MX391237B

Processes to create multiple value streams from biomass sources

Abstract

Described is the use of diverse biomass feedstock in a process for the recovery of target C5 and C6 alditols and target glycols through hydrogenation and hydrogenolysis stepwise processes; particular alditols of interest include, but are not limited to, xylitol and sorbitol; Various embodiments of the present invention synergistically enhance the overall recovery of target alditols and/or glycols from a mixed C5/C6 sugar stream without the need to drive the overall recovery of individual target alditols and/or glycols; The result is a highly efficient process of low complexity that has improved production flexibility, reduced waste, and higher overall yield than conventional processes directed at alditol or glycol production.

MX391237B, drawing sheet 1
Sheet 1 of 37

Term

11.9 yearsleft in the term

Expires 8 August 2038.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Granted
  4. Today
  5. Expires

19 claims: 1 independent, 18 dependent

  1. 1
    NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES MX/E/2021/088476 1. Un proceso, caracterizado porque comprende:deconstruir una biomasa de planta para formar un flujo de azúcar C5/C6 mixto;hidrolizar el flujo de azúcar C5/C6 mixto para formar un flujo de azúcar de monómero C5/C6 mixto;seleccionar un alditol objetivo o una mezcla de alditoles objetivo, hidrogenar continuamente el flujo de azúcar de monómero C5/C6 mixto para formar un flujo de alditol C5/C6 mixto;aislar el alditol objetivo o mezcla de alditoles objetivo del flujo de alditol C5/C6 mixto para dejar un flujo de alditol C5/C6 mixto residual, en donde el aislar el alditol objetivo o mezcla de alditoles objetivo comprende cristalización;someter a hidrogenólisis el flujo de alditol C5/C6 mixto residual para formar un flujo de glicol C2-C4 mixto;y aislar un glicol objetivo o mezcla de glicoles objetivo del flujo de glicol C2-C4 mixto;en donde al menos 10 % del rendimiento de producto objetivo general es alditol objetivo/mezcla de alditoles objetivo o glicol objetivo/mezcla de glicoles objetivo.
  2. 2
    El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el flujo de azúcar de monómero C5/C6 mixto comprende más de o igual que 60 % de un azúcar de monómero C5 basado en el total combinado de azúcares de monómero C5 y C6, o en donde el flujo de azúcar de monómero C5/C6 mixto comprende más de o igual que 60 % de un azúcar de monómero C6 basado en un total combinado de azúcares de monómero C5 y C6.
  3. 3
    El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende, antes de la hidrogenación, ajustar el flujo de azúcar de monómero C5/C6 mixto hasta una relación de azúcar de monómero C5 a C6 objetivo al agregar una fuente de monómero C5, monómero C6 o una combinación de estas.
  4. 4
    El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la hidrogenación se lleva a cabo en el flujo de azúcar de monómero C5/C6 mixto que comprende aproximadamente 20 a aproximadamente 25 % p/p de azúcares totales en agua, y tiene un pH de aproximadamente 7 a aproximadamente 13, en donde la hidrogenación se lleva a cabo a un LHSV de aproximadamente 0.41 a aproximadamente 3.5, una presión de hidrógeno de aproximadamente 4137 a aproximadamente 13790 kPa (aproximadamente 600 a aproximadamente 2000 psig), aproximadamente 3 a aproximadamente 10 veces hidrógeno estequiométrico, y una temperatura de aproximadamente 105 a aproximadamente 150 °C, y tiene un 99 % o más de conversión de azúcar de monómero C5/C6 en alditol.
  5. 5
    El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque porque el alditol objetivo es xilitol y es cristalizado de una solución que tiene un contenido de sólidos IMPI2 INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL disueltos total de aproximadamente 40% a aproximadamente 80% p/p.
  6. 6
    El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el aldltol objetivo es xilitol y se cristaliza a partir de una solución que tiene un contenido de xilitol como % de sólidos totales de la solución de cristalización de 50 % o más;una cantidad de arabitol como % de sólidos totales de la solución de cristalización menor o igual que 10 %;manitol como % de sólidos totales de la solución de cristalización menor o igual que 10 %;y sorbitol como % de sólidos totales de la solución de cristalización menor o Igual que 15 %.
  7. 7
    El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el aldltol objetivo es xilitol o sorbitol.
  8. 8
    El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende, antes del aislamiento del aldltol objetivo del flujo de aldltol C5/C6 mixto, ajustar el flujo de aldltol C5/C6 mixto hasta una relación entre aldltol C5 a C6 objetivo al añadir una fuente de aldltol C5, aldltol C6 o una combinación de las mismas.
  9. 9
    El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el proceso de hidrogenación se lleva a cabo en el flujo de aldltol C5/C6 mixto residual que tiene aproximadamente 20 a aproximadamente 25 % p/p de contenido de sólidos totales de aldltol en agua, un pH de aproximadamente 7 a aproximadamente 13, una LHSV de aproximadamente 0.4 a aproximadamente 4.0, una presión de hidrógeno de aproximadamente 8274 a aproximadamente 13,790 kPa (aproximadamente 1200 a aproximadamente 2000 psig), una temperatura de aproximadamente 190 a aproximadamente 250 °C en presencia de un catalizador basado en níquel para formar el flujo de glicol C2-C4 mixto que comprende propllenglicol, etilengllcol, gllcerina, Isómeros de butanodiol o una combinación de estos. MX/E/2021/088476
  10. 10
    El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el flujo de glicol C2-C4 mixto comprende aproximadamente 15 % a aproximadamente 50 % de propllenglicol, aproximadamente 15 % a aproximadamente 40 % de etilengllcol, aproximadamente 10 % a aproximadamente 40 % de gllcerina y aproximadamente 5 % a aproximadamente 30 % de isómeros de butanodiol, todas las cantidades en % en peso del peso total del flujo de glicol mixto.
  11. 11
    El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el flujo de azúcar de monómero C5/C6 mixto se deriva de una biomasa hidrolizada.
  12. 12
    El proceso de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque la biomasa es bagazo (bagazo de caña de azúcar, bagazo de sorgo, bagazo de remolacha azucarera), mazorcas de maíz, cáscaras de maíz, rastrojo de maíz, paja de grano (cebada, avena, arroz, trigo), pastos (césped de pradera), maderas duras (abedul, álamo, aliso, eucalipto), hojas de plantas, tallos de plantas, maderas blandas (cedro, cicuta, pino, picea), licor de pulpa de sulfito, xllanos de polisacáridos de algas o una combinación de estos.
  13. 13
    El proceso de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque la biomasa se deconstruye por degradación supercrítica e hidrotérmica, hidrólisis alcalina, hidrólisis ácida, hidrólisis enzimática o una combinación de hidrólisis ácida y enzimática. MX/E/2021/088476
  14. 14
    El proceso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque la deconstrucción de la biomasa forma pulpa y un flujo de hidrolizado de biomasa que comprende monómeros de azúcar, celulosa, glucosa, hemicelulosa, compuestos oligoméricos basados en hemicelulosa, lignina solubilizada e impurezas.
  15. 15
    El proceso de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque una masa de azúcar de celulosa a glucosa de la deconstrucción de la biomasa se elimina a través de fermentación clásica de glucosa a etanol mediante azúcares no fermentadles C5 que concentran levadura no OGM.
  16. 16
    El proceso de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque comprende eliminar selectivamente celulosa del flujo de hidrolizado de biomasa para dar como resultado un flujo rico en lignina y azúcar C5/C6 mixto;o comprende además eliminar selectivamente celulosa del flujo de hidrolizado de biomasa para dar como resultado un flujo rico en lignina y rico en azúcar C5/C6 mixto donde la relación entre azúcares C5 a C6 es 75 %-25 % en comparación con la relación de C5/C6 en la biomasa ordinaria a 15- 20 %;y comprende adicionalmente eliminar la lignina del flujo rico en lignina y azúcar C5/C6 para formar un flujo rico en azúcar C5/C6.
  17. 17
    El proceso de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque comprende adicionalmente hidrolizar el flujo rico en azúcar C5/C6 para formar el flujo de azúcar de monómero C5/C6 mixto.
  18. 18
    El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende adicionalmente acondicionar el flujo de azúcar monómero C5/C6 mixto para eliminar compuestos orgánicos no azucarados y contaminantes inorgánicos para formar un flujo de azúcar de monómero C5/C6 acondicionado que se somete, después, a la etapa de hidrogenación.
  19. 19
    El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende deconstruir paja de trigo o deconstruir cicuta, aliso o una combinación de estos, mediante el uso de condiciones alcalinas o un proceso enzimático para formar un flujo de azúcar C5/C6 mixto;acondicionar el flujo de azúcar C5/C6 mixto para eliminar lignina, impurezas orgánicas e impurezas inorgánicas;e hidrolizar el flujo de azúcar C5/C6 mixto en condiciones ácidas para formar un flujo de azúcar de monómero C5/C6 mixto que se somete a la etapa de hidrogenación;en donde el alditol objetivo es xilitol y el glicol objetivo es propilenglicol;y en donde el xilitol se aísla mediante cristalización, opcionalmente, con antisolvente de etanol o isopropanol.
Independent claims19