專利名稱：從丁醇、水和有機萃取劑的混合物中回收丁醇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
提供了用于從包含丁醇的有機相中回收丁醇的方法，所述有機相得自萃取發(fā)酵過程。具體地講，提供了用于從包含丁醇、水、與水不混溶的有機萃取劑和任選的不可冷凝氣體的混合物中分離丁醇的方法。
背景技術(shù)：
丁醇是一種重要的工業(yè)化學品，具有多種用途，例如用作燃料添加劑，用作柴油燃料的共混組分，在塑料工業(yè)中用作原料化學品，以及在食品和調(diào)味料工業(yè)中用作食品級萃取劑。每年，通過石化方法生產(chǎn)出100-120億磅丁醇。隨著對丁醇的預期需求增加，對通過發(fā)酵由可再生資源如玉米、甘蔗或纖維質(zhì)進料生產(chǎn)丁醇的關(guān)注不斷增加。在制備丁醇的發(fā)酵方法中，就地產(chǎn)物移除有利地降低了丁醇對微生物的抑制，并且通過控制發(fā)酵液中的丁醇濃度改善了發(fā)酵速率。就地產(chǎn)物移除技術(shù)包括反萃取、吸附、全蒸發(fā)、膜溶劑萃取和液-液萃取。在液-液萃取中，使萃取劑與發(fā)酵液接觸以使丁醇在發(fā)酵液與萃取相之間分配。通過分離方法，例如通過蒸餾回收丁醇和萃取劑。在回收方法中，丁醇還能夠與任何水、不可冷凝氣體、和/或發(fā)酵副產(chǎn)物分離，所述發(fā)酵副產(chǎn)物通過使用萃取劑可能已經(jīng)從發(fā)酵液中移除。用于從包含丁醇的萃取劑相中回收丁醇的方法，所述萃取劑相通過從發(fā)酵液中就地移除產(chǎn)物而獲得。期望用于回收基本上不含水并且基本上不含萃取劑的丁醇的經(jīng)濟型方法。還期望使萃取劑的降解最小化的分離方法。發(fā)明概述本發(fā)明提供了用于從包含與水不混溶的有機萃取劑、水、丁醇和任選的不可冷凝氣體的進料中分離出丁醇的方法，所述丁醇選自1-丁醇、異丁醇、以及它們的混合物。在一個方面，本發(fā)明是包括以下步驟的方法a)將進料引入到第一蒸餾塔中，所述進料包含(i)與水不混溶的有機萃取劑，(ii)水，(iii)至少一種丁醇異構(gòu)體，和(iv)任選的不可冷凝氣體，其中所述第一蒸餾塔包括反萃取段和在反萃取段上方的引入點處任選的精餾段， 所述第一蒸餾塔在所述反萃取段中的預定點處具有操作溫度T1和操作壓力P1，其中選擇T1 和P1以產(chǎn)生第一塔底流和第一塔頂蒸氣流，所述第一塔底流包含所述與水不混溶的有機萃取劑和水并且基本上不含丁醇，而所述第一塔頂蒸氣流包含水、丁醇和任選的不可冷凝氣體；
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b)冷凝所述第一塔頂蒸氣流以產(chǎn)生氣相，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、小于約30重量％的水；和(ii)水相，所述水相包含水和小于約10重量％的丁醇；c)將至少一部分所述水相引入到所述第一蒸餾塔；d)將所述丁醇相的第一部分引入到具有至少反萃取段的第二蒸餾塔中；并且e)運行所述第二蒸餾塔以產(chǎn)生第二塔底流和第二塔頂蒸氣流，所述第二塔底流包含丁醇并且基本上不含水，所述第二塔頂蒸氣流包含丁醇和水；其中，選擇萃取劑使得它(A)比水優(yōu)先溶解丁醇，并且(B)可通過蒸餾與丁醇分離。附圖簡述

圖1示出了可用于實施本發(fā)明方法的體系的一個實施方案。圖2示出了用于將本發(fā)明方法建模的方法示意圖。發(fā)明詳述申請人:特別將所有引用的參考文獻的完整內(nèi)容引入本公開內(nèi)容中。此外，當數(shù)量、 濃度或其它數(shù)值或參數(shù)以范圍、優(yōu)選范圍或優(yōu)選上限數(shù)值和優(yōu)選下限數(shù)值的列表形式給出時，它應理解為具體地公開由任何范圍上限或優(yōu)選數(shù)值和任何范圍下限或優(yōu)選數(shù)值的任何一對所構(gòu)成的所有范圍，而不管所述范圍是否被單獨地公開。凡在本文中給出某一數(shù)值范圍之處，該范圍均旨在包含其端點，以及位于該范圍內(nèi)的所有整數(shù)和分數(shù)，除非另行指出。 當定義一個范圍時，不旨在將本發(fā)明的范圍限定于所列舉的具體值。定義
在本公開中使用了下列定義如本文所用，“丁醇”特指單獨或其混合物形式的丁醇異構(gòu)體1- 丁醇(I-BuOH)和 /或異丁醇(iBuOH或I-BU0H)。2-丁醇和叔-丁醇(1，1_ 二甲基乙醇)明確地不包括在本發(fā)明內(nèi)。如本文所用，“就地產(chǎn)物移除”是指從諸如發(fā)酵的生物方法中選擇性移除具體的發(fā)酵產(chǎn)物以控制生物方法中的產(chǎn)物濃度。如本文所用，“發(fā)酵液”是指水、糖、溶解固體、懸浮固體、微生物產(chǎn)生的丁醇、產(chǎn)物丁醇及發(fā)酵容器內(nèi)具有的所有其它材料組分的混合物，其中產(chǎn)物丁醇通過在微生物的存在下使糖反應生成丁醇、水和二氧化碳002)而制得。發(fā)酵液是兩相發(fā)酵萃取中的水相。如本文所用，術(shù)語“發(fā)酵培養(yǎng)基”可間或與“發(fā)酵液”同義使用。如本文所用，“發(fā)酵容器”是指其中進行發(fā)酵反應的容器，產(chǎn)物丁醇通過發(fā)酵反應由糖制備。本文中術(shù)語“發(fā)酵罐”可與“發(fā)酵容器”同義使用。本文所用術(shù)語“有效滴度”是指每升發(fā)酵培養(yǎng)基通過發(fā)酵產(chǎn)生的丁醇的總量。丁醇的總量包括(i)發(fā)酵培養(yǎng)基中的丁醇量；(ii)從有機萃取劑中回收的丁醇量；和(iii) 當采用汽提時從氣相中回收的丁醇量。如本文所用，術(shù)語“水相滴度”是指發(fā)酵液中的丁醇濃度。如本文所用，“反萃取”是指將揮發(fā)組分的全部或部分由液體股流轉(zhuǎn)移至氣體股流中的作用。
如本文所用，“反萃取段”是指其中發(fā)生反萃取操作的接觸裝置的那部分。如本文所用，“精餾”是指將所有或部分可冷凝組分由氣態(tài)物流轉(zhuǎn)變成液態(tài)物流以使較低沸點的組分與較高沸點組分分離并且純化的作用。如本文所用，“精餾段”是指進料點上方的蒸餾塔段，即塔中位于進料物流進入點上方的發(fā)生精餾操作的塔盤或或填料材料。如本文所用，術(shù)語“分離”與“回收”同義，并且是指從初始混合物中移除化合物以獲得純度或濃度比初始混合物中的所述化合物純度或濃度更高的化合物。術(shù)語“與水不混溶的”是指化學組分如萃取劑或溶劑不能夠以形成單一液相的形式與水溶液如發(fā)酵液混合。如本文所用，術(shù)語“萃取劑”是指用于從發(fā)酵液中萃取丁醇的一種或多種有機溶劑。如本文所用，術(shù)語“有機相”是指通過使發(fā)酵液與與水不混溶的有機萃取劑接觸而獲得的兩相混合物中的非水性相。本文所用術(shù)語“脂肪酸”是指具有一條C7-C22碳原子的長脂肪鏈的羧酸，其中的脂肪鏈為飽和的或不飽和的。本文所用術(shù)語“脂肪醇”是指具有一條C7-C22碳原子的長脂肪鏈的醇，其中的脂肪鏈為飽和的或不飽和的。本文所用術(shù)語“脂肪醛”是指具有一條C7-C22碳原子的長脂肪鏈的醛，其中的脂肪鏈為飽和的或不飽和的。不可冷凝氣體是指在本文所述方法的操作溫度下不冷凝的氣體。在本發(fā)明方法中用作進料的包含丁醇的萃取物流包括得自萃取發(fā)酵的任何有機相，其中丁醇作為發(fā)酵產(chǎn)物制得。典型的包含丁醇的萃取物流包括“干磨”或“濕磨”發(fā)酵過程中產(chǎn)生的那些，其中采用發(fā)酵液與有機萃取劑的液-液萃取，實施就地產(chǎn)物移除。萃取后，萃取物流通常包含丁醇、水和萃取劑。所述萃取物流可任選包含不可冷凝氣體，所述不可冷凝氣體可以是惰性氣體或在本發(fā)明操作條件下與其它進料組分不反應的氣體。此類氣體可選自以下氣體，例如二氧化碳、氮氣、氫氣、惰性氣體如氬氣、或這些中任何的混合物。 所述萃取物流還可任選包含發(fā)酵副產(chǎn)物，所述發(fā)酵副產(chǎn)物具有足夠的溶解度以分配到萃取劑相中。在本發(fā)明方法中可用作進料的包含丁醇的萃取物流包括具有以下特征的物流進料中的丁醇濃度按所述進料的重量計為約0. 1重量％至約40重量％，例如約2重量％至約 40重量％，例如約5重量％至約35重量％。根據(jù)萃取的效率，發(fā)酵液中丁醇的水相滴度可為例如約5g/L至約85g/L，或約10g/L至約40g/L。所述萃取劑為與水不混溶的有機溶劑或溶劑混合物，其具有使得它可用于將丁醇從發(fā)酵液中萃取出來的特征。萃取劑以例如至少1.1 1的濃度比率比水相優(yōu)先分配丁醇， 使得在丁醇水溶液室溫萃取評定時，萃取劑相中的丁醇濃度是水相中的至少1.1倍。優(yōu)選地，萃取劑以至少2 1的濃度比率比水相優(yōu)先分配丁醇，使得在丁醇水溶液室溫萃取評定時，萃取劑相中的丁醇濃度為水相中的至少兩倍。為在丁醇回收方法中具有實際用途，萃取劑可通過蒸餾與丁醇分離，大氣壓下具有比丁醇回收溫度高至少約30攝氏度，或例如高至少約40度，或例如高至少約50度的沸
點ο
所述萃取劑包括至少一種選自下列的溶劑=C7-C22脂肪醇、C7-C22脂肪酸、C7-C22脂肪酸的酯、C7-C22脂肪醛、C7-C22脂肪酰胺、以及它們的混合物。適宜的有機萃取劑還選自油醇(CAS No. 143-28-2)、二十二醇(CAS No. 661-19-8)、鯨蠟醇(CAS No. 36653-82-4)、 月桂醇(還被稱為I-十二烷醇)(CAS No. 112-53-8)、肉豆蔻醇(112-72-1)、硬脂醇(CAS No. 112-92-5)、1- ^^一醇(CAS No. 112-42-5)、油酸(CAS No. 112-80-1)、月桂酸(CAS No. 143-07-7)、肉豆蔻酸(CAS No. 544-63-8)、硬脂酸(CAS No. 57-11-4)、肉豆蔻酸甲酯 (CAS No. 124-10-7)、油酸甲酯(CAS No. 112-62-9)、^^一醛(CAS No. 112-44-7)、月桂醛 (CAS No. 112-54-9)、2_ 甲基^^一醛(CAS No. 110-41-8)、油酰胺(CAS No. 301-02-0)、亞油酰胺(CAS No. 3999-01-7)、棕櫚酰胺(CAS No. 629-54-9)和硬脂酰胺(CAS No. 124-26-5)、 以及它們的混合物。在一些方面，所述萃取劑包含油醇。適宜的溶劑描述于美國專利申請公布2009030537以及美國申請?zhí)?2/759，283和12/758，870 (均提交于2010年4月13日) 中，這些專利均以引用方式并入本文。這些有機萃取劑有多種商品化來源，例如Sigma-Aldrich (St. Louis，M0)，其商品有多種等級，其中許多可適用于制備或回收丁醇的萃取發(fā)酵。工業(yè)級商品包含化合物的混合物，包括所期望的組分以及高級和低級脂肪組分。例如，一種可商購獲得的工業(yè)級油醇包含約65%的油醇和一種高級脂肪醇和低級脂肪醇的混合物。本發(fā)明提供了從包含與水不混溶的有機萃取劑、水、丁醇和任選的不可冷凝氣體的進料中分離或回收丁醇的方法。通過蒸餾和潷析的組合，實現(xiàn)從進料中分離出丁醇。蒸餾涉及使用至少兩個蒸餾塔。第一塔與潷析組合，實現(xiàn)任何不可冷凝氣體(如二氧化碳)和丁醇與萃取劑(例如油醇)和水的分離。將得自第一塔的冷卻的塔頂流潷析成兩個液相。 使得自潷析器的至少一部分水相返回至第一塔；也使一部分有機相返回至第一塔。第二塔實現(xiàn)丁醇與水的分離，并且提供基本上不含水的丁醇塔底流。“基本上不含水”是指塔底流中存在小于約0.01重量％的水。通過參照圖1可理解本發(fā)明的方法，圖1示出了可用于實施本發(fā)明方法的體系的一個實施方案。將得自發(fā)酵萃取方法中的發(fā)酵容器(未示出)或萃取器(未示出)的進料流100自高于反萃取段的進料點處引入到第一蒸餾塔500中，所述第一蒸餾塔具有反萃取段和任選的精餾段。蒸餾所述進料流100以提供第一塔底流110和第一塔頂蒸氣流170，所述第一塔頂蒸氣流包含水、丁醇以及任何不可冷凝氣體(如果存在于進料中的話)。選擇塔 500反萃取段內(nèi)預定點處的操作溫度T1和操作壓力P1,以提供包含萃取劑和丁醇并且基本上不含水的第一塔底流110?！盎旧喜缓〈肌笔侵付〈荚谒?10中占不超過0.01重量％。所述蒸餾塔500可為任何常規(guī)塔，具有至少一個進料入口、塔頂蒸氣出口、塔底流出口、加熱部件、和足夠的塔板數(shù)，以實現(xiàn)丁醇與萃取劑的分離。當期望物流130中的油醇損失最少時需要精餾段，并且可與或不與有機回流物流150混合使用。在其中萃取劑包含油醇的情況下，蒸餾塔500應具有包括再沸器在內(nèi)的至少5個塔板。所述第一塔底流110可包含約3至約12重量％的水，和小于約0. 01重量％的丁醇。為確保塔底流110基本上不含丁醇，應選擇流至蒸餾塔500的水回流物與有機回流物的比率，使得水回流物(物流160)超過有機回流物(物流150)，其比率高于共沸物中水與有機組合物的比率。所述方法還可包括將得自第一蒸餾塔的塔底流110引入到發(fā)酵容器(未示出)中。作為另外一種選擇，可分離塔底流110(未示出)以獲得包含水的塔底水相和包含萃取劑的塔底有機相，將至少一部分塔底有機相引入到發(fā)酵容器中，并且任選將至少一部分塔底水相引入到相同或不同的發(fā)酵容器中?？赏ㄟ^例如冷卻塔底流110直至發(fā)生相分離來實現(xiàn)分離。這些選項提供了將得自丁醇回收過程的第一塔底流110再循環(huán)回至萃取發(fā)酵過程的途徑。任選將包含水、蒸氣或它們混合物的附加物流105自沿所述塔的任何點處引入到第一蒸餾塔500中。如果使用水，優(yōu)選將水與以液體回流物形式返回的含水物流160 —起加入。如果使用蒸氣，優(yōu)選將蒸氣加入到反萃取段，或自塔底加入。物流105的加入點可與進料流100的加入點相同或不同。返回至塔的總水量是含水物流160和任選物流105之和，并且應選擇返回至塔的總水量，以足以在所有塔板內(nèi)保持液態(tài)水。還應選擇任何加入的水、蒸氣或它們的混合物的量，使得與含水物流160混合，返回至塔的總水量超過返回至塔的丁醇物流150，其比率大于共沸物中含水組合物與有機組合物的比率。來自第一蒸餾塔的所述塔頂蒸氣流170可包含至多約65. 6重量％的丁醇和最少約32. 5重量％的水。塔底物流包含已經(jīng)存在于進料中的不可冷凝氣體。物流170在冷凝器550中冷凝，提供包含冷凝的液體丁醇和冷凝的液態(tài)水的第一混合冷凝物流175。物流 175還包含存在于進料中的任何不可冷凝氣體。所述冷凝器550可具有任何常規(guī)的設計。將混合的冷凝物流175引入到潷析器700中，并且使其分離成丁醇液相和液體水相。潷析器的溫度優(yōu)選保持等于或低于約40°C，以降低由不可冷凝氣體汽提的丁醇和水的量。丁醇液相(較輕的液相)(頂部液相)可包含小于約30重量％，或約16至約30重量％ 的水，并且還可包含到達塔500塔頂?shù)男∮诩s0. 001重量％的殘余萃取劑。通過采用塔500 中的精餾段，可使丁醇相中的萃取劑分數(shù)最小化。液體水相包含小于約10重量％，或約3 至約10重量％的丁醇。所述潷析器可具有任何常規(guī)的設計。當進料中存在不可冷凝氣體如二氧化碳時，不可冷凝氣體存在于物流170和物流 175中。如圖1中所示，可從所述方法中清除至少一部分包含不可冷凝氣體的氣相，其中顯示包含不可冷凝氣體的清除氣流210離開潷析器700。將至少一部分水相160自潷析器700引入到第一蒸餾塔500中?？蓪⑺?60以回流物形式引入到塔中，并且通常包括在潷析器中分離的所有水相。將物流160引入到塔底500中，降低了塔溫，并且確保水存在于塔底流中。這是有利的，因為較高的塔溫可造成塔底萃取劑降解，尤其是在其中存在發(fā)酵副產(chǎn)物如有機酸并且萃取劑包含官能團如不飽和碳-碳鍵(在油醇情況下)的情況下。應避免萃取劑降解，因為它可造成萃取發(fā)酵過程效率下降。所述方法還可任選包括將得自潷析器的至少一部分水相引入到發(fā)酵容器(未示出)中。這可提供將得自丁醇回收過程的一部分水再循環(huán)回至萃取發(fā)酵過程的方法。然而， 通常優(yōu)選使水經(jīng)由其中丁醇含量較低的物流110再循環(huán)回至發(fā)酵罐。將離開潷析器的丁醇相120分成兩個部分。將所述丁醇相的第一部分(物流130) 自反萃取段上方的進料點引入到具有反萃取段的第二蒸餾塔800中。蒸餾物流130以提供包含丁醇的第二塔底流420，和包含丁醇和水的第二塔頂蒸氣流180。運轉(zhuǎn)第二蒸餾塔，以提供基本上不含水的塔底流420?！盎旧喜缓笔侵杆?20包含小于約0.01重量％ 的水。蒸餾塔800可為任何常規(guī)塔，具有至少一個進料入口、塔頂蒸氣出口、塔底流出口、力口熱部件、反萃取段、和足夠的塔板數(shù)，以實現(xiàn)所需的分離。塔800應具有包括再沸器在內(nèi)的
8至少6個塔板。將所述丁醇相的第二部分(物流150)引入到第一蒸餾塔500中。物流150可以回流物形式引入到所述塔中。將物流150以回流物形式引入到塔500中，將抑制塔500氣相物流170中的萃取劑損失。物流150與物流120的比率可在0. 1至50重量％范圍內(nèi)。得自第二蒸餾塔800的塔頂蒸氣流180包含約66. 5重量％的丁醇和約32. 5重量％的水。物流180在冷凝器850中冷凝，以提供包含丁醇和水的第二冷凝物流185。所述冷凝器850可具有任何常規(guī)的設計?？赏ㄟ^例如將第二冷凝物流185加入到潷析器700中， 將至少一部分第二冷凝物流185引入到第一混合冷凝物流中。然后使混合的第一混合冷凝物流和第二冷凝物流分離成丁醇液相和液體水相，并且可如上文所述，清除不可冷凝氣體。塔頂蒸氣流180還可包含揮發(fā)性發(fā)酵副產(chǎn)物如乙醛?？扇芜x將至少一部分物流 180清除出所述方法(未示出)，以移除丁醇回收過程中的揮發(fā)性發(fā)酵副產(chǎn)物。預計較高沸點的萃取劑的混合物以與單一的萃取劑基本上相似的方式工作，前提條件是所述混合物的沸點或混合物中最低沸點溶劑的沸點顯著高于水和丁醇的沸點，例如高至少約30度。用于分離或回收丁醇的本發(fā)明方法提供丁醇，已知其具有與汽油相似的能含量， 并能與任何化石燃料混合。丁醇是優(yōu)選的燃料或燃料添加劑，因為它在標準內(nèi)燃機中燃燒時僅生成(X)2并且?guī)缀醪划a(chǎn)生或根本不產(chǎn)生SOx或N0X。另外，丁醇的腐蝕性不及乙醇，是目前為止最優(yōu)選的燃料添加劑。除了其作為生物燃料或燃料添加劑的用途之外，根據(jù)本發(fā)明方法回收的丁醇還具有影響新興燃料電池工業(yè)中氫分配問題的潛在可能。如今，由于氫的運輸和分配存在安全隱患，燃料電池飽受困擾?？梢匀菀椎貙Χ〈贾卣錃浜浚⑶铱梢酝ㄟ^現(xiàn)有的加油站以燃料電池或汽車所需的純度進行分配。此外，本發(fā)明方法回收得自植物衍生碳源的丁醇，避免了與標準丁醇生產(chǎn)石化工藝相關(guān)聯(lián)的不利環(huán)境影響。用于分離或回收丁醇的本發(fā)明方法的一個優(yōu)點在于，通過使一部分水相自潷析器回至第一塔，可使第一塔內(nèi)的溫度保持較低，例如在任何條件下低于約140°C，并且在大氣壓下操作的情況下，接近100°C。較低的溫度避免或減少了與塔相關(guān)聯(lián)的換熱器故障，當塔底流中的萃取劑通過例如與塔底流中包含的發(fā)酵副產(chǎn)物反應或被其催化而降解時，可能發(fā)生所述故障。較低的塔溫還使得回收方法更加經(jīng)濟。另一個優(yōu)點在于，包含萃取劑的第一塔底流基本上不含丁醇產(chǎn)物，這有助于在回收過程中獲得高收率?；旧喜缓〈歼€能夠任選將第一塔底流再循環(huán)回至發(fā)酵過程中。 這還簡化了其本不應該再循環(huán)的處理。盡管在以上描述中已用具體實施方案來描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，在不背離本發(fā)明必要屬性實質(zhì)的情況下能夠作出許多修改、替代和重新排列。應參考指明本發(fā)明范圍的所附權(quán)利要求書而不是上述說明書?？刹捎盟龇椒ǖ挠嬎隳Ｐ驼撟C本發(fā)明方法。過程建模是工程師用于模擬復雜化學過程的公認方法。過程建模軟件進行許多必要的工程計算，例如質(zhì)量和能量平衡，汽/液平衡以及反應速率計算。蒸餾塔建模是尤其得到確認的?；趯嶒灤_定的二元汽/液平衡和液/液平衡數(shù)據(jù)的計算能夠可靠地預測多組分混合物的行為。該性能已被擴大，能夠使用精確算法如由 Joseph Boston of Aspentech, Inc. (Burlington, Mass)研發(fā)的“內(nèi)-夕卜”算法，對復雜多塔板多組分蒸餾塔建模。商業(yè)建模軟件如Aspentech的Aspen Plus 可與物理特性數(shù)據(jù)庫如得自 American Institute of Chemical Engineers, Inc. (New York, NY) 的Dipra聯(lián)合使用以產(chǎn)生所述過程的精確模型和評定。
實施例使用異丁醇作為丁醇異構(gòu)體并且使用油醇作為萃取劑，通過過程建模獲得實施例。類似的情況將預計獲得相似的結(jié)果，其中由于異丁醇和ι-丁醇的物理特性數(shù)據(jù)相似并且水與這些丁醇異構(gòu)體之間的共沸物異質(zhì)特性，選擇1- 丁醇或1- 丁醇和異丁醇的混合物作為丁醇異構(gòu)體。表1列出了得自萃取發(fā)酵、進入異丁醇產(chǎn)物回收區(qū)域的富溶劑物流的典型進料組成。這些組合物用于將本發(fā)明方法建模。在實施例中，術(shù)語“富溶劑物流”與上文所用術(shù)語 “進料流”同義。
權(quán)利要求
1.方法，所述方法包括以下步驟a)將進料引入到第一蒸餾塔中，所述進料包含 (i)與水不混溶的有機萃取劑，( )水，(iii)至少一種丁醇異構(gòu)體，和(iv)任選的不可冷凝氣體，其中所述第一蒸餾塔包括反萃取段和在所述反萃取段上方的引入點處的任選的精餾段，所述第一蒸餾塔在所述反萃取段中的預定點處具有操作溫度T1和操作壓力P1,其中選擇T1和P1以產(chǎn)生第一塔底流和第一塔頂蒸氣流，所述第一塔底流包含所述與水不混溶的有機萃取劑和水并且基本上不含丁醇，而所述第一塔頂蒸氣流包含水、丁醇和任選的不可冷凝氣體；b)冷凝所述第一塔頂蒸氣流以產(chǎn)生氣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、小于約30重量％的水；和(ii)水相，所述水相包含水和小于約10重量％的丁醇；c)將至少一部分所述水相引入到所述第一蒸餾塔；d)將所述丁醇相的第一部分引入到具有至少反萃取段的第二蒸餾塔中；并且e)運行所述第二蒸餾塔以產(chǎn)生第二塔底流和第二塔頂蒸氣流，所述第二塔底流包含丁醇并且基本上不含水，所述第二塔頂蒸氣流包含丁醇和水；其中，選擇所述萃取劑使得它(A)比水優(yōu)先萃取丁醇，并且(B)可通過蒸餾與丁醇分1 O
2.權(quán)利要求1的方法，任選地包括以下任一步驟f)將所述丁醇相的第二部分引入到所述第一蒸餾塔中；或g)將來自所述第二蒸餾塔的所述塔頂蒸氣流冷凝以獲得第二冷凝物流，并且將至少一部分所述第二冷凝物流引入到所述第一混合冷凝物流中；或h)步驟f)和步驟g)兩者。
3.權(quán)利要求1的方法，還包括將水、蒸氣、或它們的混合物加入到所述第一蒸餾塔中的步驟。
4.權(quán)利要求1的方法，還包括將至少一部分所述水相引入到發(fā)酵容器中的步驟。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述方法還包括從所述第一蒸餾塔將所述塔底流引入到發(fā)酵容器中的步驟。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述方法還包括從所述第一蒸餾塔中分離所述塔底流以獲得包含水的塔底水相和包含所述萃取劑的塔底有機相，將至少一部分所述塔底有機相引入到發(fā)酵容器中，并且任選地將至少一部分所述塔底水相引入到發(fā)酵容器中的步驟。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述進料中存在不可冷凝氣體，并且所述方法還包括從所述方法中清除至少一部分包含所述不可冷凝氣體的氣相的步驟。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述不可冷凝氣體包括二氧化碳。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述進料包含得自萃取發(fā)酵的有機相。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述進料中的丁醇濃度基于所述進料的重量為約0.1重量％至約40重量％。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述丁醇不是1-丁醇和異丁醇的混合物。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述丁醇基本上由異丁醇組成。
13.權(quán)利要求4的方法，其中所述萃取劑包含至少一種溶劑，所述溶劑選自C7-C^2脂肪醇、C7-C22脂肪酸、C7-C22脂肪酸的酯、C7-C22脂肪醛、以及它們的混合物。
14.權(quán)利要求13的方法，其中所述萃取劑包含油醇。
15.權(quán)利要求13的方法，其中所述丁醇基本上由1-丁醇或異丁醇組成。
全文摘要
本發(fā)明提供了從包含與水不混溶的有機萃取劑、水、丁醇和任選的不可冷凝氣體的混合物中回收丁醇的方法。所述丁醇選自1-丁醇、異丁醇、以及它們的混合物。將來自第一蒸餾塔的塔頂流潷析成兩個液相。濕丁醇相在第二蒸餾塔中精餾；所述水相返回至所述第一蒸餾塔。使來自潷析器的一部分濕丁醇相也返回至所述第一蒸餾塔。所述萃取劑包含至少一種溶劑，所述溶劑選自C7-C22脂肪醇、C7-C22脂肪酸、C7-C22脂肪酸的酯、C7-C22脂肪醛、以及它們的混合物。
文檔編號C12P7/16GK102471195SQ201080031960
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者W·D·帕滕, Y·T·徐 申請人:布特馬斯先進生物燃料有限責任公司