ES2848324T3 - Proceso energéticamente eficaz y respetuoso con el medioambiente para la producción de furfural a partir de material lignocelulósico - Google Patents

Proceso energéticamente eficaz y respetuoso con el medioambiente para la producción de furfural a partir de material lignocelulósico Download PDF

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Abstract

Proceso para la producción de furfural a partir de material lignocelulósico, que comprende las siguientes etapas a) tratar material lignocelulósico aplicando vapor de agua; b) separar el vapor de agua que contiene furfural del material lignocelulósico tratado; c) transferir el vapor de agua separado a un dispositivo de segregación; d) separar la fase que contiene furfural del vapor de agua; e) someter el vapor de agua a una etapa de utilización; en donde la segregación según la etapa d) se lleva a cabo por adsorción y en donde la etapa de utilización e) es calentar.

Description

DESCRIPCIÓN
Proceso energéticamente eficaz y respetuoso con el medioambiente para la producción de furfural a partir de material lignocelulósico
La presente invención está dirigida a un proceso eficaz y respetuoso con el medio ambiente para la producción de furfural a partir de material lignocelulósico. En un aspecto adicional, la presente invención está dirigida a un sistema para realizar el proceso según el proceso de la presente invención.
Debido a los recursos limitados de aceite mineral y las demandas para reducir las emisiones de CO2 la industria química busca rutas de producción más sostenibles para la fabricación de productos químicos básicos tales como combustibles líquidos y productos químicos básicos. Parte de esa estrategia se centra en la conversión de biomasa celulósica en productos químicos o combustibles versátiles tales como el etanol. La biomasa lignocelulósica contiene celulosa (~ 25-40% p/p ds), hemicelulosa (~ 15-25% p/p ds) y lignina (~ 15-30% p/p ds) como componentes principales y cantidades menores de otros carbohidratos, ceras, proteínas y compuestos inorgánicos. Entre las formas de biomasa vegetal, la biomasa lignocelulósica derivada de cualquier flujo de desechos agrícolas y forestales, tales como los residuos de madera y la paja de cereales, es particularmente adecuada para la conversión en productos químicos y combustibles básicos debido a su disponibilidad, bajo costo y producción ambientalmente racional. Además, los análisis del ciclo de vida de los procesos de producción que utilizan materias primas lignocelulósicas indican una reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con los procesos basados en otras materias primas.
Operaciones unitarias ejemplarizantes para p. ej., la conversión biotecnológica de material lignocelulósico (p. ej., paja) en productos de valor añadido (p. ej., etanol) son: desencolado mecánico y/o pretratamiento fisicoquímico, hidrólisis enzimática, fermentación y recuperación de productos. Para determinar la máxima eficacia del proceso, es obligatorio convertir una cantidad máxima de polisacáridos en azúcares solubles durante la unidad de hidrólisis enzimática.
Dentro del estado de la técnica se han descrito varias opciones de proceso que describen la conversión de biomasa lignocelulósica en etanol y otros productos químicos básicos. El documento EP 2623607 A1 divulga un proceso para la producción de, por ejemplo, etanol de biomasa celulósica en el que el vapor de agua instantáneo del pretratamiento a alta presión del material celulósico se reutiliza dentro de la destilación del etanol (recuperación del producto).
Para realizar estos procesos a escala industrial, es particularmente deseable transferir la cantidad máxima de energía, carbono y contenido de masa contenida en la materia prima renovable a los productos finales deseados. Además, de acuerdo con la futura concientización sobre los problemas ambientales, los métodos de producción más limpios tienen una gran demanda. En la actualidad, ninguno de los procesos de conversión descritos se ha dado cuenta de esto de manera satisfactoria.
Por tanto, existe la necesidad de procesos adicionales para la conversión de material de biomasa en compuestos químicos objetivo que no muestren estos déficits.
Los autores de la presente invención han descubierto ahora sorprendentemente que estos déficits pueden superarse mediante un proceso para la producción de furfural a partir de material lignocelulósico que comprende las siguientes etapas
a) tratar el material lignocelulósico aplicando vapor de agua;
b) separar el vapor de agua que contiene furfural del material lignocelulósico tratado;
c) transferir el vapor de agua separado a un dispositivo de segregación;
d) separar la fase que contiene furfural del vapor de agua;
e) someter el vapor de agua a una etapa de utilización; en donde la segregación según la etapa d) se lleva a cabo por adsorción y en donde la etapa de utilización e) es calentar.
El proceso de la presente invención es particularmente ventajoso porque es muy eficaz ya que se puede producir furfural a partir del material de partida: p. ej., el material lignocelulósico (pre)tratado se puede procesar adicionalmente de acuerdo con un proceso de producción de bioetanol. Además, el furfural se puede separar del vapor de agua. La producción de furfural de acuerdo con la presente invención también es muy rentable ya que el vapor de agua del pretratamiento del material lignocelulósico se reutiliza en forma de energía de vapor de agua que se puede transferir a varias otras aplicaciones dentro o fuera del proceso de producción real, pero también en forma de agua de proceso después de la reutilización y/o condensación que contribuye a ahorros sustanciales en el costo de producción.
Dentro de la presente invención, debe entenderse que "material lignocelulósico" comprende todo tipo de material conocido por un experto en la técnica que comprende lignocelulosa. Las expresiones "material que contiene lignocelulosa'', "biomasa que contiene lignocelulosa", "material lignocelulósico" y "biomasa lignocelulósica" deben entenderse como sinónimos dentro de la presente invención. Los materiales lignocelulósicos particularmente preferidos de acuerdo con la presente invención incluyen madera, paja y/o cascarilla de cereales, rastrojo de maíz, bagazo, cáscaras de avena, pasto varilla, celulosa, pulpa de papel en bruto (obtenida de la producción de pulpa y papel) y mezclas de los mismos. Las fuentes alternativas o componentes adicionales pueden comprender uno o más de los siguientes componentes: celulosa purificada, pulpa, suero de leche, melaza o azúcares tales como glucosa y lactosa. En una realización preferida, el material lignocelulósico contiene al menos 25% en peso, preferiblemente al menos 40% en peso, más preferiblemente al menos 70% en peso, incluso más preferiblemente al menos 80% en peso y lo más preferiblemente al menos 90% en peso de lignocelulosa. Debe entenderse que el material lignocelulósico también puede comprender otros compuestos tales como material proteico, almidón, azúcares, tales como azúcares fermentables y/o azúcares no fermentables.
Dentro de la presente invención, la expresión "tratamiento del material celulósico mediante la aplicación de vapor de agua" debe entenderse como cualquier tipo de aplicación de vapor de agua conocida por un experto en la técnica como adecuada para el proceso de la presente invención y que puede combinarse con cualquier tipo de métodos de tratamiento mecánicos, biológicos, químicos y/o físicos conocidos por un experto en la técnica como adecuados para el proceso de la presente invención. En una realización preferida, el tratamiento de material celulósico se lleva a cabo aplicando vapor de agua a presión elevada y más preferiblemente se lleva a cabo como "explosión de vapor de agua". Si se utiliza material lignocelulósico dentro del proceso de acuerdo con la invención, la aplicación de vapor de agua da lugar a la eliminación y separación al menos parcial de la hemicelulosa de la celulosa y la rotura y eliminación de la capa de lignina para disminuir la cristalinidad de la celulosa y así aumentar la superficie específica accesible de la celulosa y/o para aumentar el tamaño de los poros de la celulosa.
La "explosión de vapor de agua" de acuerdo con la presente invención comprende preferiblemente un tratamiento hidrotermal presurizado a una temperatura de 60 a 350 °C, preferiblemente de 80 a 300 °C, particularmente preferido de 120 a 250 °C y lo más preferiblemente de 150 a 220 °C del material que contiene lignocelulosa en ausencia o presencia de catalizadores ácidos (tales como H2SO4 , HCl, H3 PO4) o básicos/alcalinos (tales como NH4OH, NaOH, KOH, cal), que se añaden en concentraciones de 0,01 a 15% (peso/peso), preferiblemente de 0,05 a 12,5% (peso/peso), más preferiblemente de 0,1 a 10% ( peso/peso) y lo más preferiblemente de 0,25 a 7,5% (peso/peso). En una realización preferida de la presente invención, la presión se selecciona preferiblemente de 1 a 100 bar, preferiblemente de 2 a 50 bar, también preferiblemente de 3 a 25 bar y lo más preferiblemente de 5 a 15 bar. Los tiempos de reacción durante la explosión de vapor deben seleccionarse de 10 segundos a 2 horas, preferiblemente de 1 minuto a 1,5 horas, y lo más preferiblemente de 5 minutos a 1 hora. La elección de los parámetros dentro de estas condiciones preferidas garantiza una transformación eficaz de los componentes de la biomasa y da lugar a un material de partida ideal para, p. ej., posterior hidrólisis enzimática de un proceso de producción de bioetanol. Dentro de una realización particularmente preferida se lleva a cabo un tratamiento de "conminución mecánica" del material celulósico antes o durante el tratamiento de explosión de vapor de agua, en el que la conminución mecánica se selecciona del grupo que consiste en procesamiento mecánico, trituración, picado, prensado, corte, irradiación, molienda y combinaciones de los mismos.
Los métodos de tratamiento adecuados para el proceso de la presente invención deben llevarse a cabo dentro de dispositivos adecuados conocidos por un experto en la técnica. Un dispositivo adecuado para llevar a cabo la explosión de vapor de agua puede ser cualquier tipo de recipiente, tal como un reactor discontinuo, pero también puede realizarse dentro de un reactor de tornillo, preferiblemente un reactor de tornillo continuo.
En una realización preferida, el contenido de sólidos del material celulósico tratado es de hasta 75% (peso/peso), preferiblemente de 25 a 65% (peso/peso) y particularmente preferido de 40 a 55% (peso/peso).
La separación del vapor de agua que contiene furfural según la etapa b) del proceso de la presente invención se puede realizar mediante cualquier dispositivo y/o método conocido por un experto en la técnica como adecuado para el proceso de la presente invención. En una realización preferida del proceso, la separación del vapor de agua se lleva a cabo mediante el uso de un dispositivo de separación de vapor de agua, tal como un ciclón de presión o un dispositivo mecánico de separación sólido-gas ("separador mecánico de vapor de agua "). La separación a un nivel de presión elevado garantiza una separación eficaz de los productos volátiles y un uso más eficaz de la energía del vapor de agua en otras etapas del proceso. En un ciclón de presión, el material se separa gravimétricamente introduciendo el vapor que contiene sólidos tangencialmente en un ciclón. La presión se selecciona preferiblemente de 2 a 10 bar, particularmente preferida de 3 a 8 bar y lo más preferiblemente de 4,5 a 5,5 bar. Debido a las diferentes densidades, el vapor sale del ciclón por la parte superior y los sólidos por la parte inferior. El dispositivo mecánico de separación sólido-gas opera con turbinas giratorias donde se acumulan partículas sólidas mientras que la fase de vapor de agua gaseoso sale del dispositivo por la parte superior debido a las diferentes densidades. Con este sistema se garantiza un arrastre mínimo de sólidos en la fase de vapor de agua.
Después de separar el vapor de agua del material lignocelulósico tratado, el material lignocelulósico pretratado de esta manera se puede transferir adicionalmente a otro recipiente y someterse a un proceso de sacarificación y/o usar como p. ej., materia prima dentro de un proceso de producción de bioetanol. Los procesos adecuados para la sacarificación se conocen en la técnica. Un proceso particularmente adecuado se describe en los documentos EP 2471 940 y el EP 2 134850 que ha sido desarrollado por el solicitante.
El vapor de agua utilizado en un tratamiento según la etapa a) del proceso de la presente invención que se ha definido anteriormente puede contener furfural.
De acuerdo con la etapa c) del proceso de la presente invención, el vapor de agua separado del material lignocelulósico tratado se transfiere por tanto a un dispositivo de segregación para segregar y acumular uno o más de estos compuestos. Dentro o mediante el uso del dispositivo de segregación, se segrega la fase que contiene el al menos un compuesto químico objetivo y el vapor acuoso.
La transferencia se puede realizar mediante cualquier método conocido por un experto en la técnica como adecuado para el proceso de la invención y preferiblemente se lleva a cabo mediante tuberías.
La segregación según la etapa d) del proceso de la presente invención se lleva a cabo por adsorción.
El dispositivo de segregación comprende una columna de adsorción. La columna de adsorción se denomina "primer segmento".
La segregación según la etapa d) del proceso de la presente invención se lleva a cabo mediante el uso de una columna de adsorción. Los adsorbedores adecuados para usar dentro de la columna pueden seleccionarse entre zeolitas tales como zeolitas beta o MFI, silicalitas, sílice, bentonita, silicalita, arcilla, hidrotalcita, alumo-silicalita, aluminato, clinoptolita, gismondina, carbón activado, montmorillonita, polímeros orgánicos, politetrafluoroetileno (PTFE, teflón) y mezclas de los mismos.
Dentro de una realización particularmente preferida, el dispositivo de segregación comprende además un transformador de vapor de agua como segundo segmento para la condensación y purificación adicional de la fase respectiva y el compuesto químico objetivo particular. Dichos transformadores de vapor de agua pueden seleccionarse entre evaporadores de película descendente, intercambiadores de calor, intercambiadores de calor de placas, evaporadores de vapor de circulación forzada. Por tanto, se prefiere particularmente el uso de un transformador de vapor de agua dentro del dispositivo de segregación, ya que el vapor de agua se condensará, lo que permite una fácil separación del al menos un compuesto químico objetivo.
En otra realización particularmente preferida, el dispositivo de segregación comprende además un decantador como tercer segmento que mejora aún más la separación del al menos un compuesto químico objetivo y la fase acuosa restante. Los decantadores adecuados pueden seleccionarse entre decantadores mecánicos, centrífugas, recipientes de decantación, dispositivos de adsorción, dispositivos de cromatografía, otros dispositivos de rectificación y dispositivos de destilación, aunque los recipientes de decantación son particularmente preferidos.
En una realización particularmente preferida del proceso según la presente invención, la fase acuosa condensada y/o decantada (en lo sucesivo "fase residual") se (re)transfiere entonces al primer segmento del dispositivo de segregación, es decir, la columna de adsorción. Al transferir la fase residual nuevamente al primer segmento del dispositivo de segregación, se pueden segregar cantidades menores adicionales de compuestos químicos objetivo dentro de un segundo o tercer ciclo de segregación (adsorción), lo que da lugar a una mejora adicional de la eficacia y rentabilidad del proceso.
La etapa de utilización e) es calentar. Por tanto, el vapor de agua se transfiere desde el dispositivo de segregación a una aplicación adicional tal como la evaporación, el secado y la destilación que pueden ser parte de p. ej., un proceso de sacarificación paralelo del material celulósico tratado o parte de un proceso de producción de bioetanol en paralelo como se describió anteriormente. Con respecto a la utilización del vapor de agua dentro de un proceso de producción de bioetanol, de acuerdo con una realización preferida particular, el vapor de agua se puede transferir a un dispositivo de secado para secar la fracción residual que contiene lignina de un proceso de bioetanol o transferirse a un dispositivo de destilación para la recuperación del alcohol producido en un proceso de bioetanol.
En la etapa e), el vapor de agua utilizado se condensa automáticamente mediante la aplicación respectiva o se puede transferir a un condensador separado según la etapa f) del proceso de la presente invención. A continuación, el vapor de agua condensado puede reciclarse adicionalmente como agua de proceso dentro del proceso de la presente invención u otros y preferiblemente se transfiere al tratamiento del material celulósico de acuerdo con la etapa a) del proceso de la presente invención. Como el vapor de agua ha sido agotado por compuestos tóxicos y/o inhibidores tales como el furfural, el vapor de agua condensado es adecuado para muchas aplicaciones adicionales y también puede usarse como agua de proceso dentro de la etapa de hidrólisis o fermentación de un proceso de sacarificación o producción de bioetanol. En una realización preferida, el vapor de agua condensado se usa como agua de proceso y se recicla al reactor de tratamiento. El proceso según la presente invención comprende preferiblemente una etapa adicional g) reciclar el vapor de agua condensado de la etapa f) a la etapa a) del proceso.
En otro aspecto de la presente invención, la utilización de la energía del vapor también puede realizarse antes de la segregación de la fase que contiene el furfural. La variante de proceso respectiva comprende las siguientes etapas
a) tratar el material lignocelulósico aplicando vapor;
b) separar el vapor de agua que contiene furfural del material lignocelulósico tratado;
b1) someter el vapor de agua separado a una etapa de utilización;
c1) transferir la corriente del vapor de agua utilizado a un dispositivo de segregación;
d1) segregar la fase que contiene el furfural de la corriente del vapor de agua utilizado;
g1) reciclado de la corriente de la etapa d1);
en donde la segregación según la etapa d1) se lleva a cabo por adsorción y en donde la etapa de utilización b1) es calentamiento.
Las etapas a) y b) se llevan a cabo por tanto de acuerdo con las definiciones y realizaciones preferidas descritas anteriormente.
La etapa b1) se lleva a cabo por tanto de acuerdo con las definiciones y realizaciones preferidas descritas anteriormente con respecto a la etapa e). Por tanto, se prefiere particularmente que la utilización del vapor de agua separado implique automáticamente la condensación del vapor de agua. En caso de que la utilización no dé lugar a una condensación del vapor de agua, dentro de una realización preferida de la variante de proceso respectiva, el vapor de agua se transferirá a un condensador antes de la etapa c1).
El vapor de agua condensado (corriente del vapor utilizado) se transfiere luego a un dispositivo de segregación según la etpa c1). La etapa c1) se lleva a cabo por tanto de acuerdo con las definiciones y realizaciones preferidas descritas anteriormente con respecto a la etapa c).
La etapa d1) se lleva a cabo por tanto de acuerdo con las definiciones y realizaciones preferidas descritas anteriormente con respecto a la etapa d). Además, la segregación de furfural se puede llevar a cabo mediante filtración tal como nanofiltración o pervaporación mediante el uso de p. ej., una membrana de polidimetilsiloxano (PDMS), silicona, poliuretanourea (PUU) o lavado de la corriente.
La etapa g1) se lleva a cabo por tanto de acuerdo con las definiciones y realizaciones preferidas descritas anteriormente con respecto al reciclado del vapor de agua condensado de acuerdo con la etapa g). El vapor o corriente condensado según la etapa d1) es adecuado para muchas aplicaciones adicionales y también se puede usar como agua de proceso dentro de la etapa de hidrólisis o fermentación de un proceso de sacarificación o producción de bioetanol. En una realización preferida, la corriente según la etapa d1) se usa como agua de proceso y se recicla al reactor de tratamiento según la etapa g) como se describió anteriormente.
Dentro de otro aspecto, la presente invención está dirigida a un sistema para realizar el proceso para la producción de furfural a partir de material lignocelulósico como se ha definido antes, que comprende
(i) reactor para el tratamiento del material celulósico según la etapa a) del proceso de la presente invención;
(ii) dispositivo de separación de vapor de agua para separar el vapor de agua que contiene furfural del material lignocelulósico tratado según la etapa b) del proceso de la presente invención;
(iii) dispositivo de segregación de vapor de agua para segregar la fase que contiene furfural del vapor de agua de acuerdo con la etapa d) o d1) del proceso de la presente invención;
(iv) dispositivo de aprovechamiento de vapor para la utilización de energía de vapor de agua;
en donde el dispositivo de segregación de vapor de agua (iii) es una columna de adsorción,
en donde el dispositivo de utilización de vapor de agua (iv) es un dispositivo de calentamiento.
El reactor (i) puede ser cualquier reactor conocido por un experto en la técnica como adecuado para el sistema de la invención y se selecciona preferiblemente de un reactor discontinuo, un reactor de tornillo, preferiblemente un reactor de tornillo continuo.
Ejemplo y figuras
La presente invención se describe ahora mediante el siguiente ejemplo y figuras. El ejemplo y las figuras son sólo para fines ilustrativos y no deben entenderse como limitantes de la invención.
La Figura 1, muestra un sistema ejemplarizante y el proceso respectivo de la presente invención.
La Figura 2A, muestra el dispositivo de segregación y los flujos de proceso de entrada y salida.
La Figura 2B, muestra una realización preferida del dispositivo de segregación y el respectivo detalle del proceso que comprende tres segmentos diferentes.
La Figura 3, muestra un sistema ejemplarizante y el proceso respectivo de la variante de proceso de la presente invención. La Figura 4, muestra el contenido relativo de furfural antes y después de la adsorción, así como el rendimiento de furfural según el proceso de la invención como se describe en el Ejemplo 1.
La Figura 1 ilustra un sistema típico para llevar a cabo el proceso de la presente invención en el que el reactor de tratamiento (1) es alimentado por tres corrientes de proceso, la corriente que contiene el material celulósico (1A), la corriente que contiene vapor de agua (1B) y la corriente que contiene agua de proceso (1C) que puede ser condensada del vapor de agua reciclado del dispositivo de uso de vapor de agua (4). El material celulósico tratado que contiene vapor de agua se transfiere luego mediante otra corriente de proceso (1D) a un dispositivo de separación de vapor de agua (2). Dos corrientes de proceso emergen del dispositivo de separación de vapor de agua (2), la corriente de material celulósico tratado (2A) y la corriente que contiene vapor de agua y el al menos un compuesto químico objetivo (2B). La corriente que contiene el al menos un compuesto químico objetivo (2B) se transfiere luego a un dispositivo de segregación de vapor de agua (3). Dos corrientes de proceso emergen del dispositivo de segregación de vapor de agua (3), la corriente que contiene al menos un compuesto químico objetivo (3A) y la corriente que contiene el vapor de agua purificado restante (3B). La corriente que contiene el vapor de agua purificado restante (3B) se transfiere luego a un dispositivo de utilización de vapor de agua (4) y desde el dispositivo de utilización de vapor de agua (4), el vapor de agua condensado (4A) se recicla al reactor de tratamiento (1) para su uso como agua de proceso.
La Figura 2A muestra el dispositivo de segregación (3) y las corrientes de proceso de entrada y salida: la corriente de proceso de vapor de agua (2B) procedente del dispositivo de separación, la corriente de proceso de salida (3A) que comprende al menos un compuesto químico objetivo y la corriente de proceso de salida (3B) que constituye el vapor purificado (vapor de agua agotado por el al menos un compuesto químico objetivo).
La Figura 2B muestra una realización preferida del dispositivo de segregación (3). Dentro de esta realización preferida el dispositivo de segregación (3) comprende tres segmentos diferentes tales como una columna de rectificación (primer segmento) (3.1), un transformador de vapor de agua (segundo segmento) (3.2) y un decantador (tercer segmento) (3.3). Dentro de esta realización preferida, la corriente (3.1A) que comprende el al menos un compuesto objetivo químico procedente de la columna de rectificación (3.1) se transfiere a un condensador (3.2) tal como p. ej., un transformador de vapor de agua y la corriente de proceso/vapor de agua condensado (3.2 A) procedente del condensador (3.2) se transfieren luego a un decantador (3.3) mediante el cual se separan la fase/corriente que contiene el al menos un compuesto químico objetivo (3A) y la corriente acuosa restante (3,3 A). La corriente (3D) se recicla luego a la columna de rectificación (3.1).
La Figura 3 ilustra un sistema típico para llevar a cabo la variante de proceso de la presente invención en donde el reactor de tratamiento (1) es alimentado por tres corrientes de proceso, la corriente que contiene el material celulósico (1A), la corriente que contiene vapor de agua (1B) y la corriente que contiene agua de proceso (1C) que puede ser un condensado de vapor de agua reciclado del dispositivo de utilización de vapor de agua (4). El material celulósico tratado que contiene vapor de agua se transfiere luego mediante otra corriente de proceso (1D) a un dispositivo de separación de vapor de agua (2). Dos corrientes de proceso emergen del dispositivo de separación de vapor de agua (2), la corriente de material celulósico tratado (2A) y la corriente que contiene vapor de agua y el al menos un compuesto químico objetivo (2B). La corriente (2B) se transfiere luego a un dispositivo de utilización de vapor de agua (4). Dentro del dispositivo de utilización de vapor de agua (4), el vapor de agua se condensa debido a la utilización y emerge como una corriente que contiene al menos un compuesto químico objetivo (4C). La corriente que contiene el al menos un compuesto químico objetivo (4C) se transfiere luego al dispositivo de segregación (3). Dos corrientes de proceso emergen del dispositivo de segregación (3), la corriente que contiene al menos un compuesto químico objetivo en concentración aumentada (3Ai) y la corriente acuosa purificada (3C). La corriente acuosa purificada (3C) se recicla luego al reactor de tratamiento (1) para usarse como agua de proceso.
Ejemplo 1
La paja de cereal con un contenido de materia seca del 45% se trató mediante explosión de vapor (220 °C). El vapor de agua recuperado durante el pretratamiento contenía una cierta cantidad de furfural. El furfural se recuperó del vapor de agua utilizando una columna de adsorción (Gassner Glastechnik, Alemania) como dispositivo de segregación que contenía 500 g de zeolita como material adsorbente (ZSM-5, H-Form, SiÜ2/Al2O3= 1.000; agente aglutinante inerte, productor: Clariant AG). Para ello, el vapor de agua se bombeó a través de la columna de adsorción a una velocidad de 0,5 L/min durante 5 h. El contenido de furfural del vapor de agua antes y después de la adsorción se determinó mediante cromatografía de gases. El contenido de furfural en el vapor de agua disminuyó hasta el 54,3%, lo que dio como resultado un rendimiento de furfural del 45,7%. Los resultados se muestran en la Figura 4.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Proceso para la producción de furfural a partir de material lignocelulósico, que comprende las siguientes etapas a) tratar material lignocelulósico aplicando vapor de agua;
b) separar el vapor de agua que contiene furfural del material lignocelulósico tratado;
c) transferir el vapor de agua separado a un dispositivo de segregación;
d) separar la fase que contiene furfural del vapor de agua;
e) someter el vapor de agua a una etapa de utilización;
en donde la segregación según la etapa d) se lleva a cabo por adsorción y en donde la etapa de utilización e) es calentar.
2. Proceso según la reivindicación 1, en donde la segregación comprende la transformación de vapor de agua del vapor de agua que contiene furfural.
3. Proceso según la reivindicación 2, en donde la segregación comprende decantar la fase que contiene furfural procedente del vapor de agua transformado.
4. Proceso según la reivindicación 3, en donde la fase acuosa residual se recicla a la etapa d) tras decantar la fase que contiene furfural.
5. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además la etapa f) condensar el vapor de agua utilizado de la etapa e).
6. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además la etapa g) reciclado del vapor de agua utilizado.
7. Proceso según la reivindicación 6, en donde el vapor utilizado se recicla a la etapa a) del proceso.
8. Proceso para la producción de furfural a partir de material lignocelulósico, que comprende las siguientes etapas a) tratar material lignocelulósico aplicando vapor de agua;
b) separar el vapor de agua que contiene furfural del material lignocelulósico tratado;
b1) someter el vapor de agua separado a una etapa de utilización;
c1) transferir la corriente del vapor de agua utilizado a un dispositivo de segregación;
d1) segregar la fase que contiene furfural de la corriente del vapor de agua utilizado;
g1) reciclado de la corriente de la etapa d1)
en donde la segregación según la etapa d1) se lleva a cabo por adsorción y en donde la etapa de utilización b1) es calentamiento.
9. Sistema para un proceso de producción de furfural a partir de material lignocelulósico, que comprende
(i) reactor para el tratamiento del material lignocelulósico según la etapa a) del proceso como se define dentro de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8;
(ii) dispositivo de separación de vapor de agua para separar el vapor que contiene furfural del material lignocelulósico tratado según la etapa b) del proceso como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8;
(iii) dispositivo de segregación de vapor de agua para segregar la fase que contiene furfural del vapor de agua de acuerdo con la etapa d) del proceso como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8;
(iv) dispositivo de utilización de vapor de agua para la utilización de energía de vapor de agua,
en donde el dispositivo de segregación de vapor de agua (iii) es una columna de adsorción
en donde el dispositivo de utilización de vapor de agua (iv) es un dispositivo de calentamiento.
10. Sistema según la reivindicación 9, que comprende además un condensador (v) para condensar el vapor de agua utilizado.
11. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 10, en donde el dispositivo de segregación de vapor de agua (iii) comprende un transformador de vapor de agua.
12. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en donde el dispositivo de segregación (iii) comprende un decantador.
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