Procedimiento para la producción de alcoholes.

Un procedimiento para la producción de un residuo que contiene oligosacáridos a partir de un materialcelulósico,

en el que dicho un material celulósico se somete a hidrólisis ácida para dar un hidrolizado acuoso,dicho hidrolizado se introduce en un separador por una entrada del hidrolizado, un disolvente de extracción seintroduce en dicho separador, un residuo que contiene oligosacáridos se separa de dicho separador por unasalida de descarga del residuo y un disolvente de extracción que contiene ácido(s) se separa de dichoseparador por una salida de descarga del disolvente de extracción; caracterizado porque dicho disolvente deextracción se introduce en dicho separador por al menos dos entradas del disolvente de extracción y laseparación de dicho disolvente de extracción que contiene ácido(s) de dicho separador a través de dicha salidade descarga se produce aguas abajo de al menos una de dichas entradas del disolvente de extracción y aguasarriba de al menos otra de dichas entradas del disolvente de extracción.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2010/000791.

Solicitante: Weyland AS.

Nacionalidad solicitante: Noruega.

Dirección: Lonningsflaten 22 5258 Blomsterdalen NORUEGA.

Inventor/es: WEYDAHL,KARL RAGNAR.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C12P7/10 QUIMICA; METALURGIA.C12 BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE; MICROBIOLOGIA; ENZIMOLOGIA; TECNICAS DE MUTACION O DE GENETICA.C12P PROCESOS DE FERMENTACION O PROCESOS QUE UTILIZAN ENZIMAS PARA LA SINTESIS DE UN COMPUESTO QUIMICO DADO O DE UNA COMPOSICION DADA, O PARA LA SEPARACION DE ISOMEROS OPTICOS A PARTIR DE UNA MEZCLA RACEMICA.C12P 7/00 Preparación de compuestos orgánicos que contienen oxígeno. › de un sustrato constituido por materias celulósicas.
  • C13K1/02 C […] › C13 INDUSTRIA DEL AZUCAR.C13K SACARIDOS OBTENIDOS DE FUENTES NATURALES O POR HIDRÓLISIS DE DISACARIDOS, OLIGOSACARIDOS O POLISACARIDOS NATURALES (producción de sacarosa C13B; azúcares de sintetizados químicamente o derivados del azúcar C07H; polisacáridos, p. ej. almidón y sus derivados C08B; malta C12C; procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de compuestos que contienen radicales sacárido C12P 19/00). › C13K 1/00 Glucosa (separación a partir de azúcar invertido C13K 3/00 ); Jarabes que contienen glucosa. › obtenidos por sacarificación de materiales celulósicos (fabricación de piensos A23K 10/32).

PDF original: ES-2427183_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la producción de alcoholes Esta invención se refiere a mejoras en y a procedimientos para la producción de alcoholes a partir de material celulósico, en particular paja de arroz, y a un aparato para usar en tales procedimientos.

Los alcoholes, tales como el etanol y el butanol, producidos fermentando los azúcares de residuos o de biomasa, se están convirtiendo rápidamente en una alternativa a los hidrocarburos tales como el gas natural o el petróleo. Aunque el enfoque actual se centra en la producción de etanol a partir de semillas de plantas, por ej. maíz, la magnitud de la demanda de biocombustibles amenaza con reducir el área de tierra dedicada a la producción de alimentos y una alternativa deseable a las semillas de las plantas como materiales de partida es un material derivado de plantas diferente de las semillas, por ej., hierba, madera, papel, hojas de maíz, paja, etc. En este caso, el alcohol se produce descomponiendo en primer lugar la celulosa y la hemicelulosa (por conveniencia, en la presente memoria ambas se denominarán simplemente como celulosa) en azúcares fermentables. Esto puede hacerse con enzimas pero se consigue mucho más eficiente y económicamente mediante hidrólisis con ácidos fuertes, por ejemplo ácidos minerales tales como ácido sulfúrico y clorhídrico. Sin embargo, para la producción a gran escala de etanol de esta forma, una gran porción del ácido usado tiene que recuperarse y reciclarse.

En el documento WO 02/02826, los contenidos del cual se incorporan a la presente memoria por referencia, los inventores propusieron un procedimiento para la producción de alcoholes en el cual el ácido fuerte se recuperaba poniendo en contacto el hidrolizado con un disolvente orgánico de extracción, por ejemplo metil etil cetona, con separación de la lignina sólida y de los azúcares precipitados para dar una disolución ácida que comprendía agua, el disolvente de extracción, ácido y algunos azúcares disueltos. El disolvente de extracción en la disolución ácida se separaba a continuación por evaporación a vacío para ser reciclado y dejar una disolución acuosa del ácido y azúcares la cual se sometía a una evaporación adicional para dar una mezcla concentrada de ácido/azúcares, de nuevo para reciclar.

En una operación en continuo, el disolvente de extracción se alimenta por la base de una columna de separación en contracorriente y el disolvente de extracción que contiene ácido (s) se separa por la parte superior de la columna mientras que el hidrolizado se alimenta por la parte superior de la columna y una suspensión que comprende lignina y oligosacáridos no disueltos se separa por la base. Los presentes inventores han encontrado ahora que la recuperación de oligosacáridos se incrementa si el disolvente de extracción se introduce en el hidrolizado en al menos dos puntos de la ruta de flujo de oligosacáridos a través del separador y si la separación del disolvente de extracción que contiene ácido (s) del separador, por ejemplo para la recuperación y reutilización del disolvente de extracción, se efectúa en un punto de la ruta de flujo entre los puntos de introducción del disolvente de extracción.

Así, vista desde un aspecto, la invención proporciona un procedimiento para la producción de alcoholes a partir de un material celulósico en el que dicho material celulósico se somete a una hidrólisis ácida para dar un hidrolizado acuoso, dicho hidrolizado se introduce en un separador por una entrada del hidrolizado, un disolvente de extracción se introduce en dicho separador por al menos dos entradas del disolvente de extracción, un residuo que contiene oligosacáridos se separa de dicho separador por una salida de descarga del residuo, un disolvente de extracción que contiene ácido (s) se separa de dicho separador por una salida de descarga del disolvente de extracción, donde la separación de dicho disolvente de extracción de dicho separador a través de dicha salida de descarga ocurre aguas abajo de la al menos dicha una entrada del disolvente de extracción y aguas arriba de la al menos otra entrada del disolvente de extracción.

Particularmente deseable, el procedimiento implica un tiempo de retardo de al menos 10 segundos, más preferiblemente al menos 20 segundos, especialmente al menos 30 segundos, más especialmente al menos 60 segundos, por ejemplo hasta 120 segundos, entre el punto de contacto más temprano entre el hidrolizado y el disolvente de extracción y el disolvente de extracción que alcanza la salida de descarga del disolvente de extracción. Expresado de esta forma, la invención proporciona en otro aspecto un procedimiento para la producción de un residuo que contiene oligosacáridos a partir de un material celulósico, donde dicho material celulósico se somete a una hidrólisis ácida para dar un hidrolizado acuoso, dicho hidrolizado se introduce en un separador por una entrada de hidrolizado, un disolvente de extracción se introduce en dicho separador por una entrada del disolvente de extracción, un residuo que contiene oligosacáridos se separa de dicho separador por una salida de descarga del residuo, y un disolvente de extracción que contiene ácido (s) se separa de dicho separador por una salida de descarga del disolvente de extracción, donde dicha entrada del hidrolizado y dicha salida de descarga del disolvente de extracción están posicionadas para que el tiempo de flujo desde dicha entrada del hidrolizado a dicha salida de descarga del disolvente de extracción sea al menos 10 segundos.

Los tiempos de retardo para fluidos que fluyen a través del separador pueden calcularse fácilmente para la mayoría de los aparatos o condiciones de operación. Sin embargo, también pueden determinarse experimentalmente inyectando un bolo de un material detectable, por ejemplo un colorante soluble, en el hidrolizado y/o el disolvente de extracción antes de que él/ellos entre (n) en el separador, y detectando la salida del marcador en el disolvente de extracción descargado. Se entenderá que tal bolo marcador puede no alcanzar la descarga simultáneamente y que el medio, o más generalmente modo, debe usarse. El tiempo de retardo se ampliará particularmente cuando deflectores o agitadores se interpongan entre el punto de entrada del marcador y la descarga del disolvente de extracción.

En una realización particularmente preferida, el disolvente de extracción se separa por al menos dos salidas localizadas entre las entradas, retornándose al separador el disolvente separado por una de tales salidas a través de una de las entradas de disolvente. Así, en la dirección del flujo de los oligosacáridos el orden de entrada y salida del disolvente podría ser primera entrada, primera salida, segunda salida luego segunda entrada o, más preferiblemente, segunda entrada, segunda salida, primera salida luego primera entrada, es decir cuando la segunda salida es la salida por la cual se descarga del separador el disolvente de extracción que contiene ácido (s) , por ejemplo para recuperar y reusar el disolvente.

Puesto que un efecto del disolvente de extracción es separar el ácido del hidrolizado y dejar un residuo sin disolver (el cual contiene en general oligosacáridos y lignina) , el residuo es en general mucho más fácilmente separado por una base del separador descargándose el disolvente de extracción por o cerca de la parte superior del fluido que fluye a través del separador, el separador adoptará mucho más convenientemente la forma de columnas sustancialmente verticales conectadas en serie alimentándose el hidrolizado por la parte superior de la primera columna, y descargándose el residuo por la base de la columna final. En este formato, las entradas del disolvente de extracción estarán convenientemente posicionadas en o cerca de la cabeza de la primera columna y cerca de la base de la columna final y las salidas del disolvente de extracción estarán convenientemente posicionadas en o cerca de la cabeza de la columna final y cerca de la base de la primera columna. Sin embargo, el uso de columnas verticales es preferido más que requerido – el separador podría por ejemplo adoptar la forma de un tubo con porciones alternantes inclinadas hacia arriba y hacia abajo, separándose el residuo por una porción final hacia abajo y estando posicionadas las salidas de disolvente en la parte superior de recodos de la parte superior del tubo.

Cuando el disolvente de extracción que contiene ácido (s) se separa del separador, el separador estará preferiblemente conformado de tal forma que se minimice el arrastre de residuo por el disolvente descargado. Así por ejemplo, en una realización la salida de descarga puede estar en la cabeza de una segunda o subsecuente columna en la que el flujo de hidrolizado... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para la producción de un residuo que contiene oligosacáridos a partir de un material celulósico, en el que dicho un material celulósico se somete a hidrólisis ácida para dar un hidrolizado acuoso, dicho hidrolizado se introduce en un separador por una entrada del hidrolizado, un disolvente de extracción se introduce en dicho separador, un residuo que contiene oligosacáridos se separa de dicho separador por una salida de descarga del residuo y un disolvente de extracción que contiene ácido (s) se separa de dicho separador por una salida de descarga del disolvente de extracción; caracterizado porque dicho disolvente de extracción se introduce en dicho separador por al menos dos entradas del disolvente de extracción y la separación de dicho disolvente de extracción que contiene ácido (s) de dicho separador a través de dicha salida de descarga se produce aguas abajo de al menos una de dichas entradas del disolvente de extracción y aguas arriba de al menos otra de dichas entradas del disolvente de extracción.

2. Un procedimiento para la producción de alcoholes a partir de un material celulósico usando el procedimiento según la reivindicación 1, y que además comprende: someter el residuo que contiene oligosacáridos a una reacción de escisión de oligosacáridos para dar una disolución acuosa de azúcares fermentables; y fermentar los azúcares fermentables para producir alcohol.

3. Aparato para la producción de oligosacáridos a partir de un material celulósico, comprendiendo dicho aparato un reactor (4) para la hidrólisis ácida y un separador (8, 9; 31; 38) que tiene a lo largo del mismo una ruta de flujo para los oligosacáridos, teniendo dicho separador (8, 9; 31; 38) : una entrada (28; 32) para el hidrolizado dispuesta para recibir el hidrolizado desde dicho reactor (4) ; una entrada para el disolvente de extracción para la introducción de un disolvente de extracción; una salida (35) para la descarga del residuo para la separación de un residuo que contiene oligosacáridos; y una salida (15; 34) para la descarga del disolvente de extracción para la separación del disolvente de extracción que contiene ácido (s) ; caracterizado porque dicho separador (8, 9; 31; 38) tiene al menos dos entradas para el disolvente de extracción para la introducción de dicho disolvente de extracción y porque dicha salida (15; 34) para la descarga del disolvente de extracción está aguas abajo en dicha ruta de flujo de al menos dicha una entrada del disolvente de extracción y aguas arriba en dicha ruta de flujo de al menos dicha otra entrada del disolvente de extracción.

4. Un procedimiento para la producción de un residuo que contiene oligosacáridos a partir de un material celulósico, en el que dicho un material celulósico se somete a hidrólisis ácida para dar un hidrolizado acuoso, dicho hidrolizado se introduce en un separador por una entrada del hidrolizado, un disolvente de extracción se introduce en dicho separador, un residuo que contiene oligosacáridos se separa de dicho separador por una salida de descarga del residuo, y un disolvente de extracción que contiene ácido (s) se separa de dicho separador por una salida de descarga del disolvente de extracción; caracterizado porque dicho disolvente de extracción se introduce en dicho separador por al menos dos entradas del disolvente de extracción y dicha entrada del hidrolizado y dicha salida de descarga del disolvente de extracción están posicionadas para que el tiempo de flujo desde dicha entrada del hidrolizado a dicha salida de descarga del disolvente de extracción sea al menos 10 segundos.

5. Un procedimiento para la producción de un residuo que contiene oligosacáridos a partir de un material celulósico, en el que dicho un material celulósico se somete a hidrólisis ácida para dar un hidrolizado acuoso, dicho hidrolizado se introduce en un separador por una entrada del hidrolizado, un disolvente de extracción se introduce en dicho separador por una entrada del disolvente de extracción, un residuo que contiene oligosacáridos se separa de dicho separador por una salida de descarga del residuo, y un disolvente de extracción que contiene ácido (s) se separa de dicho separador por una salida de descarga del disolvente de extracción; caracterizado porque dicha entrada del hidrolizado y dicha salida de descarga del disolvente de extracción están posicionadas para que el tiempo de flujo desde dicha entrada del hidrolizado a dicha salida de descarga del disolvente de extracción sea al menos 10 segundos.

6. Un procedimiento para la producción de alcoholes a partir de un material celulósico usando el procedimiento según la reivindicación 4 ó 5, y que además comprende: someter el residuo que contiene oligosacáridos a una reacción de escisión de oligosacáridos para dar una disolución acuosa de azúcares fermentables; y fermentar los azúcares fermentables para producir alcohol.

7. Un procedimiento para la producción de un residuo que contiene oligosacáridos a partir de un material celulósico, en el que dicho un material celulósico se somete a hidrólisis ácida para dar un hidrolizado acuoso, dicho hidrolizado se introduce en un separador por una entrada del hidrolizado, un disolvente de extracción se introduce en dicho separador por una entrada del disolvente de extracción, un residuo que contiene oligosacáridos se separa de dicho separador por una salida de descarga del residuo, y un disolvente de extracción que contiene ácido (s) se separa de dicho separador por una salida de descarga del disolvente de extracción; caracterizado porque dicha entrada de hidrolizado y dicha salida de descarga del disolvente de extracción están posicionadas por encima de dicha entrada del disolvente de extracción, dicha entrada de hidrolizado está posicionada en o por debajo de dicha salida de descarga del disolvente de extracción, y dicho

separador tiene un área transversal interna que es mayor en dicha entrada de hidrolizado o entre dicha entrada de hidrolizado y dicha salida de descarga del disolvente de extracción que la media entre dicha entrada del disolvente de extracción y dicha salida de descarga del disolvente de extracción.

8. Un procedimiento para la producción de alcoholes a partir de un material celulósico usando el procedimiento según la reivindicación 7, y que además comprende: someter el residuo que contiene oligosacáridos a una reacción de escisión de oligosacáridos para dar una disolución acuosa de azúcares fermentables; y fermentar los azúcares fermentables para producir alcohol.

9. Aparato para la producción de oligosacáridos a partir de un material celulósico, comprendiendo dicho aparato un reactor (4) para la hidrólisis ácida y un separador (31) que tiene a lo largo del mismo una ruta de flujo para los oligosacáridos, teniendo dicho separador (31) : una entrada (32) para el hidrolizado dispuesta para recibir el hidrolizado desde dicho reactor (4) ; una entrada (33) para el disolvente de extracción para la introducción de un disolvente de extracción; una salida (35) para la descarga del residuo para la separación de un residuo que contiene oligosacáridos; y una salida (34) para la descarga del disolvente de extracción para la separación del disolvente de extracción que contiene ácido (s) ; caracterizado porque dicha entrada (32) de hidrolizado y dicha salida (34) de descarga del disolvente de extracción están posicionadas por encima de dicha entrada (33) del disolvente de extracción, dicha entrada (32) de hidrolizado está posicionada en o por debajo de dicha salida

(34) de descarga del disolvente de extracción, y dicho separador (31) tiene un área transversal interna que es mayor en dicha entrada (32) de hidrolizado o entre dicha entrada (32) de hidrolizado y dicha salida (34) de descarga del disolvente de extracción que la media entre dicha entrada (33) del disolvente de extracción y dicha salida (34) de descarga del disolvente de extracción.

10. Un procedimiento para la producción de un residuo que contiene oligosacáridos a partir de un material celulósico, en el que dicho un material celulósico se somete a hidrólisis ácida para dar un hidrolizado acuoso, dicho hidrolizado se introduce en un separador por una entrada del hidrolizado, un disolvente de extracción se introduce en dicho separador por una entrada del disolvente de extracción, un residuo que contiene oligosacáridos se separa de dicho separador por una salida de descarga del residuo, y un disolvente de extracción que contiene ácido (s) se separa de dicho separador por una salida de descarga del disolvente de extracción; caracterizado porque dicha entrada de hidrolizado está posicionada en dicho separador al menos un 10% por debajo de la ruta de flujo del disolvente de extracción desde dicha entrada del disolvente de extracción a dicha salida de descarga del disolvente de extracción.

11. Un procedimiento para la producción de alcoholes a partir de un material celulósico usando el procedimiento según la reivindicación 10, y que además comprende: someter el residuo que contiene oligosacáridos a una reacción de escisión de oligosacáridos para dar una disolución acuosa de azúcares fermentables; y fermentar los azúcares fermentables para producir alcohol.

12. Aparato para la producción de oligosacáridos a partir de un material celulósico, comprendiendo dicho aparato un reactor (4) para la hidrólisis ácida y un separador (38) que tiene a lo largo del mismo una ruta de flujo para los oligosacáridos, teniendo dicho separador (38) : una entrada (39) para el hidrolizado dispuesta para recibir el hidrolizado desde dicho reactor (4) ; una entrada (40) para el disolvente de extracción para la introducción de un disolvente de extracción; una salida (42) para la descarga del residuo para la separación de un residuo que contiene oligosacáridos; y una salida (41) para la descarga del disolvente de extracción para la separación del disolvente de extracción que contiene ácido (s) ; caracterizado porque dicha entrada (39) de hidrolizado está posicionada en dicho separador (38) al menos un 10% por debajo de la ruta de flujo del disolvente de extracción desde dicha entrada (40) del disolvente de extracción a dicha salida (41) de descarga del disolvente de extracción.


 

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