ES2381905T3 - Proceso para recuperar compuestos orgánicos a partir de corrientes acuosas que los contienen - Google Patents
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Abstract
Un método de separación de un compuesto orgánico hidrófilo de un licor acuoso, en el que el compuesto orgánico hidrófilo se selecciona de ácidos carboxílicos, ácidos sulfónicos, compuestos polihidroxílicos, aminoácidos y amidas; método que comprende los pasos de: (a) entremezclar una cantidad suficiente de un éter glicólico con el licor acuoso, a una primera temperatura, para formar una suspensión que comprende una fase acuosa del producto refinado y una fase éter-glicólica del extracto que comprende dicho éter glicólico, agua en cantidad saturada, y una porción del compuesto orgánico hidrófilo, teniendo el éter glicólico la fórmula R'-(OCHR''CHR'')n-O-R''' en la que R' es un grupo alquilo de 1 a 8 átomos de carbono; R'' es, independientemente en cada caso, hidrógeno, metilo o etilo; R''' es hidrógeno, y n es un número entre 1 y 4; y en el que el éter glicólico tiene una solubilidad inversa en agua, y el coeficiente de reparto, valor K, para el compuesto orgánico hidrófilo es superior a 0,1; (b) separar la fase éter-glicólica del extracto, formada en el paso (a), de la fase acuosa del producto refinado; (c) calentar la fase éter-glicólica del extracto, obtenida en el paso (b), a una segunda temperatura que sea más alta que la primera temperatura, para formar una suspensión que comprende una fase del extracto acuoso que contiene una porción del compuesto orgánico hidrófilo y una fase éter-glicólica del producto refinado; y (d) separar la fase éter-glicólica del producto refinado, formada en el paso (c), de la fase del extracto acuoso; en el que la entremezcla del éter glicólico con el licor acuoso en el paso (a) se lleva a cabo a una temperatura que está a no más de 20ºC por encima de la temperatura crítica inferior de solución (LCST), y en el que el valor K del coeficiente de reparto en el paso (a) es igual, o superior, al valor K del coeficiente de reparto en el paso (c).
Description
Proceso para recuperar compuestos organicos a partir de corrientes acuosas que los contienen
Esta solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud de Patente Provisional de EE.UU., N° de serie 60/548.404, presentada el 27 de febrero de 2004.
5 La presente invenci6n se refiere a un proceso para recuperar compuestos organicos hidr6filos, a partir de las corrientes acuosas que los contienen, mediante extracci6n lfquido-lfquido.
Muchos valiosos compuestos organicos hidr6filos, tales como los acidos carboxflicos, acidos sulf6nicos, compuestos polihidroxflicos, aminoacidos y amidas se producen o se utilizan dentro de procesos que implican corrientes acuosas. Los ejemplos incluyen la producci6n de acidos carboxflicos a traves de procesos de fermentaci6n y de la
10 utilizaci6n de acidos sulf6nicos como catalizadores de las reacciones de esterificaci6n. Se conocen diversos metodos, tales como por ejemplo, el arrastre de vapor, la extracci6n lfquido-lfquido, la adsorci6n lfquido-lfquido, cromatograffa y metodos basados en membranas, para la recuperaci6n de estos valiosos compuestos hidr6filos a partir de un licor acuoso que los contiene, tales como por ejemplo los caldos de fermentaci6n y las corrientes de aguas residuales.
15 Por ejemplo, la Patente de EE.UU. N° 5.426.219 (W. Lenhardt y colaboradores) describe un proceso para recuperar un acido organico, como el acido lactico, a partir de una soluci6n acuosa suya. El proceso implica extraer la soluci6n acuosa que contiene el acido organico con una mezcla consistente en agua, un acido mineral en una cantidad eficaz para mantener el pH de la mezcla entre 1,0 y 4,5, y un disolvente oxigenado que tiene una solubilidad limitada con el agua y con la soluci6n acuosa, para producir un extracto del disolvente y un primer producto refinado. El disolvente
20 oxigenado tiene de 6 a 8 atomos de carbono y al menos un grupo hidroxilo, ester, cetona, eter, carbonilo o amido. El extracto del disolvente se vuelve a extrae luego con un lfquido acuoso para producir un extracto acuoso rico en acido organico y un producto refinado del disolvente, agotado en acido organico.
La Patente de EE.UU. N° 3.556.739 (A. Baniel y colaboradores) describe un proceso para extraer un acido fosf6rico de calidad tecnica con ciertos disolventes organicos, seleccionados del grupo de eteres, cetonas, y eteres glic6licos
25 que tienen de 2 a 15 atomos de carbono. Estos disolventes (a) practicamente no extraen el acido fosf6rico a partir de una soluci6n acuosa suya que tiene una concentraci6n de acido fosf6rico por debajo del 35 por ciento en peso, y (b) extraen una porci6n sustancial de acido fosf6rico a partir de una soluci6n acuosa suya que tiene una concentraci6n de acido fosf6rico superior al 35 por ciento en peso.
La Patente de EE.UU. N° 4.322.550 (J. Kimble) describe un proceso para la recuperaci6n de acidos
30 mercaptoalcanoicos, a partir de una soluci6n acuosa suya, mediante una operaci6n de extracci6n lfquido-lfquido que usa al menos un ester de un acido alcanoico y un alquilenglicol-eter.
La Patente de EE.UU. N° 5.628.906 (R. Shinnar y colaboradores) describe un proceso de extracci6n lfquido-lfquido en el que una soluci6n de un disolvente nativo, por ejemplo agua, se mezcla con un disolvente primario, que es soluble en el disolvente nativo, y que anade a continuaci6n un modificador, que es insoluble o bien en el disolvente 35 nativo o en el primario. Mediante la adici6n del modificador, se cambia la solubilidad del disolvente primario en el disolvente nativo, originando por ello una separaci6n de fases casi instantanea. El soluto se concentra en la fase rica en disolvente primario. Ejemplos de algunos disolventes primarios son el acetaldehfdo, el acido acetico, acetonitrilo, acido butanoico, etanol, acido f6rmico, metanol, acido propanoico, 1-propanol, 2-propanol, 2-propanona, acido propenoico, piridina y trietilenglicol-dimetil-eter. Ejemplos de algunos modificadores son el ester 3-metilbutflico del
40 acido acetico, benceno, ciclohexano, 1,2-dicloro-etano, metil-isobutil-cetona, tetralina y tolueno.
La Patente de EE.UU. N° 4.954.260 (Z. Ludmer y colaboradores) describe un tipo de transici6n de fase de un proceso de extracci6n directa, pero que usa un cambio en la temperatura para inducir la transici6n de fase, en vez de un cambio en la composici6n del disolvente. Describe un proceso multietapas y en contracorriente, en el que en cada etapa tiene lugar una transici6n de fases desde una unica fase lfquida a dos fases lfquidas. La transici6n de
45 fase requerida esta inducida por el uso de serpentines internos de calentamiento y enfriamiento u otros medios de transferencia de calor en cada etapa. El proceso requiere cambiar la temperatura en cada etapa con el fin de cruzar un lfmite de fase lfquido-lfquido en cada etapa.
La Patente de EE.UU. N° 6.229.046 B1 (A. Eyal y colaboradores) y la Patente de EE.UU. N° 6.230.0077 B1 (A. Eyal y colaboradores) describen procesos para separar acido lactico a partir de un caldo de fermentaci6n que contiene
50 acido lactico libre y sales del acido lactico. Se mencionan como utiles los disolventes oxigenados que tienen un numero multiple de grupos funcionales (tales como alcohol y eter), con tal que den un reparto favorable del acido lactico. Estos disolventes, sin embargo, no se usan en sf mismos como disolventes de extracci6n sino mas bien en una mezcla con una amina terciaria (trialquilamina), que es el disolvente de extracci6n.
Los procesos de extracci6n lfquido-lfquido conocidos, usados para recuperar compuestos organicos hidr6filos a
55 partir de una corriente acuosa de alimentaci6n, tienden a ser caros, debido a que tienen un gran numero de pasos, un reparto desfavorable (valores de K antiecon6micamente bajos), una pobre selectividad para el soluto deseado, o una pobre eficacia para la recuperaci6n de los disolventes usados. Se ha descubierto ahora un metodo mejorado
para la recuperaci6n de valiosos compuestos organicos hidr6filos a partir de corrientes acuosas. Este metodo usa ciertos eteres glic6licos, que tienen un coeficiente de reparto especffico, valor K, en un equipo de extracci6n lfquidolfquido conocido.
Segun la invenci6n, se proporciona un metodo para separar un compuesto organico hidr6filo a partir de un licor acuoso, en el que el compuesto organico hidr6filo se selecciona de acidos carboxflicos, acidos sulf6nicos, compuestos polihidroxflicos, aminoacidos y amidas; metodo que comprende los pasos de:
(a) entremezclar una cantidad suficiente de un eter glic6lico con el licor acuoso, a una primera temperatura, para formar una suspensi6n que comprende una fase acuosa del producto refinado y una fase eter-glic6lica del extracto, que comprende dicho eter glic6lico, agua en cantidad saturada, y una porci6n del compuesto organico hidr6filo, teniendo el eter glic6lico la f6rmula
R'-(OCHR''CHR'')n-O-R'''
en la que
R' es un grupo alquilo de 1 a 8 atomos de carbono;
R'' es, independientemente en cada caso, hidr6geno, metilo o etilo;
R''' es hidr6geno, y
n es un numero entre 1 y 4;
y en el que el eter glic6lico tiene una solubilidad inversa en agua, y el coeficiente de reparto, valor K, para el compuesto organico hidr6filo es superior a 0,1;
- (b)
- separar la fase eter-glic6lica del extracto, formada en el paso (a), de la fase acuosa del producto refinado;
- (c)
- calentar la fase eter-glic6lica del extracto, obtenida en el paso (b), a una segunda temperatura que sea mas alta que la primera temperatura, para formar una suspensi6n que comprende una fase del extracto acuoso que contiene una porci6n del compuesto organico hidr6filo y una fase eter-glic6lica del producto refinado; y
- (d)
- separar la fase eter-glic6lica del producto refinado, formada en el paso (c), de la fase del extracto acuoso;
en el que la entremezcla del eter glic6lico con el licor acuoso en el paso (a) se lleva a cabo a una temperatura que esta a no mas de 20°C por encima de la temperatura crftica inferior de soluci6n (LCST) (del ingles; lower critical solution temperatura), y en el que el valor K del coeficiente de reparto en el paso (a) es igual, o superior, al valor K del coeficiente de reparto en el paso (c).
En otro aspecto, la presente invenci6n esta relacionada con el metodo anteriormente descrito, en el que el paso (d) es sustituido por los dos pasos siguientes:
- (e)
- entremezclar suficiente cantidad de agua con la mezcla formada en el paso (c) para formar una mezcla de una fase eter-glic6lica del producto refinado mas agotado en compuesto organico hidr6filo, y una fase del extracto acuoso que contiene el agua anadida y el compuesto organico hidr6filo adicional; y
- (f)
- separar la fase del extracto acuoso, formada en el paso (e), de la fase eter-glic6lica del producto refinado.
En otro aspecto, la presente invenci6n esta relacionada con los metodos anteriormente descritos en los que el paso
(c) se lleva a cabo en presencia de un disolvente organico hidr6fobo seleccionado del grupo consistente en un alcohol que tiene de 4 a 14 atomos de carbono, una cetona que tiene de 4 a 14 atomos de carbono, un hidrocarburo clorado que tiene de 2 a 6 atomos de carbono, un compuesto aromatico que tiene de 6 a12 atomos de carbono, un eter que tiene de 6 a 19 atomos de carbono y sus mezclas.
La Figura 1 es un diagrama de flujo para una realizaci6n concreta de la presente invenci6n, como se discute aquf mas adelante.
El metodo de la presente invenci6n es util para la recuperaci6n de valiosos compuestos organicos hidr6filos, producidos mediante fermentaci6n o, de otra forma, producidos o utilizados dentro de los procesos de fabricaci6n en los que dichos compuestos organicos hidr6filos se deben recuperar en algun punto, la fermentaci6n o el proceso de fabricaci6n, a partir de una soluci6n acuosa diluida. El metodo de la presente invenci6n es particularmente util para la recuperaci6n de compuestos organicos hidr6filos que son diffciles o imposibles de recuperar directamente mediante destilaci6n, debido a su baja volatilidad con respecto al agua o debido a su inestabilidad termica a las temperaturas de destilaci6n. Los compuestos organicos hidr6filos que se pueden recuperar adecuadamente mediante el metodo de la presente invenci6n son compuestos seleccionados del grupo consistente en acidos carboxflicos, acidos sulf6nicos, compuestos polihidroxflicos, aminoacidos y amidas. Preferiblemente, los compuestos organicos hidr6filos se seleccionan del grupo consistente en acido f6rmico, acido acetico, acido propi6nico, acido
butfrico, acido lactico, acido cftrico, acido benzoico, acido asc6rbico, acido adfpico, acido succfnico, acido metacrflico, acido laurico, acido estearico, acido glic6lico, acido glucarico, acido itac6nico, acido levulfnico, acido fumarico, acido malico, acido aspartico, acido 3-hidroxipropi6nico, acido 2,5-furandicarboxflico, glicerina, glucosa, caprolactama, 3-hidroxibutirolactona, 1,3-propanodiol, 1,2-propanodiol, 2,3-butanodiol, 1,2,4-butanotriol, xilitol, sorbitol, arabinitol, acido p-tolueno-sulf6nico, acido metano -sulf6nico, y acido dodecilbenceno-sulf6nico. Mas preferiblemente, los compuestos organicos hidr6filos se seleccionan del grupo consistente en acido f6rmico, acido acetico, acido lactico, acido cftrico, acido benzoico, acido asc6rbico, acido succfnico, acido adfpico, acido p-toluenosulf6nico, acido metano-sulf6nico, acido dodecilbenceno-sulf6nico, glicerina, glucosa, caprolactama, 1,3-propanodiol, 1,2-propanodiol, 2,3-butanodiol, y xilitol.
Los compuestos organicos hidr6filos que son recuperables por el metodo de la presente invenci6n deben exhibir un coeficiente de reparto, valor K, superior a 0,10, preferiblemente superior a 0,5, mas preferiblemente superior a 1,0, muy preferiblemente superior a 1,5. El coeficiente de reparto, valor K, se define en terminos de coordenadas de Bancroft; es decir, en terminos de relaciones de masa (K = masa del compuesto organico hidr6filo por masa de eter glic6lico en la fase organica, dividida por la masa del compuesto organico hidr6filo por masa de agua en la fase acuosa). El uso de las coordenadas de Bancroft esta descrito en Perry's Chemical Engineers' Handbook (Robbins,
L.A. y Cusack, R.W., "Liquid-Liquid Extraction Operations and Equipment" (Operaciones y equipo de extracci6n lfquido-lfquido), Secci6n 15 del Perry's Chemical Engineers' Handbook, 7a edici6n, R.H. Perry y D.W. Green, editores, McGraw-Hill, Nueva York, 1997). Es deseable expresar el coeficiente de reparto en terminos de masa porque haciendolo asf se simplifica el balance de materia y los calculos de transferencia de masa usados para analizar el comportamiento del proceso, ya que las lfneas de operaci6n y de equilibrio tienden a ser lineales en un amplio intervalo de concentraci6n. El coeficiente de reparto para un compuesto organico hidr6filo varfa para cada eter glic6lico individual, y puede ser determinado facilmente por una persona con una experiencia normal en la tecnica, sin una excesiva experimentaci6n.
Los eteres glic6licos adecuados para extraer compuestos organicos hidr6filos en el metodo de la presente invenci6n se seleccionan del grupo consistente en dipropilenglicol-etil-eter, tripropilenglicol-etil-eter, propilenglicol-isopropileter, dipropilenglicol-isopropil-eter, tripropilenglicol-isopropil-eter, propilenglicol-n-propil-eter, dipropilenglicol-n-propileter, tripropilenglicol-n-propil-eter, propilenglicol-t-butil-eter, dipropilenglicol-t-butil-eter, tripropilenglicol-t-butil-eter, propilenglicol-n-butil-eter, dipropilenglicol-n-butil-eter, tripropilenglicol-butil-eter, propilenglicol-n-pentil-eter, propilenglicol-n-hexil-eter, butilenglicol-metil-eter, dibutilenglicol-metil-eter, etilenglicol-n-butil-eter, etilenglicol-npentil-eter, etilenglicol-n-hexil-eter, etilenglicol-n-heptil-eter, etilenglicol-2-etilhexil-eter, dietilenglicol-n-hexil-eter, propilenglicol-isobutil-eter, dipropilenglicol-isobutil-eter, tripropilenglicol-isobutil-eter, etilenglicol-t-butil-eter, etilenglicol-isobutil-eter, y sus mezclas. Estos eteres glic6licos son bien conocidos en la tecnica, y en la bibliograffa estan descritos diversos metodos para su preparaci6n y puesta en practica comercialmente.
Estos eteres glic6licos exhiben solubilidad inversa en agua, de manera que la solubilidad en agua a 100°C es, al menos, un 1 por ciento en peso menor que la solubilidad en agua a -5°C. Este comportamiento de solubilidad inversa se puede atribuir al enlace de hidr6geno. Se sabe que muchos eteres glic6licos exhiben una temperatura crftica inferior de soluci6n (LCST) por debajo de la cual son completamente miscibles con agua. A temperaturas por debajo de la LCST, el eter glic6lico es capaz de formar enlaces de hidr6geno con el agua, y esta interacci6n de atracci6n conduce a una completa miscibilidad. A temperaturas por encima de la LCST, los enlaces de hidr6geno se alteran por el aumento de la energfa termica y empiezan a dominar las interacciones hidr6fobas entre el eter glic6lico y el agua. Esto da como resultado una miscibilidad parcial y un descenso en la solubilidad del eter glic6lico en agua al aumentar la temperatura (denominada solubilidad inversa). Dependiendo del eter glic6lico en particular, la LCST puede ser tan baja como -10°C, o tan alta como 100°C.
El metodo de la presente invenci6n implica los siguientes pasos generales: (a) entremezclar una corriente acuosa que contiene un compuesto organico hidr6filo con una cantidad suficiente de eter glic6lico, a una primera temperatura, para formar una suspensi6n que comprende una fase acuosa del producto refinado y una fase eterglic6lica del extracto, que comprende dicho eter glic6lico, agua en cantidad saturada, y una porci6n del compuesto organico hidr6filo (extracci6n directa); (b) separar la fase eter-glic6lica del extracto, formada en el paso (a), de la fase acuosa del producto refinado; (c) calentar la fase eter-glic6lica del extracto, obtenida en el paso (b), a una segunda temperatura que es mas alta que la primera temperatura, para formar una suspensi6n que comprende una fase del extracto acuoso que contiene una porci6n del compuesto organico hidr6filo y una fase eter-glic6lica del producto refinado (reextracci6n), y (d) separar la fase eter-glic6lica del producto refinado, formada en el paso (c), de la fase del extracto acuoso que contiene el compuesto organico hidr6filo. Ademas, se pueden usar pasos adicionales para incrementar la recuperaci6n del compuesto organico hidr6filo. En algunas realizaciones, se puede omitir el paso (d) y ser sustituido por los siguientes pasos generalizados: (e) entremezclar una cantidad suficiente de agua con la mezcla formada en el paso (c) para formar una mezcla de una fase eter-glic6lica del producto refinado, mas agotada en el compuesto organico hidr6filo, y una fase del extracto acuoso que contiene el agua anadida y el compuesto organico hidr6filo adicional; y (f) separar la fase del extracto acuoso, formada en el paso (e), de la fase eter-glic6lica del producto refinado.
En esta descripci6n de la invenci6n, el termino fase del producto refinado se refiere a una fase lfquida en la que el compuesto organico hidr6filo se llega a agotar debido a la transferencia de una porci6n del compuesto organico hidr6filo, contenido en la fase, a otra fase lfquida. A la otra fase lfquida se la denomina fase del extracto. En el
proceso de extracci6n directa (paso (a)), la fase acuosa es la fase del producto refinado y la fase eter-glic6lica es la fase del extracto. En el proceso de reextracci6n (paso(c)), la fase eter-glic6lica es la fase del producto refinado y la fase acuosa es la fase del extracto.
Asf, segun la presente invenci6n, se extrae un compuesto organico hidr6filo a partir de una corriente acuosa que contiene el mismo, mediante un proceso de extracci6n lfquido-lfquido que implica una extracci6n directa a la fase eter-glic6lica del extracto realizada a una primera temperatura, donde el valor K es eficaz para la transferencia del soluto deseado a la fase eter-glic6lica del extracto. Esto es seguido de una reextracci6n en agua del compuesto organico hidr6filo a partir de la fase eter-glic6lica del extracto, realizada a una segunda temperatura donde el valor K es inferior, favoreciendo el reparto del compuesto organico hidr6filo en el agua. En ciertos casos, sin embargo, el valor K puede ser el mismo tanto para la extracci6n directa como para la reextracci6n. Las condiciones del metodo de extracci6n estan determinadas por la magnitud del valor K para la extracci6n directa y su sensibilidad a la temperatura.
Si se desea, el eter glic6licol usado en el metodo de la presente invenci6n se puede recuperar y reciclar en el proceso. La recuperaci6n y el reciclaje del eter glic6lico se debe conseguir con pequenas perdidas del eter glic6lico con el fin de obtener unos buenos resultados econ6micos del proceso. Tanto la fase acuosa del producto refinado como la fase del extracto acuoso que contienen compuesto organico hidr6filo, se llegan a saturar con el eter glic6lico durante el proceso de extracci6n. Habitualmente, la cantidad de eter glic6lico disuelto en estas fases acuosas esta en el intervalo de 0,5 al 20 por ciento en peso. La cantidad de saturaci6n del eter glic6lico varfa con el eter glic6lico usado en particular, con la temperatura, y con la presencia de otros componentes organicos en la soluci6n. Puede ser deseable reducir la concentraci6n del eter glic6lico, que queda en las fases acuosas del producto refinado y del extracto acuoso, a niveles por debajo de la concentraci6n de saturaci6n con el fin de minimizar los requisitos del tratamiento de residuos, para cumplir las especificaciones del compuesto organico hidr6filo, y para reducir la necesidad de usar cantidades adicionales de eter glic6lico como disolvente de reposici6n. La recuperaci6n del eter glic6lico se puede hacer mediante algunos metodos de recuperaci6n conocidos, tales como el arrastre de vapor, la adici6n de un co-disolvente hidr6fobo con el eter glic6lico para reducir la solubilidad del eter glic6lico en la fase acuosa, y la extracci6n del eter glic6lico, fuera de la fase acuosa, al disolvente organico hidr6fobo que se recupera mas facilmente a partir de la fase acuosa.
En los casos donde el eter glic6lico usado tiene una volatilidad relativa alta, el eter glic6lico se puede recuperar de forma conveniente, para volver a reciclarlo al proceso, usando un arrastre de vapor como el metodo de recuperaci6n.
En casos donde el eter glic6lco no es suficientemente hidr6fobo y volatil, no es adecuado el metodo de recuperaci6n del disolvente por arrastre de vapor. En semejante caso, la adici6n de un disolvente hidr6fobo que pueda recuperarse por arrastre de valor a la fase acuosa que contiene eter glic6lico residual, proporciona un metodo eficaz para recuperar el eter glic6licio con el fin de volverlo a reciclar al metodo. El disolvente hidr6fobo extrae de la fase acuosa el eter glic6lico residual hacia una segunda fase de disolvente hidr6fobo. El disolvente hidr6fono debe tener un valor K razonablemente alto para la recuperaci6n del eter glic6lico y debe ser suficientemente hidr6fobo y volatil para permitir su posterior retirada del agua mediante arrastre de vapor.
Los disolventes organicos hidr6fobos que son utiles para la recuperaci6n de eteres glic6licos en el metodo de la presente invenci6n, se seleccionan del grupo consistente en un alcohol que tiene de 4 a 14 atomos de carbono, una cetona que tiene de 4 a 14 atomos de carbono, un hidrocarburo halogenado que tiene de 2 a 6 atomos de carbono, un compuesto aromatico que tiene de 6 a12 atomos de carbono, y un eter que tiene de 6 a 19 atomos de carbono. Ejemplos ilustrativos, no limitadores, del disolvente organico hidr6fobo, util en el metodo de la presente invenci6n, son el 1-octanol, 2-etilhexanol, 2-pentanona, 2-nonanona, diisobutilcetona, metil-isobutilcetona, cloruro de metileno, tolueno, diclorobenceno, y di-n-butil-eter y sus mezclas.
La entremezcla del eter glic6lico con la corriente acuosa, en el paso (a) del metodo de la presente invenci6n, se lleva a cabo de forma conveniente a una temperatura entre aproximadamente -5°C y 80°C. La temperatura debera ser de no mas de 20°C, mas preferiblemente de no mas de 15°C, mas alta que la temperatura crftica inferior de soluci6n (LCST). La temperatura usada es dependiente del eter glic6lico usado en particular. La temperatura a la cual se lleva a cabo el calentamiento de la fase organica lfquida en el paso (c) del metodo de la presente invenci6n, es mas alta que la temperatura usada en el paso (a). En general, esta temperatura estara entre 10°C y 120°C, y dependera tambien del eter glic6lico usado en particular. El metodo de la presente invenci6n se lleva a cabo de forma ventajosa a presi6n atmosferica, aunque en ciertos casos se pueden usar presiones mas altas y mas bajas.
Una persona con una experiencia normal en la tecnica puede seleccionar facilmente la cantidad de eter glic6lico y de disolvente organico hidr6fobo que se puede usar. El eter glic6lico se debe usar en cantidad suficiente para extraer una porci6n deseada del compuesto organico hidr6filo a partir de la corriente acuosa de alimentaci6n. Esto se puede determinar facilmente mediante experimentaci6n. La cantidad de eter glic6lico requerida se puede reducir usando metodos conocidos de extracci6n lfquido-lfquido, multi-etapas, en contracorriente.
En general, el disolvente organico hidr6fobo se debera usar en suficiente cantidad para extraer una porci6n deseada del eter glic6lico disuelto, a partir de la soluci6n acuosa de alimentaci6n. Esto tambien se puede determinar
facilmente mediante experimentaci6n, y la cantidad de disolvente organico hidr6fobo requerida se puede reducir usando metodos conocidos de extracci6n lfquido-lfquido, multi-etapas, en contracorriente.
El metodo de la presente invenci6n se puede llevar a cabo en una operaci6n por cargas o de forma continua, y se puede realizar en cualquier equipo convencional de extracci6n lfquido-lfquido de una sola etapa o de etapas multiples, que incluyen, por ejemplo, una columna de extracci6n lfquido-lfquido contracorriente.
Los tipos de equipos de extracci6n, utiles en la presente invenci6n, son bien conocidos en la tecnica e incluyen, por ejemplo, un extractor de columna Karr y similares. El proceso de extracci6n puede implicar ademas diversos tipos de equipos de destilaci6n y evaporaci6n conocidos para la recuperaci6n de eteres glic6licos de bajo punto de ebullici6n y de alto punto de ebullici6n, para el aislamiento del compuesto organico hidr6filo purificado, o para la recuperaci6n de un disolvente organico hidr6fobo, si se usa.
En la Figura 1 se ilustra una realizaci6n de la presente invenci6n en la que se usan dos extractores de columna Karr, uno para el paso de extracci6n directa y el otro para el paso de reextracci6n. Este ejemplo se presente aquf para ilustrar y clarificar la invenci6n, y no limita la aplicaci6n de la invenci6n en modo alguno.
En el paso de extracci6n directa, como se ilustra en la Figura 1, se introduce en el extractor 13 de columna Karr de extracci6n directa, un licor acuoso que contiene el compuesto organico hidr6filo de interes, a traves de la entrada 31 del licor acuoso situada en la parte de la secci6n superior del extractor 13 de columna. El licor acuoso forma una fase acuosa del producto refinado que se mueve hacia abajo del extractor de columna y sale, por el fondo, a traves de la salida 19 de la columna. El eter glic6lico es introducido en el extractor 13 de columna Karr de extracci6n directa a traves de la entrada 22 del eter glic6lico de reciclado/reposici6n situada en la secci6n inferior del extractor 13 de columna, formando una fase eter-glic6lica del extracto que se mueve hacia arriba del extractor 13 de columna y sale por la salida 25 de la fase eter-glic6lica del extracto, contracorriente al movimiento de la fase acuosa del producto refinado. Se puede introducir una pequena cantidad de agua de lavado en el extractor 13 de columna Karr de extracci6n directa a traves de una primera entrada 28 de agua, situada en la secci6n superior de la columna por encima de la entrada 31 del licor acuoso, para quitar por lavado cualquier impureza, tales como azucares y similares, de la fase eter-glic6lica del extracto que sale de la columna. El agua de lavado llega a ser parte de la fase acuosa del producto refinado. A medida que la fase acuosa del producto refinado se mueve a traves del extractor 13 de columna Karr de extracci6n directa, se transfiere una porci6n del compuesto organico hidr6filo a la fase eterglic6lica del extracto. La fase acuosa del producto refinado que sale por el fondo del extractor 13 de columna contiene eter glic6lico en cantidad saturada. La fase eter-glic6lica del extracto que sale de la columna por la salida 25 de la fase eter-glic6lica del extracto contiene agua en cantidad saturada y una porci6n del compuesto organico hidr6filo que entra en el extractor 13 de columna Karr en el licor acuoso. Este extractor 13 de columna Karr de extracci6n directa se mantiene a una baja temperatura, a la cual el valor K para el compuesto organico hidr6filo es alto, de forma que se reduce la cantidad de eter glic6lico necesaria para originar la transferencia de una porci6n deseada del compuesto organico hidr6filo, fuera del licor acuoso, hacia la fase eter-glic6lica del extracto. La fase organica del extracto que sale del extractor 13 de columna Karr de extracci6n directa por la salida 25 de la fase eterglic6lica del extracto se introduce en el segundo extractor 34 de columna Karr de reextracci6n para llevar a cabo la reextracci6n. Se puede realizar el mismo proceso usando otros tipos de equipos de extracci6n, que incluyen un conjunto en cascada de mezcladores-sedimentadores que implican, por separado, multiples etapas de mezcla lfquido-lfquido y multiples etapas de separaci6n lfquido-lfquido. En general, la secci6n superior del extractor 13 de columna Karr de extracci6n directa, mostrada en la Figura 1, describe el extremo de la alimentaci6n del proceso de extracci6n directa, y la secci6n inferior del extractor 13 de columna Karr de extracci6n directa, mostrada en la Figura 1, describe el extremo del producto refinado del proceso de extracci6n directa. La Figura 1 ilustra tambien el caso en el que la fase eter-glic6lica del extracto tiene un peso especffico inferior al de la fase acuosa del producto refinado. Este es normalmente el caso, pero en unos pocos casos el peso especffico de la fase eter-glic6lica del extracto puede ser superior al de la fase acuosa del producto refinado. Una persona entendida en la tecnica de la extracci6n reconocera c6mo la invenci6n ilustrada en la Figura 1 se puede poner en practica usando otros tipos de equipos de extracci6n y pesos especfficos relativos diferentes.
En el paso de reextracci6n, como se ilustra en la Figura 1, la fase eter-glic6lica del extracto que sale del extractor 13 de columna Karr de extracci6n directa, por la salida 25 de la fase eter-glic6lica del extracto, se introduce en el segundo extractor 34 de columna Karr de reextracci6n a traves de la entrada 37 de la fase eter-glic6lica del extracto, situada en la secci6n del fondo del extractor 34 de columna. El eter glic6lico contenido en esta corriente forma una fase eter-glic6lica de producto refinado dentro del extractor 34 de columna Karr de reextracci6n, y sale en la parte de arriba por la salida 40 de la fase eter-glic6lica del producto refinado. Se introduce agua limpia en el extractor 34 de columna Karr de reextracci6n a traves de una segunda entrada 43 de agua, situada en la secci6n superior del extractor 34 de columna. El agua limpia forma una fase de extracto acuoso que se mueve hacia abajo de la columna, contracorriente al movimiento de la fase eter-glic6lica del producto refinado y sale por el fondo, a traves de la salida 47 de la fase del extracto acuoso. A medida que la fase eter-glic6lica del producto refinado se mueve a traves de la columna, una porci6n del compuesto organico hidr6filo se transfiere a la fase del extracto acuoso. La fase eter-glic6lica del producto refinado que sale de la columna por la salida 40 de la fase eter-glic6lica del producto refinado, en la parte de arriba, contiene agua en cantidad saturada. La fase del extracto acuoso que sale de la columna por el fondo, a traves de la salida 47 de la fase del extracto acuoso contiene eter glic6lico en cantidad saturada y una porci6n del compuesto organico hidr6filo que entra en el extractor 34 de columna Karr de
reextracci6n en la fase eter-glic6lica del extracto producida en el extractor 13 de columna Karr de extracci6n directa. El extractor 34 de columna Karr de reextracci6n se mantiene a una temperatura mas alta que el extractor 13 de columna Karr de extracci6n directa. A esta temperatura mas alta, el valor K para el compuesto organico hidr6filo es inferior, o igual, al valor K en las condiciones de extracci6n directa, y la cantidad de agua limpia, necesaria para originar la transferencia de una porci6n deseada del compuesto organico hidr6filo a la fase del extracto, acuoso se reduce. Sin embargo, se prefiere que el valor K sea inferior en el paso de reextracci6n comparado con el paso de extracci6n directa, ya que esto permite una reducci6n en la cantidad de agua limpia y un aumento en la concentraci6n del compuesto organico hidr6filo en la fase del extracto acuoso. El eter glic6lico se recupera a partir de la fase organica del compuesto refinado (que sale a traves de la salida 40 de la fase eter-glic6lica del producto refinado) y se recicla de vuelta al extractor 13 de columna Karr de extracci6n directa (a traves de la entrada 22 del eter glic6lico de reciclado/reposici6n, es decir, se introduce por ello eter glic6lico procedente del reciclado y de la reposici6n, como se sugiere mediante las flechas 23a, para el eter glic6lico del reciclado, y las 23b para el eter glic6lico de reposici6n). Se puede realizar el mismo proceso usando otros tipos de equipos de extracci6n, que incluyen un conjunto en cascada de mezcladores-sedimentadores que implican, por separado, multiples etapas de mezcla lfquido-lfquido y multiples etapas de separaci6n lfquido-lfquido. En general, la secci6n inferior del extractor 34 de columna Karr de reextracci6n, mostrada en la Figura 1, describe el extremo de la alimentaci6n del proceso de reextracci6n, y la secci6n superior del extractor 34 de columna Karr de reextracci6n, mostrada en la Figura 1, describe el extremo del producto refinado del proceso de reextracci6n. La Figura 1 ilustra tambien el caso en el que la fase eter-glic6lica del producto refinado tiene un peso especffico inferior al de la fase del extracto acuoso. Este es normalmente el caso, pero, en unos pocos casos, el peso especffico de la fase eter-glic6lica del producto refinado puede ser superior al de la fase del extracto acuoso. Una persona entendida en la tecnica de la extracci6n reconocera c6mo la invenci6n ilustrada en la Figura 1 se puede poner en practica usando otros tipos de equipos de extracci6n y pesos especfficos relativos diferentes.
Si se desea, en el metodo de la presente invenci6n se puede usar un equipo adicional, como por ejemplo un equipo adicional de extracci6n, destilaci6n o evaporaci6n, para purgar las impurezas de la fase eter-glic6lica del producto refinado, antes de reciclarlo, de vuelta, al paso de extracci6n directa, con el fin de aislar el compuesto organico hidr6filo de la fase del extracto acuoso, para la recuperaci6n del eter glic6lico disuelto a partir de la fase acuosa del producto refinado y de la fase del extracto acuoso, y para la recuperaci6n y el reciclado del disolvente hidr6fobo, cuando se usa. Este equipo adicional, y su uso en los metodos de extracci6n lfquido-lfquido, son bien conocidos en la tecnica. Una persona con una experiencia normal en la tecnica usara este equipo adicional, o una combinaci6n de ellos, en el metodo de la presente invenci6n, de una manera conocida de uso de tales equipos en los metodos convencionales de extracci6n lfquido-lfquido. El uso de tales equipos adicionales, o una combinaci6n de ellos, depende de muchos factores, tales como, por ejemplo, la naturaleza del compuesto organico hidr6filo, la naturaleza de otros compuestos presentes en la alimentaci6n acuosa, la naturaleza del eter glic6lico usado, el uso del disolvente organico hidr6fobo, los costes asociados con el uso de eter glic6lico y/o disolvente hidr6fobo, los costes asociados con el uso de un equipo adicional, y la economfa global del proceso completo.
En algunos casos, la fase eter-glic6lica del extracto que comprende el eter glic6lico y el compuesto organico hidr6filo se puede introducir directamente en el equipo de destilaci6n o de evaporaci6n, evitando el paso de reextracci6n. Esto no siempre es practico; sin embargo, debido a la inestabilidad del compuesto organico hidr6filo en las condiciones de destilaci6n, o debido a los altos costes asociados con el equipo requerido que puede incluir artfculos caros tales como un equipo de vacfo y evaporadores de pelfcula. Cuando es factible, el eter glic6lico separado de esta manera es reciclado de vuelta al paso de extracci6n directa.
El eter glic6lico disuelto en la fase acuosa del producto refinado que sale del paso de extracci6n directa, y el eter glic6lico disuelto en la fase del extracto acuoso que sale del paso de reextraci6n, se puede recuperar usando metodos conocidos, tales como, por ejemplo, el arrastre de vapor o la destilaci6n, o la extracci6n con un disolvente organico hidr6fobo y combinado con el eter glic6lico recuperado a partir de la fase organica de producto refinado para su reciclado de vuelta al proceso. La eficacia de los diversos metodos de recuperaci6n depende de la naturaleza del eter glic6lico disuelto en la fase acuosa, en particular de la volatilidad relativa del eter glic6lico respecto al agua y del coeficiente de reparto para la extracci6n del eter glic6lico desde la fase acuosa a la fase organica del disolvente hidr6fobo. Si se usa un disolvente organico hidr6fobo, debera ser uno para el cual la cantidad de saturaci6n disuelta en la fase acuosa se pueda retirar mediante arrastre de vapor.
El prop6sito de usar en la invenci6n un disolvente organico hidr6fobo puede se doble. En un caso, el disolvente organico hidr6fobo se puede usar para extraer el eter glic6lico disuelto de las fases acuosas del producto refinado o del extracto, como se describi6 anteriormente. En otro caso, se puede usar en el paso (c) para disminuir el coeficiente de reparto, valor K, para el compuesto hidr6filo. En un metodo de la presente invenci6n en el que se usa un disolvente organico hidr6fobo en el paso (c), la fase organica del producto refinado que comprende el eter glic6lico y el disolvente organico hidr6fobo que sale de la parte superior del paso de reextracci6n, es introducida en el equipo de destilaci6n en el que el eter glic6lico se separa del disolvente organico hidr6fobo. El eter glic6lico separado se puede reciclar de vuelta al proceso.
Todas las partes, porcentajes y relaciones aquf descritas estan en peso a menos que se indique otra cosa.
La invenci6n se clarificara tomando en consideraci6n los siguientes ejemplos que pretenden ser netamente representativos de la presente invenci6n.
Ejemplos
Se realizaron experimentos de solubilidad en un aparato de vidrio con camisa exterior, equipado con una vaina protectora para medidores de temperatura, un agitador de vidrio accionado a motor, con placas difusoras cortas, un condensador enfriado con agua, una abertura superior para la toma de muestras y una espita en el fondo. Se ajust6 la temperatura del aparato haciendo circular una soluci6n de propilenglicol/agua 50/50 a traves de la camisa exterior con un Brinkmann Lauda RM6 Heating/Cooling Circulator (Equipo de circulaci6n con calentamiento/enfriamiento) unido al aparato con mangueras. Estos experimentos estan preparados y dispuestos para que se realicen en el intervalo de temperatura de -15°C a 100°C, aunque la mayorfa se realizaron en el intervalo de 0°C a 5°C.
Ejemplo 1
En el aparato, a traves de la abertura para muestras, se ponen aproximadamente 50,0 g de dipropilenglicol-n-butileter (DPnB) y aproximadamente 50,0 g de una soluci6n acuosa de acido lactico al 10 por ciento. La abertura para muestras se tap6 con un tap6n de vidrio. Se abri6 el circuito de agua que va al condensador, se puso en marcha el agitador y se ajust6 para que agitara la mezcla a 800 rpm. Se conect6 el equipo de circulaci6n y se ajust6 a 0°C. Se agit6 continuamente la mezcla hasta que alcanz6 el valor prefijado, y durante diez minutos despues de que se hubo alcanzado el valor prefijado. Se desconect6 el agitador y se dej6 que la mezcla se separase en dos capas claras antes de recoger las muestras. Una vez que se hubieron recogido las muestras, se volvi6 a ajustar el equipo de circulaci6n a 95°C donde se tom6 un nuevo conjunto de muestras.
A cada temperatura, se tomaron cuatro muestras (dos de la capa superior y dos de la capa del fondo). Las muestras de la capa del fondo se recogieron a traves de la espita del fondo. Las muestras de la capa superior se tomaron a traves de la abertura para muestras que hay en la tapa, usando una jeringa desechable con una aguja larga. Las muestras para analisis por cromatograffa de gases (GC) se pusieron en viales dram-4 tarados, y se pesaron. Las muestras para valoraci6n se pusieron en vasijas desechables de valoraci6n, de 100 ml, y se pesaron. Aproximadamente, se recogieron 0,5 g para los analisis de GC, y aproximadamente 1,0 g para los analisis de valoraci6n.
Las concentraciones de acido se determinaron mediante autovaloraci6n con KOH 0,5M. Se determinaron las concentraciones de agua y de eter glic6lico mediante GC con una columna Zebron ZB-1. Las muestras se diluyeron 5 veces con THF, el patr6n interno. Los coeficientes de reparto, valor K, para la extracci6n directa y para la reextracci6n del acido lactico se calcularon de los datos generados a partir de las muestras y se encontr6 que eran 1,2 y 0,47, respectivamente (vease la Tabla 1).
Ejemplo 2
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de acido cftrico al 10 por ciento, con etilenglicoln-hexil-eter (Ehex), usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los coeficientes de reparto se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 3
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de acido cftrico al 10 por ciento, con propilenglicol-n-propil-eter (PnP), usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los coeficientes de reparto se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 4
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de acido acetico al 10 por ciento, con DPnB, usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los coeficientes de reparto se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 5
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de glicerina al 10 por ciento, con DPnB, usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los coeficientes de reparto se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 6
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de acido adfpico al 2 por ciento, con PnP, usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los coeficientes de reparto se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 7
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de acido succfnico al 5 por ciento, con PnP, usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los coeficientes de reparto se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 8
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de acido asc6rbico al 10 por ciento, con PnP,
usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los coeficientes de reparto se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 9
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de 1,3-propanodiol al 10 por ciento, con PnP,
usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los coeficientes de reparto se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 10
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de glucosa al 10 por ciento, con PnP, usando el
procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los coeficientes de reparto se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 11
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de acido cftrico al 10 por ciento (con glucosa
presente al 1 por ciento), con PnP, usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los coeficientes de reparto se
muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 12 (no es un ejemplo de la invenci6n)
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de acido L-glutamico al 0,4 por ciento, con PnP,
usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los coeficientes de reparto se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 13
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de acido ita6nico al 8 por ciento, con PnP,
usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los coeficientes de reparto se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 14
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de acido levulfnico al 10 por ciento, con PnP,
usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los coeficientes de reparto se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 15
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de acido levulfnico al 10 por ciento, con PnB,
usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los coeficientes de reparto se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 16
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de acido malico al 9 por ciento, con PnP,
usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los coeficientes de reparto se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 17
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de 1,2,4-butanotriol al 10 por ciento, con PnP,
usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los coeficientes de reparto se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 18
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de D-sorbitol al 10 por ciento, con PnP, usando
el procedimiento descrito en el Ejemplo 1. Los coeficientes de reparto se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1. Coeficientes de reparto de extracci6n directa y de reextracci6n.
- Ejemplo
- Eter glic6lico Compuesto organico hidr6filo Extracci6n directa Reextracci6n
- Temperatura (°C)
- Coeficiente de reparto (K) Temperatura (°C) Coeficiente de reparto (K)
- 1
- DPnB Acido lactico* 0 1,2 95 0,47
- 2
- Ehex Acido cftrico* 5 0,82 80 0,23
- 3
- PnP Acido cftrico* 45 1,3 95 0,44
- 4
- DPnB Acido acetico 0 1,79 80 0,76
- 5
- DPnB Glicerina* 0 1,1 80 1.1
- 6
- PnP Acido adfpico** 40 2,9 80 2,8
- 7
- PnP Acido succfnico*** 40 1,5 80 1,2
- 8
- PnP Acido asc6rbico* 50 0,5 80 0,3
- 9
- PnP 1,3-propanodiol* 55 1,0 80 0,7
- 10
- PnP Glucosa* 20 0,14 80 0,04
- 11
- PnP Acido cftrico# 45 1,0 80 0,5
- 12
- PnP Acido L-glutamico### 40 0,2 85 0,5
- 13
- PnP Acido itac6nico## 45 2,2 80 2,0
- 14
- PnP Acido levulfnico* 50 1,6 85 1,1
- 15
- PnB Acido levulfnico* 0 1,4 80 1,2
- 16
- PnP Acido malico# 45 1,0 85 0,5
- 17
- PnP 1,2,4-butanotriol* 40 1.1 85 0,7
- 18
- PnP D-sorbitol* 40 0,18 85 0,16
- * Soluci6n acuosa al 10% ** Soluci6n acuosa al 2% *** Soluci6n acuosa al 5% ### Soluci6n acuosa al 0,4% (no es ejemplo de la invenci6n) ## Soluci6n acuosa al 8 - 9% # Soluci6n acuosa al 10%, en presencia de glucosa al 1%
Los coeficientes de reparto para la extracci6n de PnP de la soluci6n acuosa usando diversos disolventes organicos hidr6fobos se obtuvieron en los ejemplos 19-31. Hay ejemplos para la recuperaci6n de un eter glic6lico a partir de una fase acuosa usando un disolvente hidr6fobo.
5 Ejemplo 19
Se pusieron en el aparato, a traves de la abertura para muestras, aproximadamente 40,0 g de 2-etilhexanol y aproximadamente 40,0 g de una soluci6n acuosa de PnP al 10 por ciento. La abertura para muestras se tap6 con un tap6n de vidrio. Se abri6 el circuito de agua que va al condensador, y se puso en marcha el agitador y se ajust6 para que agitara la mezcla a 800 rpm. Se conect6 el equipo de circulaci6n y se ajust6 a 40°C. Se agit6 continuamente la
10 mezcla hasta que alcanz6 el valor prefijado, y durante diez minutos despues de que se hubo alcanzado el valor prefijado. Se desconect6 el agitador y se dej6 que la mezcla se separase en dos capas claras antes de recoger las muestras. Una vez que se hunieron recogido las muestras, se volvi6 a ajustar el equipo de circulaci6n a 60°C, 80°C, y 95°C, donde se tom6 un nuevo conjunto de muestras a cada temperatura.
A cada temperatura, se tomaron dos muestras (una de la capa superior y una de la capa del fondo). Las muestras
15 del fondo se recogieron a traves de la espita del fondo. Las muestras de la capa superior se tomaron a traves de la abertura para muestras que hay en la tapa, usando una jeringa desechable con una aguja larga. Se tomaron las muestras para analisis por cromatograffa de gases (GC) y se pusieron en viales dram-4 tarados, y se pesaron. Se recogieron aproximadamente 0,5 g para los analisis de GC.
Las concentraciones de agua, de eter glic6lico, y de disolvente organico se determinaron por GC con una columna Zebron ZB-1. Las muestras se diluyeron 5 veces con tetrahidrofurano (THF), el patr6n interno. Los coeficientes de reparto, valor K, a cada temperatura, se calcularon de los datos generados a partir de las muestras y se encontr6 que eran K = 12,7 a 40°C, K = 23,0 a 60°C, K = 35,7 a 80°C, y K = 42,7 a 95°C. El coeficiente de reparto a 95°C se muestra en la Tabla 2.
Ejemplo 20
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de PnP al 10 por ciento, con 1-octanol, usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 19. El coeficiente maximo de reparto obtenido se muestra en la Tabla 2.
Ejemplo 21
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de PnP al 10 por ciento, con 2-pentanona, usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 19. El coeficiente maximo de reparto obtenido se muestra en la Tabla 2.
Ejemplo 22
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de PnP al 10 por ciento, con metil-isobutil-cetona (MIBK), usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 19. El coeficiente maximo de reparto obtenido se muestra en la Tabla 2.
Ejemplo 23
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de PnP al 10 por ciento, con 2-nonanona, usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 19. El coeficiente maximo de reparto obtenido se muestra en la Tabla 2.
Ejemplo 24
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de PnP al 10 por ciento, con di-isobutil-cetona (DIBK), usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 19. El coeficiente maximo de reparto obtenido se muestra en la Tabla 2.
Ejemplo 25
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de PnP al 10 por ciento, con cloruro de metileno, usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 19. El coeficiente maximo de reparto obtenido se muestra en la Tabla 2.
Ejemplo 26
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de PnP al 10 por ciento, con terc-butil-metil-eter (MTBE), usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 19. El coeficiente maximo de reparto obtenido se muestra en la Tabla 2.
Ejemplo 27
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de PnP al 10 por ciento, con tolueno, usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 19. El coeficiente maximo de reparto obtenido se muestra en la Tabla 2.
Ejemplo 28
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de PnP al 10 por ciento, con diclorobenceno, usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 19. El coeficiente maximo de reparto obtenido se muestra en la Tabla 2.
Ejemplo 29
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de PnP al 10 por ciento, con n-butil-eter, usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 19. El coeficiente maximo de reparto obtenido se muestra en la Tabla 2.
Ejemplo 30
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de PnP al 10 por ciento, con ciclohexano, usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 19. El coeficiente maximo de reparto obtenido se muestra en la Tabla 2.
Ejemplo 31
Se obtuvieron los coeficientes de reparto para una soluci6n acuosa de PnP al 10 por ciento, con queroseno, usando el procedimiento descrito en el Ejemplo 19. El coeficiente maximo de reparto obtenido se muestra en la Tabla 2.
Tabla�2.�Coeficiente�maximo�de reparto�para�la�transferencia�de�PnP�desde�una�soluci6n�acuosa�de�PnP�al 10% en diversos disolventes organicos hidr6fobos.
- Ejemplo
- Disolvente organico hidr6fobo Temperatura (°C) Coeficiente de reparto (K)
- 19
- 2-etilhexanol 95 42,7
- 20
- 1-octanol 95 22,9
- 21
- 2-pentanona 85 21,1
- 22
- MIBK 95 17,3
- 23
- 2-nonanona 95 12,8
- 24
- DIBK 95 12,2
- 25
- Cloruro de metileno 35 11,1
- 26
- MTBE 45 10,2
- 27
- Tolueno 95 9,8
- 28
- Diclorobenceno 95 7,2
- 29
- n-butil-eter 95 6,7
- 30
- Ciclohexano 67 4,0
- 31
- Queroseno 95 3,3
Ejemplo 32
Este es un ejemplo para la recuperaci6n de un eter glic6lico del agua, en presencia del compuesto organico hidr6filo. Los coeficientes de reparto se obtuvieron para el PnP y el acido cftrico en presencia del mismo, usando 2-etilhexanol y el procedimiento descrito en el Ejemplo 19. La carga acuosa consistfa en PnP al 10 por ciento y acido cftrico al 10
10 por ciento. A 95°C, el PnP tenfa un coeficiente de reparto K = 19,4, y el acido cftrico tenfa un coeficiente de reparto K = 0,03. Estos resultados muestran que el eter glic6lico se puede recuperar eficazmente mediante el disolvente organico hidr6fobo sin mucha perdida del compuesto organico hidr6filo.
Claims (6)
- REIVINDICACIONES1. Un metodo de separaci6n de un compuesto organico hidr6filo de un licor acuoso, en el que el compuesto organico hidr6filo se selecciona de acidos carboxflicos, acidos sulf6nicos, compuestos polihidroxflicos, aminoacidos y amidas; metodo que comprende los pasos de:5 (a) entremezclar una cantidad suficiente de un eter glic6lico con el licor acuoso, a una primera temperatura, para formar una suspensi6n que comprende una fase acuosa del producto refinado y una fase eter-glic6lica del extracto que comprende dicho eter glic6lico, agua en cantidad saturada, y una porci6n del compuesto organico hidr6filo, teniendo el eter glic6lico la f6rmulaR'-(OCHR''CHR'')n-O-R'''10 en la queR' es un grupo alquilo de 1 a 8 atomos de carbono;R'' es, independientemente en cada caso, hidr6geno, metilo o etilo;R''' es hidr6geno, yn es un numero entre 1 y 4;15 y en el que el eter glic6lico tiene una solubilidad inversa en agua, y el coeficiente de reparto, valor K, para el compuesto organico hidr6filo es superior a 0,1;
- (b)
- separar la fase eter-glic6lica del extracto, formada en el paso (a), de la fase acuosa del producto refinado;
- (c)
- calentar la fase eter-glic6lica del extracto, obtenida en el paso (b), a una segunda temperatura que sea mas
alta que la primera temperatura, para formar una suspensi6n que comprende una fase del extracto acuoso que 20 contiene una porci6n del compuesto organico hidr6filo y una fase eter-glic6lica del producto refinado; y(d) separar la fase eter-glic6lica del producto refinado, formada en el paso (c), de la fase del extracto acuoso;en el que la entremezcla del eter glic6lico con el licor acuoso en el paso (a) se lleva a cabo a una temperatura que esta a no mas de 20°C por encima de la temperatura crftica inferior de soluci6n (LCST), y en el que el valor K del coeficiente de reparto en el paso (a) es igual, o superior, al valor K del coeficiente de reparto en el paso (c).25 2. El metodo de la reivindicaci6n 1, en el que el paso (c) se realiza en presencia de un disolvente organico hidr6fobo seleccionado del grupo consistente en un alcohol que tiene de 4 a 14 atomos de carbono, una cetona que tiene de 4 a 14 atomos de carbono, un hidrocarburo clorado que tiene de 2 a 6 atomos de carbono, un compuesto aromatico que tiene de 6 a12 atomos de carbono, un eter que tiene de 6 a 19 atomos de carbono y sus mezclas. - 3. El metodo de la reivindicaci6n 1, o la reivindicaci6n 2, en el que el paso (d) es sustituido por los siguientes 30 pasos:
- (e)
- entremezclar suficiente cantidad de agua con la mezcla formada en el paso (c) para formar una mezcla de una fase eter-glic6lica del producto refinado, mas agotado en compuesto organico hidr6filo, y una fase del extracto acuoso que contiene el agua anadida y el compuesto organico hidr6filo adicional; y
- (f)
- separar la fase del extracto acuoso, formada en el paso (e), de la fase eter-glic6lica del producto refinado.
- 35 4. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que los pasos del entremezclado y la separaci6n de fases se realiza en un equipo de extracci6n multietapas en contracorriente.
- 5. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la fase acuosa del producto refinado, separada en el paso (b), o la fase del extracto acuoso, separada en el paso (d), se ponen en contacto ademas con un disolvente organico hidr6fobo, o sus mezclas, para recuperar el eter glic6lico residual.
- 40 6. El metodo de la reivindicaci6n 5, en el que la fase del extracto acuoso, separada en el paso (f), se pone en contacto ademas con un disolvente organico hidr6fobo, o sus mezclas, para recuperar el eter glic6lico residual.
- 7. El metodo de la reivindicaci6n 1, en el que el compuesto organico hidr6filo se selecciona de acido f6rmico, acido acetico, acido propi6nico, acido butfrico, acido lactico, acido cftrico, acido benzoico, acido asc6rbico, acido adfpico, acido succfnico, acido metacrflico, acido laurico, acido estearico, acido glic6lico, glicerina, glucosa,45 caprolactama, 1,3-propanodiol, 1,2-propanodiol, 2,3-butanodiol, xilitol, acido p-toluenosulf6nico, acido metanosulf6nico y acido dodecilbencenosulf6nico.
-
- 8.
- El metodo de la reivindicaci6n 2, reivindicaci6n 5 o reivindicaci6n 6, en el que el disolvente organico hidr6fobo se selecciona de 1-octanol, 2-etilhexanol, 2-pentanona, 2-nonanona, diisobutilcetona, metilisobutilcetona, cloruro de metileno, tolueno, diclorobenceno, y di-n-butil-eter y sus mezclas.
-
- 9.
- El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el eter glic6lico se selecciona de
5 dipropilenglicol-etil-eter, tripropilenglicol-etil-eter, propilenglicol-isopropil-eter, dipropilenglicol-isopropil-eter, tripropilenglicol-isopropil-eter, propilenglicol-n-propil-eter, dipropilenglicol-n-propil-eter, tripropilenglicol-n-propil-eter, propilenglicol-t-butil-eter, dipropilenglicol-t-butil-eter, tripropilenglicol-t-butil-eter, propilenglicol-n-butil-eter, dipropilenglicol-n-butil-eter, tripropilenglicol-butil-eter, propilenglicol-n-pentil-eter, propilenglicol-n-hexil-eter, butilenglicol-metil-eter, dibutilenglicol-metil-eter, etilenglicol-n-butil-eter, etilenglicol-n-pentil-eter, etilenglicol-n-hexil10 eter, etilenglicol-n-heptil-eter, etilenglicol-2-etilhexil-eter, dietilenglicol-n-hexil-eter, propilenglicol-isobutil-eter, dipropilenglicol-isobutil-eter, tripropilenglicol-isobutil-eter, etilenglicol-t-butil-eter, y etilenglicol-isobutil-eter, y sus mezclas.
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