从在水相中包含醇的初始混合物中提取醇的方法技术

本发明专利技术涉及一种从在水相中包含醇的初始混合物(1)中提取醇的方法，其中：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从在水相中包含醇的初始混合物中提取醇的方法


[0001]本专利技术涉及一种从在水相中包含醇的混合物中尤其提取这些醇的方法。其可用于从C5和/或C6糖的水溶液发酵结束时获得的醪液(must)中回收醇作为产物，如从被称为IBE(异丙醇/丁醇/乙醇)或IBEA(异丙醇/丁醇/乙醇/丙酮)工艺并由“产溶剂”梭菌菌株进行的发酵工艺中所知。发酵醪液是指其中已经进行发酵的水性介质。C5和/或C6糖是指具有5或6个碳的糖类。本专利技术更具体地涉及提取异丙醇和丁醇作为具有潜在经济价值的主要化合物。
现有技术
[0002]为了应对能源转型的挑战，正在进行大量研究以开发“绿色”方法，以便提供替代石油精炼和/或石油化学的获得化学中间体的途径。
[0003]获自发酵工艺的醇(例如异丙醇和正丁醇)属于石化衍生物的最有前景的替代品。由属于梭菌属的微生物进行的ABE(丙酮
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丁醇
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乙醇)发酵是已经工业化的最古老的发酵之一，并且已经得到广泛研究。最近，产生异丙醇、丁醇和乙醇的混合物并且同样由属于梭菌属的微生物进行的IBE(异丙醇
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丁醇
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乙醇)发酵已成为相当新近研究的主题(Dos Santos Vieira等人,Bioresour Technol；2019287:121425doi:10.1016/j.biortech 2019.121425Acetone
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free biobutanol production:Past and recent advances in the Isopropanol
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Butanol
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Ethanol(IBE)fermentation)。
[0004]关于这种类型的方法中使用的发酵程序，已经研究了用于ABE和IBE发酵的间歇模式下的生产(参见，例如，Jones D.T.,Woods D.R.,1986,Acetone
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Butanol Fermentation Revisited.Microbiol.Rew.,50(4),484
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524或Table 16.6Lopez
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contreras A.等人，章节书16,Bioalcohol Production：Biochemical Conversion ofLignocellulosic Biomass,2010)。
[0005]也已经研究了连续操作的方法，首先使悬浮液中的细胞位于均相反应器中。然后已经提出对连续方法的改进——通过增加微生物生物质在生物反应器中的保留，尤其是通过使用固定在基材上的细胞，和/或通过使用借助过滤膜而再循环及保留的细胞(Vieira等人,2019Acetone
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free biobutanol production:past and recent advances in the Isopropanol
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Butanol
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Ethanol(IBE)fermentation Biores.Technol.,287；121425)。
[0006]在发酵方法的开发中遇到的障碍之一是回收在发酵醪液中高度稀释的产物的步骤。这一参数决定性地影响这些类型的方法的经济成本。为了使这种发酵生产方法在经济上大规模可行，首要目标是通过使进行发酵的生物反应器中的最终滴度弧(titer arc)以及体积生产率最大化来优化发酵性能。但是，在发酵条件已经优化时，对于水中相关分子的给定浓度，经济上重要的是设法改进与从发酵醪液中提取相关分子的阶段有关的能量消耗。
[0007]存在许多用于进行这种提取的技术，其中最常规的一种利用一个或多个串联的蒸馏塔，但是，也已经开发出涉及用气体料流汽提醪液的其它技术。例如在专利WO2018/
001628中。
[0008]本专利技术专注于通过(一个或多个)蒸馏进行提取。因此其旨在改进这种提取。对于发酵醪液的给定浓度，本专利技术更特别地试图减少设备中这种提取所需的能量消耗和/或资本投资。
[0009]专利技术概述
[0010]本专利技术的第一个主题是一种从初始混合物中提取醇的方法，所述初始混合物在水相中包含包括至少异丙醇和丁醇的醇以及任选的乙醇和/或丙酮，所述方法包括一系列分离操作，包括：
[0011]‑
由至少一个被称为异丙醇
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丁醇塔的蒸馏塔进行的蒸馏分离，其旨在将所述初始混合物或衍生自所述初始混合物的混合物分离成在顶部的水
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异丙醇共沸物料流和在底部的水
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丁醇共沸物料流，
[0012]‑
旨在将所述水
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丁醇共沸物料流分离成水和丁醇的蒸馏分离，其由非均相共沸蒸馏系统进行，所述系统包括至少一个被称为水塔的水回收塔和至少一个被称为丁醇塔的丁醇回收塔。
[0013]根据本专利技术，从进入异丙醇
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丁醇蒸馏塔的冷凝器的水
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异丙醇共沸物料流向进入丁醇塔的再沸器的料流进行热传递。
[0014]在本专利技术的意义上，“衍生自所述初始混合物的混合物”是指源自初始混合物的混合物，尤其是在至少一个蒸馏分离处理后。
[0015]异丙醇
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丁醇蒸馏塔的冷凝器和丁醇塔的再沸器可以有利地合并在同一个(和单个)装置中。
[0016]根据本专利技术的提取因此包括一系列蒸馏，其中所用的每个蒸馏塔需要耗能的热量供应。已知的是，塔通常配备有底部再沸器，其将通常通过外部蒸汽加热，以将获自塔底部的液体的温度提高到所需温度并使其部分蒸发，且因此在塔中生成气体循环(“蒸气流(vapor traffic)”)，并配备有顶部冷凝器以使顶部流出物的温度下降并使其恢复为液相，且由此在塔中生成液体流(liquid traffic)。在一系列塔的情况下，如在本情况下，本专利技术的选择是通过选择适合热集成的塔而热集成两个蒸馏塔，即：
[0017]‑
首先，异丙醇
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丁醇塔，其包含异丙醇的顶部流出物可具有足以传递热的温度，即使必须修改其运行的工作条件以达到这一温度；
[0018]‑
其次，丁醇塔，其需要供应足够的热以将原料升高到适于蒸馏的温度，即使其同样必须进行调节以允许这种热传递，因为热传递只有在一方面“热”流出物和另一方面“冷”原料之间达到的温度差为至少5℃，且优选至少10℃时才在技术上是可行的。
[0019]此外，这种热传递已证明对减少整个方法的能量消耗非常有效，因为丁醇塔的再沸器至少部分，或甚至完全由来自异丙醇
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丁醇塔的冷凝热进行加热：可以降低，或甚至忽略迄今加热丁醇塔的再沸器所需的蒸汽消耗。从装置角度看，增益也是显著的，因为产生加热再沸器所需的蒸汽所需的炉型加热装置可以减小尺寸或甚至取消。
[0020]优选地，异丙醇
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丁醇蒸馏塔在顶部配备有冷凝器，丁醇塔配备有再本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种从初始混合物(1)中提取醇的方法，所述初始混合物(1)在水相中包含包括至少异丙醇和丁醇的醇以及任选的乙醇和/或丙酮，所述方法包括一系列分离操作，包括：
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由至少一个被称为异丙醇
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丁醇塔(III)并在顶部配备有冷凝器(c3)的蒸馏塔进行的蒸馏分离，并且其旨在将所述初始混合物或衍生自所述初始混合物的混合物分离成在顶部的水
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异丙醇共沸物料流(6)和在底部的水
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丁醇共沸物料流(7)，
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旨在将所述水
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丁醇共沸物料流分离成水和丁醇的蒸馏分离，其由非均相共沸蒸馏系统进行，所述系统包括至少一个被称为水塔(IV)的水回收塔和至少一个被称为丁醇塔(V)并配备有再沸器(r5)的丁醇(9)回收塔，其特征在于，从进入异丙醇
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丁醇蒸馏塔(III)的冷凝器的顶部水
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异丙醇共沸物料流(6)向进入丁醇塔(V)的再沸器的料流进行热传递。2.如前一项权利要求中所述的方法，其特征在于，通过塔(III、V)二者共用的热交换器(c3+r5)进行热传递，所述热交换器(c3+r5)合并所述冷凝器(c3)和所述再沸器(r5)。3.如前述权利要求之一中所述的方法，其特征在于，调节所述异丙醇
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丁醇蒸馏塔(III)的运行以在所述塔中保持液/气两相混合物，尤其是通过施加至少120℃的温度和/或至少3巴绝对压力的压力。4.如前述权利要求之一中所述的方法，其特征在于，将所述异丙醇
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丁醇蒸馏塔(III)的压力调节到至少3巴绝对压力，尤其是至少4巴绝对压力，优选最多10巴绝对压力，尤其是最多7巴绝对压力，尤其是4.5至6.5巴绝对压力的值。5.如前述权利要求之一中所述的方法，其特征在于，所述异丙醇
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丁醇蒸馏塔(III)和所述丁醇塔(IV)在选择的温度下运行，以使来自所述异丙醇
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丁醇蒸馏塔(III)的顶部水
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异丙醇共沸物料流(6)处于比离开所述丁醇塔(V)底部的料流的温度T2高至少8℃，尤其是至少10℃的温度T1。6.如前述权利要求之一中所述的方法，其特征在于，所述异丙醇
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丁醇蒸馏塔(III)和所述丁醇塔(V)在选择的温度下运行，以使来自所述异丙醇
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丁醇蒸馏塔(III)的顶部水
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异丙醇共沸物料流(6)处于至少120℃，尤其是最多140℃的温度T1。7.如前述权利要求之一中所述的方法，其特征在于，所述初始混合物(1)还包含乙醇，并且由至少所述异丙醇
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丁醇蒸馏塔(III)进行的蒸馏分离旨在将所述混合物或衍生自所述初始混合物的混合物分离成在顶部的水
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异丙醇
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乙醇共沸物料流(6)和在底部的水
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丁醇共沸物料流(7)。8.如前述权利要求之一中所述的方法，其特征在于，向进入丁醇塔(V)的料流的热传递为进入丁醇塔(V)的再沸器(r5)的料流提供运行所述塔所需的全部热量。9.如权利要求1至7之一中所述的方法，其特征在于，向进入丁醇塔(V)的料流的热传递为进入丁醇塔(V)的料流提供运行所述塔所需的一部分热量，其余热量由另一热源，尤其是由外部蒸汽源供应。10.如权利要求1至7之一中所述的方法，其特征在于，向进入丁醇塔(V)的料流的热传递提供的热量多于进入丁醇塔(V)的再沸器(r5)的料流运行所述塔所需的热量，并且添加用于排出过量的热量的冷却器(c3
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)。11.如前述权利要求之一中所述的方法，其特征在于，其包括用于分离初始混合物(1)的以下一系列操作，所述初始混合物(1)在水相中包含包括至少异丙醇和丁醇的醇以及任
选的乙醇和丙酮：
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(a)通过在醪塔(I)中进行的蒸馏分离所述混合物，并且其旨在从水相中除去至少一部分水，以得到浓缩混合物(2)，
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(b)通过在被称为丙酮塔(II)的塔中进行的蒸馏分离获自步骤(a)的浓缩混合物，并且其旨在从所述浓缩混合物(2)中至少部分分离丙酮，以得到贫丙酮的浓缩混合物(5)，
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(c)由至少一个被称为异丙醇
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丁醇蒸馏塔(III)的塔进行的蒸馏分离，并且其旨在...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：IFP新能源公司，
类型：发明
国别省市：