BR102013017936A2 - Processo para a produção de furfural e ácido levulínico a partir de biomassa lignocelulósica - Google Patents

Processo para a produção de furfural e ácido levulínico a partir de biomassa lignocelulósica Download PDF

Info

Publication number
BR102013017936A2
BR102013017936A2 BRBR102013017936-1A BR102013017936A BR102013017936A2 BR 102013017936 A2 BR102013017936 A2 BR 102013017936A2 BR 102013017936 A BR102013017936 A BR 102013017936A BR 102013017936 A2 BR102013017936 A2 BR 102013017936A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
furfural
optionally
phase
fraction
aqueous
Prior art date
Application number
BRBR102013017936-1A
Other languages
English (en)
Other versions
BR102013017936B1 (pt
Inventor
Johannes Gerardus De Vries
Original Assignee
Dsm Ip Assets Bv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dsm Ip Assets Bv filed Critical Dsm Ip Assets Bv
Publication of BR102013017936A2 publication Critical patent/BR102013017936A2/pt
Publication of BR102013017936B1 publication Critical patent/BR102013017936B1/pt

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/42Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C51/47Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by solid-liquid treatment; by chemisorption
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/34Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D307/38Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with substituted hydrocarbon radicals attached to ring carbon atoms
    • C07D307/40Radicals substituted by oxygen atoms
    • C07D307/46Doubly bound oxygen atoms, or two oxygen atoms singly bound to the same carbon atom
    • C07D307/48Furfural
    • C07D307/50Preparation from natural products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C59/00Compounds having carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms and containing any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, groups, groups, or groups
    • C07C59/185Saturated compounds having only one carboxyl group and containing keto groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Furan Compounds (AREA)

Abstract

Processo para a produção de furfural e ácido levulínico a partir de biomassa lignocelulósica. A invenção refere-se a um processo para a produção de furfural, ácido levulínico a partir de biomassa compreendendo lignocelulose, o referido processo compreendendo: (a) adição de água e, opcionalmente, de um ácido à referida biomassa de modo a formar uma biomassa suspensa; (b) sujeitar a referida biomassa suspensa à hidrólise para formar um hidrolisado que compreende açúcares c5 e c6 e compreende ainda celulose (insolúvel) e lignina; (c) sujeitar o referido hidrolisado compreendendo os referidos açúcares c5 e c6 e a referida celulose (insolúvel) e lignina a separação de sólido / liquido para produzir uma primeira fração aquosa compreendendo pelo menos parte dos referidos açúcares c5 e c6 e uma primeira fração sólida compreendendo pelo menos parte da referida celulose e lignina; (d) concentração opcional da referida primeira fração aquosa; (e) adição de um solvente orgânico à primeira fração aquosa (opcionalmente concentrada) para formar um sistema bifásico; (f) aquecimento do referido sistema bifásico a uma temperatura dentro da faixa de 120 a 220 0c e manutenção do referido sistema bifásico nesta faixa de temperaturas durante um tempo suficiente para formar furfural; (g) refrigeração do sistema bifásico compreendendo o furfural obtido na etapa (f); (h) sujeitar, opcionalmente, o sistema bifásico arrefecido obtido na etapa (g) a separação de sólido /líquido e a recuperação do sistema bifásico; (i) sujeitar o sistema bifásico arrefecido obtido na etapa (g), ou o sistema bifásico recuperado obtido na etapa (h) a uma etapa de separação para originar uma fase orgânica que compreende pelo menos parte do referido furfural e uma fase aquosa compreendendo pelo menos parte dos referidos açúcares c6 e, opcionalmente, compreendendo ainda o furfural; (j) recuperação, opcional, do furfural a partir da referida fase orgânica; (k) uso opcional da fase orgânica recuperada obtida na etapa (j) para extrair o furfural a partir da fase aquosa obtida na etapa (i) através da adição da referida fase orgânica recuperada para a referida fase aquosa e repetição da etapa (i) e, opcionalmente, a etapa (j); (1) adição de água e, opcionalmente, um ácido à primeira fração sólida obtida na etapa (c) para formar uma suspensão; (m) sujeitar a suspensão obtida na etapa (1) a uma temperatura entre 140 e 220 0c, para formar o ácido levulínico; (n) sujeitar a suspensão compreendendo ácido levulínico obtido na etapa (m) para a separação de sólido / liquido para se obter uma segunda fração aquosa compreendendo ácido levulínico e uma fração sólida, e (o) recuperação opcional do referido ácido levulínico a partir da segunda fração aquosa. O processo permite, vantajosamente, a produção tanto le furfural quanto ácido levulinico a partir de biomassa lignocelulósica, com pouco ou nenhum resíduo. Solventes energia são utilizados de forma eficiente, o processo pode ser feito de uma forma contínua e gera menos obstrução do reator e resulta em menos carvão insolúvel. Beneficia a conservação de energia.

Description

PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE FURFURAL E ÁCIDO LEVULÍNICO A PARTIR DE BIOMASSA LIGNOCELULÓSICA
Campo da invenção A presente invenção se refere a um processo para a produção de ácido levulínico e furfural a partir de biomassa lignocelulósica.
As necessidades do mundo desenvolvido são atualmente dependentes da utilização de combustíveis fósseis para a produção de produtos químicos industriais e combustíveis líquidos. A maioria dos produtos sintéticos modernos são, assim, produzidos a partir de petróleo. Preocupações sobre os preços elevados dos combustíveis, segurança da energia, mudanças climáticas globais e oportunidades para o desenvolvimento econômico rural forçou governos e indústrias a desenvolverem o que é conhecido como tecnologias de primeira geração para a produção de biocombustíveis a partir de milho, por exemplo. No entanto, devido à melhora apenas marginal do efeito sobre as mudanças climáticas e a competição com os alimentos, uma tecnologia de segunda geração foi desenvolvida com base nas matérias-primas lignocelulósicas mais abundantes. Muitas das culturas potenciais de energia elevada requerem menos energia para a sua produção, bem como menos fertilizantes, eles resultam em erosão mínima do solo, muitas vezes, aumentam o teor de carbono e requerem menos água.
Matérias-primas lignocelulósicas são tipicamente compostas de 35 a 55 % de celulose, 15 a 35 % de hemiceiulose e de 15 a 35 % de lignina. Matérias-primas lignocelulósicas podem ser usadas para a produção de biocombust! veis, como o etanol, rr.as também são capazes de produzir outros produtos químicos. A maior parte dos produtos químicos produzidos em ambas as tecnologias de primeira e segunda gerações são resultados de fermentação. A invenção proporciona um processo para a produção de furfural e ácido levulínico a partir de biomassa compreendendo lignocelulose, o referido processo compreendendo: (a) a adição de água e, opcionalmente, de um ácido à referida biomassa de modo a formar uma biomassa suspensa; (b) sujeitar a referida biomassa suspensa a hidrólise para formar um hidrolisado que compreende açúcares C5 e C6 e compreende ainda celulose (insolúvel) e lignina; (c) sujeitar o referido hidrolisado compreendendo os referidos açúcares Cd e C6 e a referida celulose (insolúvel) e lignina a separação de sólido / liquido para produzir uma primeira fração aqucsa compreendendo pelo menos parte dos referidos açúcares C5 e C6 e uma primeira fração sólida compreendendo pelo menos parte da referida celulose e lignina; (d) opcionalmente, concentração da referida primeira fração aquosa; (e) adição de urr. solvente orgânico à primeira fração aquosa (opcionalmente concentrada) para formar um sistema bifásico; (f) aquecimento do referido sistema bifásico a uma temperatura dentro da faixa de 1 ?Q a 220 ° C e manutenção do referido sistema bifásico nesta faixa de temperaturas durante um tempo suficiente para formar furfural; (q) refrigeração do sistema bifásico compreendendo o furfural obtido na etapa (f); (h) opcionalmente, sujeitar o sistema bifásicc arrefecido obtido na etapa (g) para separação de sólido / liquido e a recuperação do sistema bifásico; (i) sujeitar o sistema bifásico arrefecido obtido na etapa (g), ou do sistema oifásicc recuperado obtido na etapa (h) a uma etapa de separação para originar uma fase orgânica que compreende pelo menos parte do referido furfural e uma fase aquosa compreendendo pelo menos parte dos referidos açúcares C6 e, opcionalmente, compreendendo ainda o furfural; (j) recuperação, opcional, do furfural a partir da referida fase orgânica; (k) uso opcional da fase orgânica recuperada obtida na etapa (j) para extrair c furfural a partir da fase aquosa obtida na etapa (i) através da adição da referida fase orgânica recuperada para a referida fase aquosa e repetição da etapa (i) e, opcionalmente, a etapa (j); (l) adição de água e, opcionalmente, um ácido à primeira fração sólida obtida na etapa (c) para formar uma suspensão; (m) sujeitar a suspensão obtida na etapa (1) a uma temperatura entre 140 e 220 °C, para formar o ácido levulínico; (n) sujeitar a suspensão compreendendo ácido levulinico obtida na etapa (m) a separação de sólido / 1íquido para se obter uma segunda fração aquosa compreendendo ácido levulinico e uma fração sólida, e (o) recuperação opcional do referido ácido levulinico a partir da segunda fração aquosa.
Os inventores descobriram surpreendentemente que, com o processo da invenção, o áciao levulínico e furfural podem ser produzidos a partir de biomassa 1ignocelulósica em um processo com pouco ou nenhum resíduo. Em outras palavras, ambos açúcares C6 e C5 presentes na biomassa 1ignocelulósica podem ser eficientemente convertidos em ácido levulínico e furfural de compostos valiosos, respectivamente. Solventes e energia são utilizadas de forma eficiente. O processo pode, por conseguinte, permitir uma utilização muito eficiente da biomassa. O processo pode incluir uma etapa de integração de calor. Pode ocorrer menos íncrustaçâo de reator, carvão menos insolúvel é produzido e os rendimentos de ácido levulínico e / ou furfural podem ser melhorados.
Na etapa (a), água é adicionada à biomassa, a fim de facilitar a hidrólise. Ácido poce ser adicionado opcionalmente. Cs ácidos adequados incluem ácidos inorgânicos tal ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico o ácido fosfórico. Os prefc-ridos são o ácido clorídrico ou o ácido sulfúrico ou suas misturas. Alguns tipos de biomassa contêm ácidos, tais como ácido fórmico ou ácido acético, quando se usa esses tipos de biomassa a adição de ácido não pode ser requerida uma vez que o ácido natural irá resultar num pH ácido. Biomassa adequada pode incluir a biomassa hemicelulósica e pode compreender madeira, produtos secundários de processamento de madeira, tais como pó de serra, lascas de madeira e aparas de madeira; casca de árvore. A biomassa lignocelulósica tipicamente tem uma natureza fibrosa e compreende uma fração de farelo que contém a maioria das fibras lignocelulósicas (farelo). Biomassa hemicelulósica é tipicamente rica em pentoses, que geralmente também compreende hexoses e lignina.
Na etapa (b) a biorr.assa suspensa que é obtida na etapa (a) é hidrolisada para formar um hidrolisado que compreende açúcares C5 e CG e compreendendo ainda (insolúvel) de celulose e lignina. Os açúcares C5, ou pentoses, podem ser arabinose, ribose, ribulose, xilose, xilulose e lixose, de preferência, é xilose. Combinações de açúcares C5 são também possíveis. A hidrólise na etapa (b) pode ser realizada a uma temperatura entre 120 e 200 °C, miais preferivelmente entre 140 e 180 °C. O pH na etapa (b) é de preferência inferior a 5, mais preferivelmente inferior a 3,5, ainda mais preferivelmente inferior a 1.
Na etapa (c) o hidrolisado compreendendo os açúcares C5 e C6 e celulose (insolúvel) e lignina obtida ria etapa (b) são submetidos a uma separação de sólido / liquido. Isto produz uma fração aquosa compreendendo pelo menos parte dos referidos açúcares C5 e C6 e uma primeira fração solida compreendendo pelo menos parte da referida celulose e lignina. Técnicas de separação de sólido / liquide adequadas incluem filtraçâo e centrifugação, são bem. conhecidas na arte.
Na etapa (d), a fração aquosa obtida na etapa (c), pode ser opcionalmente concentrada, de preferência por evaporação. Concentração vantajosamente reduz o volume em todas as etapas subsequentes, ou seja, utilizando menos solvente e / ou menos energia para aquecimento e arrefecimento. Além disso, todos os reatores e tubos, etc. subsequentes podem ser menores. Να etapa (e) , um solvente orgânico é adicionado à fração aquosa (opcionalmente concentrada) obtida na etapa (c). Isto irá resultar em um sistema bifásico. Os solventes orgânicos adequados incluem tolueno, metilnaftaleno, álcoois, tais como metanol, etanol, propanoi, butanol, cetonas, tais como, por exemplo, metilbutilcetona; éteres, tal como por exemplo anisol (metil-fenil éter}, 2,5,8-trioxanonano (diglima), éter dietílico, tetra-hidrofurano, 2-metil-tetra-hidrofurano, éter difenilico, éter di-isopropílico e o éter dimetílico de di-etilenoglicol; ésteres, como por exemplo acetato de etila, acetato de metila, adipato de dimetila e butirolactona; amidas, tais como, por exemplo, dimetilacetamida e N-metilpirrolidona; sulfóxidos e sulfonas, como, por exemplo dimeti1 sulfóxido, di-isoproprilsulfona, sulfolano (tetra-hidrotiofeno-2,2-dióxido) 2-metilsulfolano e 2-metil-4-etilsulfolano. Outros solventes podem também ser utilizados vantajosamente como DCM ( diclorometano ) , OCR (di cloroetano) , benzeno, 2-heptanona, acetato de butila, 1,2-dicloroetano, metil-isobuti1-cctona, diclorometano, prepionato de etila, 2-pentanona, éter dietílico, álcool t-amilico, butanol, ciclo-hexanona, acetato de etila, piridina, tetrahidrofurano, 2-butanona, acetona, dioxano, acetonitrilo, metanol, N,N-dimetilformamida, sulfóxido de dimetila, formamida, etileno-glicol, 2-Me-THF (2-metil tetrahidrofurano), MTBE (éter metil-terc-butílico), MiBK (metil isobutilcetona), HOAc (ácido acético), CPMe (ciclopentil metiléter), heptano, DMF (dimetilformamida), NMP (N-metilpirrolidona) , 2-sec-butilfenol (SBP), 4-n-pentilfenol (NPP), 4-n-hexilfenol (NHP), THF (tctrahidrofurano), MTHF (metil-tetra-hidrofurano) e DEGDME (éter dietilenoglicol dimetilico), Em seguida, na etapa (f) , o sistema bifásico, que é formado na etapa (e) e aquecido a uma temperatura dentro da faixa de 120 a 220 °C e é mantido neste intervalo de temperatura durante um tempo suficiente para formar furfural. Isto irá resultar em um sistema bifásico compreendendo o furfural. Por causa do aquecimento, furfural é produzido. O tempo de aquecimento pode variar desde alguns minutos até várias horas. Produção de furfural pode ser monitonzoda por tiragem de amostras e análise por HPLC, por exemplo. Assim, o perito na arte pode facilmente monitorizar a formação de furfural e pode decidir quando se deve avançar para a etapa (g) . A etapa (f) é realizada de preferência em dois ou mais reatores de tanque de agitação contínua (CSTR), tais reatores são colocados em série. Em um reator CSTR uma vez que o estado estacionário é atingido a concentração dos componentes no reator não se altera mais: reagentes são retiradas e c substrato é adicionado de tal modo que as suas concentrações permanecem as mesmas no reator. 0 aquecimento da biomassa bídrolisada num sistema bifásico pode vantajosamente impedir qualquer avaria indesejada do furfural formado. Também pode resultar em menos incrustação nas etapas subsequentes do processo. O solvente orgânico que é adicionado à primeira fração aquosa na etapa (e) pode ser pré-aquecído, de preferência a uma temperatura, pelo menos, a temperatura a qual é mantida na etapa (f), antes de se adicionar o referido solvente para a primeira fração aquosa. Isto pode, vantajosamente, encurtar o tempo de processo, o solvente orgânico pode ser pré- aquecido a uma temperatura entre pelo menos 10 °C, de preferência pelo menos 20 °C acima da temperatura da etapa (f) .
Na etapa (g) , o sistema bifásico compreendendo o furfurai obtido na etapa (f), é arrefecido. O arrefecimento é importante para evitar a quebra do furfural formado. 0 arrefecimento pode também ser benéfico em uma etapa de separação de sólido / liquido subsequente.
Opcionalmente, na fase (h) o sistema bifásico arrefecido obtido na etapa (g) é submetido a uma etapa de separação de sólido / liquido, recuperando-se o sistema bifásico. Es La etapa também resulta numa fração sói ida. A separação de sólido / liquide pode ser vantajosa na medida em que quaisquer hummas, carvão animal, e / ou alcatrão podem ter sido formadas na etapa (f), que podem de outro modo interferir negativamente com a separação da fase orgânica da fase aquosa, ou etapas de separação posteriores, são removidos. As huminas, carvão animal e / ou alcatrão vão acabar predominantemente na fase sólida e, portanto, não vai, ou em menor medida, afetar a etapa de separação orgânica / aquosa subsequente. A formação de alcatrão, carvão animal, e / ou huminas é um problema bem conhecido relacionado com a produção de produtos biológicos, tais como ácido levulínico, 2,5(hidroximetil)furfural (HMF), e 5-metoximeti1 furfural (MMF) por hidrólise ácida de carboidratos. Eles criam um problema na purificação à jusante e separação. Alcatrão, às vezes também referido como "carvão", e um termo um pouco genérico para um material orgânico, insolúvel em água, que é de cor escura, e que tende a tornar-se viscoso e muito escuro e quase preto quando concentrado. Alcatrão pode ser formado durante o aquecimento de material orgânico, por exemplo, por pirólise, mas também é formado quando os carboidratos são sujeitos à hidrólise ácida, em particular quando feita a altas temperaturas. A presença do alcatrão é indesejável por uma série de razões. Em primeiro lugar, sua cor escura Lorna o produto pouco atraente do ponto de vista do usuário ou cliente. Em segundo lugar, o alcatrão pode afetar negativamente o desempenho do produto de bio-base na aplicação. Por esta razão, o alcatrão é preferencialmente removido antes de outras etapas. Huminas também podem ser produzidas por hidrólise; ácida de carboidratos. Yang e Sen (Chem. Sus. Chem. 2010, vo 1. 3, 5 97-603) descrevem a f ormação de huminas durante a produção de combustíveis a partir de carboidratos, tais como frutose. Eles especulam que as huminas são formadas por desidratação catalisada por ácido. De acordo com OS 7,896,944 o peso molecular da huminas varia de 2,5 a 300 kDa.
Em seguida, na etapa (i) o sistema bifásico arrefecido obtido na etapa (g), ou o sistema bifásico recuperado obtido na etapa (h), e submetido a uma etapa de separação. Isso resulta em urra fase orgânica que compreende pelo menos uma parte do furfural e en uma fase aquosa compreendendo pelo menos uma parte dos açúcares CG e opcionalmente compreendendo adicionalmente o furfural.
Opcionalmente, na etapa (j) o furfural da fase orgânica pode ser recuperado, por exemplo, per destilação. Isto irá resultar em furfural recuperado e numa fase orgânica recuperada. A fase orgânica recuperada é livre de, ou pelo menos reduzida em, furfural, e pode vantajosamente ser utilizado de novo, por exemplo, para extrair qualquer furfural remanescente que é deixado na fase aquosa.
Na etapa (k) , a fase orqânica recuperada obtida nesta etapa pode opcionalmente ser usada para extrair o furfural a partir da fase aquosa obtida na etapa (i) adicionando a fase orgânica recuperada à fase aquosa. Adição da fase orgânica recuperada à fase aquosa obtida na etapa (i) irá resultar num sistema bifásico, que pode ser separado para produzir uma fase aquosa e uma fase orgânica, por outras palavras, a etapa (i) pode ser repetida utilizando o sistema bifásico obtido na etapa (k>. A etapa (k) pode ser feita de forma contracorrente.
Na etapa (1) água, e, opcionalmente, um ácido, é adicionada à primeira fração sólida obtida na etapa (c) para formar uma suspensão. Ácidos adequados incluem ácidos inorgânicos tal corno ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico e ácido fosfórico.
Em seguida, na etapa (m) , a suspensão obtida na etapa (1) é sujeita a uma temperatura entre 140 e 220 °C, para formar o ácido levulínico. Isto requer geralmente aquecimento da suspensão. Alternativamente, antes de se adicionar a água à fração sólida na etapa (1), a água pode ser pré-aquecida a uma temperatura, pelo menos, igual a temperatura da etapa (m) . A água pode ser pré-aquecida a uma temperatura entre pelo menos 10 °C, de preferência pelo menos 2 0 °<2 acima da temperatura da etapa (rn) .
Na etapa (n) a suspensão compreendendo ácido levulínico, o qual é ootido na etapa (m), é submetida a uma separação de sólido / líquido para se obter uma segunda fração aquosa compreendendo ácido levulínico e uma fração de sólidos {em primeiro lugar a fraçao sólida sendo a fração sólida que é obtido na etapa 'c).
Opcionalmente, na fase (o) o ácido 1evulínico é recuperada a partir da segunda fração aquosa, que se obtém na etapa (n), por exemplo, por destilação ou cristalização. O solvente orgânico na etapa (e) pode compreender pelo menos uma parte da lase orgânica recuperada obtida na etapa (j) . Por exemplo, pelo menos 10 0 p/p, ou, de preferência, pelo menos 20 % p/p, mais preferencialmente pelo menos 30 % p/p, 40 % p/p, 50 % p/p, mais preferencialmente pelo menos 60 % p/p, 70 % p/p, ainda mais preferencialmente pelo menos 80 % p/p, 90 % do solvente orgânico na etapa (e) compreende a fase orgânica recuperada obtida na etapa (j). Idealmente, todo o solvente orgânico na etapa (e) é recuperado a fase orgânica obtida na etapa (j).
Uso da fase orqânica recuperada obtida na etapa (j ) , que e parcialmente, amplamente, ou mesmo totalmente livre de furfural, vantajosamente reduz a quantidade de solvente necessário para o processo. Ele pode permitir um processo continuo, que é econômica e ambientalmente amigável. Ele também permite a conservação de energia. A água que é adicionada na etapa (1) pode compreender pelo menos uma parte da lase aquosa obtida na etapa (i) . Por exemplo, pelo menos 10 % p/p, ou, de preferência, pelo menos 20 -¾ p/p, mais preferencialmente oelo menos 30 % p/p, 40 o p/p, 50 % p/p, mais preferencialmente pelo menos 60 % ρ/ρ, 70 % p/p, ainda mais preferencialmente pelo menos 80 % p/p, 90 % da água que é adicionada na etapa (1), compreende a fase aquosa obtida na etapa (i) . Idealmente, toda a áqua que é adicionada na etapa (1) é a fase aquosa obtida na etapa (i) . Isso vantajosamente permite a produção simultânea de ambos o ácido levulínico e furfural a partir da mesma biomassa, enquanto utilizando a água que é uma forma de subproduto da produção de furfural para suspender os sólidos de hidrolisado, que podem então ser aquecidos para produzir o ácido levulínico. Isso pode reduzir a quantidade de água e / ou energia necessária no processo. O aquecimento do sistema bifásico na etapa (f), o pré-aquecimento do solvente orgânico que é adicionado à primeira fração aquosa, o aquecimento da suspensão na etapa (m) , e / ou o pré-aquecimento da água que é adicionada à primeira fração sólida pode ser feito através de um sistema de troca de calor com o arrefecimento do sistema bifásico na etapa (g). Isto pode reduzir o consumo de energia consideravelmente.

Claims (9)

1. Processo para a produção de furfural e ácido levulínico a partir de biomassa compreendendo 1ignocelulose caracterizado pelo fato de que compreende: (a) adição de água e, opcionalmente, de um ácido à referida biomassa de modo a formar uma biomassa suspensa; (b) sujeitar a reíierida biomassa suspensa à hidrólise para formar um hidroiisado que compreende açúcares C5 e C6 e compreende ainda celulose (insolúvel) e lignina; (c) sujeitar o referido hidrolisado compreendendo os referidos açúcares CS e C6 e a referida celulose (insolúvel) e lignina a separação de sólido / liquido para produzir uma primeira fração aquosa compreendendo pelo menos parte dos referidos açúcares C5 e C6 e uma primeira fração sólida compreendendo pelo menos parte da referida celulose e lignina; (d) concentração opcícnal da referida primeira fração a quosa; (e) adição de um solvente orgânico à primeira fração aquosa (opcionalmente concentrada) para formar um sistema bifásico; (f) aquecimento do referido sistema bifásico a uma temperatura dentro da faixa de 120 a 220 °C e manutenção do referido sistema bifásico nesta faixa de temperaturas durante um tempo suficiente para formar furfural; (g) refrigeração dc sistema bifásico compreendendo o furfural obtido na etapa (f); (h) sujeitar opcionalmente o sistema bifásico arrefecido obtido na etapa (g) a separação de sólido / liquido e recuperação do sistema bifásico; (i) sujeitar o sistema bifásico arrefecido obtido na etapa (g), ou o sistema bifásico recuperado obtido na etapa (h) a uma etapa de separação para originar uma fase orgânica que compreende pelo menos parte do referido furfural e uma fase aquosa compreendendo pelo menos parte dos referidos açúcares €6 e, opcionalmente, compreendendo ainda o furfural; (j) recuperação opcional do furfural a partir da referida fase orgânica; (k) uso opcional da fase orgânica recuperada obtida na etapa (j) para extrair o furfural a partir da fase aquosa obtida na etapa (i) arravés da adição da referida fase orgânica recuperada para a referida fase aquosa e repetição da etapa (i) e, opcionalmente, a etapa (j); (l) adição de água e, opcionalmente, um ácido à primeira fração sólida obtida na eiapa (c) para formar uma suspensão; (m) sujeitar a suspensão obtida na etapa (1) a uma temperatura entre 140 e 220 °C, para formar o ácido levulinico; sugedtar a suspensão compreendendo ácido levulínico obtida na etapa (m) a separação de sólido / liquido para se obter uma segunda fração aquosa compreendendo áoido levulinico e uma fração sólida, e (o) recuperação opcional do referido ácido levulínico a partir da segunda fraçao aquosa. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a hidr611se na etapa (b) é realizada a uma temperatura entre 140 e 18C "Cea um pH inferior a 5.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a concentração na etapa (d) é feita por meio de evaporação.
4 . Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o solvente orgânico na etapa (e) é pré-aquecido a uma temperatura, pelo menos, a temperatura que é mantida na etapa (f) , antes de se adicionar o referido solvente à primeira fração aquosa.
5. Processo, ce acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que a etapa (f) é realizada em dois ou mais reatores de CSTR, que são colocados em série.
6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 1 ou 5, caracterizado pelo fato de que a etapa (k) é feita na forma de contracorrente.
7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que o solvente orgânico na etapa (e) compreende, pelo menos uma parte da fase orgânica recuperada obtida na etapa (3 ) ·
8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a água adicionada à primeira fração sólida obtida na etapa (1) , compreende pelo menos uma parte da fase aquosa obtida na etapa (i).
9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que, antes da adição da água à primeira fração sólida, a referida água é pré-aquecida a uma temperatura, pelo menos, a temperatura da etapa .
10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o aquecimento do sistema bifásico na etapa (f), o pré-aquecimento do solvente orgânico que é adicionada à primeira fração aquosa, o aquecimento da suspensão na etapa (m) , e / ou o pré-aquecimento da água que é adicionada à primeira fração sólida podem ser feitos através de um sistema de troca de calor com o arrefecimento do sistema bifásico na etapa (g).
BR102013017936A 2012-07-13 2013-07-12 processo para a produção de furfural e ácido levulínico a partir de biomassa lignocelulósica BR102013017936B1 (pt)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12176284 2012-07-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR102013017936A2 true BR102013017936A2 (pt) 2015-04-14
BR102013017936B1 BR102013017936B1 (pt) 2016-03-08

Family

ID=48747483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR102013017936A BR102013017936B1 (pt) 2012-07-13 2013-07-12 processo para a produção de furfural e ácido levulínico a partir de biomassa lignocelulósica

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9346730B2 (pt)
EP (2) EP2872495B1 (pt)
CN (1) CN104379570A (pt)
BR (1) BR102013017936B1 (pt)
CA (1) CA2874559A1 (pt)
DK (1) DK2872495T3 (pt)
EA (1) EA201401185A1 (pt)
WO (1) WO2014009521A1 (pt)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2989074B1 (en) * 2013-04-25 2016-09-21 DSM IP Assets B.V. Process for the separation of levulinic acid from a biomass hydrolysate
EP2931906A4 (en) * 2014-02-20 2016-07-13 Archer Daniels Midland Co PROCESS FOR PRODUCING FURFURAL
WO2015134349A1 (en) * 2014-03-03 2015-09-11 Segetis, Inc. Oxidation of solids bio-char from levulinic acid processes
US10138218B2 (en) 2014-08-14 2018-11-27 Shell Oil Company Process for preparing furfural from biomass
CN106573852A (zh) 2014-08-14 2017-04-19 国际壳牌研究有限公司 用于制造糠醛和糠醛衍生物的方法
US10005749B2 (en) 2014-08-14 2018-06-26 Shell Oil Company Closed-loop production of furfural from biomass
CA2954306C (en) * 2014-08-14 2022-08-30 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for preparing furfural from biomass
CN106660980A (zh) * 2014-08-14 2017-05-10 国际壳牌研究有限公司 从生物质一步法生产糠醛
CN104292194B (zh) * 2014-09-05 2016-10-12 中国科学院广州能源研究所 一种生物质分级处理后制备糠醛和快速变温法制备乙酰丙酸的方法
CN104292195B (zh) * 2014-09-05 2016-10-12 中国科学院广州能源研究所 一种生物质分级处理后制备糠醛和调变流量制备乙酰丙酸的方法
CN104292193B (zh) * 2014-09-05 2017-01-11 中国科学院广州能源研究所 一种生物质分级处理后制备糠醛和两步制备乙酰丙酸的方法
WO2016113748A1 (en) * 2015-01-14 2016-07-21 Praj Industries Limited Preparation of furfural using mixed solvents
CN104945446B (zh) * 2015-05-20 2017-11-14 中国科学院广州能源研究所 一种利用秸秆类生物质制备甲酸酯、乙酸酯、乙酰丙酸酯的方法
CN106480112A (zh) * 2015-08-26 2017-03-08 北京特生物化工有限公司 一种利用生物质原料同时制备糠醛和乙酰丙酸的方法
FI20155951A (fi) 2015-12-15 2017-06-16 Betulium Oy Menetelmä selluloosan tuottamiseksi parenkyymisoluista
WO2017192498A1 (en) 2016-05-03 2017-11-09 Shell Oil Company Lignin-based solvents and methods for their preparation
CN105779036B (zh) * 2016-05-10 2017-09-29 中国科学院广州能源研究所 一种秸秆生产交通燃料用油的方法
WO2018011741A1 (en) 2016-07-15 2018-01-18 Sabic Global Technologies B.V. Synthesis of ketals and levulinates
BR112019008819B1 (pt) 2016-11-01 2022-12-27 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Processo para a recuperação de furfural
US10501430B2 (en) 2016-11-01 2019-12-10 Shell Oil Company Process for the recovery of furfural
CA3039792A1 (en) 2016-11-01 2018-05-11 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for the recovery of furfural
CA3039603A1 (en) 2016-11-01 2018-05-11 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for the recovery of furfural
EP3527531A1 (en) * 2018-02-16 2019-08-21 Michel Delmas A lignocellulosic biomass based process for production of lignins and syngas, and electricity production efficient syngas
CA3138828A1 (en) 2019-05-22 2020-11-26 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for the production of furfural
US20220194914A1 (en) * 2020-12-18 2022-06-23 Shell Oil Company Methods and systems for production of furfural
CN113149822B (zh) * 2021-01-15 2023-10-24 太原工业学院 一种由纤维素类资源高效生产乙酰丙酸的方法
CN113277940B (zh) * 2021-05-21 2023-01-13 齐鲁工业大学 生物质在单相酸性溴化锂-水体系下制备乙酰丙酸的方法
IT202200007589A1 (it) * 2022-04-15 2023-10-15 Pabif Srl Processo ed apparato per la produzione di acido levulinico da cellulosa ricavata da biomasse
CN116082279B (zh) * 2022-12-30 2024-08-09 浙江大学 一种稀酸水解耦合固体酸催化转化生物质联产糠醛和乙酰丙酸的方法及装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4897497A (en) * 1988-04-26 1990-01-30 Biofine Incorporated Lignocellulose degradation to furfural and levulinic acid
US5608105A (en) * 1995-06-07 1997-03-04 Biofine Incorporated Production of levulinic acid from carbohydrate-containing materials
US5892107A (en) * 1996-11-08 1999-04-06 Arkenol, Inc. Method for the production of levulinic acid
US6441202B1 (en) * 2001-08-20 2002-08-27 Gene E. Lightner Heterocyclic compounds extracted by a hydrocarbon
WO2006000073A1 (en) 2004-06-23 2006-01-05 Bioz Agri Products Inc. Method for extracting fulvic acid molecules
CA2653706C (en) * 2006-06-06 2015-05-12 Wisconsin Alumni Research Foundation Catalytic process for producing furan derivatives from carbohydrates in a biphasic reactor
FI121541B (fi) * 2008-04-21 2010-12-31 Kemira Oyj Menetelmä muurahaishapon talteenottamiseksi

Also Published As

Publication number Publication date
EP2872495A1 (en) 2015-05-20
EA201401185A1 (ru) 2015-04-30
US9346730B2 (en) 2016-05-24
BR102013017936B1 (pt) 2016-03-08
DK2872495T3 (en) 2016-12-12
EP2872495B1 (en) 2016-08-24
WO2014009521A1 (en) 2014-01-16
CN104379570A (zh) 2015-02-25
EP2684875A1 (en) 2014-01-15
US20140018555A1 (en) 2014-01-16
CA2874559A1 (en) 2014-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR102013017936A2 (pt) Processo para a produção de furfural e ácido levulínico a partir de biomassa lignocelulósica
US10005749B2 (en) Closed-loop production of furfural from biomass
BR112016030664B1 (pt) Método para produzir furfural a partir de material de biomassa contendo pentosano
US20120330040A1 (en) Continuous production of furfural and levulininc acid
US20150191686A1 (en) Purification Methods and Systems Related to Renewable Materials and Biofuels Production
EP2985280A1 (en) A process for synthesis of furfural or derivatives thereof
US20140350271A1 (en) Process for chemical conversion of cellulose isolated from aromatic spent biomass to hydroxy methyl furfural
US20170233362A1 (en) One-step production of furfural from biomass
BR102012032807A2 (pt) Sistema e processo para a produção integrada de etanol de primeira e segunda gerações, e , uso de pontos de integração para dita produção
Zheng et al. Effect of microwave-assisted organosolv fractionation on the chemical structure and decoupling pyrolysis behaviors of waste biomass
Dong et al. Hydrothermal liquefaction of biomass for jet fuel precursors: A review
BR112018007692B1 (pt) Processo de produção de 5-hidroximetilfurfural na presença de catalisadores da família de ácidos sulfônicos homogêneos na presença de pelo menos um solvente polar aprótico
US10899725B2 (en) Process for the recovery of furfural
Kumar et al. Recovery of levulinic acid in its production using agriculture waste residue
Sun et al. Hydrolysis of cellulose to fermentable sugars by using 2, 5-furandicarboxylic acid as a recyclable catalyst in green solvent of GVL/H2O
BR102023007408A2 (pt) Método para produção de ácido levulínico
BR102023007296A2 (pt) Método para produção de ácido levulínico
Ma et al. Enzymatic Pretreatment Coupled with the Addition of p-Hydroxyanisole Increased Levulinic Acid Production from Steam-Exploded Rice Straw Short Fiber
Sun et al. Production of Fermentable Sugars by Hydrolysis of Cellulose Using Biomass-Derived and Recyclable 2, 5-Furandicarboxylic Acid in Green Solvent System
Wang et al. Application of Biomass-Derived Solvent Cyrene in the Pretreatment of Lignocellulosic Biomass
Moe et al. A Norwegian steam explosion biorefinery
Kresnowati et al. Downstream Processing of Xylitol from Oil Palm Empty Fruit Bunch Hydrolysate: Effects of Impurities from OPEFB Hydrolysate on Xylitol Crystalls
BR112015008030B1 (pt) Processo de produção de álcoois e/ou de solventes, a partir de biomassa com reciclagem de um fluxo, compreendendo álcoois e/ou solventes a montante ou no meio do pré-tratamento
BR102019005092A2 (pt) Produção de etanol de segunda geração a partir da bioconversão da folha do coqueiro como biomassa lignocelulósica
Pein Hydrothermal pretreatment of lignocellulosic biomass and valorization of hemicellulose hydrolysates

Legal Events

Date Code Title Description
B27A Filing of a green patent (patente verde) [chapter 27.1 patent gazette]
B03A Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette]
B27B Request for a green patent granted [chapter 27.2 patent gazette]
B07A Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 12/07/2013, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS.

B21F Lapse acc. art. 78, item iv - on non-payment of the annual fees in time
B24J Lapse because of non-payment of annual fees (definitively: art 78 iv lpi, resolution 113/2013 art. 12)

Free format text: EM VIRTUDE DA EXTINCAO PUBLICADA NA RPI 2470 DE 08-05-2018 E CONSIDERANDO AUSENCIA DE MANIFESTACAO DENTRO DOS PRAZOS LEGAIS, INFORMO QUE CABE SER MANTIDA A EXTINCAO DA PATENTE E SEUS CERTIFICADOS, CONFORME O DISPOSTO NO ARTIGO 12, DA RESOLUCAO 113/2013.