專利名稱：獲取乙醇的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及從料液中獲取乙醇的方法。
背景技術：
從可發(fā)酵的原料(例如，玉米、生物量)中工業(yè)生產(chǎn)乙醇是一種重要的工業(yè)方法，其中水中的可發(fā)酵原料混合物用微生物發(fā)酵，從而制造含乙醇的發(fā)酵液。工業(yè)生產(chǎn)的乙醇與汽油廣泛混合(即，酒精-汽油混合燃料)。對于汽車中的應用，酒精-汽油混合燃料應該典型地具有足夠低的含水量，這樣當水與汽油混合時，水才不會從混合物中析相。
乙醇可通過多種技術如全蒸發(fā)、蒸餾或液-液萃取從發(fā)酵液中獲得。
在全蒸發(fā)中，發(fā)酵液中的乙醇典型地被驅(qū)使穿過選擇性滲透膜，在膜的下游側以蒸汽形式出現(xiàn)，然后被冷凝和收集。膜下游側的減壓維持分離驅(qū)動力。全蒸發(fā)技術經(jīng)常相對緩慢，常常受有機材料淤塞選擇性滲透膜的困擾，所述有機材料典型地普遍存在于發(fā)酵液中。
發(fā)酵液的蒸餾典型地是能量密集的，在大多數(shù)情況下，殺死發(fā)酵液中的微生物和/或?qū)е虏幌Ｍ木哂懈吆康囊掖肌?br> 液-液萃取是一種將溶解在第一液體中的溶質(zhì)轉移到第二液體中的方法，該第二液體基本上與第一液體不混溶。溶質(zhì)在第一液體中的溶液通常稱為“料液”，而第二液體通常稱為“萃取劑”。當使料液與萃取劑接觸時，依照溶質(zhì)在兩種液體中的相對溶解度，溶質(zhì)趨向于在兩種液體之間分配。如已經(jīng)實踐的，對于從料液中獲取乙醇而言，液-液萃取方法典型地比蒸餾更有能效。另外，通過液-液萃取方法從料液中獲取的乙醇的含量比通過蒸餾獲取的乙醇的含水量低。萃取劑的選擇典型地依賴變量如它對于乙醇的親合力和對微生物的毒性。
在液-液萃取方法的一種修改中，下文中稱為“微孔膜萃取”，微孔膜的一側典型地與料液接觸，該微孔膜的相反側與萃取劑接觸。因此就在微孔膜微孔內(nèi)的料液和萃取劑之間形成液-液界面，溶質(zhì)橫穿過這個液-液界面被轉移。
通過液-液萃取法分離溶質(zhì)的總效率取決于溶質(zhì)可以從萃取劑中除去和隨后根據(jù)其預定用途被純化的效率。通常，萃取劑的選擇對總方法效率有很大影響。
由于乙醇的大規(guī)模生產(chǎn)，即使萃取方法總效率的很小改進就可導致很大的經(jīng)濟節(jié)省，這是非常重要的(例如，在收益性和經(jīng)濟不可行性之間)。這樣，不斷地需要更有效的方法以從料液中獲取乙醇。
R6代表具有1至4個碳原子的直鏈烷基，或R3和R6一起代表具有1至4個碳原子的亞烷基；m和n獨立地代表0、1、2或3；條件是如果R4代表H，那么R1、R2、R3中的至少兩個、或R5和R7中的至少一個為具有1至4個碳原子的直鏈烷基；使萃取劑與料液接觸；和至少部分地從萃取劑中除去乙醇。
在另一個方面，本發(fā)明提供了從料液中獲取乙醇的方法，該方法包括提供含水和乙醇的料液；提供與料液不混溶的萃取劑，該萃取劑包括如下物質(zhì)的混合物至少一種對于從料液中萃取乙醇具有第一產(chǎn)量因子(yield factor)的烷烴；和至少一種具有6至12個碳原子的支鏈脂族醇，其中該支鏈脂族醇對于從料液中萃取乙醇具有第二產(chǎn)量因子，其中，混合物對于從料液中萃取乙醇具有第三產(chǎn)量因子，另外其中第三產(chǎn)量因子大于第一和第二產(chǎn)量因子；使萃取劑與料液接觸；和至少部分地從萃取劑中除去乙醇。
在本發(fā)明的一些實施方案中，微孔膜用來促進從料液中萃取乙醇。
在一些實施方案中，本發(fā)明的方法能高效地從料液中萃取乙醇，同時實現(xiàn)了萃取劑中的低含水量。
附圖簡述

圖1為本發(fā)明的一種示例性方法的示意圖；圖2為用于實施本發(fā)明方法的示例性微孔膜萃取設備的橫截面示意圖；
圖3為用于實施例40和比較實施例O的膜萃取設備的分解圖；圖4為用于圖3膜萃取設備中的鋁板的俯視圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及從料液中獲取乙醇的方法。
本發(fā)明的一個示例性實施方案的流程圖示于圖1中。相應地，在方法100中，原料110(即，水、微生物和可發(fā)酵物質(zhì))放入發(fā)酵罐120中，使其形成發(fā)酵液122。發(fā)酵液122中的不溶性物質(zhì)123在任選的純化單元130中被任選地除去(例如，通過沉降和/或過濾)，所得的料液140被運送到萃取器150中。在萃取器150中，使料液140和萃取劑160相互緊密接觸，這樣乙醇在料液140和萃取劑160之間分配。然后，將包含萃取劑160和乙醇的萃取液170運送到回收單元180，在那里任選地與水混合的乙醇195被從萃取液170中除去(例如，通過真空蒸餾)，所以使萃取劑160再生，并再循環(huán)到萃取器150中。同樣地，萃取過的料液190返回發(fā)酵罐120，該發(fā)酵罐120在必要時定期用額外的原料110補充，以代替已在過程中被除去的組分。
在實施本發(fā)明時使用的料液包括水和乙醇，該料液可以為溶液、懸浮液、分散體等形式。除了乙醇和水，料液還可以任選地包含可溶性和不溶性組分(例如，可發(fā)酵的糖、糖類、或多糖、微生物、生物量)。發(fā)酵過程用的合適生物量的實例包括糖基物質(zhì)(例如，糖蜜、甘蔗和糖用甜菜)；和淀粉基物質(zhì)(例如，玉米、小麥、木薯、大麥、黑麥和燕麥)。也可以使用含初級纖維、半纖維素和木素以及可變量的其它物質(zhì)的纖維質(zhì)生物量。相似地，用于本發(fā)明的發(fā)酵微生物可為任何熟知的用于發(fā)酵過程的微生物，包括各種產(chǎn)生醇的真菌(稱為酵母)、耐熱細菌、和發(fā)酵單胞菌屬細菌(Zymomonas bacteria)的各種菌株。在本發(fā)明的一些實施方案中，料液可以包括發(fā)酵液和/或其濾液(例如超濾液)。
有用的發(fā)酵液典型地包含量為從至少0.5wt％、2wt％或4wt％直到至少10wt％的乙醇，所述重量基于發(fā)酵液的總重量，但也可以使用更高和更低濃度的乙醇。
制備發(fā)酵液的方法已為人們所熟知。典型地，發(fā)酵液可通過在容器中(例如發(fā)酵罐、桶)中混合水、可發(fā)酵糖(或其前體)和微生物如釀造酵母，維持混合物在一個可以發(fā)生發(fā)酵的溫度(例如，在15℃-45℃范圍內(nèi))下。發(fā)酵罐可普遍地商業(yè)購得，并描述于例如美國專利4,298,693(Wallace)中。
萃取劑包括至少一種烷烴和至少一種支鏈的2°或3°脂族醇。有用的支鏈2仲或3叔脂族醇包括那些具有下式的醇 其中，R1、R2、R3、R4、R5和R7分別獨立地代表H或具有1至4個碳原子的直鏈烷基；R6代表具有1至4個碳原子的直鏈烷基，或R3和R6一起代表具有1至4個碳原子的亞烷基；m和n獨立地代表0、1、2或3；條件是如果R4代表H，那么R1、R2、R3中的至少兩個、或R5和R7中的至少一個為具有1至4個碳原子的直鏈烷基。
典型地，有用的支鏈2仲或3叔脂族醇在實施本發(fā)明所用的條件(例如，處于或高于20℃)下為液體，盡管只要它們在萃取劑中與其它組分(例如烷烴)形成均勻的液體溶液，它們也可以為固體。具有6至12個碳原子的脂族醇典型地具有使它們適用于實施本發(fā)明的物理性質(zhì)。示例性支鏈脂族醇包括支鏈2仲脂族醇(例如2，6-二甲基環(huán)己醇、3，5-二甲基環(huán)己醇、4-甲基環(huán)己醇、3，5-二甲基庚-4-醇、2，6-二甲基庚-4-醇及其混合物)和支鏈3叔脂族醇(例如3，6-二甲基庚-3-醇、2-甲基-2壬醇及其混合物)。
有用的烷烴可以為直鏈的(例如，正辛烷、正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷、正十四烷、正十六烷)；支鏈的(例如，2-甲基壬烷、4-乙基-2-甲基辛烷、2，2-二甲基癸烷、4-甲基癸烷、2，6-二甲基癸烷)；和/或環(huán)狀的(例如，1，2，4-三甲基環(huán)己烷、順式-和/或反式-十氫化萘)。也可以使用至少兩種烷烴的組合(例如，直鏈、支鏈和/或環(huán)狀烷烴的組合)。
除烷烴和支鏈2仲或3叔脂族醇組分以外，萃取劑還可以包括其它組分。這些附加組分可以有目的地添加到萃取劑中，或例如作為烷烴和支鏈2°仲或3°叔脂族醇中的污染物存在。
為了保證界限分明的液-液界面的形成，典型地選擇與料液不混溶的萃取劑。為了減少在料液中夾帶的萃取劑，可以選擇萃取劑，使其“基本上不溶”于料液中(即，可溶解程度小于2wt％)。
根據(jù)所選的材料和條件，在萃取過程中可能發(fā)生萃取劑逐漸損失進入料液中。如果不回收，在萃取過程中被夾帶或溶解于料液中的萃取劑可能不利地影響萃取方法的經(jīng)濟可行性。令人驚訝地，用于本發(fā)明方法中的萃取劑典型地降低了在料液中萃取劑的夾帶。
雜質(zhì)和其它組分(例如醇和/或水)可以存在于萃取劑中。如果存在，這些雜質(zhì)和其它組分可以存在的量為小于wt20％(例如，小于10wt％、小于5Wt％、或小于2wt％，所述重量基于萃取劑的總重量)。
盡管可以使用較低沸點的萃取劑，但為了促進醇和/或水通過蒸餾(例如真空蒸餾)從萃取劑中分離，可以選擇沸點比乙醇沸點(即78.3℃)和/或水沸點高的萃取劑。例如，萃取劑可以具有高于125℃和/或高于150℃的沸點。
可在料液和萃取劑為液體的任意溫度下使用它們。增加料液和/或萃取劑的溫度典型地導致較快的萃取速度，但是，如果發(fā)酵液用作料液的源，較高溫度可能不利地影響所有微生物。因此，對于使用含釀造酵母的發(fā)酵液的連續(xù)乙醇生產(chǎn)，料液和萃取劑中的至少一種可維持在26℃-38℃溫度范圍內(nèi)的溫度下，如在29℃-33℃范圍內(nèi)的溫度(例如，30.8℃)，盡管也可以使用更高和更低的溫度。在本發(fā)明的一些實施方案中，例如，在沒有利用或已經(jīng)除去微生物的方法中，溫度可以順利地充分提高，例如，提高到高于50℃的溫度。
萃取液包括萃取劑和乙醇。在實踐中，萃取劑典型地還包括水，盡管萃取劑可能不包含水。乙醇和任選的水可以通過任何已知的方法從萃取液中除去，所述方法包括例如全蒸發(fā)、蒸發(fā)(例如，在減壓下)、蒸餾(例如，在高溫和/或減壓下)和氣流中的夾帶。閃蒸餾(例如在美國專利3,428,553(Shiah)中描述的)對于去除水和乙醇是一種特別有用的方法。
用指定萃取劑從指定料液中除去乙醇的一個效率量度是“產(chǎn)量因子”。對于指定選擇的萃取劑和料液的產(chǎn)量因子(用每升被萃取料液中所萃取的乙醇克數(shù)單位表示)是在萃取步驟過程中從每升料液中被萃取劑萃取的乙醇量乘以被萃取乙醇關于水的純度得到的乘積，其定義如下 量 反映了如果水和乙醇從萃取劑中分離將獲得的組成。
典型地，為了促進在料液和萃取劑之間快速分配溶質(zhì)，料液和萃取劑密切混合。但是，這種密切混合可能導致穩(wěn)定乳狀液的形成(例如，如果料液為發(fā)酵液)，這使得萃取劑和料液的分離變得困難。為了減少乳狀液形成問題，在萃取步驟過程中可以使用微孔膜。
微孔膜萃取技術為人們所熟知，這些代表性設備已經(jīng)在例如美國專利RE 34,828(Sirkar)；4,966,707(Cussler等人)和3,956,112(Lee等人)中描述。另外，幾種有用的微孔膜萃取設備描述在例如普通轉讓的美國專利申請No.10/388099中，發(fā)明名稱為“液—液萃取體系和方法”，代理檔案號57956US002，與此一起提交。
圖2中描述了一種示例性膜萃取設備，其中膜萃取設備200具有不漏流體的外殼210，其形成內(nèi)部空腔202，并具有各個料液入口214、萃取劑入口215、萃取過的料液出口212和從那里伸出的萃取液出口213。微孔膜240將內(nèi)部空腔202分成兩個室，分別用202a和202b表示。如果存在可選擇的多孔支架250，它被放置為平行且接近于微孔膜240。如用于實施本發(fā)明，料液220經(jīng)料液入口214進入室202a，萃取劑230經(jīng)萃取劑入口215進入室202b。料液220滲入微孔膜240，在微孔膜240的微孔內(nèi)與萃取劑230形成液—液界面(未顯示)。乙醇和任選的水從料液220擴散進入萃取劑230，所得的萃取液270經(jīng)萃取液出口213離開室202b。同樣地，萃取過的料液280經(jīng)萃取過的料液出口212離開室202a。
膜萃取設備可以為任何設計，只要萃取劑和料液在微孔膜的至少一個微孔內(nèi)、典型地在多個微孔內(nèi)具有液—液界面。通常，乙醇萃取的速度取決于液—液界面的面積。因此，典型地需要具有大的膜表面積的膜萃取設備設計，盡管也可使用具有相對小的膜表面積的設計。
為了促進在微孔膜內(nèi)的料液和萃取劑之間形成界面，最不能充分潤濕膜的料液或萃取劑中的任意一種可維持在比另一個高的壓力下。例如，在疏水性微孔膜的情況下，料液可以具有比萃取劑高的流體壓力。這種壓力差應典型地足以充分固定料液和萃取劑之間的界面，但是優(yōu)選不會大到引起對微孔膜的損害。壓力差可通過很多已知的方法來實現(xiàn)，所述方法包括節(jié)流閥(例如，在出口212或213中的一個上的止回閥)、流體高度差等。如果在料液和萃取劑之間的壓力差存在，它可能為例如4℃下的至少10cm水(1kPa)、至少1PSI(6.9kPa)，可以高達13PSI(90kPa)，盡管也可使用更高和更低的壓力。
用于實施本發(fā)明的微孔膜典型地具有在膜主表面之間伸出的微米大小的孔(即微孔)。微孔可以是例如孤立的或相互連接的。微孔膜可以由任何有微孔穿過其中的材料形成，例如微孔熱塑性聚合物。微孔膜可以是例如柔性的或剛性的。在本發(fā)明的一些實施方案中，有用的熱塑性微孔膜可包括相似或不同的熱塑性聚合物的混合物，每種聚合物任選地具有不同的分子量分布(例如，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和高分子量聚乙烯(HMWPE)的混合物)。
微孔膜的微孔尺寸、厚度和組成典型地決定了本發(fā)明的乙醇萃取速度。微孔膜的微孔尺寸應該足夠大，以允許微孔內(nèi)的料液和萃取劑之間的接觸，但是不應過大以免發(fā)生料液穿過微孔膜進入萃取劑的溢流。
用于實施本發(fā)明的微孔膜可以是例如親水的或疏水的。微孔膜可以通過本領域熟知的方法制造，這些方法描述于例如美國專利3,801,404(Druin等人)、3,839,516(Williams等人)、3,843,761(Bierenbaum等人)、4,255,376(Soehngen等人)、4,257,997(Soehngen等人)、4,276,179(Soehngen)、4,973,434(Sirkar等人)，和/或普遍地市售自供應商如Celgard，Inc.(Charlotte，North Carolina)、Tetratec，Inc.(Ivyland，Pennsylvania)、Nadir Filtration GmbH(Wiesbaden，Germany)；或Membrana，GmbH(Wuppertal，Germany)。示例性親水膜包括微孔聚酰胺膜(例如微孔尼龍)、微孔聚碳酸酯膜、微孔乙烯乙烯醇共聚物膜和微孔親水性聚丙烯膜。示例性疏水膜包括微孔聚乙烯膜、微孔聚丙烯(例如，熱誘導相分離微孔聚丙烯)膜、和微孔聚四氟乙烯膜。
典型地，有用微孔膜的平均孔徑(例如，根據(jù)ASTM E1294-89(1999)“使用自動液體孔度計對膜濾器孔徑特征進行的標準測試方法”(″Standard Test Method for Pore Size Characteristics of Membrane FiltersUsing Automated Liquid Porosimeter″)測定的)可以大于約0.07微米(例如大于0.1微米或大于0.25微米)，可以小于1.4微米(例如小于0.4微米或小于0.3微米)，盡管也可以使用具有更大或更小的平均孔徑的微孔膜。為了減少乳狀液的形成和/或穿過膜的溢流，微孔膜可基本沒有孔、裂縫、或其他直徑超過100微米的洞。
有用的微孔膜典型地具有從至少約20％(例如，至少30％或至少40％)直至80％、87％或甚至95％范圍內(nèi)的孔隙率，所述百分比基于微孔膜的體積。
典型地，有用的微孔膜具有至少約25微米(例如至少35微米或至少40微米)的厚度，和/或可以具有小于約80微米(例如小于60微米或甚至小于50微米)的厚度，盡管可以使用任何厚度的膜。典型地，微孔膜應該單獨地或與任選的多孔支架部件組合具有足夠的機械強度，以承受在預定操作條件下穿過微孔膜施加的任何壓力差。
依照本發(fā)明，可以串聯(lián)或并聯(lián)使用多種微孔膜。示例性膜形式包括薄板、袋、和管，它們可以是基本平面的、或非平面的(例如，褶狀、螺旋繞筒、板式框架、中空纖維束)。在本發(fā)明的一些實施方案中，微孔膜可以包括微孔中空纖維膜，如在例如美國專利4,055,696(Kamada等人)、4,405,688(Lowery等人)、5,449,457(Prasad)中描述的。當然，萃取設備的屬性(例如形狀、尺寸、組件)可以根據(jù)所選膜的形式而變化。
微孔膜可以包括至少一種疏水性(即，不會自發(fā)地被水潤濕)材料。示例性疏水性材料包括聚烯烴(例如，聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、任意前述聚合物的共聚物、和任選的烯鍵式不飽和單體)及其組合。如果微孔膜為疏水性的，那么相對于萃取劑，可以施加正壓到料液上，以有助于潤濕微孔膜。
在本發(fā)明的一些實施方案中，微孔膜可以為親水性的，例如具有公稱平均孔徑在從0.2至0.45微米范圍內(nèi)的親水性微孔聚丙烯膜(例如，如以商品名“GH POLYPRO MEMBRANE”被Pall Life Sciences，Inc.，Ann Arbor，Michigan出售的)。如果微孔膜為親水性的，那么相對于料液，可以施加正壓到萃取劑上，以促進膜內(nèi)液—液界面的固定。示例性膜包括在美國專利3,801,404(Druin等人)、3,839,516(Williams等人)、3,843,761(Bierenbaum等人)、4,255,376(Soehngen)、4,257,997(Soehngen等人)、4,276,179(Soehngen)、4,726,989(Mrozinski)、5,120,594(Mrozinski)、和5,238,623(Mrozinski)中描述的微孔膜。
如果需要，依照本發(fā)明獲得的乙醇可以使用已知技術(例如，分子篩、利用苯的共沸蒸餾)進一步純化。
參照下面的非限定性實施例將更充分地理解本發(fā)明，其中所有的份、百分比、比率等都是按重量計，除非另外說明。
實施例除非另外指出，實施例中使用的所有試劑都可從一般化學品供應商如Aldrich Chemical Company，Milwaukee，Wisconsin獲得或購買，或可以通過已知的方法合成。
實施例1-39和比較實施例A-N實施例1-39和比較實施例A-N依照下面的程序進行將2克9.3wt％的乙醇水溶液和1克待試驗的萃取劑置于23℃的1.5打蘭(dram)(6mL)小瓶中。密封小瓶，用手劇烈振蕩3分鐘，然后靜置5分鐘，再劇烈振蕩3分鐘。然后使小瓶靜置48小時，使液體相分離。使用6890型氣相色譜儀，通過氣相色譜法分析水相和有機相的等分試樣中的乙醇和水，6890型氣相色譜儀從Hewlett-PackardCompany(Palo Alto，California)購得，配有熱導式探測器和98英尺(30m)、530微米內(nèi)徑、具有聚醚液相(具有商品名“CARBOWAX”)的毛細管柱。氦氣用作載氣。色譜爐溫度最初設定在40℃，在每個等分試樣注入毛細管柱后以20℃/分鐘的速度升至230℃。測定乙醇和水的積分峰面積并將其修正，從而說明它們各自探測器響應因子的差。按照上文所述計算了產(chǎn)量因子，記錄在表1(下面)中。
表1


圖3和圖4中顯示的膜萃取設備類型用于實施例40和比較實施例O中。
膜萃取設備300由兩個相同的1.27cm厚的鋁框架310、311(即分別為進料框架310和萃取劑框架311)組成。為了簡單，下面的尺寸討論只參照鋁進料框架310。正面365比進料框架310的凸起邊緣部分368a、368b低0.08cm。進料框架310具有伸長的六角形膜接觸區(qū)域370，其長38.8cm。通道315a、b、c、d、e、f被肋335a、b、c、d、e分開，每個肋具有相應的中心部分340a、b、c、d、e和相對的端部分341a、b、c、d、e?？?20a、b通過框架310在流動通道兩端被切割。通道315a、b、c、d、e、f在位于各個相應通道兩端處的下行錐體317a、b、c、d、e、f之間測得為26.4cm。每個通道的底面(在下行錐體之間)與凹進的區(qū)域365共面。通道315b、c、d、e為0.9cm寬。使用中，通道315a、f的各自寬度為0.6cm，通道的外邊緣被襯墊330的中心開口(未顯示)限定，襯墊330在尺寸和形狀上與延長的六角形膜接觸區(qū)域370對應。通道315a、b、c、d、e、f各自終止于在2.5cm距離內(nèi)下降0.5cm的漸變錐體處。肋335a、b、c、d、e的頂部與凸起的肩368a、368b共面(即，它們比通道315a、b、c、d、e、f的底面高出0.08cm)。肋335a、b、c、d、e的中心部分340a、b、c、d、e為0.08cm寬。端部分341a、b、c、d、e各為0.3cm寬，相對于凸起的肩368a、368b，所述端部分341a、b、c、d、e具有最大深度1.4cm。端部分341a、e長3.5cm；端部分341b、d長4.5cm；端部分341c長5.2cm。
具有0.3cm×0.3cm正方形開口的聚乙烯網(wǎng)350放置在通道315a、b、c、d、e、f和膜萃取設備300的低壓(溶劑)側上的微孔膜325之間。微孔膜325密封在聚氯丁二烯襯墊330、331和框架310、311之間，使用螺栓390插入通過孔392，該孔延伸穿過框架310、311。聚氯丁二烯襯墊330、331為0.16cm厚，每個襯墊具有與伸長的六角形膜接觸區(qū)域相應的中心開口。
微孔膜325為疏水性微孔聚丙烯膜，依照美國專利5,120,594(Mrozinski)的方法通過熱誘導相分離方法制備，具有38微米的厚度和0.20-0.21微米的平均孔徑(最大孔徑為0.32微米)。萃取劑/膜/發(fā)酵液的接觸面積為1.87cm2。組裝后，膜萃取設備300以長軸為垂直取向而放置。含10wt％乙醇量的發(fā)酵液(982克)(從Minnesota CornProcessors，LLC，Marshall，Minnesota獲得)使用齒輪泵經(jīng)過口320a、b連續(xù)循環(huán)。萃取劑(219克)用配有含氟彈性體密封件的齒輪泵經(jīng)過口321a、b連續(xù)循環(huán)(平行于料液流動方向)。液體從燒杯向室的下口循環(huán)；流體壓力通過連接在口320a和321a上的止回閥(未顯示)維持，用壓力表測量。
實施例40發(fā)酵液、萃取劑和膜萃取設備分別維持在35℃。發(fā)酵液(982克，10wt％的乙醇含量，從Minnesota Corn Processors，LLC，Marshall，Minnesota獲得)通過萃取設備以2mL/sec的速度、在3.2Psi(22kPa)壓力下循環(huán)；萃取劑(219克，63wt％的2，6-二甲基-4-庚醇和37wt％十二烷的混合物)通過萃取設備以4mL/sec的速度、在1.3Psi(8.9kPa)壓力下循環(huán)。萃取進行3小時，以一定間隔取萃取液和發(fā)酵液的等分試樣各1mL。等分試樣用氣相色譜法(如實施例1中)分析萃取劑中的乙醇和水以及發(fā)酵液中的溶劑污染物。在每次萃取的整個過程中，萃取劑保持透明，沒有發(fā)現(xiàn)乳狀液形成。在一段時間內(nèi)測定萃取劑中乙醇和水的含量(按總重量的百分比)，記錄在表2(下面)中。
表2

作為時間的函數(shù)，發(fā)酵液中2，6-二甲基-4-庚醇的濃度記錄在表3(下面)中。
表3

比較實施例O重復實施例40，除了萃取劑為未稀釋的2，6-二甲基-4-庚醇，發(fā)酵液通過萃取設備以3mL/sec的速度、在3Psi(21kPa)壓力下循環(huán)，同時萃取劑通過萃取設備以6mL/sec的速度、在1.5Psi(10kPa)壓力下循環(huán)。在一段時間內(nèi)測量萃取劑中乙醇和水的含量(按總重量的百分比)，記錄在表4(下面)中。
表4

作為時間的函數(shù)，發(fā)酵液中2，6-二甲基-4-庚醇的濃度記錄在表5(下面)中。
表5

在不背離本發(fā)明范圍和精神的情況下，本發(fā)明的各種修改和替換對于本領域的技術人員是顯而易見的，應理解，不應過度地將本發(fā)明限于本文列出的說明性實施方案。
權利要求
1.一種從料液中獲取乙醇的方法，包括提供含水和乙醇的料液；提供與該料液不混溶的萃取劑，該萃取劑包括如下物質(zhì)的混合物至少一種烷烴；和至少一種具有分子式的脂族醇， 其中，R1、R2、R3、R4、R5和R7分別獨立地代表H或具有1至4個碳原子的直鏈烷基；R6代表具有1至4個碳原子的直鏈烷基，或R3和R6一起代表具有1至4個碳原子的亞烷基；m和n獨立地代表0、1、2或3；條件是，如果R4代表H，那么R1、R2和R3中的至少兩個、或R5和R7中的至少一個為具有1至4個碳原子的直鏈烷基；使萃取劑與料液接觸；和至少部分地從萃取劑中除去乙醇。
2.如權利要求1所述的方法，還包括提供具有多個微孔的膜；和使膜與萃取劑和料液接觸，其中萃取劑和料液在膜的至少一個微孔內(nèi)相互接觸。
3.一種從料液中獲取乙醇的方法，包括提供含水和乙醇的料液；提供與該料液不混溶的萃取劑，該萃取劑包括如下物質(zhì)的混合物至少一種對于從料液中萃取乙醇具有第一產(chǎn)量因子的烷烴；和至少一種具有6至12個碳原子的支鏈脂族醇，其中該支鏈脂族醇對于從料液中萃取乙醇具有第二產(chǎn)量因子，其中混合物對于從料液中萃取乙醇具有第三產(chǎn)量因子，另外其中第三產(chǎn)量因子大于第一和第二產(chǎn)量因子；使萃取劑與料液接觸；和至少部分地從萃取劑中除去乙醇。
4.如權利要求3所述的方法，還包括提供具有多個微孔的膜；和使膜與萃取劑和料液接觸，其中萃取劑和料液在膜的至少一個微孔內(nèi)相互接觸。
5.如權利要求1、2、3或4中任一項所述的方法，其中除去包括蒸餾。
6.如權利要求1、2、3或4中任一項所述的方法，其中方法以連續(xù)方式實施。
7.如權利要求1、2、3或4中任一項所述的方法，其中脂族醇選自3，6-二甲基庚-3-醇、2，6-二甲基庚-4-醇、或其組合。
8.如權利要求2或4中任一項所述的方法，其中微孔膜具有從0.1微米至0.4微米范圍內(nèi)的平均孔徑。
9.如權利要求2或4中任一項所述的方法，其中微孔膜包括聚烯烴。
10.如權利要求2或4中任一項所述的方法，其中微孔膜包括聚丙烯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用含如下混合物的萃取劑從料液中獲取乙醇的方法，該混合物由至少一種烷烴和至少一種具有下式的酯族醇組成其中R
文檔編號C07C31/08GK1759086SQ200480006788
公開日2006年4月12日 申請日期2004年1月22日 優(yōu)先權日2003年3月13日
發(fā)明者丹·L·范澤洛, 詹姆斯·S·姆羅辛斯基姆, 托德·W·約翰遜, 布林達·B·拉克希米 申請人:3M創(chuàng)新有限公司