Procedimiento para producir isooctenos a partir de 1-butanol seco.

Un procedimiento para producir al menos un isoocteno que comprende:

(a) obtener un caldo de fermentación que comprende 1-butanol;

(b) separar 1-butanol seco a partir de dicho caldo de fermentación para formar 1-butanol seco separado;

(c) poner en contacto el 1-butanol seco separado del paso (b), opcionalmente en presencia de un disolvente, con uncatalizador ácido a una temperatura de 100 a 250 grados centígrados y a una presión de 0,1 MPa a 3,45 MPa paraproducir un producto de reacción que comprende dicho isoocteno, al menos uno, y

(d) recuperar dicho isoocteno, al menos uno, a partir de dicho producto de reacción para obtener al menos unisoocteno recuperado,

en el que el "1-butanol seco" puede contener menos de 5 % de agua en peso respecto del peso total de 1-butanol yagua.

Procedimiento para producir isooctenos a partir de 1-butanol seco.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento para producir isooctenos utilizando 1-butanol seco obtenido a partir de caldos de fermentación.

Antecedentes Los isooctenos son productos intermedios útiles en la producción de aditivos para combustibles. Típicamente, los isooctenos se producen mediante la reacción de isobuteno o mezclas de hidrocarburos que contienen isobuteno con un catalizador ácido. Por ejemplo, el documento de la solicitud de patente de Estados Unidos número 2004/0054246 describe la producción de diisobuteno a partir de isobuteno o mezclas que comprenden isobutenos utilizando una resina de intercambio iónico ácida y sólida. El documento de la solicitud de patente de Estados Unidos número 2002/0045788 describe la preparación de diisobuteno a partir de residuos de refinado que contienen isobutanol, utilizando un catalizador ácido.

Los intentos de mejorar la calidad del aire y de aumentar la producción de energía a partir de recursos renovables han dado como resultado un interés renovado en los combustibles alternativos, como etanol y butanol, que podrían reemplazar los combustibles de tipo gasolina o diésel. Actualmente se están llevando a cabo esfuerzos para aumentar el rendimiento de la producción de 1-butanol mediante microorganismos fermentadores a partir de materias primas renovables, como residuos de maíz y bagazo de azúcar de caña, como fuentes de carbono. Sería conveniente poder utilizar tales corrientes de 1-butanol para la producción de isooctenos y para la producción posterior de aditivos de combustible a partir de dichos isooctenos Compendio La presente invención se refiere a un procedimiento para producir al menos un isoocteno que comprende:

(a) obtener un caldo de fermentación que comprende 1-butanol;

(b) separar 1-butanol seco a partir de dicho caldo de fermentación para formar 1-butanol seco separado;

(c) poner en contacto el 1-butanol seco separado del paso (b) , opcionalmente en presencia de un disolvente, con un catalizador ácido a una temperatura de 100 a 250 grados centígrados y a una presión de 0, 1 MPa a 3, 45 MPa, para producir un producto de reacción que comprende dicho isoocteno, al menos uno, y

(d) recuperar dicho isoocteno, al menos uno, a partir de dicho producto de reacción para obtener al menos un isoocteno recuperado.

Según se emplea en esta especificación y en las reivindicaciones, la expresión “1-butanol seco” significa un material que es predominantemente 1-butanol, pero que puede contener pequeñas cantidades de agua (por debajo de aproximadamente 5 % en peso respecto del total del peso de 1-butanol más agua) y puede contener pequeñas cantidades de otros materiales, como acetona y etanol, en la medida en que ello no afecte materialmente a la reacción catalítica descrita previamente cuando se lleva a cabo con 1-butanol de calidad para reactivo.

El isoocteno (al menos uno) recuperado es útil como producto intermedio para la producción de combustibles para transporte y aditivos para combustibles. En particular, el isoocteno recuperado (al menos uno) se puede convertir en isooctanos, isooctanoles e isooctilalquiléteres.

En una realización alternativa, el producto de reacción producido poniendo en contacto 1-butanol con al menos un catalizador ácido se puede usar en reacciones posteriores para producir compuestos útiles en combustibles para transporte sin recuperar primero el isoocteno (al menos uno) a partir del producto de reacción. El producto de reacción se puede usar para producir al menos un isooctano poniendo en contacto el producto de reacción con al menos un catalizador de hidrogenación.

Breve descripción de los dibujos Los dibujos consisten en ocho figuras.

La figura 1 ilustra un procedimiento global útil para llevar a cabo la presente invención.

La figura 2 ilustra un método para producir 1-butanol seco utilizando destilación en el que se usa como corriente de alimentación un caldo de fermentación que comprende 1-butanol, pero que está sustancialmente libre de acetona y de etanol.

La figura 3 ilustra un método para producir 1-butanol seco utilizando destilación en el que se usa como corriente de alimentación un caldo de fermentación que comprende 1-butanol, etanol y acetona.

La figura 5 ilustra un método para producir una corriente de 1-butanol y agua utilizando extracción líquido-líquido, en el que se usa como corriente de alimentación un caldo de fermentación que comprende 1-butanol y agua.

La figura 6 ilustra un método para producir una corriente de 1-butanol y agua utilizando adsorción, en el que se usa como corriente de alimentación un caldo de fermentación que comprende 1-butanol y agua.

La figura 7 ilustra un método para producir una corriente de 1-butanol y agua utilizando pervaporación, en el que se usa como corriente de alimentación un caldo de fermentación que comprende 1-butanol y agua.

La figura 8 ilustra un método para producir 1-butanol seco utilizando destilación en el que se usa como corriente de alimentación un caldo de fermentación que comprende 1-butanol y etanol, pero que está sustancialmente libre de acetona.

Descripción detallada La presente invención se refiere a un procedimiento para producir al menos un isoocteno a partir de 1-butanol seco derivado de un caldo de fermentación. El isoocteno así producido (al menos uno) es útil como producto intermedio para la producción de combustibles para el transporte, entre los que se incluyen gasolina, diésel y combustible de aviación, si bien las posibilidades no se limitan a éstos.

De forma más específica, la presente invención se refiere a un procedimiento para producir al menos un isoocteno, que comprende poner en contacto 1-butanol seco con al menos un catalizador ácido para producir un producto de reacción que comprende al menos un isoocteno y recuperar dicho isoocteno (al menos uno) a partir de dicho producto de reacción para obtener al menos un isoocteno recuperado. Aquí el término isoocteno significa cualquier olefina que tiene ocho carbonos, en la que al menos uno de los carbonos es un carbono secundario o terciario.

El reactivo 1-butanol seco para el proceso de la invención se deriva de un caldo de fermentación. Una ventaja de la producción microbiana (a partir de fermentación) del butanol es la posibilidad de utilizar materias primas derivadas de fuentes renovables, como tallos y cañas de maíz, mazorcas de maíz, azúcar de caña, remolacha azucarera o trigo, para el proceso de fermentación. Actualmente, se están desarrollando ensayos para seleccionar organismos u obtenerlos por ingeniería genética (a través de medios como recombinación) que produzcan butanol con mayor rendimiento que el obtenido con los microorganismos que se emplean actualmente.. Se espera que estos intentos tengan éxito y el procedimiento de la presente invención será aplicable a cualquier proceso de fermentación que produce 1-butanol a los niveles actualmente observados con los microorganismos de tipo salvaje o nativo (es decir al fenotipo de la forma típica de una especie tal como se presenta en la naturaleza) o con microorganismos modificados genéticamente a partir de los cuales se obtiene una producción aumentada de 1-butanol.

El método mejor conocido de producción microbiana de 1-butanol es la fermentación acetona-butanol-etanol (ABE) llevada a cabo por clostridia solventogénicos, como Clostridium beijerinickii o C. acetobutylicum. Entre los sustratos útiles para la fermentación por clostridia se incluyen glucosa, maltodextrina y azúcares, que se pueden obtener a partir de materiales de biomasa, como desechos de maíz, caña de azúcar, remolacha azucarera, trigo, heno o paja. Se puede encontrar una discusión de la anaerobiosis y procedimientos detallados para la preparación de medios de crecimiento y para el crecimiento y almacenamiento de bacterias anaerobias (incluyendo las especies clostridiales que forman esporas) en la sección II de Methods for General and Molecular Bacteriology (Gerhardt, P. et al. (ed.) , (1994) , American Society for Microbiology, Washington, D.C.) . Los documentos de las patentes de Estados Unidos números 6.358.717 (columna 3, línea 48 hasta columna 15, línea 21) y 5.192.673 (columna 2, línea 43 hasta columna 6, línea 57) describen con detalle el crecimiento de cepas mutantes de C. beijerinckii y C. acetobutylicum, respectivamente y la producción de 1-butanol por las mismas.

Un método alternativo para la producción de 1-butanol por fermentación es el proceso continuo, de dos etapas que se describe en el documento de la patente de Estados... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para producir al menos un isoocteno que comprende:

(a) obtener un caldo de fermentación que comprende 1-butanol;

(b) separar 1-butanol seco a partir de dicho caldo de fermentación para formar 1-butanol seco separado;

(c) poner en contacto el 1-butanol seco separado del paso (b) , opcionalmente en presencia de un disolvente, con un catalizador ácido a una temperatura de 100 a 250 grados centígrados y a una presión de 0, 1 MPa a 3, 45 MPa para producir un producto de reacción que comprende dicho isoocteno, al menos uno, y

(d) recuperar dicho isoocteno, al menos uno, a partir de dicho producto de reacción para obtener al menos un isoocteno recuperado,

en el que el “1-butanol seco” puede contener menos de 5 % de agua en peso respecto del peso total de 1-butanol y agua.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicha separación comprende la etapa de destilación.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que dicha separación comprende además una etapa escogida en el grupo de: pervaporación, extracción por arrastre con gas, adsorción y extracción líquido-líquido.

4. Un procedimiento para producir un producto de reacción que comprende al menos un isooctano que comprende:

(a) obtener un caldo de fermentación que comprende 1-butanol;

(b) separar 1-butanol seco de dicho caldo de fermentación para formar 1-butanol seco separado;

(c) poner en contacto el 1-butanol seco separado en el paso (b) , opcionalmente en presencia de un disolvente, con un catalizador ácido a una temperatura de 100 ºC a 250 ºC y una presión de 0, 1 MPa a 3, 45 MPa para producir un primer producto de reacción que comprende al menos un isoocteno;

(d) recuperar dicho isoocteno de dicho primer producto de reacción para obtener al menos un isoocteno recuperado;

(e) poner en contacto el isoocteno recuperado (al menos uno) con hidrógeno en presencia de al menos un catalizador de hidrogenación para producir un segundo producto de reacción que comprende al menos un isooctano y

(f) opcionalmente, recuperar el isooctano (al menos uno) del segundo producto de reacción para producir un isooctano recuperado.

5. Un procedimiento para producir un producto de reacción que comprende al menos un isooctanol que comprende:

(a) obtener un caldo de fermentación que comprende 1-butanol;

(b) separar 1-butanol seco de dicho caldo de fermentación para formar 1-butanol seco separado;

(c) poner en contacto el 1-butanol seco separado en el paso (b) , opcionalmente en presencia de un disolvente, con un catalizador ácido a una temperatura de 100 ºC a 250 ºC y una presión de 0, 1 MPa a 3, 45 MPa para producir un primer producto de reacción que comprende al menos un isoocteno;

(d) recuperar dicho isoocteno de dicho primer producto de reacción para obtener al menos un isoocteno recuperado;

(e) poner en contacto el isoocteno recuperado (al menos uno) con agua en presencia de al menos un catalizador ácido para producir un segundo producto de reacción que comprende al menos un isooctanol y

(f) opcionalmente, recuperar el isooctanol (al menos uno) del segundo producto de reacción para producir un isooctanol recuperado.

6. Un procedimiento para producir un producto de reacción que comprende al menos un isooctilalquiléter que comprende:

(a) obtener un caldo de fermentación que comprende 1-butanol;

(b) separar 1-butanol seco de dicho caldo de fermentación para formar 1-butanol seco separado;

(c) poner en contacto el 1-butanol seco separado en el paso (b) , opcionalmente en presencia de un disolvente, con un catalizador ácido a una temperatura de 100 ºC a 250 ºC y una presión de 0, 1 MPa a 3, 45 MPa para producir un primer producto de reacción que comprende al menos un isoocteno;

(d) recuperar dicho isoocteno de dicho primer producto de reacción para obtener al menos un isoocteno 5 recuperado;

(e) poner en contacto el isoocteno recuperado (al menos uno) con al menos un alcohol de 1 a 5 átomos de carbono, de cadena recta o ramificada, y al menos un catalizador ácido, para producir dicho producto de reacción que comprende al menos un isooctilalquiléter y

(f) opcionalmente, recuperar el isooctilalquiléter (al menos uno) del producto de reacción para obtener al 10 menos un isooctilalquiléter recuperado.

7. Un procedimiento para producir al menos un isooctano que comprende:

(a) obtener un caldo de fermentación que comprende 1-butanol;

(b) separar 1-butanol seco de dicho caldo de fermentación para formar 1-butanol seco separado;

(c) poner en contacto el 1-butanol seco separado en el paso (b) , opcionalmente en presencia de un disolvente,

con un catalizador ácido a una temperatura de 100 ºC a 250 ºC y una presión de 0, 1 MPa a 3, 45 MPa para producir un primer producto de reacción que comprende al menos un isoocteno;

(d) poner en contacto dicho primer producto de reacción con hidrógeno en presencia de al menos un catalizador de hidrogenación para producir un segundo producto de reacción que comprende al menos un isooctano y

(e) recuperar el isooctano (al menos uno) del segundo producto de reacción para producir un isooctano recuperado.