BR112020009129A2 - processo para a recuperação de cetonas e glicóis a partir de fermentação - Google Patents

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Abstract

Os métodos podem incluir a obtenção de cetonas e glicóis a partir de um processo de fermentação, o método incluindo: coletar um efluente gasoso e/ou um caldo fermentado do fermentador, em que o efluente gasoso compreende uma cetona e em que o caldo fermentado compreende um ou mais de glicol ou cetona; e executar pelo menos um de: transferência do efluente gasoso do fermentador para um módulo de recuperação de cetona; ou transferência do caldo fermentado para um módulo de separação de fluidos; e isolamento de um ou mais de: cetona do efluente gasoso; e glicol do caldo fermentado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE CETONAS E GLICÓIS A PARTIR DE FERMENTAÇÃO".
ANTECEDENTES
[0001] A fermentação microbiana produz vários compostos relevantes para a indústria que podem ser utilizados como matéria- prima para uma ampla faixa de aplicações na fabricação de polímeros. Os compostos de interesse são gerados como componentes do caldo e efluente gasoso que sai de um recipiente de fermentação como correntes de produto. O caldo de fermentação e o efluente gasoso são misturas complexas que contêm uma ampla faixa de componentes com características muito diferentes, tais como biomassa celular, sólidos insolúveis, água, matéria orgânica, íons inorgânicos e orgânicos e gases não condensáveis. O desafio está no isolamento de compostos de produto das várias impurezas, enquanto minimiza o tempo e os custos de energia associados ao processamento.
SUMÁRIO
[0002] Este resumo é fornecido para introduzir uma seleção de conceitos que são descritos mais abaixo na descrição detalhada. Este resumo não se destina a identificar as características fundamentais ou essenciais da presente matéria reivindicada, nem se destina a ser utilizado como uma ajuda na limitação do escopo da presente matéria reivindicada.
[0003] Em um aspecto, as modalidades aqui divulgadas referem- se aos métodos de obtenção de cetonas e glicóis a partir de um processo de fermentação, o método incluindo: coletar um efluente gasoso e/ou um caldo fermentado do fermentador, em que o efluente gasoso compreende uma cetona, e em que o caldo fermentado compreende um ou mais de glicol ou cetona; e a execução de pelo menos um de: transferir o efluente gasoso do fermentador para um módulo de recuperação de cetona; ou transferir o caldo fermentado para um módulo de separação de fluido; e o isolamento de um ou mais de: cetona do efluente gasoso; e o glicol do caldo fermentado.
[0004] Outros aspectos e vantagens da presente matéria reivindicada serão evidentes a partir da descrição a seguir e das reivindicações anexas.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0005] A Figura 1 é um diagrama de fluxo de um processo de fermentação de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0006] A Figura 2 é um diagrama de fluxo de uma purificação baseada na absorção da coluna de efluente gasoso do fermentador de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0007] A Figura 3 é um diagrama de fluxo de um processo de destilação de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0008] A Figura 4 é um diagrama de fluxo de um processo de pré- tratamento de um caldo fermentado de acordo com modalidades da presente invenção.
[0009] A Figura 5 é um diagrama de fluxo de um processo de destilação de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0010] A Figura 6 é um diagrama de fluxo de um processo de destilação reativa de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0011] A Figura 7 é um diagrama de fluxo de um processo de extração reativa de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0012] A Figura 8 é um diagrama de fluxo de um processo de evaporação de película fina de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0013] A Figura 9 é um diagrama de fluxo de um processo de remoção de sal de um caldo fermentado de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0014] A Figura 10 é um diagrama de fluxo de um processo de purificação de fermentação utilizando um processo de destilação reativa de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0015] A Figura 11 é um diagrama de fluxo de um processo de purificação de fermentação utilizando um processo de extração reativa de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0016] A Figura 12 é um diagrama de fluxo de um processo de purificação de fermentação utilizando um processo de evaporação de película fina de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0017] A Figura 13 é um diagrama de fluxo de um processo de purificação de fermentação utilizando um módulo de pré-tratamento em conjunto com um módulo de destilação de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0018] A Figura 14 é um diagrama de fluxo que resume várias disposições de módulo de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0019] A Figura 15 é um diagrama de fluxo de um processo de destilação reativa de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0020] A Figura 16 é um diagrama de fluxo de um processo de extração reativa de acordo com as modalidades da presente invenção.
[0021] A Figura 17 é um diagrama de fluxo de um processo de evaporação de película fina de acordo com as modalidades da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0022] Em um aspecto, as modalidades divulgadas nesta invenção referem-se aos processos para separar e purificar cetonas e glicóis produzidos através da fermentação microbiana. Em uma ou mais modalidades, os métodos de acordo com a presente invenção podem ser utilizados para recuperar produtos de fermentação orgânica, tais como cetonas e glicóis, a partir de soluções aquosas com várias concentrações de sal.
[0023] O uso de processos de fermentação em biorrefinarias está sendo utilizado para desenvolver matérias-primas renováveis para a produção industrial de plásticos e outros produtos químicos refinados. A expansão desses processos até escalas comercialmente relevantes apresenta vários desafios ao estabelecer condições ideais de crescimento microbiano, além do isolamento dos produtos puros derivados de produtos biológicos de misturas complexas de sais e materiais orgânicos obtidos em tanques de fermentação.
[0024] Os métodos de acordo com a presente invenção podem utilizar matérias-primas renováveis que são convertidas, através da fermentação, em vários produtos comercialmente relevantes que são isolados do efluente gasoso e/ou do caldo que sai do fermentador. Os produtos de acordo com a presente invenção podem incluir, por exemplo, cetonas, álcoois e glicóis, que são produzidos utilizando as vias metabólicas aproveitadas por processos biotecnológicos. Em uma ou mais modalidades, os processos de fermentação podem produzir glicóis e cetonas em caldos de fermentação e/ou correntes de efluente gasoso. Comparadas com o processo convencional para a produção desses produtos químicos, as composições das correntes possuem uma natureza única, particularmente devido à presença dos produtos alvo, altas concentrações de água e a presença de sais no caldo fermentado. Como um resultado, as correntes de produtos fermentados contêm impurezas e subprodutos que são distintos daqueles tipicamente associados à produção química industrial. Os métodos de acordo com a presente invenção abordam essas diferenças no processo de purificação.
[0025] Com particular consideração à Figura 1, uma configuração simples de fermentação é apresentada. Uma corrente de matéria- prima 102 é introduzida no fermentador 104, que contém um meio selecionado adaptado para o microrganismo particular que está sendo cultivado. Por exemplo, uma corrente de matéria-prima 102 pode conter água, açúcar, sais e várias misturas de nutrientes orgânicos e inorgânicos. Para fermentação aeróbica, um suprimento de ar 106 pode ser introduzido no fermentador para fornecer uma fonte de oxigênio. À medida que a fermentação progride, uma corrente de efluente gasoso 108 pode ser gerada contendo gases não condensáveis, água, várias cetonas, aldeídos e álcoois e vários contaminantes vestigials que saem do fermentador. O caldo fermentado 110 também pode ser capturado, o qual contém várias concentrações de água, glicóis, cetonas, álcoois, sais, ácidos carboxílicos, matéria orgânica e matéria inorgânica.
[0026] Os métodos de acordo com a presente invenção são direcionados a processos para separar e purificar compostos industrialmente relevantes, tais como cetonas e glicóis produzidos durante a fermentação, que podem ser recuperados em misturas de efluente gasoso e caldo fermentado obtidas a partir de um recipiente de fermentação. Após a recuperação, as correntes de saída podem ser tratadas separadamente. Em algumas modalidades, os métodos incluem isolar compostos voláteis de gases não condensáveis e outras impurezas através de várias tecnologias de separação de gás. Os compostos voláteis podem então ser processados ainda mais para recuperar e isolar produtos orgânicos tais como cetonas.
[0027] Em uma ou mais modalidades, o caldo fermentado pode ser transferido de um fermentador para um módulo de separação de fluidos, onde várias tecnologias de purificação podem isolar produtos valiosos tais como glicóis, álcoois e outros componentes. Em algumas modalidades, o caldo fermentado pode ser pré-tratado antes do encaminhamento para o módulo de separação de fluido, utilizando várias técnicas, incluindo esterilização, filtração, remoção de sal e concentração. Os voláteis na corrente de caldo fermentado podem ser transferidos para o módulo de separação de gás e combinados com os produtos de efluente gasoso em outras modalidades.
[0028] Os métodos de acordo com a presente invenção podem incluir o uso de módulos de separação de fluido que são adaptados com a separação de componentes de um caldo fermentado contendo sais. A presença de sais no caldo pode complicar o uso de destilação e outras técnicas de separação, porque essas técnicas podem utilizar a remoção de água que pode gerar sólidos e outras incrustações e/ou pode induzir a corrosão e outros efeitos negativos. Separação de Efluentes Gasosos e Recuperação de Cetonas
[0029] Em uma ou mais modalidades, processos e sistemas de acordo com a presente invenção podem incluir um módulo ou uma série de módulos para dividir uma corrente de efluente gasoso recebida de um fermentador em seus componentes constituintes. O efluente gasoso gerado a partir de um fermentador pode conter grandes proporções de gases não condensáveis, tais como O>, No e CO». Os gases Oz e N,) geralmente são o retorno de um suprimento de ar injetado no fermentador, enquanto que o CO>2 pode ser gerado como um subproduto do metabolismo microbiano. À medida que a corrente de produto de efluente gasoso é processada, a remoção de gases não condensáveis pode ser necessária para recuperar outros componentes valiosos da corrente de produto. Em algumas modalidades, a corrente de efluente gasoso pode ser processada em seus constituintes, por exemplo, para separar e purificar cetonas de outros componentes tais como gases não condensáveis.
Módulo de Separação de Efluentes Gasosos
[0030] Em uma ou mais modalidades, processos e sistemas de acordo com a presente invenção podem utilizar técnicas de purificação com base na absorção ou na condensação para processar o efluente gasoso do fermentador (108 na Figura 1). Com particular consideração à Figura 2, as tecnologias de separação de efluentes gasosos de acordo com a presente invenção podem incluir um módulo de absorção 200. A separação por absorção pode prosseguir mediante a transferência de uma corrente de efluente gasoso 202 de um fermentador (corrente 108 na Figura 1) para a parte inferior de uma coluna de absorção 204, que é então colocada em contato com um agente de absorção 206 (tal como água) introduzido na parte superior de uma coluna. A separação da mistura do produto ocorre como gases não condensáveis 208 (tais como CO>z, N? e O>), os quais possuem uma afinidade limitada pelo agente de absorção, que se deslocam através da coluna e saem dela. A corrente de produto remanescente 210 que sai da coluna 204 contém componentes solúveis da alimentação gasosa 202 que podem incluir água, cetonas, outras espécies de interesse e pequenas quantidades de gases não condensáveis. Existem muitos candidatos adequados para o agente de absorção 206, tais como a água, se a cetona tiver um baixo peso molecular. Módulo de Recuperação de Cetonas
[0031] Os componentes solúveis 210 obtidos da coluna de absorção podem incluir compostos oxigenados, cetonas, álcoois e outros compostos oxigenados, quantidades vestigiais de glicol e ácidos, os quais são esperados de estar em uma mistura líquida com absorvente, assim como uma quantidade muito pequena de gases não condensáveis. Há uma variedade de métodos pelos quais as cetonas podem ser recuperadas da solução diluída de componentes solúveis
210, incluindo, por exemplo, destilação, evaporação, extração líquido- líquido, pervaporação, etc. Em uma ou mais modalidades, os componentes solúveis 210 podem ser encaminhados para a coluna de destilação tal como aquela examinada abaixo em relação à Figura 3.
[0032] Com particular consideração à Figura 3, uma modalidade de um módulo de recuperação de cetona 300 é mostrada. Neste exemplo, a corrente líquida 302 proveniente de um módulo de separação de efluente gasoso (corrente 210 na Figura 2, por exemplo), que pode conter uma mistura de solvente, cetonas, álcoois, água, ácidos e quantidades vestigiais de glicóis e gases não condensáveis, é alimentada em uma coluna de destilação 304, em que o componente não volátil (e frequentemente aquoso) sai como uma corrente inferior 312. A corrente inferior 312 pode conter misturas de água, álcoois, cetonas e outros compostos oxigenados, ácidos e/ou glicóis em várias concentrações. A corrente suspensa 305 da coluna de destilação 304 pode ser esfriada ao sair da coluna, utilizando um trocador térmico 306, por exemplo. Em algumas modalidades, o condensador 306 pode ser seguido por um tanque de refluxo 308 para separar gases não condensáveis 314 (tais como dióxido de carbono, nitrogênio e oxigênio) de cetonas e outros componentes voláteis na corrente 316. Parte dos componentes não voláteis no fluxo 316 pode ser retornada à parte suspensa da coluna de destilação 304 para refluxo adicional em algumas modalidades. Em uma ou mais modalidades, a cetona 316 também pode ser recuperada em uma corrente lateral da coluna 304, abaixo de uma região de pasteurização.
[0033] O resíduo 312 da coluna de recuperação de cetona 304, que pode conter o solvente (tal como água), ácidos e glicóis, pode ser enviado para o tratamento de águas residuais ou pode ser tratado para remover os contaminantes do solvente, que podem ser recirculados de volta para a coluna de absorção 304 em algumas modalidades. O tratamento pode ser feito por destilação, evaporação, adsorção, extração líquido-líquido ou outra operação de unidade conhecida pelo estado da técnica. Os gases não condensáveis 314 da corrente suspensa 305 podem opcionalmente ser percorridos até um módulo de absorção, debatido em relação à Figura 2, a fim de recuperar as perdas residuais da cetona em algumas modalidades. Assim, em uma ou mais modalidades, as tecnologias utilizadas para processar os componentes de efluente gasoso podem incluir destilação acoplada com condensação parcial conforme debatido em 306 na Figura 3. Separação de Fluidos e Recuperação de Glicol
[0034] Em uma ou mais modalidades, processos e sistemas de acordo com a presente invenção podem incluir um ou mais módulos de separação de fluido que dividem as correntes de fluido obtidas de um fermentador em seus vários componentes constituintes. Em algumas modalidades, os módulos de separação de fluido podem ser utilizados para isolar cetonas, glicóis e outros compostos relevantes para o setor industrial dos processos de fermentação. Módulos de Separação de Fluidos
[0035] Os processos e sistemas de acordo com a presente invenção podem conter um ou mais módulos de separação de fluido para separar uma corrente de caldo fermentado obtida de um fermentador em seus vários componentes constituintes. Os caldos fermentados possuem uma série de características e componentes que são únicos quando contrastados com outros processos industriais utilizados para gerar matérias-primas. Além de água e compostos de interesse, uma corrente de caldo fermentado pode conter sólidos, sais, minerais, ácidos carboxílicos, compostos fenólicos, proteínas e açúcares não convertidos. Exemplos de sólidos incluem açúcares precipitados, tais como arabinose, manose, glicose e seus oligômeros, xilose e seus oligômeros e outros; vários produtos orgânicos tais como ácido succínico e lignina precipitada; e biomassa incluindo bactérias vivas e mortas, leveduras e outros micróbios.
[0036] Nos caldos de fermentação, os sais são frequentemente utilizados para criar condições favoráveis aos microrganismos e estão frequentemente presentes nos processos a jusante em concentrações visíveis. A precipitação de sal pode se tornar um problema, principalmente através da formação de sais insolúveis ou por evaporação da água. Os sais precipitados podem provocar problemas de fluxo, além de incrustações na superfície de transferência de calor, o que pode resultar em tempo e despesas financeiras para enfrentar. No entanto, também é previsto que, em uma ou mais outras modalidades, essa remoção de sal não seja necessária e o glicol seja recuperado de um caldo fermentado contendo sal. Nesses casos, deve-se tomar cuidado para que a concentração de água do caldo seja mantida acima do limite de solubilidade dos sais, a fim de evitar a precipitação de sal. Além do mais, os materiais que entram em contato com as correntes de fermentação devem ser selecionados levando em consideração os tipos de sais nas correntes de produção. Por exemplo, alguns sais tais como cloretos, são conhecidos por seu alto potencial de corrosão, e os equipamentos que manipulam as correntes de produto com esses sais devem ser resistentes à corrosão.
[0037] Os métodos de acordo com a presente invenção podem ser utilizados para remover produtos de interesse a partir de correntes de produto que contêm uma faixa de concentrações de sal utilizando um ou mais módulos de separação de fluido que podem operar por várias técnicas que podem incluir destilação, destilação reativa (RD), extração reativa (RE), evaporação de película fina (TFE), evaporação de caminho curto (SPE), cromatografia contínua e cromatografia em batelada. Além disso, em uma ou mais modalidades, os métodos de separação de componentes de um caldo fermentado tendo uma alta concentração de sais podem envolver o uso de um agente de separação que intensifica a separação de produtos de interesse tais como cetonas e glicóis de um caldo fermentado. Várias técnicas possíveis são debatidas, por sua vez, como se seguem. Série de Destilação
[0038] Métodos de recuperação de glicol a partir de soluções aquosas podem incluir destilação por uma ou mais colunas de destilação. Quando os sais estão presentes no caldo, sua precipitação nos equipamentos do processo, quimicamente ou como resultado da evaporação da água, pode provocar problemas de fluxo no processo, incrustações na superfície e muitas vezes levar à paralisação para resolver esses problemas. Os sais são necessários para criar condições favoráveis de fermentação para os microrganismos e estão frequentemente presentes em processos a jusante em concentrações não desprezíveis.
[0039] Em uma ou mais modalidades, uma série de destilação pode ser utilizada para purificar o glicol e outros compostos alvo, após a remoção ou redução da concentração de sal utilizando um módulo de remoção de sal ou outro módulo de pré-tratamento, debatido abaixo. Em algumas modalidades, uma corrente de produto que sai de um módulo de remoção de sal pode ser separada utilizando uma série de destilação tendo duas ou mais colunas de destilação para recuperar os produtos orgânicos tais como glicóis. Com particular consideração à Figura 5, uma disposição de amostra das colunas de destilação em um módulo de destilação 500 é mostrada. Visto que uma corrente de produto 502 (que pode incluir, por exemplo, água, produtos orgânicos mais leves, glicol e produtos orgânicos mais pesados) entra em uma primeira coluna de destilação 504, a água e os produtos orgânicos mais leves podem ser removidos como uma corrente suspensa 506. A corrente inferior 508 contém compostos tais como glicol e outros pesados, que são transferidos para uma segunda coluna de destilação 510 na série. O glicol e outros compostos saem da segunda coluna 510 como uma corrente suspensa 512, enquanto os pesados são ejetados como corrente inferior 514. Destilação Reativa
[0040] A destilação reativa é uma técnica de intensificação de processos, na qual uma reação química e uma destilação ocorrem em um único equipamento. Em uma ou mais modalidades, os módulos de separação de fluidos podem incluir o uso de destilação reativa para separar polióis tais como glicol de um caldo fermentado, mediante a reação do poliol com um agente de separação tendo uma espécie de carbonila (por exemplo, aldeídos ou cetonas) que reage com os polióis para formar o acetal correspondente. Os acetais de acordo com a presente invenção incluem cetais ou acetais preparados a partir da reação de espécies de carbonila, incluindo respectivamente cetonas ou aldeídos com álcoois e incluem compostos historicamente referidos como cetais e acetais. Além disso, os acetais de acordo com a presente invenção incluem acetais cíclicos como dioxolanos e dioxanos. Espécies de acetais tais como dioxolanos são frequentemente mais voláteis do que o poliol correspondente e possuem uma capacidade reduzida para a ligação de hidrogênio, permitindo que o acetal seja separado da solução na coluna de destilação reativa. Também é previsto que o "acetal" conforme aqui utilizado possa representar uma mistura heterogênea de acetais gerados a partir de várias espécies de carbonila presentes em uma corrente de produto, incluindo acetais gerados tanto de cetonas quanto de aldeídos.
[0041] Com particular consideração à Figura 6, uma modalidade de um módulo de separação de fluido 600 que incorpora uma coluna de destilação reativa é mostrada. Na modalidade, uma corrente de caldo 602 (que foi clarifcada e opcionalmente concentrada) é transferida para a coluna de destilação reativa 604, enquanto que o agente de separação 606 (uma espécie de carbonila, por exemplo) é alimentado na coluna 604 em outro local. Em uma ou mais modalidades, o glicol presente na corrente de caldo 602 reage com o agente de separação 606 na coluna 604, transformando o glicol na forma de acetal correspondente por meio de uma reação com o agente de separação na presença de um catalisador. No caso da reação de glicol e uma espécie de carbonila, um acetal cíclico é formado. Por exemplo, o monoetilenoglicol reage com o formaldeído formando 1,3- dioxolano e água, enquanto que o monoetilenoglicol reage com a acetona concedendo o 2,2-dimetil-1,3-dioxolano. As formas de acetal de glicol são mais voláteis do que a água e podem ser destiladas como uma corrente suspensa 608 em conjunto, muitas vezes com alguma concentração de espécies de carbonila residuais. A conversão em acetais pode ocorrer na presença de um catalisador em algumas modalidades. Os catalisadores podem incluir ácidos minerais tais como ácido clorídrico ou resinas de troca iônica. As reações de formação de acetal são reações de equilíbrio e os excessos estequiométricos de espécies de carbonila podem ser utilizados para conduzir a reação em taxas de conversão mais elevadas em algumas modalidades.
[0042] Em uma ou mais modalidades, uma parte da água pode deixar a coluna de destilação reativa 604 com acetal obtido como sobrecargas 608, devido à formação de um azeótropo de ebulição mínima entre o acetal e a água. No entanto, a maior parte da água pode permanecer no fundo da coluna 604 para maximizar a solubilidade dos sais no caldo remanescente, o que pode sair da coluna como corrente inferior 610. As sobrecargas da coluna de destilação reativa 608 são passadas para uma segunda coluna de destilação 612, onde o agente de separação não reagido (isto é, uma espécie de carbonila tal como aldeído ou cetona) é recuperado como uma corrente suspensa 614 e reciclado de volta para a primeira coluna
604.
[0043] O resíduo 616 da segunda coluna 612 é enviado para uma terceira coluna de destilação 618 (coluna de hidrólise), onde a água 620 é adicionada para hidrolisar o acetal para obter o glicol correspondente. A corrente inferior 624 da coluna de hidrólise 618 é uma mistura de água/glicol, e isso é finalmente enviado para uma coluna de destilação final 626 para remover a água como uma corrente suspensa 628, enquanto que o glicol é obtido em 630. Em uma ou mais modalidades, as cetonas ou os aldeídos obtidos de um caldo fermentado como um coproduto da fermentação podem ser utilizados como agente de separação 606 utilizado para destilação reativa.
[0044] Em algumas modalidades, a corrente de fluxo 630 pode ser enviada para uma coluna de destilação final onde os compostos pesados são retirados em uma corrente inferior, enquanto o glicol purificado é obtido como uma corrente suspensa. Em algumas modalidades, o glicol purificado pode ser coletado e armazenado após o esfriamento por um trocador térmico. Embora o glicol seja mostrado como um poliol representativo neste exemplo, está previsto que o processo possa ser adaptado para capturar outras espécies de poliol contendo dois ou mais grupos alcoólicos disponíveis e/ou dois ou mais átomos de carbono, 1,3 propileno glicol, por exemplo. Extração Reativa
[0045] Em uma ou mais modalidades, a extração reativa pode ser utilizada como uma técnica de intensificação de processo, na qual uma reação química e uma extração por solvente ocorrem em um único processo combinado para separar glicóis e outros orgânicos.
Semelhante à destilação reativa debatida acima, a extração reativa opera através da modificação da solubilidade e da volatilidade dos glicóis pela sua reação com um agente de separação para gerar o acetal correspondente ou acetal cíclico. Além disso, é introduzido um solvente na coluna de destilação reativa, que extrai espécies hidrofóbicas e não polares da corrente de caldo clarificado fermentado aquoso se um módulo de pré-tratamento for utilizado. A extração reativa utiliza a mudança na afinidade do glicol convertido (dioxolano, por exemplo) para a fase de solvente orgânico, auxiliando a separação. A hidrólise do glicol convertido regenera o produto de glicol a jusante.
[0046] Com particular consideração à Figura 7, um módulo de extração reativa 700 é mostrado. Uma corrente de caldo fermentado 702 (que foi clarificado e/ou concentrado em algumas modalidades) é transferida para a coluna de extração reativa 704. A extração reativa é então iniciada pela conversão de glicol em acetal utilizando o agente de separação 706, tal como aldeído ou cetona, que é combinado com o caldo 702 na coluna de extração reativa 704. Depois disso, em vez de destilar o acetal da mistura aquosa, como descrito em relação à Figura 6, o dioxolano é extraído utilizando um solvente 708, que é transferido da coluna 704 como corrente 710 contendo reagente, acetal, solvente e uma fração de água.
[0047] A fase rica em solvente 710, contendo o acetal, é então retirada e enviada para uma coluna de destilação 712 para recuperar o solvente como corrente 714. Na torre 712, o acetal é recuperado como corrente suspensa 716 e o solvente é removido na parte inferior 714 é reciclado de volta para a coluna de extração reativa 704. O fluxo de acetal é enviado para uma coluna de destilação reativa 720, chamada coluna de hidrólise, onde a água 718 é adicionada para reverter o acetal de volta para glicol, que sai como corrente inferior 722 como uma mistura com água. A corrente suspensa 724 contém principalmente agente de separação revertido, tal como um aldeído ou cetona, que pode ser reciclado de volta à coluna de extração reativa
704. O resíduo 722 desta coluna de hidrólise é, mais uma vez, uma mistura de água e glicol, e isso é finalmente enviado para uma coluna de destilação final 726 para gerar uma corrente suspensa 728 contendo água e uma corrente inferior 730 contendo glicol. Em uma ou mais modalidades, a corrente de fluxo 730 pode ser enviada para uma coluna de destilação final, onde compostos pesados são retirados em uma corrente inferior, enquanto que o glicol é obtido em uma corrente suspensa. Em algumas modalidades, o glicol purificado pode ser coletado e armazenado após o esfriamento por um trocador térmico. Uma vantagem das configurações tais como aquelas descritas é que as cetonas já presentes no processo como coproduto da fermentação, podem ser utilizadas como um agente de separação 706 para a extração reativa.
[0048] O solvente pode ser selecionado para promover a recuperação do acetal na fase orgânica. Em uma ou mais modalidades, os solventes orgânicos podem incluir tolueno, etilbenzeno, o-xileno e similares. A fase aquosa 731 da coluna de extração reativa 704 pode conter água, sais, açúcares, agente de separação, acetais e solvente em algumas modalidades. Depois de sair da coluna de extração reativa 704, a fase aquosa 731 pode ser transferida para a coluna de destilação 732 equipada com um decantador 736. O agente de separação, acetal e solvente são recuperados na fase orgânica do decantador 736 como corrente 738 e podem ser reciclados na coluna de recuperação de solvente 712 em algumas modalidades. Uma vantagem desta configuração é que as cetonas já estão presentes no processo como um coproduto da fermentação, podem ser utilizadas como agente de separação 706 utilizado para extração reativa. Por exemplo, o resíduo 731 da coluna de extração reativa 704 pode ser enviado para a coluna de destilação 732, a fim de recuperar solventes, reagentes e eliminar a água residual. Por exemplo, o resíduo 731 pode ser separado em uma corrente suspensa 733, que pode ser esfriada utilizando o trocador térmico 734 e passada para o decantador 736 para separar a corrente suspensa 733 em uma fração 738 que contém orgânicos tais como aldeídos, cetonas, acetais e solvente, e uma fração de água 740. À água e outros componentes pesados que saem da coluna 732 como o resíduo podem ser recuperados como corrente 742.
Módulos de Evaporador
[0049] Em uma ou mais modalidades, um módulo de separação de fluido pode incorporar um ou mais evaporadores de película fina e/ou evaporadores de caminho curto para recuperar produtos orgânicos e água, enquanto os sais e componentes mais pesados tais como açúcares são separados. Em algumas modalidades, uma corrente de caldo clarificado fermentado pode ser concentrada em um módulo de concentração e transferida para um evaporador de primeiro estágio para recuperar uma corrente enriquecida em glicol e água. Um evaporador do segundo estágio, trabalhando a uma pressão mais baixa, também pode ser adicionado ao sistema para ajudar a recuperar o glicol do líquido do primeiro evaporador. Nesse caso, o fluxo evaporado do segundo evaporador é condensado e bombeado de volta para o primeiro evaporador e o líquido, que agora contém uma maior concentração de sal, é expurgado do sistema.
[0050] Os evaporadores de película fina impedem que os sais dos caldos fermentados grudem nas superfícies aquecidas. Essa tecnologia também possui várias vantagens tais como tempo de permanência curto, altos coeficientes de transferência de calor devido ao fluxo turbulento, capacidade de lidar com altas concentrações de sólidos e materiais viscosos, e menos decomposição do produto, resultando em maiores rendimentos. Construtivamente, um evaporador de película fina é formado a partir de um recipiente vedado equipado com uma camisa de aquecimento. A alimentação flui pela parede do evaporador por gravidade, com ou sem a ajuda de limpadores mecânicos, e forma uma película fina que cobre a superfície de evaporação e conduz os pesos pesados até uma saída inferior. Devido ao aquecimento e ao vácuo aplicado, os componentes voláteis são evaporados e depois liquefeitos em um condensador externo. Os componentes que não são evaporados são bombeados para fora ou descarregados.
[0051] Em algumas modalidades, evaporadores de caminho curto podem ser utilizados para recuperação de glicol. Também conhecido como destilador molecular, um evaporador de caminho curto (SPE) é muito semelhante ao evaporador de película fina, exceto pelo fato de conter um condensador concentricamente fixado dentro do mecanismo. Um SPE geralmente consiste em dois corpos cilíndricos concêntricos, nos quais um atua como superfície de evaporação e o outro atua como superfície de condensação. A alimentação do material líquido a ser concentrado/destilado cai através da parede aquecida e vaporiza parcialmente. À medida que o vapor é gerado, ele encontra a parede fria e se condensa.
[0052] Em algumas modalidades, um agente de separação tal como um agente incorporador de sal, é introduzido no meio do caldo para manter os sais na fase líquida, durante a evaporação de película fina e a evaporação de caminho curto, por exemplo, enquanto que os componentes orgânicos mais leves, tais como cetonas e glicóis, são evaporados e coletados pelo evaporador de película fina. Os agentes incorporadores de acordo com a presente invenção são produtos viscosos que são geralmente de um peso molecular mais elevado do que o composto de cetona ou glicol alvo. Devido à natureza viscosa dos produtos químicos, os açúcares da matéria-prima ou o glicerol podem ser utilizados como agentes incorporadores de sal que mantêm os sais na fase líquida, enquanto que os componentes voláteis e a água vaporizam da solução. Em uma ou mais modalidades, os agentes incorporadores de sal (tais como glicerol neste exemplo) podem ser adicionados a um caldo clarificado fermentado em uma concentração excessiva, de tal modo que os sais sejam mantidos na fase líquida e carregados para o fundo do evaporador.
[0053] Com particular consideração à Figura 8, uma modalidade de um módulo de separação de fluido utilizando uma disposição de evaporadores de película fina. Um caldo fermentado 802 (que foi clarificado e opcionalmente concentrado em algumas modalidades) pode ser combinado com um agente incorporador de sal da corrente 810 e transferido para um evaporador de película fina 812 para evaporar o glicol, componentes leves e água, enquanto que os sais são carregados pelo agente de separação e transportados para a saída inferior do evaporador em 836, juntamente com outros componentes, tais como sais e açúcares. O agente de separação/agente incorporador também evita que os sais se fixem nas paredes do evaporador e intensifica a recuperação de glicol na corrente evaporada.
[0054] Se o agente de separação/agente incorporador ainda contiver uma quantidade considerável de glicoli um segundo evaporador 838, trabalhando em uma pressão mais baixa, pode ser adicionado para recuperar o glicol do líquido proveniente do primeiro evaporador como corrente 836. Nesse caso, o fluxo evaporado 842 do segundo evaporador 838, que é rico no agente incorporador de sal, mas também contém glicol, é passado através do condensador 840 e bombeado de volta para o primeiro evaporador 812. Qualquer agente de separação não reciclado sai da parte inferior do segundo evaporador de película fina como corrente 844. A corrente 844 é frequentemente rica em agente incorporador de sal e sais, e pode ser considerada uma corrente de resíduos em algumas modalidades. Nos caldos de fermentação contendo altas concentrações de açúcares e/ou glicerol, a quantidade de composição 810 necessária para reciclar o agente incorporador na corrente 842 pode ser insignificante para nada.
[0055] O produto destilado 814 do primeiro evaporador 812 em qualquer uma das modalidades acima pode ser enriquecido em glicol, produtos orgânicos leves, agente incorporador de sal e água, que é depois enviado para um condensador parcial 816, onde o glicol é condensado como corrente 820, enquanto que a água, os produtos orgânicos leves e um pouco de glicol saem como a corrente suspensa
818. A corrente 820 contendo glicol, agente incorporador de sal, produtos orgânicos leves e água pode então ser transferida para uma série de destilação contendo as colunas 822 e 830 para produzir o glicol purificado. Por exemplo, a corrente 820 é transferida para a coluna 822, que é separada na parte superior 824 contendo água e produtos orgânicos leves e a corrente inferior 826 contendo glicol, orgânicos pesados e agente incorporador de sal. A corrente 826 é então polida na coluna 830 para gerar uma corrente de produto de glicol 832 e componentes pesados e fração de agente incorporador
834. Em uma configuração alternativa, o destilado proveniente do primeiro — evaporador 812 é completamente condensado no condensador 816 e depois é enviado diretamente a uma série de destilação tal como as colunas 822 e 830. Aqui, a primeira coluna de destilação 822 remove a água no produto superior 824 e seu produto inferior 826 é enviado para a segunda coluna 830, onde o glicol é recuperado na parte superior 832 e na parte inferior 834 que contém os componentes pesados é expurgado do processo.
[0056] Embora os exemplos apresentados incluam o agente incorporador, também é previsto que os módulos de separação de fluidos que incorporam a evaporação de película fina possam ser executados sem agentes de separação ou mediante o uso de agentes de separação endógenos tais como açúcares, mediante a modificação da concentração de açúcares aplicados e saída do fermentador. Módulos de Cromatografia
[0057] Os módulos de separação de fluido de acordo com a presente invenção podem incluir um ou mais módulos cromatográficos. Os métodos cromatográficos de acordo com a presente invenção podem incluir a separação de solutos em uma mistura com base nas diferenças nas taxas de migração através de um sistema de duas fases. Embora possa ser utilizada como uma técnica analítica para a identificação de componentes em uma mistura, a cromatografia pode ser utilizada em grande escala contínua para separar e purificar os produtos em várias sínteses.
[0058] Na cromatografia em batelada, um pulso da mistura de alimentação é injetado em uma coluna acondicionada com um adsorvente e um fluxo contínuo de um solvente passa continuamente através da coluna. Devido à diferença de afinidade do adsorvente com os vários solutos, eles migram através da coluna em velocidades distintas e, portanto, são separados. No entanto, visto que a operação em batelada é muitas vezes ineficiente, exigindo grandes quantidades de solvente e fazendo um uso ineficiente da coluna durante a separação, os sistemas cromatográficos contínuos foram desenvolvidos para fornecer uma operação mais eficiente, resultando em maior produtividade.
[0059] Em uma ou mais modalidades, o módulo de cromatografia pode ser configurado para executar cromatografia contínua. A produção em grande escala de produtos cromatográficos pode requerer sistemas contínuos e autônomos que oferecem maior eficiência e menor consumo de solvente do que as unidades de batelada. O leito móvel simulado é uma técnica cromatográfica contínua estabelecida utilizada em vários campos. Vários outros sistemas contínuos também foram desenvolvidos tais como True Moving Bed (TMB), leito móvel simulado (SMB), pseudo-SMB, intermitente-SMB, supercrítico SMB, SMB supercrítico, Gradient SMB, POWERFEEDTY, MODICON'Y, sistemas de correntes externas variáveis, VARICOLTY, Multi-Feed e outros.
[0060] Em uma ou mais modalidades, um caldo fermentado pode ser processado por um módulo de remoção de sal e passado através de um módulo de cromatografia para gerar pelo menos uma fração contendo glicol purificado e pelo menos uma fração contendo outros coprodutos de fermentação. Em algumas modalidades, a operação do módulo de cromatografia pode ser realizada em bateladas ou por um processo contínuo. Módulo de Remoção de Sal
[0061] Os módulos de separação de fluido de acordo com a presente invenção podem incluir o processamento de um caldo fermentado para obter glicóis e outras espécies de interesse por tratamento sequencial por um módulo de remoção de sal para remover sais e outras espécies iônicas, seguido de tratamento com uma série de destilação para enriquecer com relação ao composto alvo.
[0062] Os módulos de remoção de sal de acordo com a presente invenção podem incluir várias tecnologias, tais como filtração, precipitação, troca iônica e eletrodiálise. Os módulos de pré- tratamento para remoção de sal podem ser aplicados separadamente ou combinados, dependendo das características do caldo. Como utilizado nesta invenção, "remoção de sal" pode incluir a remoção completa da concentração de sal de uma corrente líquida ou a remoção de uma parte da concentração de sal.
[0063] Em uma ou mais modalidades, os glicóis e outras espécies de interesse podem ser purificados a partir de um caldo clarificado fermentado, através da remoção dos sais utilizando um módulo de remoção de sal seguido de separação de glicóis utilizando um módulo de separação de fluido. Em algumas modalidades, os métodos podem incluir a purificação de glicóis e outras espécies de interesse, mediante a remoção de pelo menos uma parte dos sais utilizando um módulo de pré-tratamento. Filtração
[0064] As tecnologias de filtração tais como nanofiltração, podem ser utilizadas para remover sais dissolvidos. A nanofiltração pode separar íons multivalentes de uma corrente líquida com eficiências consideráveis.
[0065] Em uma ou mais modalidades, os métodos de remoção de sal podem ser utilizados para remover sais do caldo fermentado. Com particular consideração à Figura 9 um módulo de remoção de sal que incorpora uma série de técnicas é mostrado. A corrente de caldo clarificado fermentado 902 passa através de uma nanofiltração (NF) 904, gerando um retentado de NF 906. Uma vez que o retentado de NF é removido, a corrente é então transferida para uma seção de troca iônica 908 que captura as espécies carregadas e produz uma corrente de sal reduzida 910. Módulo de Precipitação
[0066] Outras técnicas que podem ser utilizadas para reduzir a concentração de sal incluem a precipitação seguida por uma etapa de separação de sólidos. A precipitação pode se referir à precipitação química ou precipitação evaporativa (cristalização, por exemplo). Na precipitação química, um composto estranho ao processo é introduzido, alterando a solubilidade e provocando a precipitação de sais. Na precipitação evaporativa ou cristalização, o solvente é removido além dos limites de solubilidade dos sais, fazendo com que uma parte dos sais se cristalize e precipite. Os sais precipitados podem então ser removidos por várias técnicas, incluindo decantação, centrifugação, filtração ou outra forma conhecida de separação de sólidos. Troca lônica
[0067] Em uma ou mais modalidades, os métodos de remoção de sal podem incluir o uso de troca iônica para remover uma parte do sal de uma corrente de caldo clarificado fermentada antes da passagem do fluido através de um módulo de separação de fluido. Na tecnologia de troca iônica, um caldo clarificado fermentado passa através de uma ou mais unidades de troca iônica, onde os íons de cargas opostas são atraídos e retidos nas resinas de troca iônica. Os íons removidos são substituídos por outros íons. As resinas podem ser catiônicas, aniônicas ou com carga mista. Os trocadores iônicos podem ser utilizados em série, e podem incluir seções de trocadores catiônicos e aniônicos. Dependendo das características do caldo fermentado, várias unidades de troca iônica podem ser utilizadas, opcionalmente com uma etapa de evaporação para concentrar a solução clarificada entre as séries. Após extrair íons de uma corrente, a resina satura progressivamente e as unidades de troca iônica precisam ser regeneradas utilizando produtos químicos apropriados para a carga da unidade, incluindo ácidos e bases, que geram um efluente. Em uma modalidade particular, o módulo de troca iônica pode ser precedido por uma unidade de nanofiltração. Essa tecnologia é eficaz para remover parcialmente íons não monovalentes e pode aliviar as cargas de íons impostas aos módulos de troca iônica. Eletrodiálise
[0068] Em uma ou mais modalidades, a remoção de sal pode incluir uma ou mais células de eletrodiálise. A eletrodiálise é uma técnica na qual os íons são transportados através de uma membrana de troca iônica acionada eletricamente. As membranas de eletrodiálise podem ser catiônicas ou seletivas de ânions, permitindo que apenas as mesmas espécies carregadas passem e rejeitando as cargas opostas. Em um emaranhado de células de eletrodiálise, várias membranas de seletividade alternada são colocadas para maximizar a retenção de íons. A eletrodiálise também é útil, pois não requer uma etapa de regeneração. Em uma modalidade específica, o módulo de eletrodiálise pode ser precedido por uma unidade de nanofiltração. Essa tecnologia é eficaz para remover parcialmente os íons não monovalentes e pode aliviar as cargas iônicas impostas aos módulos de eletrodiálise.
[0069] Após a remoção do sal por um módulo de tratamento de sal, o glicol e outras espécies de interesse podem ser isolados utilizando uma coluna de destilação ou uma série de destilação tal como aquela debatida em relação à Figura 5 e o texto anexo.
[0070] A remoção de sal de acordo com a presente invenção também pode incluir nanofiltração seguida por troca iônica em algumas modalidades, ou por precipitação e/ou nanofiltração seguida por troca iônica em outras modalidades. Em ainda outras modalidades, a precipitação e/ou nanofiltração pode ser executada e seguida por eletrodiálise. Em outras modalidades, a remoção de sal pode ser feita por precipitação e/ou nanofiltração seguida por troca iônica e/ou eletrodiálise. Além disso, em todas as modalidades não limitativas descritas anteriormente, uma etapa de remoção de água pode ser executada entre os módulos, tal como evaporação ou separação por membrana (osmose reversa) Embora vários exemplos sejam apresentados para maior clareza, prevê-se que a natureza modular das técnicas debatidas acima permita que qualquer combinação de módulos de pré-tratamento e remoção de sal seja executada antes e/ou após o uso de módulos de separação de fluidos sem se afastar do escopo da presente invenção. Processamento de Pré-tratamento do Caldo Fermentado
[0071] Em uma ou mais modalidades, um caldo fermentado deve passar por vários pré-tratamentos antes do processamento por um módulo de separação de fluido. Os métodos de pré-tratamento de acordo com a presente invenção podem incluir a redução de sólidos e do teor de sal de um caldo fermentado. Módulos de Pré-tratamento
[0072] Em uma ou mais modalidades, um caldo fermentado da corrente inferior de um fermentador (isto é, caldo 110 do fermentador 104 na Figura 1) é pré-tratado antes da purificação de glicóis e outros componentes no processamento a jusante nos módulos de separação de fluidos. Os módulos de pré-tratamento podem ser colocados em linha antes de um módulo de separação de fluido em algumas modalidades. Após o processamento por um módulo de pré- tratamento e um módulo de separação de fluido, a corrente de produto gerada pode ser enviada para uma ou mais colunas de destilação ou tecnologia de separação semelhante para isolar os glicóis purificados e outras espécies de interesse.
[0073] Em algumas modalidades, o pré-tratamento de um caldo fermentado pode incluir esterilização e/ou clarificação para remover sólidos, biomassa e matéria orgânica. Por exemplo, o caldo de fermentação pode conter sólidos, sais, minerais, ácidos carboxílicos, aldeídos, compostos fenólicos, furanos, cetonas, glicóis, álcoois, proteínas e açúcares não convertidos. Exemplos de sólidos incluem açúcares precipitados (arabinose, manose, glicose e seus oligômeros, xilose e seus oligômeros, etc.), ácido succínico, lignina precipitada e biomassa (bactérias ou células de levedura). Assim, o pré-tratamento de um caldo fermentado pode incluir centrifugação para remover células e outros sólidos precipitados isoladamente ou seguidos por uma ou mais técnicas de filtração, incluindo microfiltração, ultrafiltração e nanofiltração para remover açúcares não convertidos, moléculas grandes e detritos celulares. Em uma ou mais modalidades, a clarificação pode ser efetuada sem centrifugação e utilizando uma ou mais técnicas de filtração.
[0074] Em uma ou mais modalidades, as células e outros sólidos obtidos a partir de técnicas de clarificação tais como a centrifugação, podem ser lavados para recuperar o glicol contido na umidade da célula. Em outra modalidade, a centrifugação é seguida por microfiltração e/ou ultrafittação e/ou nanofilttação para remover açúcares não convertidos, detritos celulares e outras moléculas grandes solubilizadas. Em algumas modalidades, a clarificação é realizada por uma microfiltrtação seguida por ultrafiltração e/ou nanofiltração.
[0075] O termo "caldo clarificado fermentado" que será utilizado a seguir significa o produto fermentado cujas células e outros sólidos foram removidos parcial ou completamente.
[0076] Com particular consideração à Figura 4 um módulo de pré- tratamento que incorpora uma série de técnicas de pré-tratamento é mostrado. À medida que o caldo fermentado 402 sai do fermentador, o caldo é centrifugado em 404 para remover sólidos e biomassa 406. À fração líquida continua para a microfilttação 408 para outra clarificação, que remove sólidos adicionais e biomassa 407, antes de passar para a ultrafiltração (UF) 410, gerando retentado de UF 412 antes de passar para a nanofiltração (NF) 414 e gerar um retentado de NF (416) e um caldo clarificado fermentado 415. Módulo de Separação de Produtos Orgânicos Leves
[0077] Em uma ou mais modalidades, processos e sistemas de acordo com a presente invenção podem incluir um módulo de separação de cetona e produtos orgânicos leves para recuperar a cetona e os produtos orgânicos leves remanescentes que podem estar presentes no caldo clarificado fermentado. Os métodos para separação de cetona e produtos orgânicos leves do caldo clarificado fermentado podem incluir destilação por uma ou mais colunas de destilação e/ou evaporação em um sistema de evaporador.
[0078] Em uma ou mais modalidades, uma ou mais colunas de destilação podem ser utilizadas para separar a cetona e outros compostos mais leves do caldo clarificado fermentado, após a remoção de sólidos e células utilizando um módulo de pré-tratamento, debatido acima. Em algumas modalidades, uma corrente de produto que sai do módulo de pré-tratamento pode ser separada utilizando uma série de destilação tendo uma ou mais colunas de destilação para recuperar cetona e produtos orgânicos leves tais como aldeídos e álcoois. Como um exemplo, com particular consideração à Figura 10, o caldo fermentado deixa o fermentador 1002 como corrente 1005, que pode então ser pré-tratada utilizando um módulo de pré-tratamento 400, que pode remover células, sólidos e uma parte dos sólidos e sais da corrente 1005, que é então transferida para a coluna de destilação
1018. A coluna de destilação 1018 pode remover os voláteis tais como gases não condensáveis dissolvidos, água, cetonas e outros produtos orgânicos, que podem então ser encaminhados como corrente 1016 e combinados com a corrente 1010 que entra no módulo de destilação 300 e processados em conformidade. Módulo de Concentração
[0079] Em uma ou mais modalidades, um módulo de concentração pode incluir uma série de destilação que pode incluir uma primeira coluna de destilação que concentra produtos orgânicos e outros compostos no caldo clarificado fermentado. Uma fração da água removida do caldo concentrado pode sair de uma corrente suspensa da coluna, enquanto a concentração de sais na corrente concentrada remanescente permanece abaixo do ponto de saturação, minimizando ou eliminando a possível precipitação de sal.
[0080] A etapa de concentração não se limita a uma coluna de destilação, outros tipos de tecnologias podem ser utilizados tais como colunas de efeito múltiplo ou evaporadores, incluindo a recompressão de vapor térmico, evaporadores de recompressão de vapor mecânico ou uma combinação de efeito múltiplo e recompressão de vapor térmico, ou recompressão mecânica de vapor. Processo de Tratamento Adicional de Produtos do Caldo Fermentado
[0081] Os métodos de acordo com a presente invenção podem envolver o uso de módulos de remoção de cor e odor para refinar as correntes contendo produtos obtidos a partir de um módulo de separação de fluidos ou mesmo entre as etapas descritas dentro de um módulo de separação de fluidos. Em algumas modalidades, os módulos de remoção de cor e odor podem ser colocados em linha dentro de um módulo de separação de fluidos antes da separação do estágio final de glicol e outros produtos, tal como antes de passar uma corrente contendo produto para uma coluna de destilação ou série de destilação. Módulos de Remoção de Cor e Odor
[0082] Em uma ou mais modalidades, os métodos de acordo com a presente invenção podem incorporar módulos de remoção de cor e odor para refinar as correntes contendo produtos de interesse. Compostos tais como açúcares residuais, aldeídos, cetonas, compostos fenólicos, derivados de furano e outros podem introduzir corantes que podem afetar negativamente a qualidade do produto, tal como quando as correntes de produto são aquecidas nos processos de separação a jusante.
[0083] Em uma ou mais modalidades, um ou mais módulos de remoção de cor e odor podem ser adicionados aos processos de acordo com a presente invenção. A remoção de impurezas de coloração e absorção de UV de acordo com a presente invenção pode ocorrer em qualquer ponto do processo de purificação para obter compostos alvo tais como cetonas e glicóis, incluindo após o pré- tratamento de um caldo fermentado por centrifugação e/ou filtração, antes, depois ou entre as operações unitárias dos processos de separação de fluidos, ou suas combinações. Por exemplo, o uso de módulos de remoção de cores e odores, tais como leitos de carvão ativado e/ou reatores de hidrogenação e/ou tratamentos ultravioleta (UV), pode ser colocado antes ou após um módulo de separação de fluidos, incluindo destilação, destilação reativa (RD), extração reativa (RE), evaporação de película fina (TFE), evaporação de caminho curto (SPE), cromatografia contínua e cromatografia em batelada.
[0084] Em algumas modalidades, os módulos de remoção de cor e odor podem incluir o tratamento de uma corrente de caldo clarificado fermentado utilizando uma ou mais técnicas, tais como colocar em contato a corrente com um leito de carvão ativado, um reator catalítico de hidrogenação ou expor a corrente à radiação UV. Em algumas modalidades, um leito de carvão ativado pode adsorver produtos orgânicos e outros compostos responsáveis pela cor, enquanto que em um reator catalítico de hidrogenação uma corrente de hidrogênio é utilizada para hidrogenar os precursores de cor, tais como produtos orgânicos insaturados e outros precursores de cor. Em algumas modalidades, o reator catalítico de hidrogenação e o tratamento com radiação UV são colocados antes das destilações finais para separar os compostos que podem ser formados. Aplicações: Separação Integrada de Gás e Fluido
[0085] Nesta seção, modalidades de métodos e sistemas para separar gases e fluidos obtidos a partir de um processo de fermentação são fornecidos.
Exemplo 1 - Destilação Reativa
[0086] Em um primeiro exemplo, um processo de acordo com a presente invenção é utilizado para isolar cetonas e glicóis da fermentação microbiana utilizando a destilação reativa. Com particular consideração à Figura 10, o fermentador 1002 gera uma corrente de efluente gasoso 1004 que é transferida para o módulo de absorção 200, descrito em relação à Figura 2 e o texto anexo, que utiliza água de entrada 1006 para absorver cetonas e compostos de interesse que saem do módulo como corrente 1010, enquanto permitem que os gases não condensáveis 1008 (incluindo CO>2, Nº e O>) saiam da coluna. A corrente 1010 é então transferida para o módulo de recuperação de cetona 300, descrito em relação à Figura 3 e o texto anexo, que gera a corrente 1012 contendo os gases não condensáveis remanescentes (que podem ser reciclados de volta ao módulo 200 em algumas modalidades) e a corrente 1014 enriquecida em cetona.
[0087] O caldo fermentado deixa o fermentador 1002 como a corrente 1005, que pode então ser pré-tratada utilizando um módulo de pré-tratamento 400, descrito na Figura 4 e no texto anexo, que pode remover células e uma parte de sólidos e sais do fluxo 1005, que é depois transferido para a coluna de destilação 1018, que é um módulo de separação de produtos orgânicos leves. A coluna de destilação 1018 pode remover os voláteis tais como gases não condensáveis dissolvidos, água, cetonas e outros produtos orgânicos, que podem então ser roteados como corrente 1016 e combinados com a corrente 1010 que entra no módulo de recuperação de cetona 300 e processado em conformidade.
[0088] O resíduo 1020 da coluna 1018 contendo glicóis e outros produtos de interesse é transferido para outra coluna de destilação 1022, tal como uma coluna de destilação de efeito múltiplo, que concentra a corrente 1020 mediante a remoção de uma fração de água 1024 como sobrecargas e transferência do resíduo 1025 para o módulo de destilação reativa 600, descrito em relação à Figura Be o texto anexo. Após o módulo 600, uma corrente de água 1026 é gerada além da corrente 1028 enriquecida com glicol.
[0089] Em uma configuração alternativa, a corrente enriquecida com glicol 1028 da parte inferior da coluna de desidratação 1022 é enviada para um reator de hidrogenação, onde um catalisador utiliza um pequeno fluxo de oxigênio para hidrogenar os contaminantes coloridos. Após a hidrogenação, o glicol é enviado para uma coluna de destilação tal como a coluna 604, representada no módulo 600 (Figura 6).
[0090] O carvão ativado também pode ser utilizado para reduzir a cor ou o odor. Em uma ou mais modalidades, a corrente enriquecida com glicol 1025 da parte inferior da coluna de desidratação 1022 é enviada para um leito de carvão ativado, onde os contaminantes de cor e dos absorventes de UV são adsorvidos. Em algumas modalidades, a corrente enriquecida com glicol 1028 do módulo 600 pode ser enviada para um leito de carvão ativado, onde os contaminantes de cor e dos absorventes de UV são absorvidos. O glicol purificado pode então ser esfriado e enviado para armazenamento.
[0091] Embora o glicol seja mostrado como um poliol representativo neste exemplo, está previsto que o processo possa ser adaptado para capturar outras espécies de poliol contendo dois ou mais grupos alcoólicos disponíveis e dois ou mais átomos de carbono, monoetileno glicol ou propileno glicol, por exemplo. Exemplo 2 - Extração Reativa
[0092] Em outro exemplo, um processo de acordo com a presente invenção é utilizado para isolar cetonas e glicóis da fermentação microbiana utilizando a extração reativa. O processo de extração reativa é semelhante ao processo de destilação reativa, mas difere na maneira pela qual o acetal é separado do caldo. Particularmente, um reagente é adicionado a uma coluna de extração reativa, que converte o glicol em acetal. Também é adicionado um solvente na coluna de extração reativa, e o acetal e parte do reagente que não reagiu são removidos dessa coluna por meio de extração. Os solventes utilizados podem ter miscibilidade parcial com água, mas podem ser selecionados de modo que o acetal tenha uma maior afinidade pelo solvente para ajudar na divisão da fase aquosa. Os possíveis solventes são tolueno, etilbenzeno e o-xileno. Atualmente, o solvente entra em contato contracorrente com um caldo clarificado fermentado na coluna, extraindo o dioxolano simultaneamente enquanto a reação ocorre. Em algumas modalidades, a fase orgânica (solvente, acetal, reagente e outros contaminantes) deixa a coluna como uma corrente superior, enquanto a fase aquosa (água, sais e açúcares solubilizados e parte dos produtos orgânicos) permanece na parte inferior da coluna.
[0093] Com particular consideração à Figura 11, o fermentador 1102 gera uma corrente de efluente gasoso 1104 que é transferida para o módulo de absorção 200, descrito em relação à Figura 2e o texto anexo, que utiliza água de entrada 1106 para absorver cetonas e compostos de interesse que saem do módulo como corrente 1110, enquanto permitem que os gases não condensáveis 1108 saiam da coluna. A corrente 1110 é então transferida para o módulo de recuperação de cetona 300, descrito em relação à Figura 3 e o texto anexo, que gera a corrente 1112 contendo os gases não condensáveis remanescentes (que podem ser reciclados de volta ao módulo 200 em algumas modalidades) e a corrente 1114 enriquecida em cetona.
[0094] O caldo fermentado deixa o fermentador 1102 como a corrente 1105, que pode então ser pré-tratada utilizando um módulo de pré-tratamento 400, descrito na Figura 4 e no texto anexo, que pode remover células, sólidos e uma parte dos sais da corrente 1105, que é então transferida para a coluna de destilação 1118, que é um módulo de separação de produtos orgânicos leves. A coluna de destilação 1118 pode remover voláteis tais como água, cetonas, outros produtos orgânicos leves e gases residuais não condensáveis, que podem então ser roteados como fluxo 1116 e combinados com o fluxo 1110 que entra no módulo de recuperação de cetona 300 e processados em conformidade.
[0095] O resíduo 1120 da coluna 1118 contendo glicóis e outros produtos de interesse é transferido para a coluna de destilação 1122, que concentra a corrente 1120 mediante a remoção de uma fração de água 1124 como sobrecargas, e transferência do resíduo 1125 para o módulo de extração reativa 700, descrito com relação à Figura 7 e o texto anexo. Em uma ou mais modalidades, a coluna de destilação 1122 pode ser colunas de destilação de efeito múltiplo ou uma série de evaporadores para concentrar a corrente 1120. Após o módulo 700, uma corrente de água 1126 é gerada além da corrente enriquecida com glicol 1128.
[0096] Em uma configuração alternativa, a corrente enriquecida com glicol 1125 da parte inferior da coluna de desidratação 1122 é enviada para um reator de hidrogenação onde um catalisador utiliza um pequeno fluxo de hidrogênio para hidrogenar os contaminantes de cor e dos absorventes de UV. Após a hidrogenação, o glicol pode então ser enviado para o módulo 700. O carvão ativado também pode ser utilizado para reduzir a cor e o odor. Em outra modalidade, a corrente enriquecida com glicol 1125 da parte inferior da coluna de desidratação 1122 é enviada para um leito de carvão ativado, onde os contaminantes de cor e dos absorventes de UV são adsorvidos. Em outras modalidades, a corrente enriquecida com glicol 1128 do módulo 700 pode ser enviada para um leito de carvão ativado, onde os contaminantes de cor e dos absorventes de UV são absorvidos. Em seguida, o glicol purificado é esfriado e enviado para armazenamento.
[0097] Embora o glicol seja mostrado como um poliol representativo neste exemplo, está previsto que o processo possa ser adaptado para capturar outras espécies de poliol contendo dois ou mais grupos alcoólicos disponíveis e dois ou mais átomos de carbono, monoetileno, monoetileno glicol ou propileno glicol, por exemplo. Exemplo 3 - Evaporação de Película Fina
[0098] No próximo exemplo, um processo de acordo com a presente invenção é utilizado para isolar cetonas e glicóis da fermentação microbiana utilizando a evaporação de película fina. Com particular consideração à Figura 12, o fermentador 1202 gera uma corrente de gás 1204 que é transferida para o módulo de absorção 200, descrito em relação à Figura 2 e o texto anexo, que utiliza água de entrada 1206 para absorver cetonas e compostos de interesse que saem do módulo como corrente 1210, enquanto permitem que gases não condensáveis 1208 saiam do módulo. A corrente 1210 é então transferida para o módulo de recuperação de cetona 300, descrito em relação à Figura 3 e o texto anexo, que gera a corrente 1212 contendo os gases não condensáveis remanescentes e a corrente 1214 enriquecida em cetona.
[0099] O caldo fermentado 1205 pode ser pré-tratado utilizando um módulo de pré-tratamento 400, descrito na Figura 4 e o texto anexo, que pode remover células, sólidos, proteínas, açúcares não convertidos e uma parte de sais da corrente 1205, que é então transferida para a coluna de destilação 1218, que é um módulo de separação de produtos orgânicos leves. A coluna de destilação 1218 pode remover voláteis tais como gases não condensáveis dissolvidos, água, cetonas e outros produtos orgânicos, que saem como uma corrente suspensa que pode ser combinada com a corrente 1210 que entra no módulo de recuperação de cetonas 300 e processada em conformidade.
[00100] A corrente inferior 1220 da coluna de destilação 1218 contendo glicóis e outros compostos de interesse pode então ser concentrada em um sistema de colunas de efeito múltiplo, aqui representado apenas pela coluna 1222, que remove uma fração de água 1224 como sobrecargas e uma corrente concentrada de glicol 1225 nas partes inferiores. O vapor 1225 pode ser passado para o módulo de evaporação de película fina 800, descrito em relação à Figura 8 e o texto anexo, que gera a corrente 1226 contendo água, a corrente 1228 enriquecida em glicol e, se aplicável, a corrente 1230 contendo o agente incorporador e qualquer sal residual.
[00101] Um tratamento para remover cor e impurezas de absorção de UV também pode ser adicionado ao processo na Figura 12. Um leito de carvão ativado ou um reator de hidrogenação podem ser utilizados para esse propósito. Em uma modalidade, a corrente de glicol proveniente da parte inferior da coluna de destilação 1222 pode ser alimentada a um reator de hidrogenação, em que um catalisador utiliza um pequeno fluxo de oxigênio para hidrogenar os contaminantes de cor e dos absorventes de UV. Após a hidrogenação, o fluxo é enviado para o módulo de alimentação 800. Em outra modalidade, a corrente de glicol líquido do condensador 816 (com particular consideração à Figura 8) pode ser alimentada a um reator de hidrogenação onde um catalisador utiliza um pequeno fluxo de hidrogênio para hidrogenar os contaminantes de cor e dos absorventes de UV. Após a hidrogenação, o glicol pode ser roteado de volta para a coluna de destilação 822, onde os componentes leves são removidos como sobrecargas 824 e o resíduo 826 é transferido para uma segunda coluna de destilação 830, na qual o glicol purificado é removido como 832 e enviado ao trocador de esfriamento e para armazenamento. Os componentes pesados da parte inferior podem ser enviados para queima.
[00102] Em outra modalidade, a corrente de glicol líquido do condensador 816 é enviada para um leito de carvão ativado, onde os precursores de cor e dos absorventes de UV são adsorvidos. Após tratamento com carbono, e com particular consideração à Figura 8, o glicol pode ser roteado de volta para a coluna de destilação 822, onde os componentes leves são removidos como sobrecargas 824 e O resíduo 826 é transferido para uma segunda coluna de destilação 830, onde o glicol purificado é removido como 832 e enviado ao trocador de esfriamento e para o armazenamento. Os componentes pesados da parte inferior podem ser enviados para queima. Em outras modalidades, a corrente enriquecida com glicol 1228 do módulo 800 pode ser enviada para um leito de carvão ativado, onde os contaminantes de cor e dos absorventes de UV são absorvidos. Em seguida, o glicol purificado é esfriado e enviado para armazenamento.
[00103] Embora o glicol seja mostrado como um poliol representativo neste exemplo, está previsto que o processo possa ser adaptado para capturar outras espécies de poliol contendo dois ou mais grupos alcoólicos disponíveis e dois ou mais átomos de carbono, monoetileno glicol ou propileno glicol, por exemplo. Exemplo 4 - Remoção e Destilação de Sal
[00104] No próximo exemplo, um processo de acordo com a presente invenção é utilizado para isolar cetonas e glicóis da fermentação microbiana utilizando pré-tratamento/remoção de sal seguido pelas séries de destilação.
[00105] Com particular consideração à Figura 13, o fermentador 1302 gera uma corrente de efluente gasoso 1304 que é transferida para o módulo de absorção 200, descrito em relação à Figura 2€ o texto anexo, que utiliza água de entrada 1306 para absorver cetonas e compostos de interesse que saem do módulo como corrente 1310, enquanto permitem que gases não condensáveis 1308 saiam do módulo. A corrente 1310 é então transferida para o módulo de recuperação de cetona 300, descrito em relação à Figura 3 e o texto anexo, que gera a corrente 1312 contendo os gases não condensáveis remanescentes (que podem ser reciclados de volta ao módulo de absorção 200 em algumas modalidades para recuperar a cetona residual) e a corrente 1314 enriquecida em cetona.
[00106] O caldo fermentado 1316 pode ser pré-tratado utilizando um módulo de pré-tratamento 400, que pode remover células e sólidos, e uma parte e sais da corrente 1316, gerando a corrente 1318 após a remoção de células, sólidos e sal.
[00107] No módulo de pré-tratamento 400, o caldo fermentado proveniente dos fermentadores é em primeiro lugar clarificado pelos métodos descritos acima para remoção de sólidos, biomassa e matéria orgânica. As tecnologias que podem ser utilizadas são centrifugação e filtragem (microfiltração, ultrafiltração e nanofiltração). Agentes floculantes podem ser adicionados para aumentar a eficiência da separação sólido-líquido. Em uma modalidade, a clarificação é feita por meio da centrifugação para remover a maior parte das células e outros sólidos precipitados. Os sólidos podem ser lavados para recuperar o glicol da umidade das células, seguindo um procedimento de diafiltração. Um módulo de microfiltração pode ser utilizado para remover detritos de células residuais e partículas sólidas finas. A diafiltração também pode ser utilizada para recuperar glicóis do retentado. Em outra modalidade, apenas a microfiltração é utilizada para remover as células e os sólidos precipitados, e as fontes de água tais como a água de diafiltração, podem ser utilizadas para recuperar o glicol do retentado. Em outra modalidade, um módulo de ultrafilttação pode ser utilizado para remover polissacarídeos,
proteínas e detritos celulares e outros compostos de alto peso molecular.
[00108] A corrente clarificada 1318 é então enviada para o módulo de remoção de sal 900, Figura 9 e o texto anexo, compreendendo uma seção de nanofilttação para reter açúcares residuais, íons multivalentes e outros compostos de alto peso molecular e uma seção de troca iônica, passando através de uma série de módulos de troca catiônica e aniônica, eliminando os sais dissolvidos da corrente. Em outra modalidade, um emaranhado de células de eletrodiálise também pode ser utilizado para remover cátions e ânions.
[00109] A corrente 1319, agora tendo uma concentração muito baixa de sais, é então transferida para a coluna de destilação 1320, um módulo de separação de produtos orgânicos leves, onde os voláteis, tals como cetonas e outros produtos orgânicos, são separados como uma corrente suspensa 1321 que pode ser combinada com a corrente 1310 que entra no módulo de recuperação de cetona 300 e processado em conformidade.
[00110] A corrente inferior 1322 da coluna de destilação 1320 contendo glicóis e outros produtos de interesse pode ser passada através das colunas de destilação de efeito múltiplo 1324 (que podem ser um módulo de concentração em algumas modalidades) para remover uma corrente combinada 1325 contendo água e outros produtos orgânicos leves e gerar a corrente concentrada 1326. Várias tecnologias de concentração conhecidas na técnica podem ser utilizadas além de ou em lugar de 1324, incluindo evaporadores ou colunas de efeito múltiplo, evaporadores de recompressão de vapor térmico ou evaporadores de recompressão de vapor mecânico (MVR), por exemplo.
[00111] Após a concentração pelo sistema 1324, uma etapa extra de remoção de sal pode ser opcionalmente necessária para Oo refinamento. A corrente concentrada 1326 é então enviada para um módulo de troca iônica 1328, passando através de uma série de módulos de troca catiônica e aniônica, que podem virtualmente eliminar os sais dissolvidos da corrente. Em algumas modalidades, os módulos de membrana de eletrodiálise podem ser utilizados para remover os cátions e ânions além de ou em lugar de 1328. Após o módulo de troca iônica 1328, a corrente 1328 pode então ser transportada para o módulo de destilação 500, descrito em relação à Figura 5 e o texto anexo, em que a série de colunas de destilação gera a corrente 1334 enriquecida em glicol e uma corrente 1332 contendo os componentes pesados e outros componentes residuais.
[00112] Um tratamento para remover as impurezas de cor e de absorvência de UV também pode ser adicionado ao processo na Figura 13. Um leito ativado por carbono ou um reator de hidrogenação podem ser utilizados para esse propósito. Em uma ou mais modalidades, a corrente rica em glicol 1330 proveniente do módulo de troca iônica 1328 pode ser alimentada a um reator de hidrogenação onde um catalisador utiliza um pequeno fluxo de hidrogênio para hidrogenar os contaminantes de cor e dos absorventes de UV. Após a hidrogenação, a corrente 1330 pode ser redirecionada para o módulo de destilação 500, onde os componentes leves são removidos e o glicol purificado é recuperado como 1334. Os componentes pesados 1332 podem ser enviados para queima em algumas modalidades. Em algumas modalidades, a corrente de glicol 1334 pode ser enviada para um leito de carvão ativado para refinamento para remover impurezas de odor e cor. O glicol purificado pode então ser esfriado em um trocador e enviado para armazenamento. Os componentes pesados da parte inferior podem ser enviados para queima.
[00113] Em outra modalidade, a corrente 1330 é enviada para um leito de carvão ativado, onde os precursores de cor e dos absorventes de UV são adsorvidos. A corrente é então redirecionada para o módulo de destilação 500 para obter a corrente de glicol 1334 e uma corrente de componentes pesados 1332.
[00114] Embora o glicol seja mostrado como um poliol representativo neste exemplo, está previsto que o processo possa ser adaptado para capturar outras espécies de poliol contendo dois ou mais grupos alcoólicos disponíveis e dois ou mais átomos de carbono, monoetileno glicol ou propileno glicol, por exemplo. Visão Geral do Processo
[00115] Os métodos de acordo com a presente invenção são direcionados a uma abordagem modular para a purificação de produtos selecionados de efluente gasoso e caldo fermentado do fermentador. Com particular consideração à Figura 14, uma visão geral de um fluxo de processo generalizado é mostrada. Começando com a câmara de fermentação inicial 104, o efluente gasoso 1402 pode ser direcionado para um módulo de separação de gás 200, que remove uma parte dos gases não condensáveis, produzindo a corrente 1404 contendo cetonas e outras espécies de interesse e potencialmente o agente absorvente residual do módulo de separação de gás 200 A corrente 1404 é então transferida para um módulo de recuperação de cetona 300 para isolar a corrente de produto 1406 contendo cetonas e/ou produtos alvo.
[00116] O caldo fermentado obtido do fermentador 104 é redirecionado como corrente 1408 para o módulo de pré-tratamento 400, onde sólidos e células são removidos, gerando a corrente de caldo clarificado fermentado 1410, e depois transferidos para o módulo de separação de fluido 1416. Em algumas modalidades, a corrente de caldo fermentado clarificado 1410 pode ser processada por um módulo de separação de produto orgânico leve 1412 (indicado como opcional pela linha tracejada) que pode separar cetonas e outros produtos orgânicos leves do caldo clarificado fermentado. As cetonas separadas podem ser redirecionadas como corrente 1405 para o módulo de recuperação de cetona em algumas modalidades para isolar a cetona adicional. Em algumas modalidades, a corrente de caldo clarificado fermentado 1410 pode ser transferida para um módulo de concentração 1414 (indicado como opcional pela linha tracejada) (com ou sem processamento pelo módulo de separação de produto orgânico leve 1412) para remover a água e aumentar a concentração de cetonas e produtos alvo na corrente 1410.
[00117] A corrente de caldo clarificado fermentado 1410 é transferida para o módulo de separação de fluido 1416, onde o glicol e os produtos alvo são separados como corrente 1418 de outros componentes no caldo clarificado fermentado pelas técnicas debatidas acima, tais como destilação reativa, extração reativa, evaporação (tal como evaporação de película fina e/ou evaporação de caminho curto), e remoção de sal seguida de séries de destilação. A corrente de produto 1418 pode então ser pós-tratada pelo módulo de remoção de cor e odor 1420 (indicado como opcional pela linha tracejada) em algumas modalidades que geram a corrente de produto purificada
1422. Em algumas modalidades, o módulo de remoção de cor e odor 1420 pode ser colocado a montante das colunas de destilação final no módulo de separação de fluido 1416, tal como antes de sair de um módulo de destilação reativa ou de um módulo de extração reativa. Simulação de Modelagem
[00118] Nos exemplos a seguir, um número selecionado de processos de acordo com a divulgação é simulado utilizando Aspen Plusº (Aspen Technology, Inc., Burlington, Mass.). Exemplo 5: Simulação da Destilação Reativa
[00119] Neste exemplo, um processo de acordo com a presente invenção é utilizado para isolar cetonas e glicóis do caldo de fermentação microbiana usando destilação reativa. Com particular consideração à Figura 15, uma corrente de efluente gasoso 1504 de um fermentador é transferida para o módulo 200 (caixa tracejada), descrito com maiores detalhes na Figura 2, que contém a coluna
204. Na coluna 204, a água de entrada 1506 é empregada para absorver cetonas e compostos de interesse, que saem como a corrente 1510. Gases não condensáveis, incluindo CO>2, No e O;>, saem como 1508.
[00120] A corrente 1510 segue para o módulo de recuperação de cetona 300 (caixa tracejada), descrita com maiores detalhes na Figura 3 e no texto anexo, que contém a coluna 304. No módulo 300, a maior parte da cetona produzida é recuperada na corrente 1514, enquanto que os gases não condensáveis remanescentes saem como 1512. Em algumas modalidades, a corrente 1512 pode ser reciclada de volta à coluna 204. O resíduo 1515 da coluna de recuperação de cetona 304, que pode conter o solvente (tal como água), ácidos e glicóis, pode ser enviado para tratamento de águas residuais ou pode ser tratado para remover os contaminantes do solvente, que podem ser recirculados de volta para a coluna de absorção 204 em algumas modalidades.
[00121] Os fermentadores também produzem uma corrente de caldo de fermentação 415 que é direcionada para a coluna de destilação 1518 para remoção de voláteis em algumas modalidades. Voláteis, incluindo gases não condensáveis, água, cetonas e outros produtos orgânicos, podem ser roteados como corrente 1516 e combinados com 1510 para entrar no módulo de recuperação de cetona 304. Em algumas modalidades, a corrente 415 pode ser pré- tratada utilizando um módulo de pré-tratamento (não mostrado, mas como aquele descrito na Figura 4) para remover células, sólidos insolúveis e sais antes da transferência.
[00122] O resíduo 1520 da coluna 1518, contendo glicóis e outros produtos de interesse, é transferido para outra etapa de destilação, incluindo a coluna 1522 para remoção parcial da água. Isso pode ser executado por colunas de destilação de efeito único ou múltiplo ou por uma série de evaporadores, dependendo da viabilidade de remover água sem perda significativa de produtos; neste exemplo, uma coluna foi suficiente.
[00123] Opcionalmente, como descrito acima, após a etapa de concentração, a corrente enriquecida com glicol 1525 a partir da parte inferior de 1522 pode ser enviada para um reator de hidrogenação (não mostrado) onde um catalisador utiliza um pequeno fluxo de oxigênio para hidrogenar contaminantes coloridos e absorventes de UV. Subsequentemente, após a hidrogenação opcional, a corrente rica em glicol 606 pode ser enviada para um módulo de destilação reativa 600 (caixa tracejada) descrita com maiores detalhes na Figura 6 e no texto anexo. Em uma ou mais modalidades, a corrente 1525 é enviada para um leito de carvão ativado, que também é capaz de reduzir a cor e o odor. A remoção de contaminantes de cor e de absorventes de UV da corrente enriquecida com glicol 1525 também pode ser executada em um leito de carvão ativado após o módulo 600.
[00124] Neste exemplo, no entanto, a etapa de hidrogenação não foi executada e o resíduo 1525 seguiu diretamente para a coluna de destilação reativa 604 no módulo 600. A corrente 606 inclui espécies de carbonila que são introduzidas na coluna 604, que são depois reagidas com o glicol para formar um acetal. A carbonila não reagida, assim como o acetal e outros componentes leves, foi obtida na parte superior da coluna 604, que sai como corrente 608. O resíduo 610, que pode ser considerado uma corrente de resíduos em algumas modalidades, inclui pequena quantidade de glicol não reagido e outros componentes pesados.
[00125] A corrente 608 é enviada para uma etapa intermediária de destilação, executada pela coluna 612, onde as espécies de carbonila são separadas como a corrente superior 614 da coluna, enquanto o restante da mistura sai pela parte inferior na corrente 616 e segue para a coluna de hidrólise 618. A corrente 614 é reciclada de volta para a coluna 604 e misturada com uma corrente de composição de carbonila recente, dando origem à corrente 606.
[00126] Além da corrente 616, a água também é alimentada na coluna 618 como corrente 620 e reage com acetal para recuperar o glicol. As espécies de carbonila originais, também produzidas nesta etapa, saem da coluna 618 como corrente 622, juntamente com acetal e componentes leves não convertidos. O resíduo, que sai como 624, contém principalmente água e glicol. A corrente 622 pode ser reciclada de volta à coluna 604, mas não foi considerada neste exemplo.
[00127] Oglicolda corrente 624 é concentrado na coluna 626, onde a água sai como contaminante leve na corrente 1526. O resíduo 1528 corresponde ao glicol enriquecido, que pode ser ainda mais purificado em etapas adicionais de destilação. Embora o glicol seja mostrado como um poliol representativo neste exemplo, está previsto que o processo possa ser adaptado para capturar espécies de poliol contendo dois ou mais grupos alcoólicos disponíveis e dois ou mais átomos de carbono, tais como monoetileno glicol e propileno glicol.
[00128] Neste exemplo, valores numéricos foram atribuídos ao processo para melhor ilustrar como a sequência de separação ocorre e os equilíbrios de massa correspondentes foram organizados nas Tabelas de 1 a 3. Como o foco está na recuperação de cetonas e glicóis, apenas os módulos 200, 300 e 600 foram representados de tal maneira que a corrente 415 corresponde ao módulo de saída de caldo fermentado clarificado (400 na Figura 4) e a corrente 1504 relacionada ao efluente gasoso produzido no fermentador.
Tabela 1: Equilíbrio de massa nos módulos 200 e 300 no Exemplo 5 1504 1506 1508 1510 1514 1512 1515 Fluxo de massa do componente (kg/h) 208,00 o 5,47 202,52 284,66 25,15 0,16 Acetona 104,80 104,80 0,004 304,91
IPA ; 171,20 15000 198,51 14972,69 1,34 0,10 19016,68 Água 0,07 0,07 0,07 Glicol ; 64 50,69 Ácido Acético o 24 24 31,09 Ácido Fórmico 0,037 0,037 74,08 Fenol 1526,38 1523,78 2,60 0,228 2,371 co2 a Ha ss [e | o o | ee | 1081,59 1081,51 0,08 0,001 0,08 o2 Carbonila em fe e e e
PENNE CEENNENDENENET compo-
EAPAPAPAPADAIADAPADA [ss oa Toa 15 e Tm po To Tam Ta [e fase ane Te se a o o a o [5 ane Tosa ae nes res jo o Tam iss | Ácido [sto fue [um Jus fun e fe fo om dam | Ácido [ms Jam Jan nm fe das fe do e = | [5 e Tm ee es os o o e es ERR Re
E
EF sp TD ee ss fo Fe pe a fa Acúcares [1 [ua fam [une Jo Je fo Jo do na] [acetona — — ooo Joor Jo Jom Jooo lo o | ea lo oo o Joos [oco | o o | lágia — Jow —l20661 Í76234 [163 lena lena lo | lee do o o | o [snso om soa | [Acdoncéico — lo0o —Joos o loco [oor locs o | [acido Fómico — lo ln o jo [190 Í1ã0 o | [Fem jo —j1& o joom [192 l188 J[oon | [een — do do o do fo do o | lee “da dao o do fo do o | le da dao o do o do o | lee “do do o jo o to o | [camonia — — |ss6s81t Joss o lan o lo o | [aca — lo —Jossor o —losso o lo o | Lagocares +sais lo lo lo lo fo do fo |
Exemplo 6: Extração Reativa
[00129] No próximo exemplo, a separação de glicóis e cetonas do caldo de fermentação microbiana é executada através da extração reativa. Embora conceitualmente semelhante à destilação reativa, a extração reativa difere pelo método através do qual o acetal é isolado da mistura. Em ambos os casos, uma espécie de carbonila é introduzida convertendo glicol em um acetal. No entanto, a extração reativa utiliza adição de solvente para extrair o acetal na fase orgânica.
[00130] Os solventes empregados nesta operação devem ser selecionados considerando sua afinidade com o acetal produzido, facilitando a divisão da fase aquosa; solvente pode incluir solventes mútuos tendo miscibilidade parcial com a água. As opções possíveis incluem tolueno, etilbenzeno e o-xileno. Em algumas modalidades, a fase orgânica - solvente, acetal, carbonila e outros contaminantes - deixa a coluna como uma corrente superior, enquanto que a fase aquosa - água, sais e açúcares solubilizados, parte dos produtos orgânicos - permanece na parte inferior.
[00131] Com particular consideração à Figura 16, uma corrente de efluente gasoso 1604, gerada durante a fermentação, é transferida para o módulo de absorção 200 (caixa tracejada) descrita com maiores detalhes na Figura 2 e o texto anexo. A coluna 204 dentro do módulo 200 utiliza água de entrada 1606 para absorver cetonas e outros compostos, que saem como corrente 1610. Gases não condensáveis 1608 também são obtidos como produtos da coluna de absorção 204.
[00132] A corrente 1610 é então direcionado para o módulo 300 (caixa tracejada), onde a cetona é recuperada como descrito na Figura 3 e o texto anexo (representado como coluna 304 neste exemplo). À maior parte do produto de cetona é obtida na corrente 1614, enquanto que os gases não condensáveis remanescentes em 1612 (em algumas modalidades, essa corrente pode ser reciclada de volta ao módulo 200). O resíduo 1615 da coluna de recuperação de cetona 304, que pode conter o solvente (tal como água), ácidos e glicóis, pode ser enviado para o tratamento de águas residuais ou pode ser tratado para remover os contaminantes do solvente, que podem ser recirculados de volta para a coluna de absorção 204 em algumas modalidades.
[00133] A corrente de caldo 415 pode ser obtida de um fermentador e enviada para a coluna 1618, onde os voláteis presentes na mistura líquida são removidos e obtidos como 1616. Essa corrente pode ser enviada para a coluna 304, a fim de concentrar ainda mais os produtos de cetona. Em algumas modalidades, a corrente 415 pode ser pré- tratada utilizando um módulo de pré-tratamento (não mostrado, mas 400 na Figura 4) para remover células e uma parte de sólidos e sais antes da transferência.
[00134] O resíduo 1620, incluindo glicóis e outros produtos de interesse, é transferido para a coluna de destilação 1622, onde parte da água presente é removida como 1624. Essa etapa de concentração pode ser executada por colunas de destilação de efeito único ou múltiplo ou através de uma série de evaporadores, dependendo da viabilidade de remover água sem perda significativa de produtos; neste exemplo, uma coluna foi suficiente. Uma corrente enriquecida em glicóis é obtida como um produto residual, 1625.
[00135] Embora não ilustrado, em algumas configurações, a corrente enriquecida com glicol 1625 pode ser enviada para um reator de hidrogenação após a etapa de concentração, onde um catalisador utiliza um pequeno fluxo de oxigênio para hidrogenar contaminantes coloridos e absorventes de UV. Posteriormente, a corrente enriquecida com glicol 1625 pode ser enviada para uma coluna de destilação tal como 704, representada no módulo 700, descrita com maiores detalhes na Figura 7 e no texto anexo. Embora também não seja ilustrado, é previsto que a corrente 1625 seja enviada para um leito de carvão ativado antes da coluna de destilação 704, que também é capaz de reduzir a cor e o odor. A remoção de contaminantes de cor e de absorventes de UV da corrente enriquecida em glicol 1625 também pode ser executada em um leito de carvão ativado após o módulo 700.
[00136] Neste exemplo específico, no entanto, a etapa opcional de hidrogenação não foi executada, e o resíduo 1625 é transferido diretamente para a coluna de extração reativa 704 no módulo 700, como descrito na Figura 7 e no texto anexo. A corrente 706 incluindo espécies de carbonila foi introduzida na coluna, onde reagiu com glicol para formar acetal. O solvente 708 foi adicionado ao equipamento para extrair simultaneamente acetal da mistura líquida, essencialmente na fase orgânica.
[00137] —Acetal, carbonila não reagida, solvente e outros produtos orgânicos saem da coluna como 710, enquanto que a água, glicol não reagido, sais e açúcares solubilizados são obtidos como resíduo 731. A fase aquosa 731 foi transferida para a coluna de destilação 732, equipada com condensador e um decantador 736, que recupera parcialmente o solvente. Por exemplo, o resíduo 731 pode ser separado em uma corrente suspensa 733, que pode ser esfriada utilizando o trocador térmico 734 e passada para o decanter 736 para separar a corrente suspensa 733 em uma fração 738 que contém produtos orgânicos tais como aldeídos, cetonas, acetais e solvente, e uma fração de água 740. A água e outros componentes pesados que saem da coluna 732 como a parte inferior podem ser recuperados como corrente 742.
[00138] A corrente orgânica 710 da coluna 704 segue para a coluna de destilação 712, onde os componentes pesados, como solvente e glicol não reagido, saem como corrente 714. Os componentes leves tais como as espécies de carbonila e acetal, são removidos como 716, que é enviado para a coluna de destilação reativa 720. Em algumas modalidades, a corrente 714 é reciclada de volta para a coluna 704.
[00139] Na coluna 720, a água é introduzida como 718 e reage com acetal para recuperar o glicol e as espécies de carbonila originais. À carbonila, assim como o acetal não reagido, sai como vapor superior 724, enquanto que uma corrente enriquecida com glicol 722 é obtida na parte inferior. Em algumas modalidades, a corrente 724 é reciclada de volta para a coluna 704.
[00140] Finalmente, a corrente 722 é enviada para a coluna 726 para concentração adicional de glicol. A água e outros componentes leves são removidos em 1626, enquanto que o glicol sai como 1628. Essa corrente pode ser processada nas colunas de destilação subsequentes para obter um produto mais puro. Embora o glicol seja mostrado como um poliol representativo neste exemplo, está previsto que o processo possa ser adaptado para capturar espécies de poliol contendo dois ou mais grupos alcoólicos disponíveis e dois ou mais átomos de carbono, tais como monoetileno glicol e propileno glicol.
[00141] No exemplo, os valores numéricos foram atribuídos e simulados utilizando o Aspen Plusº para melhor ilustrar como a sequência de separação ocorre, e os equilíbrios de massa correspondentes são organizados nas Tabelas 4 a 8. Como o foco está na recuperação de cetonas e glicóis, apenas os módulos 200, 300 e 700 foram representados de uma tal maneira que a corrente 415 corresponde ao módulo de saída de caldo fermentado clarificado (400 na Figura 4) e a corrente 1604 relacionada ao efluente gasoso produzido no fermentador.
[acetona — Jzos00 Jo Isars [20252 Too [306 Jo = IPA 104,80 |o | água |17120 | 15000 [eo ———fooss fo fo —Jooss lo o Jooss | | ácido acético “lesão Jo fo fem do o Jsose | | Acidofórmico [240 Jo lo [240 jo [2005 j2618 | [ren ———joor lo o Joo jo ss 156 | [erceror — fo fo fo fo do fo jo | leoz ———j152638 o — j152378 [2600 loss [196 jo =| xe [489014 [o —Jasesos ot —Jots [oo o | o2 1081,50 [o [eamona — fo fo fo fo do fo jo | |Tomeno fo fo do To do o jo | Laeear fo fo fo fo do o do | Lagócares +sais 10 To fo To o o To | Acetona lea ———l20500 20012 570 —|s%0 [oo | leia [ez lo ——lenzs lou [eres | Ácido acético Fenol [ee = 1sss lo dass o [1536 | lee “o o flo lo jo | le a do do o a | o2 e o lh ho lh | [eamonia — [o o flo lo jo | [romeno o do do o o | Acetal e o ho dh lh | | Agúcares + sais — [121102 fo ——J12no Jo —l12nor |
Tabela 6: Equilíbrio de massa para as colunas 704 e 712 para o Exemplo 6
Fluxo de massa do componente (kg/h)
Fo a e o FR o ee 6 E RR e A E Re E o2
PR a Tabela 7: Equilíbrio de massa para as colunas 720 e 726 no Exemplo 6
16236 — [162
Fluxo de massa do componente (kg/h)
[acetona — do fon o o fo | Ber e fo o o o Água 760,85 119,01 619,99 o 619,99 [eo lo fo > 59080 [566es Ácido acético lo o o o o
| ácido fómmico — = jo = ÍJoow —loosa | o = Joom
Fenol lo o o o o [error do do o ho kh | er “do do o ho h || n e o o o oe de o o o o | | Carbonila lo 5785,43 | o | o | o [Tomeno jo = as o o jo | [acer — do = fot o o ho | [agúcares + sais — lo = do = o o lo | mcammeeênnnã 1 | Acetona o 0,001 | o | 0,001 E e ee [e] em de e [e] Ácido acético 18,91 0,30 o 0,30 issen am [an [o [es a [e [o [om] [00 Glicerol 6,12 [) o o e de DE ee DE e TE] Carbonila o o o o es de e des sam — 1emelo [o [e Exemplo 7: Evaporação de Película Fina
[00142] No próximo exemplo, um processo de acordo com a presente invenção é utilizado para isolar cetonas e glicóis do caldo de fermentação microbiana utilizando evaporação de película fina. Com particular consideração à Figura 17, um caldo fermentado é transferido como corrente 415 para a coluna de destilação 1718. Em algumas modalidades, a corrente 415 pode ser processada por um módulo de pré-tratamento (não mostrado), como aquele descrito na Figura 4 e texto anexo para remover células e sólidos insolúveis. No entanto, em algumas modalidades, o caldo de fermentação pode ser alimentado diretamente na coluna 1718. A coluna de destilação 1718 separa componentes leves - incluindo cetonas - como produto principal 1716, enquanto que os componentes pesados, tais como glicol, saem como
1720.
[00143] A corrente 1716 é então enviada para o módulo 300 (representado como uma caixa tracejada e descrita acima em relação à Figura 3 e ao texto anexo), onde a coluna 304 separa cetonas como 1714, enquanto que os produtos orgânicos e a água saem como 1715 e uma pequena quantidade de gases não condensáveis sai como
1712. Em algumas modalidades, essa corrente pode ser reciclada de volta ao módulo 200. O resíduo 1715 da coluna de recuperação de cetona 304 pode ser enviado para tratamento de águas residuais ou pode ser tratado para remover os contaminantes do solvente, o qual pode ser recirculado de volta para a coluna de absorção 204 em algumas modalidades.
[00144] Além disso, a corrente de efluente gasoso 1704, gerada durante a fermentação, é transferida para o módulo de absorção 200, que é descrito na Figura 2 e no texto anexo. A coluna 204 dentro do módulo 200 utiliza água de entrada 1706 para absorver cetonas e outros compostos, que saem como corrente 1710. Gases não condensáveis 1708 também são obtidos como produtos da coluna de absorção 204. Na coluna 304, a corrente 1710 também é processada, incluindo produtos líquidos recuperados na coluna de adsorção 204, que os separa dos gases não condensáveis contidos no efluente gasoso da fermentação.
[00145] O glicol presente na corrente 1720 é direcionado para a coluna 1722 como uma etapa de pré-concentração. Isso pode ser executado por colunas de destilação de efeito único ou múltiplo ou por uma série de evaporadores, dependendo da viabilidade de remover água sem perda significativa de produtos; neste exemplo, uma coluna foi suficiente. Uma corrente enriquecida em glicóis é obtida como um produto residual, 1725, enquanto a água sai como 1724.
[00146] Embora não ilustrado, em algumas configurações, a corrente enriquecida com glicol 1725 pode opcionalmente ser enviada para um reator de hidrogenação após a etapa de concentração, onde um catalisador utiliza um pequeno fluxo de oxigênio para hidrogenar contaminantes coloridos e absorventes de UV. Subsequentemente, a corrente enriquecida com glicol 1725 pode ser enviada para um evaporador de película fina como 812, representado no módulo 800, descrito em relação à Figura 8 e ao texto anexo. Embora não ilustrado, é previsto que o fluxo 1725 possa ser enviado para um leito de carvão ativado, que também é capaz de reduzir a cor e o odor, antes do evaporador de película fina 812. A remoção de contaminantes de cor e de absorventes de UV também pode ser executada em um leito de carvão ativado após o módulo 800, isto é, processamento da corrente enriquecida com glicol 1725.
[00147] Neste exemplo específico, no entanto, a etapa de hidrogenação não foi executada e o resíduo 1725 seguiu diretamente para o evaporador de película fina 812 no módulo 800, como descrito na Figura 8 e no texto anexo. Um agente incorporador de sal também é adicionado ao 812 como corrente de composição 810. A corrente 814 obtida como sobrecarga, rico em glicol,/ é enviada ao condensador parcial 816, onde os produtos orgânicos leves e a água saem como 818. O fluxo 820 é o produto mais pesado do condensador parcial 816. Compreende glicol e é alimentado na coluna de destilação 822, onde contaminantes leves são ainda removidos como corrente 824.
[00148] O resíduo 826 da coluna de destilação 822 é enviado para a coluna 830 para remoção de produtos orgânicos mais pesados, que saem como 1728, e o glicol purificado é obtido como 1726. Embora o glicol seja mostrado como um poliol representativo neste exemplo, é previsto que o processo pode ser adaptado para capturar espécies de poliol contendo dois ou mais grupos alcoólicos disponíveis e dois ou mais átomos de carbono, tais como monoetileno glicol e propileno glicol.
[00149] A corrente 836, também produzida no evaporador de película fina 812, constitui uma mistura de agente incorporador, glicol residual, açúcares e sais. Para recuperar o agente incorporador, essa corrente é enviada para o segundo evaporador de película fina 838, que opera em baixa pressão. Os açúcares e os sais saem na fase líquida como 844, considerada uma corrente de resíduos em algumas modalidades. O glicol residual e o agente incorporador são removidos como 842-1, posteriormente esfriados no trocador térmico 840 e reciclados de volta para o evaporador de película fina 812 como 842-2.
[00150] Neste exemplo, valores numéricos foram atribuídos e simulados utilizando o Aspen Plusº para melhor ilustrar como a sequência de separação ocorre e os equilíbrios de massa correspondentes são organizados nas Tabelas de 9 a 12. Como o foco está na recuperação de cetonas e glicóis, apenas os módulos 200, 300 e 800 foram representados de uma tal maneira que a corrente 415 corresponde ao módulo de saída de caldo fermentado clarificado (400 na Figura 4) e a corrente 1704 relacionada ao efluente gasoso produzido no fermentador.
[00151]
| aciona — [20500 [o J5as J20ns6 [2577 [26506 [027 | [era = foor | o fo Jooss o o Jooss | | Ácido cênico — ão o o Jeso o | o som | | ácido fórmico — [240 [o o Jaso fo o |stos | [rena [oo o fo Joosr o |o 7402 | | agente imorparador [o [o o do o lo | o | [er = [1523 o [152372 266 [248 [0233 o =| le = [ass o —Jassssslots [ot [oct o =| lee = [18150 o — [rossi om [oormloc o =| | agoceres + sais fo jo fo jo fo lo lo |
Tabela 10: Equilíbrio de massa para as colunas 1718 e 1724 no Exemplo 7 | Fluxo de massa do componente (kg/h) [acetona = fronar [on ass [ne jon =|
Heo [ea je jo sr [ow => jon | | agente moorporador — Íisas jo —=>asss o = 1isas | co? e da o do ho | ea e do oe da e e do [agocares sais — franmon fo = [amo do = [nor |
| acetona lo Jor jo do o o | ea o for o o o jo | mo = o j112450 606 [59 loor j5oo | [Ácido acéico — Jo [eoaz jost joso Jon joso | |Acidofórmico — o Í15o1 [oos [oor [oco joor | [Fen = | o fino [83 [76 om jr: | er e do o o o jo E e To o Te or e do o o o jo | [Agucares + sais — jo joows [121836 236 [121100 [236 | | Fluxo de massa do componente (kg/h)
[acetona — ===> Joor [o o jo o o | ea joor [ow [ow jo | o | o | mo = assar 76018 [veis jo = o = o | [Ácido acénico — jast [510 [51601 jo = o o | | Acidofórmico — |143 [asse [asse jo = o = o | [ent = => or [emos [enor jooos [os | o | | Agente incorporador | o | 10,13 eo o or o e o jo o o | [Agucares + sais — jo => Joows jo = joois o = Joows|
[00152] Embora a descrição anterior seja aqui descrita com referência a meios, materiais e modalidades particulares, ela não se destina a ser limitada pelos detalhes aqui divulgados; em vez disso, se estende a todas as estruturas, métodos e usos funcionalmente equivalentes, tais como estão dentro do escopo das reivindicações anexas.

Claims (8)

U7 REIVINDICAÇÕES
1. Método para obter cetonas e glicóis a partir de um processo de fermentação, caracterizado pelo fato de que compreende: coletar um efluente gasoso e/ou um caldo fermentado do fermentador, em que o efluente gasoso compreende uma cetona e em que o caldo fermentado compreende um ou mais de glicol ou cetona; e executar pelo menos um de: transferir o efluente gasoso do fermentador para um módulo de recuperação de cetona; ou transferir o caldo fermentado para um módulo de separação de fluidos; e isolar um ou mais selecionados de um grupo que consiste em: cetona do efluente gasoso; e o glicol do caldo fermentado.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende a transferência do caldo fermentado para um módulo de separação de fluidos, em que o módulo de separação de fluidos compreende uma coluna de destilação reativa; em que o método ainda compreende: reagir um glicol no caldo fermentado na coluna de destilação reativa com um agente de separação para formar um acetal; coletar uma corrente da coluna de destilação reativa que compreende o acetal; transferir a corrente que compreende o acetal para uma coluna de hidrólise; hidrolisar o acetal para produzir um glicol revertido; coletar" uma corrente da coluna de hidrólise compreendendo o glicol revertido.
3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: transferir a corrente da coluna de hidrólise que compreende o glicol revertido para uma coluna de destilação;
coletar uma corrente da coluna de destilação que compreende o glicol revertido.
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a corrente da coluna de destilação reativa que compreende o acetal é transferida para uma coluna de destilação antes de transferir a corrente que compreende o acetal para a coluna de hidrólise; em que o método ainda compreende: coletar uma corrente compreendendo o acetal da coluna de destilação; transferir a corrente compreendendo o acetal para a coluna de hidrólise; e opcionalmente reciclar uma segunda corrente que compreende o agente de separação da coluna de destilação de volta para a coluna de destilação reativa.
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 2 a 4, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: coletar uma segunda corrente que compreende o agente de separação da coluna de hidrólise; e reciclar pelo menos uma parte da segunda corrente que compreende o agente de separação de volta à coluna de destilação reativa.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende a transferência do caldo fermentado para um módulo de separação de fluidos, em que o módulo de separação de fluidos compreende uma coluna de extração reativa, em que o método ainda compreende: colocar em contato o glicol com um agente de separação e um solvente, em que o contato do glicol e do agente de separação forma um acetal; coletar uma corrente da coluna de extração reativa que compreende o acetal;
transferir a corrente que compreende o acetal da coluna de extração reativa para uma coluna de hidrólise; hidrolisar o acetal para produzir um glicol revertido; e coletar uma corrente da coluna de hidrólise que compreende o glicol revertido.
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: transferir a corrente da coluna de hidrólise que compreende o glicol revertido para uma coluna de destilação; e coletar uma corrente da coluna de destilação que compreende o glicol revertido.
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a corrente da coluna de extração reativa que compreende o acetal é transferida para uma coluna de destilação antes de transferir a corrente que compreende o acetal para a coluna de hidrólise; em que o método ainda compreende: coletar uma corrente compreendendo o acetal da coluna de destilação; transferir a corrente compreendendo o acetal da coluna de destilação para a coluna de hidrólise; e opcionalmente — reciclar uma segunda corrente compreendendo um solvente da coluna de destilação de volta para a coluna de extração reativa.
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: coletar uma corrente que compreende o agente de separação da coluna de hidrólise; e reciclar pelo menos uma parte da corrente que compreende o agente de separação para a coluna de extração reativa.
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: coletar uma segunda corrente da coluna de extração reativa compreendendo um ou mais selecionados de um grupo que consiste em agente de separação, acetal, solvente, água, sais e açúcares; processar a segunda corrente em um módulo de purificação para remover um ou mais selecionados de um grupo que consiste em água, sais e açúcares; e coletar uma corrente do módulo de purificação que compreende pelo menos um agente de separação, acetal ou solvente.
11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende a transferência do caldo fermentado para um módulo de separação de fluidos, em que o módulo de separação de fluidos compreende um primeiro evaporador e em que o caldo fermentado compreende um agente incorporador de sal; em que o método ainda compreende: coletar uma corrente do primeiro evaporador que compreende um glicol.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o agente incorporador de sal é glicerol ou açúcar.
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 12, caracterizado pelo fato de que ainda compreende: transferir a corrente do primeiro evaporador para um segundo evaporador; coletar uma corrente do segundo evaporador que compreende um glicol.
14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que compreende o processamento da corrente do primeiro evaporador para remover um ou mais selecionados de um grupo que consiste em agente incorporador de sal na água, produtos orgânicos pesados e produtos orgânicos leves.
15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que o evaporador é um evaporador de película fina ou um evaporador de curso curto.
16. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende a transferência do caldo fermentado para um módulo de separação de fluidos, em que o módulo de separação de fluidos compreende um módulo de remoção de sal e uma ou mais colunas de destilação.
17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o módulo de remoção de sal compreende um ou mais selecionados de um grupo que consiste em um módulo de troca iônica, um módulo de precipitação, um módulo de eletrodiálise e um módulo de nanofiltração.
18. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende a transferência do caldo fermentado para um módulo de cor e odor antes ou após o módulo de separação de fluido.
19. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende o processamento do caldo fermentado com um ou mais selecionados de um grupo que consiste em leito de carvão ativado, hidrogenação, tratamento UV e coluna de troca iônica.
20. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende a transferência do efluente gasoso do fermentador para um módulo de separação de gás antes de transferir o efluente gasoso para o módulo de recuperação de cetona, em que o módulo de separação de gás remove pelo menos uma parte da cetona do efluente gasoso.
21. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende a transferência do caldo fermentado para um módulo de separação de fluidos, em que o caldo fermentado é transferido para um módulo de pré-tratamento antes de transferir o caldo fermentado para o módulo de separação de fluidos, e em que o módulo de pré-tratamento remove pelo menos uma parte das células e sólidos do caldo fermentado.
22. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o módulo de pré-tratamento compreende uma ou mais selecionadas de um grupo que consiste em centrifugação, microfiltração, ultrafiltração e nanofiltração.
23. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende a transferência do caldo fermentado para um módulo de separação de fluidos, em que o caldo fermentado é transferido para um módulo de separação de produto orgânico leve antes de transferir o caldo fermentado para o módulo de separação de fluidos.
24. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o módulo de separação de produto orgânico leve gera uma corrente que compreende cetonas, em que a corrente que compreende cetonas é direcionada ao módulo de recuperação de cetonas.
25. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende a transferência do caldo fermentado para um módulo de separação de fluidos, em que o caldo fermentado é transferido para um módulo de concentração antes de transferir o caldo fermentado para o módulo de separação de fluidos.
26. Método de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o módulo de concentração compreende um ou mais selecionados de um grupo que consiste em colunas de destilação e evaporadores.
27. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a cetona é acetona.
28. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o glicol é monoetileno glicol.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3112964B1 (fr) * 2020-07-28 2024-01-05 Ifp Energies Now Procede d’extraction liquide-liquide reactive

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2406713A (en) * 1944-02-28 1946-08-27 Commercial Solvents Corp Process for recovery of dihydric alcohols
DE933714C (de) 1951-04-21 1955-09-29 Licentia Gmbh Auswertungseinrichtung fuer Registrierstreifen
NL243096A (pt) * 1958-09-09 1900-01-01
US3412160A (en) 1964-08-07 1968-11-19 Schierholt Joseph Method for the production of low volatility alcohols, acids, aldehydes and their derivatives
US3970711A (en) 1971-07-19 1976-07-20 Ppg Industries, Inc. Method of producing glycols
US4289593A (en) 1979-03-30 1981-09-15 Ppg Industries, Inc. Method for increasing the ultra-violet light transmittance of ethylene glycol
CA1330350C (en) 1986-10-07 1994-06-21 Thomas Martin Schmitt Method for purification of ethylene glycol
DE19647395A1 (de) 1996-11-15 1998-05-20 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von cyclischen Acetalen oder Ketalen
SG65045A1 (en) 1997-01-29 1999-05-25 Toray Industries A method for continuously producing a cyclic formal
EP0914854B1 (en) 1997-10-28 2004-01-14 Ube Industries, Ltd. Apparatus and process for generating mixed multi-component vapor
DE19855911A1 (de) 1998-12-03 2000-06-08 Basf Ag Verfahren zur Isolierung von Glykolen
CN1197858C (zh) 2001-01-15 2005-04-20 旭化成株式会社 生产环状缩甲醛的方法
US6548681B1 (en) 2001-06-26 2003-04-15 Board Of Trustees Of Michigan State University Process for the recovery of a polyol from an aqueous solution
KR20060017601A (ko) 2003-05-06 2006-02-24 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 생화학적으로 유도된 1,3-프로판디올의 수소화
FR2864967B1 (fr) * 2004-01-12 2006-05-19 Metabolic Explorer Sa Microorganisme evolue pour la production de 1,2-propanediol
DE102005042505A1 (de) 2005-09-07 2007-03-08 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Dioxolan
JP2010508013A (ja) 2006-10-31 2010-03-18 メタボリック エクスプローラー グリセロールから１，３−プロパンジオールを高収量で生物学的に製造する方法
KR101543485B1 (ko) 2007-11-30 2015-08-10 메타볼릭 익스플로러 발효 브로쓰로부터 알콜을 정제하는 방법
US8399717B2 (en) 2008-10-03 2013-03-19 Metabolic Explorer Method for purifying an alcohol from a fermentation broth using a falling film, a wiped film, a thin film or a short path evaporator
US7893305B2 (en) 2009-06-10 2011-02-22 Global Bio-Chem Technology Group Company Limited Separation of diols from a mixture comprising diols and polyols
US8697404B2 (en) 2010-06-18 2014-04-15 Butamax Advanced Biofuels Llc Enzymatic production of alcohol esters for recovery of diols produced by fermentation
CA2828880C (en) 2011-03-14 2018-11-20 Kevin ADLAF Improved methods for producing bioderived propylene glycol
WO2012130316A1 (en) 2011-03-31 2012-10-04 Metabolic Explorer Method for purifying mpg (monopropylene glycol) from a fermentation broth
DE102011077705A1 (de) * 2011-06-17 2012-12-20 Evonik Degussa Gmbh Mikrobielles Verfahren zur Herstellung niedermolekularer, organischer Verbindungen umfassend die Produktabsorption durch Isophoron
US8969598B2 (en) 2011-06-24 2015-03-03 Eastman Chemical Company Production of cyclic acetals or ketals using liquid-phase acid catalysts
US8829206B2 (en) 2011-06-24 2014-09-09 Eastman Chemical Company Production of cyclic acetals or ketals using solid acid catalysts
US8829207B2 (en) 2011-06-24 2014-09-09 Eastman Chemical Company Production of cyclic acetals by reactive distillation
US20150329878A1 (en) * 2012-12-07 2015-11-19 Global Bioenergies Fermentative production of a hydrocarbon
EP2958648B1 (en) 2013-02-19 2019-05-29 MPR Services, Inc. Thin-film treatment of high-value glycol and amine solvents to remove contaminants
CA2931627A1 (en) 2013-12-03 2015-06-11 Lanzatech New Zealand Limited Microorganisms and methods for the production of ketones
KR20190004258A (ko) 2016-03-09 2019-01-11 브라스켐 에세.아. 에틸렌 글리콜 및 3-탄소 화합물의 동시-생산을 위한 미생물 및 방법

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