Proceso para recuperar compuestos orgánicos a partir de corrientes acuosas que los contienen.

Un método de separación de un compuesto orgánico hidrófilo de un licor acuoso,

en el que el compuesto orgánico hidrófilo se selecciona de ácidos carboxílicos, ácidos sulfónicos, compuestos polihidroxílicos, aminoácidos y amidas; método que comprende los pasos de:

(a) entremezclar una cantidad suficiente de un éter glicólico con el licor acuoso, a una primera temperatura, para formar una suspensión que comprende una fase acuosa del producto refinado y una fase éter-glicólica del extracto que comprende dicho éter glicólico, agua en cantidad saturada, y una porción del compuesto orgánico hidrófilo, teniendo el éter glicólico la fórmula

R'-(OCHR''CHR'')n-O-R'''

en la que

R' es un grupo alquilo de 1 a 8 átomos de carbono;

R'' es, independientemente en cada caso, hidrógeno, metilo o etilo;

R''' es hidrógeno, y

n es un número entre 1 y 4;

y en el que el éter glicólico tiene una solubilidad inversa en agua, y el coeficiente de reparto, valor K, para el compuesto orgánico hidrófilo es superior a 0,1;

(b) separar la fase éter-glicólica del extracto, formada en el paso (a), de la fase acuosa del producto refinado;

(c) calentar la fase éter-glicólica del extracto, obtenida en el paso (b), a una segunda temperatura que sea más alta que la primera temperatura, para formar una suspensión que comprende una fase del extracto acuoso que contiene una porción del compuesto orgánico hidrófilo y una fase éter-glicólica del producto refinado; y

(d) separar la fase éter-glicólica del producto refinado, formada en el paso (c), de la fase del extracto acuoso;

en el que la entremezcla del éter glicólico con el licor acuoso en el paso (a) se lleva a cabo a una temperatura que está a no más de 20ºC por encima de la temperatura crítica inferior de solución (LCST), y en el que el valor K del coeficiente de reparto en el paso (a) es igual, o superior, al valor K del coeficiente de reparto en el paso (c).

Proceso para recuperar compuestos organicos a partir de corrientes acuosas que los contienen Esta solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud de Patente Provisional de EE.UU., N° de serie 60/548.404, presentada el 27 de febrero de 2004.

La presente invención se refiere a un proceso para recuperar compuestos organicos hidrófilos, a partir de las corrientes acuosas que los contienen, mediante extracción lfquido-lfquido.

Muchos valiosos compuestos organicos hidrófilos, tales como los acidos carboxflicos, acidos sulf6nicos, compuestos polihidroxflicos, aminoacidos y amidas se producen o se utilizan dentro de procesos que implican corrientes acuosas. Los ejemplos incluyen la producción de acidos carboxflicos a traves de procesos de fermentación y de la utilización de acidos sulf6nicos como catalizadores de las reacciones de esterificación. Se conocen diversos metodos, tales como por ejemplo, el arrastre de vapor, la extracción lfquido-lfquido, la adsorción lfquido-lfquido, cromatograffa y metodos basados en membranas, para la recuperación de estos valiosos compuestos hidrófilos a partir de un licor acuoso que los contiene, tales como por ejemplo los caldos de fermentación y las corrientes de aguas residuales.

Por ejemplo, la Patente de EE.UU. N° 5.426.219 (W. Lenhardt y colaboradores) describe un proceso para recuperar un acido organico, como el acido lactico, a partir de una solución acuosa suya. El proceso implica extraer la solución acuosa que contiene el acido organico con una mezcla consistente en agua, un acido mineral en una cantidad eficaz para mantener el pH de la mezcla entre 1, 0 y 4, 5, y un disolvente oxigenado que tiene una solubilidad limitada con el agua y con la solución acuosa, para producir un extracto del disolvente y un primer producto refinado. El disolvente oxigenado tiene de 6 a 8 atomos de carbono y al menos un grupo hidroxilo, ester, cetona, eter, carbonilo o amido. El extracto del disolvente se vuelve a extrae luego con un lfquido acuoso para producir un extracto acuoso rico en acido organico y un producto refinado del disolvente, agotado en acido organico.

La Patente de EE.UU. N° 3.556.739 (A. Baniel y colaboradores) describe un proceso para extraer un acido fosfórico de calidad tecnica con ciertos disolventes organicos, seleccionados del grupo de eteres, cetonas, y eteres glic6licos que tienen de 2 a 15 atomos de carbono. Estos disolventes (a) practicamente no extraen el acido fosfórico a partir de una solución acuosa suya que tiene una concentración de acido fosfórico por debajo del 35 por ciento en peso, y (b) extraen una porción sustancial de acido fosfórico a partir de una solución acuosa suya que tiene una concentración de acido fosfórico superior al 35 por ciento en peso.

La Patente de EE.UU. N° 4.322.550 (J. Kimble) describe un proceso para la recuperación de acidos mercaptoalcanoicos, a partir de una solución acuosa suya, mediante una operación de extracción lfquido-lfquido que usa al menos un ester de un acido alcanoico y un alquilenglicol-eter.

La Patente de EE.UU. N° 5.628.906 (R. Shinnar y colaboradores) describe un proceso de extracción lfquido-lfquido en el que una solución de un disolvente nativo, por ejemplo agua, se mezcla con un disolvente primario, que es soluble en el disolvente nativo, y que anade a continuación un modificador, que es insoluble o bien en el disolvente 35 nativo o en el primario. Mediante la adición del modificador, se cambia la solubilidad del disolvente primario en el disolvente nativo, originando por ello una separación de fases casi instantanea. El soluto se concentra en la fase rica en disolvente primario. Ejemplos de algunos disolventes primarios son el acetaldehído, el acido acetico, acetonitrilo, acido butanoico, etanol, acido fórmico, metanol, acido propanoico, 1-propanol, 2-propanol, 2-propanona, acido propenoico, piridina y trietilenglicol-dimetil-eter. Ejemplos de algunos modificadores son el ester 3-metilbutflico del acido acetico, benceno, ciclohexano, 1, 2-dicloro-etano, metil-isobutil-cetona, tetralina y tolueno.

La Patente de EE.UU. N° 4.954.260 (Z. Ludmer y colaboradores) describe un tipo de transición de fase de un proceso de extracción directa, pero que usa un cambio en la temperatura para inducir la transición de fase, en vez de un cambio en la composición del disolvente. Describe un proceso multietapas y en contracorriente, en el que en cada etapa tiene lugar una transición de fases desde una unica fase líquida a dos fases líquidas. La transición de 45 fase requerida esta inducida por el uso de serpentines internos de calentamiento y enfriamiento u otros medios de transferencia de calor en cada etapa. El proceso requiere cambiar la temperatura en cada etapa con el fin de cruzar un límite de fase lfquido-lfquido en cada etapa.

La Patente de EE.UU. N° 6.229.046 B1 (A. Eyal y colaboradores) y la Patente de EE.UU. N° 6.230.0077 B1 (A. Eyal y colaboradores) describen procesos para separar acido lactico a partir de un caldo de fermentación que contiene 50 acido lactico libre y sales del acido lactico. Se mencionan como utiles los disolventes oxigenados que tienen un numero multiple de grupos funcionales (tales como alcohol y eter) , con tal que den un reparto favorable del acido lactico. Estos disolventes, sin embargo, no se usan en sí mismos como disolventes de extracción sino mas bien en una mezcla con una amina terciaria (trialquilamina) , que es el disolvente de extracción.

Los procesos de extracción lfquido-lfquido conocidos, usados para recuperar compuestos organicos hidrófilos a 55 partir de una corriente acuosa de alimentación, tienden a ser caros, debido a que tienen un gran numero de pasos, un reparto desfavorable (valores de K antieconómicamente bajos) , una pobre selectividad para el soluto deseado, o una pobre eficacia para la recuperación de los disolventes usados. Se ha descubierto ahora un metodo mejorado

para la recuperación de valiosos compuestos organicos hidrófilos a partir de corrientes acuosas. Este metodo usa ciertos eteres glic6licos, que tienen un coeficiente de reparto específico, valor K, en un equipo de extracción lfquidolfquido conocido.

Segun la invención, se proporciona un metodo para separar un compuesto organico hidrófilo a partir de un licor acuoso, en el que el compuesto organico hidrófilo se selecciona de acidos carboxflicos, acidos sulf6nicos, compuestos polihidroxflicos, aminoacidos y amidas; metodo que comprende los pasos de:

(a) entremezclar una cantidad suficiente de un eter glic6lico con el licor acuoso, a una primera temperatura, para formar una suspensión que comprende una fase acuosa del producto refinado y una fase eter-glic6lica del extracto, que comprende dicho eter glic6lico, agua en cantidad saturada, y una porción del compuesto organico hidrófilo, teniendo el eter glic6lico la fórmula R'- (OCHR''CHR'') n-O-R'''

en la que R' es un grupo alquilo de 1 a 8 atomos de carbono;

R'' es, independientemente en cada caso, hidr6geno, metilo o etilo;

R''' es hidr6geno, y n es un numero entre 1 y 4;

y en el que el eter glic6lico tiene una solubilidad inversa en agua, y el coeficiente de reparto, valor K, para el compuesto organico hidrófilo es superior a 0, 1;

(b) separar la fase eter-glic6lica del extracto, formada en el paso (a) , de la fase acuosa del producto refinado;

(c) calentar la fase eter-glic6lica del extracto, obtenida en el paso (b) , a una segunda temperatura que sea mas alta que la primera temperatura, para formar una suspensión que comprende una fase del extracto acuoso que contiene una porción del compuesto organico hidrófilo y una fase eter-glic6lica del producto refinado; y

(d) separar la fase eter-glic6lica del producto refinado, formada en el paso (c) , de la fase del extracto acuoso;

en el que la entremezcla del eter glic6lico con el licor acuoso en el paso (a) se lleva a cabo a una temperatura que esta a no mas de 20°C por encima de la temperatura crftica inferior de solución (LCST) (del ingles; lower critical solution temperatura) , y en el que el valor K del coeficiente de reparto en el paso (a) es igual, o superior, al valor K del coeficiente de reparto en el paso (c) .

En otro aspecto, la presente invención esta relacionada con el metodo anteriormente descrito, en el que el paso (d) es sustituido por los dos pasos siguientes:

(e) entremezclar suficiente cantidad de agua con la mezcla formada en el paso (c) para formar una mezcla de una fase eter-glic6lica del producto refinado mas agotado en compuesto organico hidrófilo,... [Seguir leyendo]

1. Un metodo de separación de un compuesto organico hidrófilo de un licor acuoso, en el que el compuesto organico hidrófilo se selecciona de acidos carboxflicos, acidos sulf6nicos, compuestos polihidroxflicos, aminoacidos y amidas; metodo que comprende los pasos de:

(a) entremezclar una cantidad suficiente de un eter glic6lico con el licor acuoso, a una primera temperatura, para formar una suspensión que comprende una fase acuosa del producto refinado y una fase eter-glic6lica del extracto que comprende dicho eter glic6lico, agua en cantidad saturada, y una porción del compuesto organico hidrófilo, teniendo el eter glic6lico la fórmula R'- (OCHR''CHR'') n-O-R'''

en la que R' es un grupo alquilo de 1 a 8 atomos de carbono;

R'' es, independientemente en cada caso, hidr6geno, metilo o etilo;

R''' es hidr6geno, y n es un numero entre 1 y 4;

y en el que el eter glic6lico tiene una solubilidad inversa en agua, y el coeficiente de reparto, valor K, para el compuesto organico hidrófilo es superior a 0, 1;

(b) separar la fase eter-glic6lica del extracto, formada en el paso (a) , de la fase acuosa del producto refinado;

(c) calentar la fase eter-glic6lica del extracto, obtenida en el paso (b) , a una segunda temperatura que sea mas

alta que la primera temperatura, para formar una suspensión que comprende una fase del extracto acuoso que 20 contiene una porción del compuesto organico hidrófilo y una fase eter-glic6lica del producto refinado; y (d) separar la fase eter-glic6lica del producto refinado, formada en el paso (c) , de la fase del extracto acuoso;

en el que la entremezcla del eter glic6lico con el licor acuoso en el paso (a) se lleva a cabo a una temperatura que esta a no mas de 20°C por encima de la temperatura crftica inferior de solución (LCST) , y en el que el valor K del coeficiente de reparto en el paso (a) es igual, o superior, al valor K del coeficiente de reparto en el paso (c) .

2. El metodo de la reivindicación 1, en el que el paso (c) se realiza en presencia de un disolvente organico hidrófobo seleccionado del grupo consistente en un alcohol que tiene de 4 a 14 atomos de carbono, una cetona que tiene de 4 a 14 atomos de carbono, un hidrocarburo clorado que tiene de 2 a 6 atomos de carbono, un compuesto aromatico que tiene de 6 a12 atomos de carbono, un eter que tiene de 6 a 19 atomos de carbono y sus mezclas.

3. El metodo de la reivindicación 1, o la reivindicación 2, en el que el paso (d) es sustituido por los siguientes 30 pasos:

(e) entremezclar suficiente cantidad de agua con la mezcla formada en el paso (c) para formar una mezcla de una fase eter-glic6lica del producto refinado, mas agotado en compuesto organico hidrófilo, y una fase del extracto acuoso que contiene el agua anadida y el compuesto organico hidrófilo adicional; y

(f) separar la fase del extracto acuoso, formada en el paso (e) , de la fase eter-glic6lica del producto refinado.

35 4. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que los pasos del entremezclado y la separación de fases se realiza en un equipo de extracción multietapas en contracorriente.

5. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la fase acuosa del producto refinado, separada en el paso (b) , o la fase del extracto acuoso, separada en el paso (d) , se ponen en contacto ademas con un disolvente organico hidrófobo, o sus mezclas, para recuperar el eter glic6lico residual.

40 6. El metodo de la reivindicación 5, en el que la fase del extracto acuoso, separada en el paso (f) , se pone en contacto ademas con un disolvente organico hidrófobo, o sus mezclas, para recuperar el eter glic6lico residual.

7. El metodo de la reivindicación 1, en el que el compuesto organico hidrófilo se selecciona de acido fórmico, acido acetico, acido propiónico, acido butfrico, acido lactico, acido cftrico, acido benzoico, acido asc6rbico, acido adfpico, acido succfnico, acido metacrflico, acido laurico, acido estearico, acido glic6lico, glicerina, glucosa, 45 caprolactama, 1, 3-propanodiol, 1, 2-propanodiol, 2, 3-butanodiol, xilitol, acido p-toluenosulf6nico, acido metanosulf6nico y acido dodecilbencenosulf6nico.

8. El metodo de la reivindicación 2, reivindicación 5 o reivindicación 6, en el que el disolvente organico hidrófobo se selecciona de 1-octanol, 2-etilhexanol, 2-pentanona, 2-nonanona, diisobutilcetona, metilisobutilcetona, cloruro de metileno, tolueno, diclorobenceno, y di-n-butil-eter y sus mezclas.

9. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el eter glic6lico se selecciona de

dipropilenglicol-etil-eter, tripropilenglicol-etil-eter, propilenglicol-isopropil-eter, dipropilenglicol-isopropil-eter, tripropilenglicol-isopropil-eter, propilenglicol-n-propil-eter, dipropilenglicol-n-propil-eter, tripropilenglicol-n-propil-eter, propilenglicol-t-butil-eter, dipropilenglicol-t-butil-eter, tripropilenglicol-t-butil-eter, propilenglicol-n-butil-eter, dipropilenglicol-n-butil-eter, tripropilenglicol-butil-eter, propilenglicol-n-pentil-eter, propilenglicol-n-hexil-eter, butilenglicol-metil-eter, dibutilenglicol-metil-eter, etilenglicol-n-butil-eter, etilenglicol-n-pentil-eter, etilenglicol-n-hexil eter, etilenglicol-n-heptil-eter, etilenglicol-2-etilhexil-eter, dietilenglicol-n-hexil-eter, propilenglicol-isobutil-eter, dipropilenglicol-isobutil-eter, tripropilenglicol-isobutil-eter, etilenglicol-t-butil-eter, y etilenglicol-isobutil-eter, y sus mezclas.