BR102014032357B1 - sistema e processo para recuperação de álcool isoamílico, etanol e butanol e produtos assim obtidos - Google Patents

Abstract

SISTEMA E PROCESSO PARA RECUPERAÇÃO DE ÁLCOOL ISOAMÍLICO, ETANOL E BUTANOL E PRODUTOS ASSIM OBTIDOS A presente invenção descreve sistema e processo para recuperação de álcool isoamílico, etanol e butanol a partir da destilação do óleo fúsel, subproduto da produção de etanol ou de bebidas destiladas, diminuindo-se a geração de resíduos oriundos de seu processo. São objetos adicionais da presente invenção o álcool isoamílico, o etanol e o butanol obtidos pelo processo ora descrito. Os objetivos da invenção são alcançados através de uma configuração simples que utiliza apenas colunas de destilação convencionais e decantores, sem a necessidade de utilização de solventes ou outras operações unitárias mais complexas. Os álcoois obtidos têm aplicações como solventes, aditivos ou reagentes em várias indústrias, tais como químicas, de biocombustíveis, de alimentos e de aromas.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção descreve sistema e processo integrados para recuperação de álcool isoamílico, etanol hidratado e butanol a partir do óleo fúsel. São objetos adicionais da presente invenção os produtos assim obtidos.

[002] A presente invenção se insere no campo da engenharia química, engenharia de alimentos e química com aplicação industrial voltada a empresas produtoras de etanol ou de bebidas destiladas, bem como outras indústrias do setor químico, especialmente aquelas que produzem solventes com elevadas purezas.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[003] O óleo fúsel é um subproduto do processo de obtenção de etanol, produzido durante a fermentação e que deve ser removido na etapa de destilação para evitar seu acúmulo, o qual provoca superaquecimento da coluna de retificação e impede a obtenção de etanol que atenda a padrões de qualidade para o álcool etílico (JACQUES et al., 2003; BATISTA et al., 2012). O óleo fúsel é uma mistura de álcoois superiores tais como o álcool isoamílico, isobutanol, n-butanol, propanol, dentre outros. Esses álcoois são considerados produtos naturais com alto valor comercial, podendo ser utilizados como solventes, aditivos ou reagentes em indústrias químicas, de biocombustíveis, de alimentos e de aromas (DE CASTRO et al., 1999; PATIL, KOOLWAL e BUTALA, 2002; GEVO, 2014).

[004] No entanto, atualmente, o óleo fúsel não é devidamente aproveitado pelas usinas, todos os atuais destinos do óleo fúsel causam impactos ambientais ou trazem pequenos benefícios econômicos para as usinas (DE CASTRO et al., 1999).

[005] Considerando que há várias projeções de aumentos expressivos da demanda e da produção de etanol, o desenvolvimento de tecnologias robustas para purificação do óleo fúsel em seus constituintes como o etanol, o álcool isoamílico e o butanol é de fundamental importância.

[006] A produção de mais etanol através do melhor aproveitamento do óleo fúsel, sem aumentar a quantidade de matéria-prima processada é uma interessante solução. Uma vez que alguns estudos, como o de TIMILSINA et. al. (2010), concluem que o aumento da produção de biocombustíveis causa significativa realocação de terras, com notável redução de florestas e de pastagens em alguns países, além da diminuição do fornecimento de alimentos.

[007] Outra importante demanda de mercado, a qual a presente invenção contribui para atender, é o crescente interesse na manufatura de produtos com base em recursos renováveis em substituição aos obtidos de insumos do petróleo (SOUZA JÚNIOR, 2012). Por exemplo, a cada ano, são produzidos de 4,5 a 5,4 bilhões de quilogramas de butanol por meios petroquímicos (DONALDSON et al., 2007). No Brasil, o álcool isoamílico é produzido por hidroformilação do buteno com gás de síntese do petróleo e posterior redução do aldeído formado (PETROBRAS, 2013).

[008] Apesar da existência dessas importantes necessidades, a purificação dos álcoois que constituem o óleo fúsel ainda é difícil e cara. Principalmente, devido à formação de vários azeótropos homogêneos e heterogêneos desses álcoois com a água.

[009] Métodos para separação do óleo fúsel em alguns dos seus constituintes são conhecidos, mas esses processos utilizam solventes que podem causar problemas de contaminação nos produtos ou operações unitárias mais complexas com adsorção em peneiras moleculares como parte do processo para separação da água.

[0010] Além disso, o atual estado da técnica compreende processos que obtêm um único produto a partir do óleo fúsel, etanol ou álcool isoamílico.

[0011] Por exemplo, o documento RU2099126 de 31/07/96 se refere a um processo para produção de bebidas destiladas de alto teor alcoólico, que inclui também a obtenção de etanol através da destilação de óleo fúsel. Tal tecnologia utiliza quatro colunas de retificação, com processos de destilação hidrosseletiva para a obtenção de maior quantidade de álcool etílico com qualidade superior e teor reduzido de contaminantes, como o metanol. De maneira similar ao processo do referido documento, a tecnologia proposta também utiliza quatro colunas de destilação, mas sem a necessidade da destilação hidrosseletiva para aumentar a recuperação de etanol, e vantajosamente, ainda obtém mais produtos com elevadas purezas, como álcool isoamílico e butanol. Embora o etanol produzido pela invenção proposta apresente maior contaminação com metanol quando comparado ao produto obtido do processo da patente RU 2099126, ele atende ao padrão de qualidade de álcool etílico da Resolução n° 7 da Agência Nacional do Petróleo (ANP).

[0012] Outro processo industrial para purificação adicional de etanol a partir do óleo fúsel e produção de etanol com alto teor alcoólico é apresentado no documento RU2080142 de 21/09/95. Essa configuração consiste em um sistema de cinco colunas, utilizando colunas de hidrosseleção e de retificação, uma dessas colunas para destilação de óleo fúsel. Nessa instalação, apesar da presença de cinco colunas para obtenção de etanol com pureza mais elevada e a recuperação adicional de etanol a partir do óleo fúsel, não há aproveitamento de álcoois superiores presentes no óleo fúsel como butanol e álcool isoamílico.

[0013] O invento proposto permite a purificação de etanol hidratado, butanol e álcool isoamílico a partir do óleo fúsel utilizando apenas quatro colunas de destilação e dois decantadores, sem a necessidade da destilação hidrosseletiva que requer adição de água, o que poderia aumentar a demanda energética do processo, pois nesse processo é necessária etapa adicional de destilação para remoção da água adicionada para a diluição.

[0014] No artigo de FERREIRA, MEIRELLES e BATISTA (2013), é apresentado um processo de destilação do óleo fúsel para produção de álcool isoamílico com elevadas recuperação e pureza. A configuração otimizada dessa tecnologia não utiliza solventes tóxicos ou operações unitárias mais complexas. Há utilização de um decantador e duas colunas de destilação convencionais para o processamento de óleo fúsel. No entanto, tal tecnologia só recupera o álcool isoamílico, não aproveitando demais produtos presentes no óleo fúsel, tais como o etanol e butanol, descartando-os e gerando mais subprodutos no processamento de óleo fúsel quando comparada à tecnologia do presente invento. Assim, vantajosamente, o presente invento purifica além de álcool isoamílico, também o etanol e o butanol presentes no óleo fúsel.

[0015] Portanto, há necessidade do desenvolvimento de processos mais eficientes e sustentáveis que permitem a valoração integral do óleo fúsel. A presente invenção é direcionada a esse gargalo, fornecendo um processo e um sistema mais simples que os encontrados no estado da técnica, pois permite a recuperação de álcool isoamílico, etanol e butanol a partir do óleo fúsel, utilizando apenas operações unitárias como a destilação convencional e a decantação, sem a necessidade de se utilizar qualquer tipo de solvente.

[0016] Além das vantagens mencionadas, a presente invenção proporciona, ainda, elevadas pureza e recuperação de butanol, álcool isoamílico e etanol hidratado em um processo que não utiliza solventes ou operações unitárias mais complexas como peneiras moleculares para purificação do óleo fúsel.

[0017] Assim, a importância do desenvolvimento dessa tecnologia consiste em contribuir para o aumento da produção de etanol hidratado e a obtenção de produtos com maior valor agregado, como o butanol e o álcool isoamílico a partir de um subproduto da produção de etanol hidratado, o óleo fúsel.

[0018] A presente invenção pode ser aplicada no projeto de plantas autônomas ou em usinas de etanol já existentes sem a necessidade de aumentar a quantidade de matéria-prima processada para produção de etanol hidratado.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0019] A presente invenção descreve um sistema e processo integrados para recuperação de álcool isoamílico, etanol hidratado e butanol a partir do óleo fúsel. São objetos adicionais da presente invenção os produtos assim obtidos.

[0020] O sistema do presente invento compreende pelo menos um decantador acoplado a pelo menos uma coluna de destilação de óleo fúsel para separação de álcool isoamílico, pelo menos uma coluna de purificação de etanol hidratado e remoção de propanol, e pelo menos um decantador (para separação de butanol) acoplado a pelo menos uma coluna de destilação para produção de butanol.

[0021] O processo de recuperação de álcool isoamílico, etanol hidratado e butanol, compreende as etapas de: a) Alimentação de óleo fúsel no DECANTADOR 1; b) Alimentação de água no DECANTADOR 1; c) Separação da fase orgânica da fase aquosa no DECANTADOR 1; d) Remoção da fase aquosa obtida na etapa (c); e) Alimentação da fase orgânica obtida na etapa (c), na COLUNA 1; f) Separação dos componentes álcool isoamílico e uma mistura que compreende metanol, etanol, propanol, butanol e água; g) Remoção de álcool isoamílico (fundo da coluna) (COLUNA 1); h) Alimentação da mistura obtida na etapa (f), na COLUNA 2; i) Separação do etanol hidratado da mistura; j) Remoção de propanol da COLUNA 2; k) Remoção de etanol hidratado (topo da coluna) (COLUNA 2); l) Alimentação da mistura que compreende metanol, butanol e água no DECANTADOR 2; m) Separação da fase orgânica da fase aquosa no DECANTADOR 2; n) Alimentação da fase aquosa obtida na etapa (m), na COLUNA 3; o) Alimentação da fase orgânica obtida na etapa (m), na COLUNA 4; p) Separação dos compostos orgânicos (topo da coluna) (COLUNA 3) e água no (fundo da coluna) (COLUNA 3); q) Resfriamento dos compostos orgânicos obtidos na etapa (p) por um TROCADOR DE CALOR (1) e sua alimentação no DECANTADOR 2; r) Remoção da água obtida na etapa (p); s) Separação de água, etanol, propanol, álcool isoamílico e metanol na fase vapor (topo da coluna) (COLUNA 4) e o butanol (fundo da coluna) (COLUNA 4); t) Resfriamento de água, etanol, propanol, álcool isoamílico e metanol na fase vapor (topo da coluna) (COLUNA 4) por um TROCADOR DE CALOR (1) e sua alimentação no DECANTADOR 2; e u) Remoção de butanol no fundo da COLUNA 4.

[0022] A alimentação de água descrita na etapa (b) é opcional, sendo executada de acordo com a composição de óleo fúsel alimentado no processo, de acordo com a etapa (a).

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0023] Figura 1: Sistema e processo para a produção de álcool isoamílico, etanol hidratado e butanol a partir do óleo fúsel compreendendo, preferencialmente quatro colunas de destilação convencionais (COLUNA 1, COLUNA 2, COLUNA 3 e COLUNA 4) e dois decantadores (DECANTADOR 1 e DECANTADOR 2).

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0024] A presente invenção descreve um sistema e processo integrados para recuperação de álcool isoamílico, etanol hidratado e butanol a partir do óleo fúsel. São objetos adicionais da presente invenção os produtos assim obtidos.

[0025] A invenção proposta compreende um sistema para a recuperação de álcool isoamílico, etanol hidratado e butanol a partir do óleo fúsel cuja configuração inclui somente operações unitárias como decantador e coluna de destilação convencional. A Figura 1 ilustra o sistema mencionado.

[0026] O dito sistema para recuperação de álcool isoamílico, etanol hidratado e butanol compreende: a) meios de separação de misturas compreendendo pelo menos 4 colunas de destilação (COLUNA 1, COLUNA 2, COLUNA 3 e COLUNA 4) e pelo menos 2 decantadores (DECANTADOR 1 e DECANTADOR 2); as COLUNAS 1 e 2 são acopladas em série; a COLUNA 1 é acoplada à jusante do DECANTADOR 1; as COLUNAS 3 e 4 são acopladas ao DECANTADOR 2; b) meios de trocar calor selecionados preferencialmente dentre trocadores de calor com escoamento em contracorrente de contato indireto (TROCADOR DE CALOR 1).

[0027] Como a água forma azeótropos heterogêneos com vários álcoois constituintes do óleo fúsel, o DECANTADOR 1 é usado para facilitar a separação das fases orgânica (mais leve) e aquosa (pesada), contribuindo com a purificação do óleo fúsel na COLUNA 1 pela redução da quantidade na corrente de alimentação da referida coluna.

[0028] A COLUNA 1, subsequente ao DECANTADOR 1, compreende de 25 a 60 bandejas, um refervedor e um condensador que pode ser parcial ou total. Essa coluna tem por função purificar o álcool isoamílico como produto de fundo e concentrar demais produtos em sua porção superior.

[0029] A COLUNA 2, subsequente à COLUNA 1, compreende de 31 a 65 bandejas, um refervedor e um condensador que pode ser parcial ou total.

[0030] A COLUNA 2 é utilizada para obter etanol hidratado como produto de topo de acordo com a pureza desejada. Além disso, essa coluna permite a remoção de pelo menos 75 % de propanol presente no óleo fúsel por meio de uma retirada de corrente lateral (a extração de propanol nessa corrente é maior que 75 % em massa do total de propanol que chega à referida coluna quando a proporção de retirada lateral é de 3 a 13% da vazão de alimentação da COLUNA 2). Tal retirada lateral, através da corrente R1, aumenta a separabilidade do sistema. A separação do propanol e isobutanol é extremamente difícil, pois apesar da diferença do ponto de ebulição desses compostos ser de aproximadamente 10,5 °C, eles formam diferentes tipos de azeótropos com a água (o primeiro forma um azeótropo homogêneo e o último um azeótropo heterogêneo) e a diferença de temperatura de ebulição desses azeótropos é de apenas 2,7 °C.

[0031] Um sistema compreendendo duas colunas (COLUNA 3 e COLUNA 4) em conjunto com um decantador (DECANTADOR 2) é usado para purificar o butanol dos demais constituintes do óleo fúsel. A COLUNA 3 é isenta de condensador e compreende preferencialmente de 10 a 18 bandejas. A COLUNA 4 também é isenta de condensador e compreende de 10 a 19 bandejas.

[0032] A presente invenção contempla, ainda, um processo para purificação de butanol, álcool isoamílico e etanol hidratado a partir do óleo fúsel que compreende as etapas de: a) Alimentação do óleo fúsel no DECANTADOR 1; b) Alimentação de água no DECANTADOR 1, formando-se um sistema bifásico compreendendo uma fase aquosa e uma fase orgânica; c) Separação da fase orgânica (fase leve) (DECANTADOR 1) da fase aquosa (fase pesada) (DECANTADOR 1); d) Remoção da fase aquosa obtida na etapa (c); e) Alimentação da fase orgânica obtida na etapa (c), na COLUNA 1; f) Separação da fase orgânica obtida na etapa (e) em seus componentes álcool isoamílico (fundo da coluna) (COLUNA 1), e uma mistura de metanol, etanol hidratado, propanol, butanol e água contidos no óleo fúsel (topo da coluna) (COLUNA 1); g) Obtenção de álcool isoamílico (fundo da coluna) (COLUNA 1); h) Alimentação da mistura de metanol, etanol, propanol, butanol e água contidos no óleo fúsel, obtida na etapa (f), na COLUNA 2; i) Separação do etanol hidratado (topo da coluna) (COLUNA 2) da mistura contendo propanol, butanol e água (fundo da coluna) (COLUNA 2); j) Remoção de propanol (na bandeja onde há maior acúmulo de propanol) (COLUNA 2) através da corrente R1; k) Obtenção de etanol hidratado (topo da coluna) (COLUNA 2); m) Alimentação da mistura propanol, butanol e água obtida na etapa (i), no DECANTADOR 2, formando-se um sistema bifásico com uma fase aquosa e uma fase orgânica; n) Separação da fase orgânica concentrada em butanol e da fase aquosa (DECANTADOR 2); o) Alimentação da fase aquosa obtida na etapa (m), na COLUNA 3; p) Alimentação da fase orgânica concentrada em butanol obtida na etapa (m), na COLUNA 4; q) Separação entre uma corrente concentrada em compostos orgânicos na fase vapor (topo da coluna) (COLUNA 3) e uma corrente que compreende água (fundo da coluna) (COLUNA 3); r) Resfriamento da corrente concentrada em compostos orgânicos na fase vapor (topo da coluna) (COLUNA 3) através do TROCADOR DE CALOR (1) e sua alimentação no DECANTADOR 2; s) Remoção da água compreendida na etapa (p); t) Separação entre uma corrente na fase vapor compreendendo água, etanol, propanol, álcool isoamílico e metanol (topo da coluna) (COLUNA 4) e o butanol (fundo da coluna) (COLUNA 4); u) Resfriamento da corrente na fase vapor contendo água, etanol, propanol, álcool isoamílico e metanol (topo da coluna) (COLUNA 4) através do TROCADOR DE CALOR (1) e sua alimentação no DECANTADOR 2; v) Obtenção de butanol (fundo da coluna) (COLUNA 4).

[0033] O processo descrito acima compreende, ainda, as seguintes características: - a separação na etapa (c) é realizada em temperatura variável entre 25 e 40 °C e pressão variável entre 40 kPa e 101,325 kPa; - a separação na etapa (f) é realizada em temperatura variável entre 56 e 139 °C e pressão variável entre 30 kPa e 101,325 kPa; - a separação na etapa (i) é realizada em temperatura variável entre 42 e 99 °C e pressão variável entre 20 kPa e 101,325 kPa; - a separação na etapa (m) é realizada em temperatura variável entre 25 e 70 °C e pressão preferencial igual a 101,325 kPa; - a separação na etapa (p), ser realizada em temperatura variável entre 51 e 92 °C e pressão variável entre 30 e 110 kPa; - a separação na etapa (s), ser realizada em temperatura variável entre 67 e 115 °C e pressão variável entre 40 e 112 kPa; - a vazão de alimentação de óleo fúsel na etapa (a) compreende preferencialmente valores de pelo menos 1000 kg/h; - a vazão de retirada de propanol na etapa (j) compreende entre 0,8 % e 3 % da vazão de óleo fúsel na etapa a); - a retirada de propanol na etapa (j) compreende a remoção de pelo menos 75 % do propanol; - a alimentação de água descrita na etapa (a) é opcional, sendo executada de acordo com a composição de óleo fúsel alimentado no processo, de acordo com a etapa (a).

[0034] É um objeto adicional da presente invenção os produtos com altas purezas, obtidos pelo dito processo de acordo com a configuração do sistema proposto. Os ditos produtos são o álcool isoamílico, o etanol hidratado e o butanol.

[0035] O álcool isoamílico, obtido com recuperação de pelo menos 99,8 % e pureza de pelo menos 99,8 % em massa pelo processo de acordo com a configuração do sistema proposto, compreende uma mistura dos isômeros álcool amílico ativo (2-metil-1-butanol) e álcool isoamílico (3- metil-1-butanol), preferencialmente o álcool isoamílico, principal álcool encontrado no óleo fúsel.O álcool isoamílico obtido apresenta pelo menos 17,8 % em massa de álcool amílico ativo e pelo menos 82,0 % em massa de álcool isoamílico.

[0036] O etanol hidratado, obtido com recuperação de pelo menos 91,5 % e pureza de pelo menos 92,7 % em massa de etanol pelo processo de acordo com a configuração do sistema proposto, atende ao padrão de qualidade da Resolução n° 7 da Agência Nacional do Petróleo (ANP), que estabelece padrão para álcool etílico hidratado carburante (AEHC) com faixa de 92,6-93,8 % em massa.

[0037] O butanol, obtido com recuperação de pelo menos 93,5 % e pureza de pelo menos 99 % em massa pelo processo de acordo com a configuração do sistema proposto, compreende uma mistura de isobutanol e n-butanol, preferencialmente o isobutanol. O isobutanol é obtido com pelo menos 92,5 % em massa e o n-butanol obtido com pelo menos 6,5 % em massa.

EXEMPLOS

[0038] Este exemplo é dado para demonstrar a produção de butanol, álcool isoamílico e etanol a partir do óleo fúsel. O processo segue a configuração da Figura 1. Tal ilustração não visa limitar todas as possibilidades de operações do novo processo, mas apenas demonstrar seu funcionamento frente a algumas condições possíveis de operação. Para tanto, devido à composição variável de óleo fúsel, que é função das condições em que a fermentação é conduzida (PATIL, KOOLWAL e BUTALA, 2002), uma composição média de óleo fúsel baseada na constituição do óleo fúsel de duas usinas brasileiras de cana-de-açúcar é utilizada (Tabela 2).

[0039] Tabela 2. Composição média de duas amostras de óleo fúsel (FERREIRA, MEIRELLES e BATISTA, 2013).

[0040] Para demonstrar as vantagens da invenção desenvolvida quando comparada ao estado da técnica, a primeira parte deste exemplo de concretização opera de acordo com o sistema e processo mencionados anteriormente (Figura 1), mas a única diferença é que inicialmente não há retirada da corrente lateral R1 na COLUNA 2 para remoção parcial de água e propanol. Nessas condições, o álcool isoamílico e álcool amílico ativo são obtidos como produto de fundo da COLUNA 1, com recuperação igual a 99,8 % e pureza igual a 99,8 % em massa (álcool isoamílico 82,0 % e álcool amílico ativo 17,8 %, ambas em massa). Na COLUNA 2, é produzido etanol hidratado com pureza de 92,6 % em massa de etanol e recuperação de 98,3 %. Quanto à purificação de butanol, apesar do processo de separação do azeótropo heterogêneo butanol/água seja previsto como relativamente fácil por meio da utilização de um decantador, a máxima pureza conseguida de butanol no sistema da COLUNA 3 e COLUNA 4 é de 94,1 % em massa. A baixa pureza obtida de butanol decorre da quantidade significativa de propanol que chega à COLUNA 4, resultando em um sistema cuja diferença da temperatura de ebulição dos azeótropos binários água-propanol e água- isobutanol é de apenas 2,7 °C.

[0041] Essa difícil e inviável separação pode explicar o porquê das tecnologias encontradas no estado da técnica utilizarem operações unitárias que demandam grandes investimento em equipamentos e complexidade operacional, como séries de colunas de peneiras moleculares para desidratação do óleo fúsel ou processos que empregam solventes como tolueno. Além de obter um único produto por processo, por exemplo, etanol ou álcool isoamílico.

[0042] Quando o processo proposto compreende a remoção da corrente lateral R1 na COLUNA 2, especificamente na bandeja onde há maior acúmulo de propanol, há remoção de mais de 85 % do propanol que alimenta essa coluna, o que permite a purificação do butanol na COLUNA 4, alcançando-se pureza superior a 99 % em massa. A vazão de retirada dessa corrente lateral deve estar, preferencialmente, na faixa de 3 a 13 % da vazão de alimentação que chega à COLUNA 2 para não haver perda excessiva de etanol.

[0043] Os resultados deste exemplo quando é realizada a retirada da corrente R1 estão resumidos a seguir:

[0044] O álcool isoamílico obtido na COLUNA 1 da presente invenção apresentou uma concentração de 99,8 % em massa de álcool isoamílico (82,0 % de álcool isoamílico e 17,8 % de álcool amílico ativo) que é superior à pureza mínima de 99 % de produtos comerciais (PETROM, 2014) e apresenta recuperação de 99,8 %.

[0045] O etanol hidratado produzido na COLUNA 2 possui recuperação de etanol igual a 91,5 % e apresenta uma graduação alcoólica de 92,7 % em massa de etanol, estando de acordo com o padrão da Resolução n° 7 da Agência Nacional do Petróleo (ANP), que estabelece padrão para álcool etílico hidratado carburante (AEHC) com faixa de 92,6-93,8 % em massa.

[0046] Como produto de fundo na COLUNA 4, foi produzido butanol com pureza de 99 % em massa (92,5 % de isobutanol e 6,5 % n-butanol, ambas em massa) e recuperação de 93,5 %. REFERÊNCIAS BATISTA, F. R. M. et al. Computational simulation applied to the investigation of industrial plants for bioethanol distillation. Computers and Chemical Engineering, v. 46, p. 1-16, 2012. DE CASTRO, H. F. et al. Fusel oil as precursor for aroma generation by biotransformation using lipase. Applied Biochemistry and Biotechnology - Part A Enzyme Engineering and Biotechnology, v. 77- 79, p. 817-826, 1999. DONALDSON, G. K. et al. Fermentive production of four carbon alcohols. WO 2007050671 2007. Fermentive production of four carbon alcohols: FERREIRA, M. C.; MEIRELLES, A. J. A.; BATISTA, E. A. C. Study of the fusel oil distillation process. Industrial and Engineering Chemistry Research, v. 52, n. 6, p. 2336-2351,2013. GEVO. Isobutanol — A renewable solution for the transportation fuels value chain 2014. Disponível em: < http://www.gevo.com/assets/pdfs/GEVO-wp-iso-ftf.pdf>. Acesso em: 11 de Outubro de 2014. JACQUES, K. A. et al. The alcohol textbook: a reference for the beverage, fuel and industrial alcohol industries. Nottingham University Press, 2003. PATIL, A. G.; KOOLWAL, S. M.; BUTALA, H. D. Fusel oil: Composition, removal and potential utilization. International Sugar Journal, v. 104, n. 1238, p. 51-58+63, 2002. PETROBRAS. Álcool Isoamílico BR. 2013. Disponível em: <http://www.br.com.br/wps/wcm/connect/c52f800043a7a2ce81a98fecc2 d0136c/ft-quim-alcool-isoamilico.pdf?MOD=AJPERES >. Acesso em: 15 de outubro de 2013. PETROM. Álcool Isoamílico - Pureza 99 %. 2014. Disponível em: <http://www.petrom.com.br/produtos/ai/aplicacoes.html >. Acesso em: 19 de Outubro de 2013 SOUZA JÚNIOR, M. T. Biorrefinarias: Presente e futuro. Agroenergia, v. 4, n. Ano 3, 2012. TIMILSINA, G.R. et al. The Impacts of Biofuel Targets on Land-Use Change and Food Supply: A Global CGE Assessment. World Bank Policy Research Working Paper WPS5513. World Bank, Washington, DC, 2010.

Claims (13)

1. Processo para recuperação de álcool isoamílico, etanol e butanol, caracterizado por compreender as seguintes etapas: a) Alimentação do óleo fúsel no DECANTADOR 1; b) Alimentação de água no DECANTADOR 1, formando-se um sistema bifásico compreendendo uma fase aquosa e uma fase orgânica; c) Separação da fase orgânica (fase leve) (DECANTADOR 1) da fase aquosa (fase pesada) (DECANTADOR 1); d) Remoção da fase aquosa obtida na etapa (c); e) Alimentação da fase orgânica obtida na etapa (c), na COLUNA 1; f) Separação da fase orgânica obtida na etapa (e) em seus componentes álcool isoamílico (fundo da coluna) (COLUNA 1), e uma mistura de metanol, etanol hidratado, propanol, butanol e água contidos no óleo fúsel (topo da coluna) (COLUNA 1); g) Obtenção de álcool isoamílico (fundo da coluna) (COLUNA 1); h) Alimentação da mistura de metanol, etanol, propanol, butanol e água contidos no óleo fúsel, obtida na etapa (f), na COLUNA 2; i) Separação do etanol hidratado (topo da coluna) (COLUNA 2) da mistura contendo propanol, butanol e água (fundo da coluna) (COLUNA 2); j) Remoção de propanol (na bandeja onde há maior acúmulo de propanol) (COLUNA 2) através da corrente R1; k) Obtenção de etanol hidratado (topo da coluna) (COLUNA 2); m) Alimentação da mistura propanol, butanol e água obtida na etapa (i), no DECANTADOR 2, formando-se um sistema bifásico com uma fase aquosa e uma fase orgânica; l) Separação da fase orgânica concentrada em butanol e da fase aquosa (DECANTADOR 2); o) Alimentação da fase aquosa obtida na etapa (m), na COLUNA 3; p) Alimentação da fase orgânica concentrada em butanol obtida na etapa (m), na COLUNA 4; q) Separação entre uma corrente concentrada em compostos orgânicos na fase vapor (topo da coluna) (COLUNA 3) e uma corrente que compreende água (fundo da coluna) (COLUNA 3); r) Resfriamento da corrente concentrada em compostos orgânicos na fase vapor (topo da coluna) (COLUNA 3) através do TROCADOR DE CALOR (1) e sua alimentação no DECANTADOR 2; s) Remoção da água compreendida na etapa (p); t) Separação entre uma corrente na fase vapor compreendendo água, etanol, propanol, álcool isoamílico e metanol (topo da coluna) (COLUNA 4) e o butanol (fundo da coluna) (COLUNA 4); u) Resfriamento da corrente na fase vapor contendo água, etanol, propanol, álcool isoamílico e metanol (topo da coluna) (COLUNA 4) através do TROCADOR DE CALOR (1) e sua alimentação no DECANTADOR 2; v) Obtenção de butanol (fundo da coluna) (COLUNA 4).

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a separação na etapa (c), ser realizada em temperatura variável entre 25 e 40 °C e pressão variável entre 40 kPa e 101,325 kPa.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a separação na etapa (f), ser realizada em temperatura variável entre 56 e 139 °C e pressão variável entre 30 kPa e 101,325 kPa.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a separação na etapa (i), ser realizada em temperatura variável entre 42 e 99 °C e pressão variável entre 20 kPa e 101,325 kPa.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a separação na etapa (m), ser realizada em temperatura variável entre 25 e 70 °C e pressão preferencial igual a 101,325 kPa.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a separação na etapa (p), ser realizada em temperatura variável entre 51 e 92 °C e pressão variável entre 30 e 110 kPa.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a separação na etapa (s), ser realizada em temperatura variável entre 67 e 115 °C e pressão variável entre 40 e 112 kPa.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a vazão de alimentação de óleo fúsel na etapa (a) compreender preferencialmente valores de pelo menos 1000 kg/h.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a vazão de alimentação de água na etapa (b) compreender a proporção preferencial de 1 kg de água para cada 100 kg de óleo fúsel alimentado de acordo com a etapa (a).

10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a vazão de retirada de propanol na etapa (j) compreender entre 0,8 % e 3 % da vazão de óleo fúsel na etapa a);

11. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a retirada de propanol na etapa (j) compreender a remoção de pelo menos 75 % do propanol.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a alimentação de água descrita na etapa (a) ser opcional e ser executada de acordo com a composição de óleo fúsel alimentado no processo.

13. Sistema para recuperação de álcool isoamílico, etanol e butanol, caracterizado por realizar o processo conforme descrito na reivindicação 1 e por compreender: a) meios de separação de misturas compreendendo pelo menos 4 colunas de destilação, COLUNA 1, COLUNA 2, COLUNA 3 e COLUNA 4, e pelo menos 2 decantadores, DECANTADOR 1 e DECANTADOR 2; as COLUNAS 1 e 2 são acopladas em série; a COLUNA 1 é acoplada à jusante do DECANTADOR 1; as COLUNAS 3 e 4 são acopladas ao DECANTADOR 2; b) meios de trocar calor selecionados dentre trocadores de calor com escoamento em contracorrente de contato indireto (TROCADOR DE CALOR 1);

Images