[发明专利]从丁醇、水和有机萃取剂的混合物中回收丁醇

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2009年7月15日提交的美国临时专利申请61/225,659的优先权，将所述文献全文以引用方式并入本文。

发明领域

本发明提供了从包含丁醇的有机相中回收丁醇的方法，所述有机相得自萃取发酵过程。具体地讲，提供了从包含丁醇、水、不能与水混溶的有机萃取剂和任选的不可冷凝气体的混合物中分离丁醇的方法。

发明背景

丁醇是一种重要的具有多种用途的工业化学品，例如用作燃料添加剂，用作柴油燃料的共混组分，在塑料工业中用作化学原料，以及在食品和香料工业中用作食品级萃取剂。每年，通过石化方法生产出100至120亿磅丁醇。随着对丁醇的预期需求增加，对通过发酵由可再生资源如玉米、甘蔗或纤维质给料生产丁醇的关注不断增加。

在制备丁醇的发酵过程中，就地产物移除有利地降低了丁醇对微生物的抑制，并且通过控制发酵液中的丁醇浓度来改善发酵速率。就地产物移除技术包括反萃取、吸附、全蒸发、膜溶剂萃取和液-液萃取。在液-液萃取中，使萃取剂与发酵液接触以使丁醇在发酵液与萃取相之间分配。由分离过程例如通过蒸馏，回收丁醇和萃取剂。在回收过程中，丁醇还能够与任何水、不可冷凝气体、和/或发酵副产物分离，所述发酵副产物通过使用萃取剂可能已从发酵液中移除。

寻求从包含丁醇的萃取相中回收丁醇的方法，所述萃取相通过从发酵液中就地移除产物获得。期望回收基本上不含水并且基本上不含萃取剂的丁醇的经济型方法。还期望节能并且提供几乎不具有颜色的高纯度丁醇产物的分离方法。还寻求能够长期运行而不造成设备故障或反复停机的丁醇回收方法。

发明概述

本发明提供了从包含不能与水混溶的有机萃取剂、水、丁醇和任选的不可冷凝气体的给料中分离出丁醇的方法，所述丁醇选自1-丁醇、异丁醇、以及它们的混合物。

在一个方面，本发明为包括以下步骤的方法：

a)在反萃取段上方的引入点处将给料引入到第一蒸馏塔中，所述给料包含：

(i)不能与水混溶的有机萃取剂，

(ii)水，

(iii)至少一种丁醇异构体，和

(iv)任选的不可冷凝气体，

其中所述第一蒸馏塔包括所述反萃取段和任选的精馏段，所述第一蒸馏塔在反萃取段中的预定点处具有操作温度T₁和操作压力P₁，其中选择T₁和P₁以产生第一塔底流和第一塔顶蒸气流，所述第一塔底流包含不能与水混溶的有机萃取剂和丁醇并且基本上不含水，并且所述第一塔蒸气流包含水、丁醇、和任选的不可冷凝气体；

b)冷凝所述第一塔顶蒸气流以形成气相，并且回收第一混合冷凝物，其中所述第一混合冷凝物包含

(i)丁醇相，所述丁醇相包含丁醇、小于约30重量％的水；和

(ii)水相，所述水相包含水和小于约10重量％的丁醇；

c)将至少一部分水相引入到第一蒸馏塔中；

d)将丁醇相的第一部分引入到具有至少一个反萃取段的第二蒸馏塔中；并且

e)将第一塔底流的第一部分引入到具有至少一个反萃取段和任选的精馏段的第二蒸馏塔中，并且运转所述第二蒸馏塔以产生第二塔底流和第二塔顶蒸气流，所述第二塔底流包含萃取剂并且基本上不含丁醇，所述第二塔顶蒸气流包含丁醇；其中所述萃取剂比水优先溶解丁醇，并且其能够通过蒸馏与丁醇分离。

附图简述

图1示出了可用于实施本发明方法的体系的一个实施方案。

图2示出了用于将本发明过程建模的方法示意图。

发明详述

本发明申请人特别将所有引用的参考文献的完整内容引入本公开内容中。此外，当数量、浓度或其他数值或参数以范围、优选范围或优选上限数值和优选下限数值的列表形式给出时，它应理解为具体地公开由任何范围上限或优选数值和任何范围下限或优选数值的任何一对所构成的所有范围，而不管所述范围是否被单独地公开。凡在本文中给出某一数值范围之处，该范围均旨在包含其端点，以及位于该范围内的所有整数和分数，除非另行指出。当定义一个范围时，不旨在将本发明的范围限定于所列举的具体值。

定义

在本公开中使用了以下定义：