 620.611 1745.659 16.83 240.435 kmol/h Flujo de masa 71097.115 71097.115 52561.076 50740.761 40592.609 52561.076 10148.152 12460.46 41144.652 22777.107 63921.532 720.312 17815.501 kg/h Flujo de 85379.72 580448.3 65444.716 62343.744 49874.995 62103.785 12468.749 12781.732 3.34E+07 1.84E+07 5.18E+07 429936.7 24639.979 volumen l/ Entalpia -258.316 -251.145 -167.952 -315.419 -252.336 -175.123 -63.084 -176.515 -270515 -148.698 -419.211 -6.053 -72.01 MMBtu/h Flujo de masa kg/h l-BUOH 17847.126 17847.126 5.256 41209.226 32967.381 5.256 8241.845 918.444 27002.161 15153.661 42155.759 28.09 17813.72 Agua 5850.821 5850.821 5826.851 9265.188 7412.151 5826.851 1853.038 11526.049 13403.057 7410.369 20813.264 22.026 1.782 C02 670.198 670.198 0 266.347 213.077 0 53.269 15.966 739.434 213.077 952.509 670.196 0 OLEYLOH 46728.969 46728.969 46728.969 0 0 46728.969 0 0 0 0 0 0 0 Frac, de masa l-BUOH 0.251 0.251 0 0.812 0.812 0 0.812 0.074 0.656 0.665 0.659 0.039 0.9999 Agua 0.082 0.082 0.111 0.183 0.183 0.111 0.183 0.925 0.326 0.325 0.326 0.031 0.0001 C02 0.009 0.009 0 0.005 0.005 0 0.005 0.001 0.018 0.009 0.015 0.93 0 OLEYLOH 0.657 0.657 0.889 0 0 0.889 0 0 0 0 0 0 0 Tabla 7. Resultados simulados de perfiles de tráfico de la columna de BUOHCOL y composición de masa líquida para el Ejemplo 2.

Función Flujo de Producto Producto l-BUOH Agua C02 OLEYLOH Temperatura Presión Flujo líquido Alimentación Alimentación Alimentación Eta-pa Etapa de calor vapor líquido de vapor °C atm kg/hr líquida kg/hr de vapor kg/hr mezclada kg/hr 1 J hr kg/hr kg/hr kg/hr 0.799846 0.200127 2.76E-05 1.64E-10 1 89.1880136 0.986923 0 45911.533 22777.11 40592.61 0 0 0 22777.11 2 0.803001 0.196999 1.33E-07 1.63E-10 2 89.4259234 0.987301 0 46201.396 28096.03 0 0 0 0 0 3 0.817498 0.182502 6.42E-10 1.59E-10 3 89.5671137 0.987679 0 47420.691 28385.89 0 0 0 0 0 4 0.86332 0.13668 3.06E-12 1.45E-10 4 903002908 0988057 0 51722.168 29605.19 0 0 0 0 0 5 0.933048 0.066952 1.40E-14 1.25E-10 5 93.489625 0.988435 0 60356.46 33906.67 0 0 0 0 0 6 0.977756 0.022244 0 1.09E-10 6 99.8708799 0.988813 0 68935.489 42540.96 0 0 0 0 0 7 0.993815 0.006185 0 1.02E-10 10 7 104.744312 0.989191 0 73655.06 51119.99 0 0 0 0 0 8 0.998382 0.001618 0 9.99E-1 8 106.64761 0.98957 0 75339.418 55839.56 0 0 0 0 0 9 0.999588 0.000412 0 9.93E-11 9 107.208631 0.989948 0 75821.947 57523.92 0 0 0 0 0 10 0.9999 0.0001 0 4.22E-10 10 107.365261 0.990326 33369.14 17815.501 58006.45 0 0 0 17815.501 0 15 Tabla 8. Resultados simulados de los perfiles de tráfico de la columna de disolvente y composición de masa líquida para el Ejemplo 2.

Eta-pa Temperatura Presión Función Flujo liquido Flujo de Alimentación Alimentación de Alimentación Producto liquido Producto Primer flujo Segundo Eta-pa l-BUOH Agua C02 OLEYLOH °C atm de calor kg/hr vapor líquida kg hr vapor kg/hr mezclada kg/hr kg/hr de vapor liquido flujo liquido 1 MJ/hr kg hr kg/hr kg/hr kg/hr 0.441665 0.558303 3.21 E-05 5.1 E-07 1 88.9422712 0.986923 0 26040.818 41144.65 22607.57 1.0376553 0 0 41144.65 12648.19 13392.63 2 0.2485 0.751206 1.72E-05 0.000277 2 89.1928695 0.993973 0 21430.278 44576.86 0 736.68398 0 0 0 4325.494 17104.78 3 0.261893 0.243518 1.50E-05 0.494574 3 92.0459809 1.001022 0 94496.221 39229.63 70360.43 0 0 0 0 75947.21 18549.01 4 0.262119 0.243593 9.58E-08 0.494288 4 92.3323703 1.008072 0 94550.968 41935.15 0 0 0 0 0 75986.38 18564.59 S 0.262003 0.243765 6.16E-10 0.494232 5 92.517813 1.015121 0 94561.975 41989.89 0 0 0 0 0 75975.56 18586.42 6 0.26068 0.244596 3.97E-12 0.494724 6 92.7125512 1.022171 0 94468.264 42000.9 0 0 0 0 0 75792.34 18675.92 7 0.253908 0.248406 2.55E-14 0.497686 7 92.9575427 1.02922 0 93907.442 41907.19 0 0 0 0 0 74839.89 19067.55 8 0.226084 0.263772 0 0.510144 8 93.4298808 1.036269 0 91619.38 41346.37 0 0 0 0 0 71058.04 20561.34 9 0.152452 0.304687 0 0.542861 9 94.72859 1.043319 0 86109.931 39058.3 0 0 0 0 0 62124.16 23985.77 10 0.066076 0.35389 0 0.580035 c 10 97.4651369 1.050368 0 80604.9 33548.86 0 0 0 0 0 53428.86 27176.04 11 0.020756 0.380719 0 0.598525 10 11 100.068667 1.057418 0 78122.027 28043.82 0 0 0 0 0 49511.75 28610.28 12 0.005693 0.38995 0 0.604357 12 101.327321 1.064467 0 77370.843 25560.95 0 0 0 0 0 48282.81 29088.03 13 0.001485 0.392644 0 0.605871 13 101.844136 1.071517 0 77178.529 24809.77 0 0 0 0 0 47946.52 29232.01 14 0.00037 0.39345 0 0.60618 14 102.120204 1.078566 0 77139.76 24617.45 0 0 0 0 0 47859.93 29279.83 15 0.0001 0.110859 0 0.889041 15 102.329061 1.085616 55155.09 52561.076 24578.68 0 0 0 52561.076 0 47806.94 4754.139 Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un proceso que comprende las etapas de: a) introducir una alimentación que comprende: (i) un extractante orgánico inmiscible en agua, (ii) agua, (iii) por lo menos un isómero de butanol, y (iv) opcionalmente, un gas no condensable en una primera columna de destilación, caracterizado porque la primera columna de destilación comprende una sección de estabilización y, opcionalmente, una sección de rectificación en un punto de introducción por encima de la sección de estabilización; la primera columna de destilación tiene una temperatura de operación, Ti, y una presión de operación, ??, en un punto predeterminado en la sección de estabilización, caracterizado porque i y Px se seleccionan para producir una primera corriente de fondos y una primera corriente de tope volátil; la primera corriente de fondos comprende el extractante orgánico inmiscible en agua y agua y está sustancialmente libre de butanol,. y la primera corriente de tope volátil comprende agua, butanol, y el gas opcional no condensable; b) condensar la primera corriente de tope volátil para producir una fase gaseosa y recuperar un primer condensado mezclado; el primer condensado mezclado comprende (i) una fase de butanol que comprende butanol, menos de aproximadamente 30 por ciento en peso de agua; y (ii) una fase acuosa que comprende agua y menos de aproximadamente 10 por ciento en peso de butanol; c) introducir por lo menos una porción de la fase acuosa a la primera columna de destilación; d) introducir una primera porción de la fase de butanol en una segunda columna de destilación que tiene por lo menos una sección de estabilización; y e) operar la segunda columna de destilación para producir una segunda corriente de fondos que comprende butanol y que está sustancialmente libre de agua, y una segunda corriente de tope volátil que comprende butanol y agua ; en donde el extractante se selecciona de manera que (A) extrae, preferentemente, butanol sobre agua y (B) es separable del butanol por destilación.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, opcionalmente , cualquiera de las etapas : f) introducir una segunda porción de la fase de butanol a la primera columna de destilación; o g) condensar la corriente de tope volátil de la segunda columna de destilación para obtener una segunda corriente de condensado, e introducir por lo menos una porción de la segunda corriente de condensado a la primera corriente de condensado mezclado; o h) las dos etapas f) y etapa g) .

3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, además, la etapa de añadir agua, vapor de agua, o una mezcla de estos a la primera columna de destilación.

4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende, la etapa de introducir por lo menos una porción de la fase acuosa a un recipiente de fermentación.

5. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende, la etapa de introducir la corriente de fondos de la primera columna de destilación a un recipiente de fermentación.

6. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además, la etapa de separar la corriente de fondos de la primera columna de destilación para obtener una fase acuosa de fondos que comprende agua y una fase orgánica de fondos que comprende el extractante; introducir por lo menos una porción de la fase orgánica de fondos a un recipiente de fermentación y, opcionalmente, introducir por lo menos una porción de la fase acuosa de fondos a un recipiente de fermentación.

7. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además un gas no condensable está presente en la alimentación y el proceso comprende, además, la etapa de purgar por lo menos una porción de la fase gaseosa que comprende el gas no condensable del proceso.

8. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además el gas no condensable comprende dióxido de carbono.

9. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además la alimentación comprende una fase orgánica obtenida a partir de una fermentación extractiva.

10. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además la concentración de butanol en la alimentación es de aproximadamente 0.1 por ciento en peso a aproximadamente 40 por ciento en peso, en base al peso de la alimentación.

11. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además el butanol no es una mezcla de 1-butanol e isobutanol.

12. El proceso de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque además el butanol consiste en prácticamente isobutanol.

13. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque además el extractante comprende por lo menos un disolvente seleccionado del grupo que consiste en alcoholes grasos de C7 a 22, ácidos grasos de C7 a C22, ásteres de ácidos grasos de C7 a C22, aldehidos grasos de C7 a C22 y mezclas de estos.

14. El proceso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además el extractante comprende alcohol oleílico .

15. El proceso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además el butanol consiste prácticamente en 1-butanol o isobutanol.