BRPI0708525A2 - process for the preparation of 1,2-propanediol - Google Patents
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Abstract
PROCESSO PARA A PREPARAçãO DE 1,2-PROPANODIOL. A presente invenção refere-se a um processo para a preparação de 1 ,2-propanodiol, em que uma corrente contendo glicerol, em particular uma corrente obtida em uma escala industrial na produção de biodiesel, é submetida a uma hidrogenação.PROCESS FOR THE PREPARATION OF 1,2-PROPANODIOL. The present invention relates to a process for the preparation of 1,2-propanediol, in which a stream containing glycerol, in particular a stream obtained on an industrial scale in the production of biodiesel, is subjected to hydrogenation.
Description
"PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE 1,2-PROPANODIOL""PROCESS FOR THE PREPARATION OF 1,2-PROPANODIOL"
A presente invenção refere-se a um processo para a preparaçãode 1,2-propanodiol, em que uma corrente contendo glicerol, em particularuma corrente obtida em uma escala industrial na preparação de biodiesel, ésubmetida a uma hidrogenação.The present invention relates to a process for the preparation of 1,2-propanediol, wherein a glycerol-containing stream, in particular an industrial-scale stream obtained in the biodiesel preparation, is subjected to hydrogenation.
A diminuição das reservas de óleo mineral e aumento dospreços do combustível estão resultando em um interesse crescente nasubstituição de combustíveis produzidos com base no óleo mineral poralternativas econômicas e ambientalmente convenientes. Os processos para aprodução de combustíveis de misturas de partida contendo gordura ou óleobiogênicos e óleos usados, obtidos, por exemplo, em restaurantes e gordurasanimais, são há muito tempo conhecidos, o óleo de colza atualmente sendopredominantemente usado na Europa Central como um material de partida naprodução de combustíveis biogênicos. Os próprios óleos biogênicos egorduras são menos adequados como combustível de motor, uma vez que têmque ser purificados antecipadamente por métodos geralmente complicados.Decreasing mineral oil reserves and increasing fuel prices are resulting in a growing interest in replacing mineral oil-based fuels for economically and environmentally friendly alternatives. Processes for the production of fuel from fat or oleobiogenic starter mixtures and waste oils obtained, for example, from restaurants and animal fats, have long been known, rapeseed oil currently being predominantly used in Central Europe as a starting material in production. of biogenic fuels. Biogenic oils and fats themselves are less suitable as a motor fuel since they have to be purified in advance by generally complicated methods.
Estes incluem a remoção das lecitinas, carboidratos e proteínas, a remoção dachamada lama de óleo e a remoção dos ácidos graxos livres, presentes emquantidades relativamente grandes, por exemplo, no óleo de colza. Os óleosvegetais tratadas desta maneira contudo diferem das propriedades técnicas doscombustível diesel convencionais em diversos aspectos. Assim, eles têmcomo regra uma densidade mais elevada do que a do combustível diesel, onúmero cetânico do óleo de colza é mais baixo do que o do combustível diesele a viscosidade é diversas vezes mais elevada, em comparação com aquela docombustível diesel. Isto resulta em uma deterioração inaceitável daspropriedades combustíveis, tais como comportamento de escorrimento nãouniforme do motor, emissão de ruído substancialmente aumentada e, devido àmais elevada viscosidade, a mais pobre atomização e combustão na câmara decombustão. Em motores convencionais, o uso de óleos vegetais puros,portanto, resulta em coqueificação, associada com aumentada emissão departículas. É sabido que estes problemas podem ser resolvidos convertendo-seos triglicerídeos (ésteres de ácido graxo de glicerol) presentes nas misturas departida de óleo biogênico e gordura em ésteres de monoalquila de ácidosgraxos, em particular metil ou etil ésteres. Estes ésteres, também referidoscomo "biodiesel", podem, como regra, ser usados em motores diesel semmaiores retroajustes, com freqüência sendo possível reduzir a emissão dehidrocarbonetos com queimados e partículas de fuligem, em comparação como combustível diesel normal. A transesterificação dos triglicerídeos paraprodução de biodiesel também resulta em glicerol (« 10%), que, por razões detanto eficiência de custo como sustentabilidade, deve ser utilizado. Há,portanto, necessidade de processos eficazes e econômicos, que permitamtambém utilização dos glicerol obtido na produção de biodiesel. Estesprocessos devem, em particular, também ser adequados para a utilização deoutras correntes de glicerol em uma escala industrial.These include the removal of lecithins, carbohydrates and proteins, the removal of oil sludge and the removal of free fatty acids present in relatively large quantities, for example in rapeseed oil. Vegetable oils treated in this way however differ from the technical properties of conventional diesel fuels in several respects. Thus, as a rule they have a higher density than diesel fuel, the rut oil number is lower than that of diesel fuel and the viscosity is several times higher compared to that of diesel fuel. This results in unacceptable deterioration of fuel properties such as non-uniform engine run-off behavior, substantially increased noise emission and, due to higher viscosity, poor atomization and combustion in the combustion chamber. In conventional engines, the use of pure vegetable oils therefore results in coking, associated with increased emission departments. It is well known that these problems can be solved by converting triglycerides (glycerol fatty acid esters) present in the departed biogenic oil and fat mixtures to fatty acid monoalkyl esters, in particular methyl or ethyl esters. These esters, also referred to as "biodiesel", can, as a rule, be used in retrofit diesel engines, often reducing the emission of burnt hydrocarbons and soot particles as compared to normal diesel fuel. Transesterification of triglycerides for biodiesel production also results in glycerol ('10%) which, for reasons of cost efficiency as sustainability, should be used. Therefore, there is a need for effective and economical processes that also allow the use of glycerol obtained in the production of biodiesel. These processes should in particular also be suitable for the use of other glycerol streams on an industrial scale.
A US 2.360.844 descreve um processo para a preparação desabões, em que um glicerídeo bruto é transesterificado com CrC4 alcanóis e oglicerol liberado é separado dos monoalquil ésteres. A utilização do glicerolobtido não é descrita.US 2,360,844 describes a process for preparing slopes, wherein a crude glyceride is transesterified with C1 -C4 alkanols and the released glycerol is separated from monoalkyl esters. The use of glycerolobtide is not described.
A US 5.354.878 descreve um processo para a preparação de ésteres de alquila inferior de ácidos graxos mais elevados, tendo um baixoteor de glicerol residual, por transesterificação de triglicerídeos de ácidograxo e o uso destes ésteres como combustível diesel.US 5,354,878 describes a process for the preparation of higher fatty acid lower alkyl esters having a residual glycerol lowerotester by transesterification of acid-triglycerides and the use of these esters as diesel fuel.
A DE 102 43 700 Al descreve um processo sempressurização, para a preparação de alquil ésteres de ácidos graxos maissuperiores, em particular biodiesel, de misturas de partida de triglicerídeo deácido graxo, compreendendo ácidos graxos livres, por uma combinação deesterificação ácida e transesterificação básica. O glicerol obtido natransesterificação é parcialmente usado como um agente de arraste naesterificação dos ácidos graxos livres.DE 102 43 700 A1 discloses a semi-pressurization process for the preparation of higher fatty acid alkyl esters, in particular biodiesel, of fatty acid triglyceride starting mixtures comprising free fatty acids by a combination of acid esterification and basic transesterification. Glycerol obtained from natransesterification is partially used as a carrier in the esterification of free fatty acids.
Sabe-se que os álcoois tendo uma hidricidade relativamenteelevada podem ser convertidos em álcoois tendo uma mais baixa hidricidadepor hidrogenação catalítica. Assim, a Patente Alemã 524 101 descreve talprocesso em que, entre outras coisas, o glicerol é submetido a umahidrogenação de fase, na presença de um catalisador de hidrogenação, comhidrogênio em considerável excesso. Especificamente, catalisadores de cobreo cobalto ativados com Cr são usados para a hidrogenação de glicerol.It is known that alcohols having a relatively high hydricity can be converted to alcohols having a lower hydricity by catalytic hydrogenation. Thus, German Patent 524 101 describes such a process in which, among other things, glycerol is subjected to phase hydrogenation in the presence of a hydrogenation catalyst, with considerable excess hydrogen. Specifically, Cr-activated cobalt cobalt catalysts are used for glycerol hydrogenation.
A patente alemã 541 362 descreve um processo para ahidrogenação de compostos polióxi, tais como, por exemplo, glicerol, napresença de catalisadores em elevadas temperaturas acima de 150°C e sobpressão superatmosférica. Especificamente, é descrita a hidrogenação doglicerol, empregando-se um catalisador de níquel em uma temperatura de 200a 240°C e uma pressão de hidrogênio de 100 atm.German patent 541 362 describes a process for hydrogenating polyoxy compounds such as, for example, glycerol, the presence of catalysts at elevated temperatures above 150 ° C and superatmospheric under pressure. Specifically, hydrogenation of glycerol is described using a nickel catalyst at a temperature of 200 to 240 ° C and a hydrogen pressure of 100 atm.
R. Connor e H. Adkins, em J. Am. Chem. Soe. 54, 1932,páginas 4678-4690, descreve a hidrogenólise de compostos orgânicoscontendo oxigênio, entre outros de glicerol com a concentração de 98%, em1,2-propanodiol, na presença de um catalisador de óxido de cobre-cromo- bário.R. Connor and H. Adkins, in J. Am. Chem. Sound. 54, 1932, pages 4678-4690, describes the hydrogenolysis of oxygen-containing organic compounds, among others, of glycerol with a concentration of 98% in 1,2-propanediol in the presence of a copper-chromium oxide catalyst.
C. Montassier et al., no Bulletin de Ia Société Chimique deFrance 1989, No. 2, páginas 148-155, descrevem investigações do mecanismode reação da hidrogenação catalítica de polióis, na presença de várioscatalisadores metálicos, tais como, por exemplo, de glicerol na presença decobre de Raney.C. Montassier et al., In Bulletin de la Societe Chimique de France 1989, No. 2, pages 148-155, describe investigations of the reaction mechanism of catalytic hydrogenation of polyols in the presence of various metal catalysts, such as, for example, glycerol. in Raney's uncovering presence.
J. Chaminand et al., em Green Chem. 6, 2004, páginas 359-361, descrevem a hidrogenação de soluções de glicerol aquosas a 180°C epressão de hidrogênio de 80 bar, na presença de catalisadores de metalsuportados, baseados em Cu, Pd e Rh.J. Chaminand et al. In Green Chem. 6, 2004, pages 359-361 describe the hydrogenation of aqueous glycerol solutions at 180 ° C and 80 bar hydrogen pressure in the presence of Cu, Pd and Rh based supported metal catalysts.
A DE 43 02 464 Al descreve um processo para a preparaçãode 1,2-propanodiol por hidrogenação de glicerol, na presença de umcatalisador heterogêneo, em pressões de 20 a 300 bar, em particular de 100 a250 bar, e temperaturas de 150 a 320°C, glicerol em forma de vapor oulíquido sendo passado através de um leito catalisador. Entre outros, cromitade cobre, óxido de cobre zinco, óxido de cobre alumínio e bióxido de cobresilício são mencionados como catalisadores. O uso de correntes contendoglicerol de produção de biodiesel e medidas para o pré-tratamento de taiscorrentes antes de seu uso para a hidrogenação não são descritos neste documento.DE 43 02 464 A1 describes a process for the preparation of 1,2-propanediol by hydrogenation of glycerol in the presence of a heterogeneous catalyst at pressures from 20 to 300 bar, in particular from 100 to 250 bar, and temperatures from 150 to 320 °. C is a vapor or liquid glycerol being passed through a catalyst bed. Among others, copper chromity, zinc copper oxide, aluminum copper oxide and cobresilicon dioxide are mentioned as catalysts. The use of biodiesel-containing glycogen-containing streams and measures for pretreatment of such currents prior to their use for hydrogenation are not described herein.
A EP 0 523 015 descreve um processo para a hidrogenaçãocatalítica de glicerol para a preparação de 1,2-propanodiol e 1,2-etanodiol, napresença de um catalisador de Cu/Zn, em uma temperatura de pelo menos200°C. Neste processo, o glicerol é usado como uma solução aquosa, tendoum teor de glicerol de 20 a 60% em peso, o teor de glicerol máximo nosexemplos de trabalho sendo de 40% em peso.EP 0 523 015 describes a process for the catalytic hydrogenation of glycerol for the preparation of 1,2-propanediol and 1,2-ethanediol in the presence of a Cu / Zn catalyst at a temperature of at least 200 ° C. In this process, glycerol is used as an aqueous solution, having a glycerol content of from 20 to 60% by weight, the maximum glycerol content in the working examples being 40% by weight.
O WO 2005/095563 descreve um processo de baixa pressãopara converter glicerol em propileno glicol, em que uma corrente contendoglicerol, tendo um teor de água de não mais do que 50% em peso, é submetidaa uma hidrogenação catalítica em uma temperatura na faixa de 150 a 250°C euma pressão na faixa de 1 a 25 bar.WO 2005/095563 describes a low pressure process for converting glycerol to propylene glycol, wherein a stream containing glycerol having a water content of no more than 50% by weight is subjected to catalytic hydrogenation at a temperature in the range of 150 ° C. at 250 ° C and a pressure in the range of 1 to 25 bar.
M. A. Dasari e al., em Appl. Chem. A: General 281, 2005,páginas 225-231, descrevem um processo para a hidrogenação de baixapressão de glicerol em propileno glicol em uma temperatura de 200°C e umapressão de hidrogênio de 200 psi (13,79 bar), na presença de um catalisadorde níquel, paládio, platina, cobre ou cromita de cobre. Diferentes parâmetrosde reação foram testados, tais como, entre outros, o teor de água do glicerolusado. Foi constatado que, embora a conversão aumentada com a diminuiçãodo teor de água, a mais elevada seletividade foi conseguida neste processo debaixa pressão em um teor de água de 20% em peso.A US 5.616.817 descreve um processo para a preparação de1,2-propanodiol por hidrogenação catalítica de glicerol em elevadatemperatura e pressão superatmosférica, em que o glicerol tendo um teor deágua de não mais do que 20% em peso é reagido na presença de umcatalisador que compreende de 40 a 70% em peso de cobalto, se apropriado,manganês e/ou molibdênio e um baixo teor de cobre de 10 a 20% em peso. Atemperatura é na faixa de cerca de 180 a 270°C e a pressão em uma faixa de 100 a 700 bar, preferivelmente de 200 a 325 bar.M. A. Dasari et al., In Appl. Chem. A: General 281, 2005, pages 225-231, describe a process for the hydrogenation of low pressure glycerol in propylene glycol at a temperature of 200 ° C and a hydrogen pressure of 200 psi (13.79 bar) in the presence of a nickel, palladium, platinum, copper or copper chromite catalyst. Different reaction parameters were tested, such as, among others, the glycerolusate water content. It has been found that while increased conversion with decreasing water content, the highest selectivity was achieved in this process under low pressure at a water content of 20% by weight. US 5,616,817 describes a process for the preparation of 1,2 -propanediol by catalytic hydrogenation of glycerol at elevated temperature and superatmospheric pressure, wherein glycerol having a water content of no more than 20% by weight is reacted in the presence of a catalyst comprising 40 to 70% by weight of cobalt, if appropriate. , manganese and / or molybdenum and a low copper content of 10 to 20% by weight. The temperature is in the range of about 180 to 270 ° C and the pressure in the range of 100 to 700 bar, preferably 200 to 325 bar.
É um objetivo da presente invenção fornecer um processo paraa preparação de 1,2-propanodiol, que permite a hidrogenação de correntescontendo glicerol com alta seletividade e/ou baixo consumo de energia, comonecessário, por exemplo, para separar água. O processo deve ser adequado,em particular, para o processamento adicional de correntes de glicerol obtidasem uma escala industrial, tal como aquelas obtidas na transesterificação detriglicerídeos de ácido graxo, para a preparação de alquil ésteres de ácidosgraxos mais elevados.It is an object of the present invention to provide a process for the preparation of 1,2-propanediol which permits the hydrogenation of glycerol containing streams with high selectivity and / or low energy consumption, as required, for example, to separate water. The process should be suitable, in particular, for the further processing of industrial scale glycerol streams, such as those obtained in fatty acid detriglyceride transesterification, for the preparation of higher fatty acid alkyl esters.
A invenção, portanto, refere-se a um processo para apreparação de 1,2-propanodiol, em queThe invention therefore relates to a process for the preparation of 1,2-propanediol, wherein
a) uma corrente contendo glicerol é fornecida ea) a glycerol containing stream is supplied and
b) a corrente contendo glicerol é submetida a umahidrogenação na presença de um catalisador heterogêneo contendo cobre, emuma temperatura de 100 a 320°C e uma pressão de 100 a 325 bar.b) the glycerol-containing stream is subjected to hydrogenation in the presence of a heterogeneous copper-containing catalyst at a temperature of 100 to 320 ° C and a pressure of 100 to 325 bar.
O produto de hidrogenação obtido na etapa b) pode, seapropriado, ser submetido a pelo menos uma etapa de elaboração (etapa c).The hydrogenation product obtained in step b) may, if appropriate, be subjected to at least one elaboration step (step c).
Em princípio, todas as correntes contendo glicerol, incluindoaquelas dos processos realizados industrialmente e tendo as purezasresultantes ali, são adequadas para uso no processo de acordo com a presenteinvenção. Estas incluem em particular correntes contendo glicerol doprocessamento de materiais de partida contendo óleo e/ou gordura, porexemplo, de produção de sabão, produção de ácido graxo e éster de ácidograxo etc. A corrente contendo glicerol fornecida na etapa a) épreferivelmente uma corrente contendo glicerol obtido na preparação dealquil ésteres de ácidos graxos superiores, por transesterificação detriglicerídeos de ácido graxo, como obtido em particular na produção de"biodiesel". Esta forma de realização do processo de acordo com a presenteinvenção é descrita mais detalhadamente abaixo.In principle, all glycerol-containing streams, including those from industrially performed processes and having the resulting purity therein, are suitable for use in the process according to the present invention. These include in particular glycerol-containing streams for processing oil and / or fat-containing starting materials, for example soap making, fatty acid and fatty acid ester production etc. The glycerol-containing stream provided in step a) is preferably a glycerol-containing stream obtained in the preparation of higher fatty acid alkyl esters by fatty acid detriglyceride transesterification, as obtained in particular in the production of "biodiesel". This embodiment of the process according to the present invention is described in more detail below.
A corrente contendo glicerol usada na etapa a) preferivelmentetem um teor de água de não mais do que 30% em peso, preferivelmente denão mais do que 20% em peso. Um teor de água correspondendo amonoidrato de glicerol (teor de água 16,3% em peso) ou menos éparticularmente preferido. Em uma forma especial, uma corrente contendoglicerol, que é substancialmente anidra, é usada. No contexto da presenteinvenção, "substancialmente anidra" é entendida como significando um teorde água de não mais do que 3% em peso, particularmente preferível de nãomais do que 1% em peso. O uso de correntes contendo glicerol, tendo um teorde água na faixa de até 30% em peso, em particular até 20% em peso, permitea preparação de 1,2-propanodiol em produções elevadas e com altaseletividade na faixa de temperatura e pressão usada para a hidrogenação. Ahidrogenação de correntes contendo glicerol, que não sejam substancialmenteanidras e em particular de correntes que tenham um mais elevado teor de águado que monoidrato de glicerila é igualmente possível em altas produções ecom elevadas seletividades, porém, devido à reduzida produção de espaço-tempo, é menos econômica. Contudo, um teor de água na faixa de 3 a 30% empeso pode ser vantajoso para as propriedades reológicas durante ahidrogenação. Uma forma de realização especial do processo de acordo com apresente invenção, portanto, refere-se ao uso de correntes contendo glicerol,tendo um teor de água na faixa de 3 a 30% em peso, preferivelmente de 5 a 20%em peso, para reduzir a viscosidade durante a hidrogenação.As correntes contendo glicerol podem ter pelo menos um outrosolvente orgânico preferivelmente miscível em glicerol (e em conseqüênciacomo regra miscível em água) em vez de ou em adição à água. As correntescontendo glicerol providas na etapa a) preferivelmente têm um teor total desolvente de não mais do que 20% em peso, particularmente preferível de nãomais do que 15% em peso, em particular não mais do que 10% em peso eespecialmente não mais do que 5% em peso. Se misturas de solventes, quecompreendem água e pelo menos um solvente orgânico miscível em glicerolou água, forem usadas, a proporção do solvente orgânico é preferivelmente denão mais do que 50% em peso, particularmente preferível de não mais do que20% em peso, com base no peso total do solvente. Solventes orgânicosmiscíveis em glicerol adequados são CrC4 alcanóis, tais como metanol,etanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, terc-butanol, polióis e seus mono edialquil éteres, éteres cíclicos tais como dioxano e tetraidrofurano etc. Outrossolventes adequados são hidrocarbonetos aromáticos, tais como benzeno,tolueno ou xilenos. Solventes orgânicos preferidos são Cj-C4 alcanóis, emparticular metanol e/ou etanol e misturas deles com água. Entretanto, ascorrentes contendo glicerol usadas na etapa a) preferivelmente não têmsolventes orgânicos.The glycerol containing stream used in step a) preferably has a water content of not more than 30 wt%, preferably not more than 20 wt%. A water content corresponding to glycerol ammonium hydrate (water content 16.3% by weight) or less is particularly preferred. In a special form, a substantially anhydrous containing glycerol stream is used. In the context of the present invention, "substantially anhydrous" is understood to mean a water content of no more than 3 wt%, particularly preferable of no more than 1 wt%. The use of glycerol-containing streams having a water content in the range of up to 30 wt.%, In particular up to 20 wt.%, Enables the preparation of 1,2-propanediol in high yields and with high selectivity in the temperature and pressure range used for hydrogenation. Hydrogenation of non-substantially glycerol-containing streams and in particular of streams having a higher water content than glyceryl monohydrate is also possible at high yields and high selectivity, but due to reduced spacetime production, it is less economical. However, a water content in the range of 3 to 30% by weight may be advantageous for rheological properties during hydrogenation. A special embodiment of the process according to the present invention therefore relates to the use of glycerol-containing streams having a water content in the range of 3 to 30 wt%, preferably 5 to 20 wt%, to reduce viscosity during hydrogenation. Glycerol-containing streams may have at least one other preferably glycerol-miscible organic solvent (and as a result as a water-miscible rule) instead of or in addition to water. The glycerol containing streams provided in step a) preferably have a total dissolving content of no more than 20 wt%, particularly preferably no more than 15 wt%, in particular no more than 10 wt% and especially no more than 10%. 5% by weight. If solvent mixtures comprising water and at least one glycerol or water miscible organic solvent are used, the proportion of the organic solvent is preferably not more than 50% by weight, particularly preferably not more than 20% by weight, based on on the total weight of the solvent. Suitable glycerol-miscible organic solvents are C1 -C4 alkanols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, tert-butanol, polyols and their mono edialkyl ethers, cyclic ethers such as dioxane and tetrahydrofuran etc. Suitable solvents are aromatic hydrocarbons, such as benzene, toluene or xylenes. Preferred organic solvents are C1 -C4 alkanols, in particular methanol and / or ethanol and mixtures thereof with water. However, glycerol containing ascents used in step a) preferably do not have organic solvents.
As correntes contendo glicerol providas na etapa a) pode sersubmetidas a pelo menos uma etapa de elaboração. Esta inclui, por exemplo,pelo menos uma etapa de purificação para remover componentes indesejados.Esta além disso inclui uma redução do teor de água e/ou, se presente,solventes orgânicos.The glycerol-containing streams provided in step a) may be subjected to at least one elaboration step. This includes, for example, at least one purification step to remove unwanted components. This further includes a reduction in water content and / or, if present, organic solvents.
Dependendo da origem, as correntes contendo glicerol podemtambém compreender sais inorgânicos como componentes indesejados. Estespodem ser removidos do glicerol bruto pelos processos de elaboraçãodescritos abaixo. A elaboração térmica (por exemplo com o uso de umevaporador Sambay) é particularmente adequada para esta finalidade.Dependendo da origem, as correntes contendo glicerol podemtambém compreender venenos de catalisador, isto é, componentes queadversamente afetam a hidrogenação pela desativação do catalisador dehidrogenação. Estes podem incluir, por exemplo, compostos contendonitrogênio, tais como aminas e compostos contendo enxofre, tais como ácidosulfurico, sulfeto de hidrogênio, tioálcoois, tioéteres, p. ex., dimetil sulfeto edimetil dissulfeto, sulfeto de óxido de carbono, aminoácidos, p. ex.,aminoácidos compreendendo enxofre e grupos nitrogênio adicionais, ácidosgraxos e seus sais etc. Os venenos de catalisador além disso incluemcompostos de halogênio, traços de agentes de extração convencionais, p. ex.,acetonitrila ou N-metilpirrolidona etc. e, se apropriado, compostos de fósforoorgânico e arsênico. Um veneno de catalisador freqüentemente presente nascorrentes contendo glicerol de refinação de óleo e gordura é ácido sulfurico,que é usado como um catalisador na esterificação ou transesterificação.Depending on the origin, glycerol-containing streams may also comprise inorganic salts as unwanted components. These may be removed from the crude glycerol by the elaboration procedures described below. Thermal elaboration (for example using a Sambay evaporator) is particularly suitable for this purpose. Depending on the origin, glycerol-containing streams may also comprise catalyst poisons, ie components that adversely affect hydrogenation by deactivation of the hydrogenation catalyst. These may include, for example, nitrogen-containing compounds such as amines and sulfur-containing compounds such as sulfuric acids, hydrogen sulfide, thio alcohols, thioethers, e.g. e.g. dimethyl sulfide edimethyl disulfide, carbon oxide sulfide, amino acids, e.g. amino acids comprising sulfur and additional nitrogen groups, fatty acids and their salts etc. Catalyst poisons further include halogen compounds, traces of conventional extraction agents, e.g. eg acetonitrile or N-methylpyrrolidone etc. and, if appropriate, arsenic and phosphorus compounds. A frequently present catalyst poison from oil-refining glycerol-containing sources is sulfuric acid, which is used as a catalyst in esterification or transesterification.
Por exemplo, a elaboração térmica, preferivelmente destilação,adsorção, troca de íons, um método de separação de membrana, cristalizaçãoou extração ou uma combinação de dois ou mais destes métodos pode serusada para elaborar as correntes contendo glicerol da etapa a). Os métodos deseparação de membrana com o uso de membranas de definidos tamanhos deporo são especialmente adequados para reduzir o teor de água e/ou pararemoção de sal. A cristalização é também entendida como significando ocongelamento parcial das correntes contendo glicerol em superfíciesesfriadas. Assim, é possível remover impurezas que se acumulam na fase sólida.For example, thermal elaboration, preferably distillation, adsorption, ion exchange, a membrane separation, crystallization or extraction method or a combination of two or more of these methods may be used to make the glycerol containing streams of step a). Membrane separation methods using membranes of defined pore sizes are especially suitable for reducing water content and / or salt removal. Crystallization is also understood to mean partial freezing of glycerol-containing streams on cooled surfaces. Thus it is possible to remove impurities that accumulate in the solid phase.
Em uma primeira forma de realização, a corrente contendoglicerol da etapa a) é submetida a uma destilação para reduzir o teor de águae/ou para remover componentes que adversamente afetam a hidrogenaçãocatalítica. Isto pode, em princípio, ser realizado por métodos de destilaçãoconvencionais conhecidos da pessoa hábil na arte. Aparelhos adequados paraa elaboração destilativa compreendem colunas de destilação, tais comocolunas de bandeja, que podem ser equipadas com coberturas, placasperfuradas, bandejas perfuradas, guarnecimentos empilhados, guarnecimentosdespejados, válvulas, retiradas laterais etc., evaporadores, tais comoevaporadores de película fina, evaporadores de película cadente, evaporadoresde circulação forçada, evaporadores Sambay etc. e suas combinações. Aremoção de ácido sulfurico ocorre mesmo como resultado de uma simplesdestilação, em particular uma destilação de trajeto curto.In a first embodiment, the containing glycerol stream of step a) is subjected to distillation to reduce water content and / or to remove components that adversely affect catalytic hydrogenation. This can, in principle, be accomplished by conventional distillation methods known to the skilled artisan. Suitable distillation apparatus include distillation columns, such as tray columns, which may be equipped with covers, perforated plates, perforated trays, stacked trims, flushed trims, valves, side removals, etc., evaporators such as thin film evaporators, film evaporators. falling, forced circulation evaporators, Sambay evaporators, etc. and their combinations. Removal of sulfuric acid occurs even as a result of simple distillation, in particular short distillation.
Processos de separação adequados são descritos nos seguintes documentos: Sattler, Klaus: Thermische Trennverfahren, 3a" edição, WileyVCH, 2001; Schlünder E. U., Thurner F.: Destination, Absorption,Extraktion, Springer Verlag, 1995; Mersmann, Alfons: ThermischeVerfahrenstechnik, Springer Verlag, 1980; Grassmann P., Widmer F.:Einfuhrung in die thermische Verfahrenstechnik, de Gruyter, 1997; Weip S., Militzer K.-E., Gramlich K.: Thermische Verfahrenstechnik, Dt. Verlag furGrundstoffindustrie, Leipzig, Stuttgart, 1993. Referência é feita aqui a estes documentos.Suitable separation procedures are described in the following documents: Sattler, Klaus: Thermische Trennverfahren, 3rd edition, WileyVCH, 2001; Schlünder EU, Thurner F .: Destination, Absorption, Extraktion, Springer Verlag, 1995; Mersmann, Alfons: ThermischeVerfahrenstechnik, Springer Verlag, 1980; Grassmann P., Widmer F.: Infuhrung in die thermische Verfahrenstechnik, Gruyter, 1997; Weip S., Militzer K.-E., Gramlich K.: Thermische Verfahrenstechnik, Dt. Verlag fur Grundstoffindustrie, Leipzig, Stuttgart, 1993. Reference is made here to these documents.
Em uma outra forma de realização, a corrente contendoglicerol da etapa a) é submetida a dessulfurização catalítica, se apropriado napresença de hidrogênio, para reduzir o teor de compostos contendo enxofre,especialmente compostos aromáticos contendo enxofre. Agentes dedessulfurização adequados compreendem um componente metálico, em queos metais são preferivelmente selecionados de metais dos grupos 6, 7, 8, 9,10, 11 e 12 da tabela periódica dos elementos. Os metais são selecionados emparticular de Mo, Ni, Cu, Ag, Zn e suas combinações. Outros componentesadequados dos agentes de dessulfurização são agentes dopantes. Ocomponente metálico pode ser empregado em forma oxidada, forma reduzidae em forma de uma mistura que compreende constituintes oxidados ereduzidos. Os componentes ativos dos agentes de dessulfurização(componente(s) metálico(s)) e, opcionalmente, agente(s) dopante(s)) podemser aplicados em um material de suporte. Suportes adequados são, emprincípio, os adsorventes e os suportes de catalisador mencionados a seguir.Preferivelmente, o material de suporte é selecionado de carbonos ativos,grafites, negro de fumo, Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, SiC, silicatos, zeólitos, terraargilosa (p. ex., bentonita) e suas combinações. A aplicação de pelo menosum componente metálico e, opcionalmente, outros componentes a ummaterial de suporte pode ser realizada pelo métodos conhecidos de umapessoa hábil na arte, p. ex., por co-precipitação ou impregnação. Os agentesde dessulfurização podem estar presentes na forma de um corpo geométrico,p. ex., na forma de esferas, anéis, cilindros, cubos, cubóides ou outros corposgeométricos. Os agentes de dessulfurização não suportados podem serconformados por processos de conformação costumeiros, p. ex., por extrusão,tabletagem etc. A forma dos agentes de dessulfurização suportados édeterminada pelo formato do suporte. Os agentes de dessulfurização podemser empregados, p. ex., na forma de cilindros, tabletes, pastilhas, rodas devagão, anéis, estrelas ou extrusados comprimidos, tais como extrusadossólidos, extrusados polilobais (p. ex., trilobal), extrusados ocos e corpos emcolméia. Um agente de dessulfurização preferido, que compreende cobre ezinco em uma relação atômica de 1:0,3 a 1:10, preferivelmente de 1:0,5 a 1:3,em particular de 1:0,7 a 1:1,5, é preferivelmente usado para a dessulfurizaçãocatalítica. Um agente de dessulfurização, que compreende de 35 a 45% empeso de óxido de cobre, de 35 a 45% em peso de óxido de zinco e de 10 a30% em peso de alumina, é preferivelmente usado. Em uma forma derealização preferida, o agente de dessulfurização é um componente capaz deuso como um catalisador de hidrogenação na etapa b). A este respeito, é feitareferência à seguinte descrição de catalisadores de hidrogenação dacomposição acima mencionada e a processos para sua preparação.In another embodiment, the containing glycerol stream of step a) is subjected to catalytic desulfurization, if appropriate in the presence of hydrogen, to reduce the content of sulfur containing compounds, especially sulfur containing aromatic compounds. Suitable desulfurizing agents comprise a metal component, wherein the metals are preferably selected from metals of groups 6, 7, 8, 9, 10, 11 and 12 of the periodic table of elements. The metals are selected in particular from Mo, Ni, Cu, Ag, Zn and their combinations. Other suitable components of desulfurizing agents are doping agents. The metal component may be employed in oxidized form, reduced form and in the form of a mixture comprising reduced and oxidized oxidized constituents. The active components of the desulfurizing agents (metal component (s)) and optionally doping agent (s) may be applied to a support material. Suitable supports are the adsorbents and catalyst supports mentioned below. Preferably, the support material is selected from active carbons, graphites, carbon black, Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2, SiC, silicates, zeolites, terraargylous. (eg, bentonite) and combinations thereof. Application of at least one metal component and optionally other components to a support material may be accomplished by methods known to one skilled in the art, e.g. eg by co-precipitation or impregnation. Desulfurizing agents may be present in the form of a geometric body, e.g. eg in the form of spheres, rings, cylinders, cubes, cuboids or other geometry bodies. Unsupported desulfurizing agents may be shaped by standard forming processes, e.g. eg by extrusion, tableting, etc. The shape of the supported desulfurizing agents is determined by the shape of the support. Desulphurizing agents may be employed, e.g. eg in the form of cylinders, tablets, pellets, caster wheels, rings, stars or compressed extrudates, such as solid extrudates, polylobal extrusions (eg trilobal), hollow extrudates and beehive bodies. A preferred desulfurizing agent comprising copper ezinc in an atomic ratio of 1: 0.3 to 1:10, preferably 1: 0.5 to 1: 3, in particular 1: 0.7 to 1: 1, 5, is preferably used for catalytic desulphurization. A desulphurizing agent comprising 35 to 45 wt% copper oxide, 35 to 45 wt% zinc oxide and 10 to 30 wt% alumina is preferably used. In a preferred embodiment, the desulfurizing agent is a component capable of using as a hydrogenation catalyst in step b). In this regard, reference is made to the following description of the above-mentioned hydrogenation catalysts and processes for their preparation.
Em uma configuração desta variante de processo, as correntescontendo glicerol são trazidas em contato em pelo menos uma zona dedessulfurização com o agente de dessulfurização e então hidrogenadas empelo menos uma zona de reação.In one embodiment of this process variant, glycerol containing streams are brought into contact in at least one desulphurization zone with the desulphurizing agent and then hydrogenated by at least one reaction zone.
É auto-evidente para a pessoa hábil na arte que a configuraçãoe arranjo específicos da(s) zona(s) de dessulfurização e reação podem serrealizados de qualquer maneira conhecida. É possível arranjar a(s) zona(s) dedessulfurização e reação espacialmente separadas entre si, isto é, separá-lasestruturalmente entre si pela configuração do aparelho ou realizá-las em umaou mais zona(s) de dessulfurização/hidrogenação comum(uns).It is self-evident to the skilled artisan that the specific configuration and arrangement of the desulfurization and reaction zone (s) can be accomplished in any known manner. It is possible to arrange the desulphurization and reaction zone (s) spatially separated from each other, that is, to separate them structurally from each other by the apparatus configuration or to perform them in one or more common desulphurization / hydrogenation zone (s). .
O agente de dessulfurização de cobre-zinco pode ser obtido,por exemplo, por um método de precipitação ou co-precipitaçãoconvencionais e usado em forma oxidada, bem como reduzida.The copper-zinc desulfurizing agent may be obtained, for example, by a conventional precipitation or co-precipitation method and used in oxidized as well as reduced form.
Em uma forma de realização particular, o agente dedessulfurização de cobre-zinco compreende pelo menos cobre, zinco ealumínio, a relação atômica de cobre:zinco:alumínio sendo na faixa de1:0,3:0,05 a 1:10:2, preferivelmente de 1:0,6:0,3 a 1:3:1 e, em particular, de1:0,7:0,5 a 1:1,5:0,9.In a particular embodiment, the copper-zinc sulfurizing agent comprises at least copper, zinc and aluminum, the atomic ratio of copper: zinc: aluminum being in the range of 1: 0.3: 0.05 to 1: 10: 2, preferably from 1: 0.6: 0.3 to 1: 3: 1, and in particular from 1: 0.7: 0.5 to 1: 1.5: 0.9.
Para conversão na forma reduzida, é possível submeter-se oagente de dessulfurização a uma redução de hidrogenação. Isto é realizado ade cerca de 150 a 350°C, preferivelmente de cerca de 150 a 250°C, napresença de hidrogênio, o hidrogênio sendo diluído por um gás inerte, talcomo, por exemplo, nitrogênio, argônio ou metano, em particular nitrogênio,de modo que o teor de hidrogênio seja de 10% em volume ou menos,preferivelmente 6% em volume ou menos, em particular de 0,5 a 4% emvolume. O agente de dessulfurização de cobre-zinco assim obtido ("formareduzida") pode ser usado desta forma na dessulfurização.For conversion to reduced form, the desulphurization agent may be subjected to a hydrogenation reduction. This is accomplished at about 150 to 350 ° C, preferably about 150 to 250 ° C, in the presence of hydrogen, hydrogen being diluted by an inert gas, such as nitrogen, argon or methane, in particular nitrogen, such that the hydrogen content is 10% by volume or less, preferably 6% by volume or less, in particular from 0.5 to 4% by volume. The copper-zinc desulphurizing agent thus obtained ("reduced form") can be used in this way for desulphurization.
Em uma forma de realização, a dessulfurização da correntecontendo glicerol é realizada através do agente de dessulfurização de cobre-zinco em forma oxidada, sem adição de hidrogênio.Em uma forma de realização, a dessulfurização da correntecontendo glicerol é realizada através do agente de dessulfurização de cobre-zinco em forma oxidada, na presença de hidrogênio.In one embodiment, desulphurization of the glycerol-containing stream is carried out via the oxidized copper-zinc desulphurization agent without hydrogen addition. In one embodiment, the desulphurization of the glycerol-containing stream is carried out by the copper-zinc in oxidized form in the presence of hydrogen.
Em uma outra forma de realização, a dessulfurização dacorrente contendo glicerol é realizada através do agente de dessulfurização decobre-zinco em forma reduzida, sem adição de hidrogênio.In another embodiment, the glycerol-containing current desulphurization is carried out by means of the reduced zinc-copper desulphurization agent without the addition of hydrogen.
Em uma outra forma de realização, a dessulfurização dacorrente contendo glicerol é realizada através do agente de dessulfurização decobre-zinco em forma reduzida, na presença de hidrogênio.In another embodiment, the glycerol-containing current desulphurization is carried out by the reduced-zinc copper desulphurization agent in the presence of hydrogen.
Usualmente, a dessulfurização é realizada em uma faixa detemperatura de 40 a 200°C, em particular de 50 a 180°C, especialmente de 60a 160°C, preferivelmente de 70 a 120°C, em uma pressão de 1 a 40 bar, emparticular de 1 a 32 bar, preferivelmente a de 1,5 a 5 bar, especialmente a de2,0 a 4,5 bar. A dessulfurização pode ser realizada na presença de gasesinertes, tais como, por exemplo, nitrogênio, argônio ou metano. Como regra,entretanto, a dessulfurização é realizada sem adição de gases inertes.Desulphurization is usually carried out within a temperature range of 40 to 200 ° C, in particular from 50 to 180 ° C, especially from 60 to 160 ° C, preferably from 70 to 120 ° C, at a pressure of 1 to 40 bar, particularly from 1 to 32 bar, preferably from 1.5 to 5 bar, especially from 2.0 to 4.5 bar. Desulphurization may be performed in the presence of inert gases such as, for example, nitrogen, argon or methane. As a rule, however, desulphurization is performed without the addition of inert gases.
Usualmente - se desejado - hidrogênio tendo uma pureza de >99,9% em volume, preferivelmente de > 99,5% em volume, é usado aqui.Estas purezas aplicam-se analogamente ao hidrogênio que é usado nasativações de catalisador realizada se apropriado.Usually - if desired - hydrogen having a purity of> 99.9% by volume, preferably> 99.5% by volume, is used here. These purity apply analogously to hydrogen which is used in catalyst activations performed if appropriate.
Usualmente, a relação em peso da corrente contendo glicerolpara hidrogênio é na faixa de 40.000:1 a 1000:1, particularmente na faixa de38.000:1 a 5000:1, em particular na faixa de 37.000:1 a 15.000:1,preferivelmente na faixa de 36.000:1 a 25.000:1, especialmente na faixa de35.000:1 a 30.000:1.Usually, the weight ratio of the glycerol-containing hydrogen stream is in the range of 40,000: 1 to 1000: 1, particularly in the range of 38,000: 1 to 5000: 1, in particular in the range of 37,000: 1 to 15,000: 1, preferably in the range of 36,000: 1 to 25,000: 1, especially in the range of 35,000: 1 to 30,000: 1.
A corrente contendo glicerol assim dessulfurizada geralmentetem um teor de impurezas contendo enxofre, especialmente de compostos deenxofre aromáticos, de não mais do que 70 ppb, preferivelmente de não maisdo que 50 ppb e o teor de enxofre total é de < 200 ppb, preferivelmente < 150ppb, em particular <100 ppb ao todo.The glycerol-containing stream thus desulphurised generally has a sulfur-containing impurity content, especially of aromatic sulfur compounds, of no more than 70 ppb, preferably no more than 50 ppb and the total sulfur content is <200 ppb, preferably <150 ppb. , in particular <100 ppb in all.
Os agentes de dessulfiirização descritos acima também tornampossível reduzir ou remover cloro, arsênico e/ou fósforo ou oscorrespondentes compostos contendo cloro, arsênico e/ou fósforo dohidrocarboneto aromático ou da mistura de hidrocarbonetos aromáticos.The desulphurizing agents described above also make it possible to reduce or remove chlorine, arsenic and / or phosphorus or the corresponding chlorine, arsenic and / or phosphorus containing compounds of the aromatic hydrocarbon or aromatic hydrocarbon mixture.
Em uma outra forma de realização, a corrente contendoglicerol da etapa a) é trazida em contato com pelo menos um adsorvente praremover componentes que adversamente afetem a hidrogenação catalítica.In another embodiment, the contend glycerol stream of step a) is brought into contact with at least one adsorbent to preempt components that adversely affect catalytic hydrogenation.
Os adsorventes geralmente têm uma área de superfícieespecífica, determinada de acordo com BET, na faixa de cerca de 10 a 2000m2/g, preferivelmente na faixa de 10 a 1500 m2/g, mais preferivelmente nafaixa de 10 a 400 m2/g, especialmente na faixa de 60 a 250 m2/g.Adsorbents generally have a specific surface area, determined according to BET, in the range of about 10 to 2000m2 / g, preferably in the range of 10 to 1500m2 / g, more preferably in the range of 10 to 400m2 / g, especially in the range. range from 60 to 250 m2 / g.
Adsorventes adequados são, por exemplo, aluminas ativas.Elas são preparadas, por exemplo, partindo-se de hidróxido de alumínio, que éobtenível de soluções de sal de alumínio por métodos de precipitaçãoconvencionais. As aluminas ativas para o processo de acordo com a presenteinvenção são também obteníveis partindo-se de géis de hidróxido dealumínio. Para a preparação de tais géis, por exemplo, hidróxido de alumínioprecipitado pode ser ativado por etapas de elaboração convencionais, taiscomo filtragem, lavagem e secagem e então, se apropriado, moído ouaglomerado. Se desejado, a alumina resultante pode então também sersubmetida a um método de conformação, tal como extrusão, granulação,tabletagem etc. Adsorventes adequados são preferivelmente os tiposSelexsorb TM da Alcoa.Suitable adsorbents are, for example, active aluminas. They are prepared, for example, from aluminum hydroxide, which is obtainable from aluminum salt solutions by conventional precipitation methods. The active aluminas for the process according to the present invention are also obtainable from aluminum hydroxide gels. For the preparation of such gels, for example, precipitated aluminum hydroxide may be activated by conventional elaboration steps such as filtering, washing and drying and then, if appropriate, milled or agglomerated. If desired, the resulting alumina can then also be subjected to a forming method such as extrusion, granulation, tableting etc. Suitable adsorbents are preferably Alcoa Selexsorb ™ types.
Adsorventes adequados são além disso sólidos contendoalumina. Estes incluem, por exemplo, as chamadas argilas, que igualmentetêm aluminas como o constituinte principal.Suitable adsorbents are furthermore alumina-containing solids. These include, for example, so-called clays, which also have aluminas as the main constituent.
Outros adsorventes adequados são fosfatos de alumínio.Other suitable adsorbents are aluminum phosphates.
Outros adsorventes adequados são sílicas, que são obteníveis,por exemplo, por desidratação e ativação de géis de sílica. Um outro processopara a preparação de sílica é a hidrólise de chama de tetracloreto de silício,sendo possível variar as propriedades de superfície desejadas da sílicaresultante em largas faixas por variações adequadas dos parâmetros de reação,tais como, por exemplo, da composição estequiométrica da mistura de partidae da temperatura.Other suitable adsorbents are silicas, which are obtainable, for example, by dehydration and activation of silica gels. Another process for the preparation of silica is flame hydrolysis of silicon tetrachloride. It is possible to vary the desired surface properties of the silica resulting in wide ranges by appropriate variations of the reaction parameters, such as, for example, the stoichiometric composition of the silica mixture. temperature departure.
Outros adsorventes adequados são kieselguhrs, que igualmentetêm sílicas como o constituinte principal. Estes incluem, por exemplo, a terradiatomácea obtida de sedimentos silícicos.Other suitable adsorbents are kieselguhrs, which also have silicas as the main constituent. These include, for example, terradiatomeae obtained from silica sediments.
Outros adsorventes adequados são bióxidos de titânio ebióxidos de zircônio, como descrito, por exemplo, em Rompp, Chemie-Lexikon, 9a" edição (livro brochado), vol. 6, página 4629 e seguintes e página5156 e seguintes e na literatura citada ali. Referência é feita aqui a estes emsua totalidade.Other suitable adsorbents are titanium bioxides and zirconium bioxides, as described, for example, in Rompp, Chemie-Lexikon, 9th edition (paperback), vol. 6, page 4629 et seq. And page 5156 et seq. And in the literature cited therein. Reference is made herein to its entirety.
Outros adsorventes adequados são fosfatos, em particularfosfatos condensados, tais como, por exemplo, fosfatos fundidos oucalcinados, que têm uma grande área de superfície ativa. Fosfatos adequadossão descritos, por exemplo, em Rompp, Chemie-Lexikon, 9a edição (livrobrochado) vol. 4, página 3376 e seguintes e na literatura citada ali. Referênciaé feita aqui a este em sua totalidade.Other suitable adsorbents are phosphates, in particular condensed phosphates, such as, for example, fused or calcined phosphates, which have a large active surface area. Suitable phosphates are described, for example, in Rompp, Chemie-Lexikon, 9th edition (freeback) vol. 4, page 3376 and following and in the literature cited there. Reference is made herein to this in its entirety.
Outros adsorventes adequados são adsorventes contendocarvão, preferivelmente carvão ativo. Carvão ativo é entendido aqui em geralcomo significando carvão tendo uma estrutura porosa e grande área desuperfície interna. Para a preparação do carvão ativo, matérias primascontendo carvão vegetal, animal e/ou mineral são aquecidas, por exemplo,com agentes desidratantes, tais como cloreto de zinco ou ácido fosfórico ousão carbonizados por destilação seca e então oxidativamente ativados. Paraesta finalidade, por exemplo, o material carbonizado pode ser tratado emtemperaturas elevadas de 700 a IOOO0C com vapor, bióxido de carbono e/ousuas misturas.Other suitable adsorbents are carbon-containing adsorbents, preferably active carbon. Active charcoal is generally understood herein to mean coal having a porous structure and large internal surface area. For the preparation of active charcoal, materials containing charcoal, animal and / or mineral charcoal are heated, for example, with dehydrating agents, such as zinc chloride or phosphoric acid, which are carbonized by dry distillation and then oxidatively activated. For this purpose, for example, the carbonized material may be treated at elevated temperatures of 700 to 100 ° C with steam, carbon dioxide and / or mixtures thereof.
Uso de trocadores de íon e/ou resinas adsorvedoras é tambémpossível.Use of ion exchangers and / or adsorbing resins is also possible.
Os adsorventes são preferivelmente selecionados de bióxidosde titânio, bióxidos de zircônio, sílicas, kieselguhr, aluminas, sólidoscontendo alumina, fosfatos de alumínio, silicatos de alumínio naturais esintéticos, fosfatos, adsorventes contendo carbono e suas misturas.The adsorbents are preferably selected from titanium dioxide, zirconium dioxide, silica, kieselguhr, alumina, alumina-containing solids, aluminum phosphates, synthetic natural aluminum silicates, phosphates, carbon-containing adsorbents and mixtures thereof.
Os adsorventes geralmente têm uma área de superfícieespecifica determinada de acordo com BET, na faixa de cerca de 10 a 2000m2/g, em particular na faixa de 10 a 1500 m2/g e especialmente na faixa de 20a 600 m2/g.Adsorbents generally have a specific surface area determined according to BET, in the range of about 10 to 2000m2 / g, in particular in the range of 10 to 1500 m2 / g and especially in the range of 20 to 600 m2 / g.
Para a remoção adsortiva de componentes indesejados, emparticular de componentes que adversamente afetem a hidrogenaçãocatalítica, a corrente contendo glicerol da etapa a) é trazida em contato compelo menos um adsorvente em uma zona de adsorção.For adsorptive removal of unwanted components, particularly components that adversely affect catalytic hydrogenation, the glycerol-containing stream from step a) is brought into contact with at least one adsorbent in an adsorption zone.
Em uma forma de realização especial, um adsorvente quecompreenda pelo menos um componente também capaz de uso como umcatalisador de hidrogenação na etapa b) é usado. Os catalisadores dehidrogenação descritos em mais detalhes abaixo são referidos aqui em suatotalidade. Combinações de dois ou mais do que dois adsorventes são tambémadequadas para uso como adsorventes. E possível utilizarem-seexclusivamente componentes também capazes de serem catalisadores dehidrogenação, exclusivamente adsorventes não adequados como catalisadoresde hidrogenação ou suas combinações.In a special embodiment, an adsorbent comprising at least one component also capable of use as a hydrogenation catalyst in step b) is used. The hydrogenation catalysts described in more detail below are referred to herein in their entirety. Combinations of two or more than two adsorbents are also suitable for use as adsorbents. It is possible to use exclusively components also capable of being hydrogenation catalysts, exclusively adsorbents not suitable as hydrogenation catalysts or combinations thereof.
Em uma forma de realização preferida, o mesmo componenteé usado como adsorvente e como catalisador de hidrogenação. Se apropriado,um ou mais de outros adsorventes convencionais, como descrito acima,diferindo do catalisador de hidrogenação, são adicionalmente usados aqui.In a preferred embodiment, the same component is used as adsorbent and as a hydrogenation catalyst. If appropriate, one or more other conventional adsorbents, as described above, differing from the hydrogenation catalyst, are further used herein.
Em uma configuração do processo, correntes contendo glicerolsão trazidas em contato em pelo menos uma zona de adsorção com oadsorvente e então hidrogenadas em pelo menos uma zona de reação.In a process configuration, glycerol-containing streams are brought into contact in at least one adsorption zone with the adsorbent and then hydrogenated in at least one reaction zone.
É auto-evidente para uma pessoa hábil na arte que aconfiguração e arranjo específicos da(s) zona(s) de adsorção e reação podemser realizados de qualquer maneira conhecida. E preferivelmente para dispor aadsorção e zona(s) de reação espacialmente separadas entre si, isto é, parasepará-las estruturalmente entre si pela configuração dos aparelho.It is self-evident to a person skilled in the art that specific configuration and arrangement of the adsorption and reaction zone (s) can be performed in any known manner. And preferably to arrange the adsorption and reaction zone (s) spatially separated from each other, that is, to structurally separate them by the configuration of the apparatus.
Se diferentes adsorventes forem usados, por exemplo, umaprimeira zona de adsorção, que compreenda um primeiro adsorvente, pode serprovida em uma primeira zona de adsorção de um primeiro reator eseparadamente, isto é, estruturalmente separada dele, por exemplo, em umsegundo reator, uma segunda zona de reação que compreenda um segundoadsorvente. Aqui, os primeiro e/ou segundo adsorventes podem compreenderpelo menos um componente capaz de uso de um catalisador de hidrogenação.If different adsorbents are used, for example, a first adsorption zone comprising a first adsorbent may be provided in a first adsorption zone of a first reactor separately, i.e. structurally separated from it, for example a second reactor, a second reactor. reaction zone comprising a second adsorbent. Here, the first and / or second adsorbents may comprise at least one component capable of using a hydrogenation catalyst.
Em uma outra forma de realização, um adsorventeconvencional é usado junto com um adsorvente capaz de hidrogenação emuma única zona de adsorção, por exemplo, em forma estratificada, misturadona forma de uma distribuição aleatória ou na forma de um leito de gradiente.In another embodiment, a conventional adsorbent is used together with an adsorbent capable of hydrogenation in a single adsorption zone, for example in stratified form, mixed in the form of a random distribution or in the form of a gradient bed.
O uso na forma misturada permite, se apropriado, melhor controle datemperatura. No caso de um leito de gradiente, podem ser usados gradienteslineares e não-lineares. Pode ser vantajoso aqui implementar a distribuiçãodentro do leito de tal maneira que a corrente contendo glicerol a serhidrogenada é primeiro trazida em contato com o adsorvente convencionalantes de ser trazida em contato com o adsorvente capaz de hidrogenação.Use in the mixed form allows, if appropriate, better temperature control. In the case of a gradient bed, linear and nonlinear gradients may be used. It may be advantageous here to implement the distribution within the bed such that the glycerol containing stream to be hydrogenated is first brought into contact with the adsorbent prior to being brought into contact with the hydrogenating capable adsorbent.
Vantajosamente, pelo menos duas zonas de adsorção serãodispostas de tal maneira que a corrente contendo glicerol a ser hidrogenada étrazida em contato com uma adsorvente convencional na primeira zona deadsorção e é trazida em contato, na segunda zona de adsorção, com umadsorvente que compreenda pelo menos um componente capaz de uso comoum catalisador de hidrogenação.Advantageously, at least two adsorption zones will be arranged such that the glycerol-containing stream to be hydrogenated is brought into contact with a conventional adsorbent in the first adsorption zone and is brought into contact in the second adsorption zone with at least one component capable of use as a hydrogenation catalyst.
As correntes contendo glicerol providas na etapa a) doprocesso de acordo com a presente invenção preferivelmente originam-se daprodução de biodiesel. No contexto da presente invenção, "biodiesel" éentendido como significando uma mistura de monoalquil ésteres de ácidograxo, que pode ser obtida de misturas de partida contendo óleo biogênicoe/ou gordura e pode ser usada como combustível em motores diesel.The glycerol-containing streams provided in process step a) of the present invention preferably originate from the production of biodiesel. In the context of the present invention, "biodiesel" is understood to mean a mixture of monoalkyl acid ester esters, which may be obtained from starting mixtures containing biogenic oil and / or fat and may be used as fuel in diesel engines.
Em princípio, todas as misturas de partida contendo óleobiogênico e/ou gordura são adequadas para prover a corrente contendoglicerol. Os óleos e gorduras são geralmente triglicerídeos de ácido graxosólidos, semi-sólidos ou líquidos, em particular de fontes vegetais e animais,que quimicamente compreendem substancialmente gliceril ésteres de ácidosgraxos superiores. Ácidos graxos superiores adequados são ácidos graxossaturados ou mono ou poliinsaturados, tendo preferivelmente 8 a 40, particularmente preferível 12 a 30 átomos de carbono. Estes incluem, porexemplo, ácido n-nonanóico, ácido n-decanóico, ácido n-undecanóico, ácidon-tridecanóico, ácido mirístico, ácido pentadecanóico, ácido palmítico, ácidomargárico, ácido nonadecanóico, ácido araquídico, ácido beênico, ácidolignocérico, ácido cerótico, ácido melíssico, ácido palmitoleico, ácidolinoleico, ácido linolênico, ácido esteárico, ácido elaoesteárico ètc.In principle, all starting mixtures containing oleobiogenic and / or fat are suitable for providing the containing glycerol stream. Oils and fats are generally semi-solid or liquid fatty acid triglycerides, in particular from plant and animal sources, which chemically comprise substantially glyceryl esters of higher fatty acids. Suitable higher fatty acids are fatty or monounsaturated or polyunsaturated acids, preferably having 8 to 40, particularly preferably 12 to 30 carbon atoms. These include, for example, n-nonanoic acid, n-decanoic acid, n-undecanoic acid, tridecanoic acid, myristic acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, nonadecanoic acid, arachidic acid, behenic acid, lignoceric acid, cerotic acid. melissic acid, palmitoleic acid, acidolinolinic acid, linolenic acid, stearic acid, elastarestic acid ètc.
Gorduras e óleos vegetais são substancialmente baseados emácidos graxos tendo um número par de átomos de carbono, enquanto que asgorduras e óleos animais podem também compreender ácidos graxos tendoum número ímpar de átomos de carbono, em forma livre ou ligada comoésteres de triglicerídeo. Os ácidos graxos insaturados, ocorrendo em gordurase óleos vegetais, estão presentes na forma eis, enquanto ácidos graxos animaisfreqüentemente têm uma configuração trans.Vegetable fats and oils are substantially based on fatty acids having an even number of carbon atoms, while animal fats and oils may also comprise fatty acids having an odd number of carbon atoms, in free or bound form as triglyceride esters. Unsaturated fatty acids, occurring in fatty oils and vegetable oils, are present in useful form, whereas animal fatty acids often have a trans configuration.
Em princípio, óleos ou gorduras vegetais, animais ouindustriais, usadas ou não usadas, não-purificadas ou purificadas ou suasmisturas, podem ser usados para fornecer a corrente contendo glicerol daetapa a). Estes podem compreender proporções de outros ingredientes, porexemplo, ácidos graxos livres. A proporção dos ácidos graxos livres é emgeral de 0% a 50%, p. ex., de 0,1 a 20% da mistura de partida usada para atransesterificação dos triglicerídeos de ácido graxo. Os ácidos graxos livrespodem, se desejado, ser removidos antes ou após a transesterificação dostriglicerídeos de ácido graxo. Os sais destes ácidos graxos (por exemplo, ossais de metal alcalino) podem ser convertidos no ácido livre antecipadamentepor acidificação com um ácido forte, p. ex., HCl. O isolamento dos ácidosgraxos livres é realizado, por exemplo, por centrifugação. Preferivelmente, osácidos graxos livres, presentes na mistura de partida, são igualmenteconvertidos nos alquil ésteres. Isto pode ser realizado antes, durante ou após atransesterificação dos triglicerídeos de ácido graxo.In principle, used or unused, unused or purified vegetable, animal or industrial oils or fats or mixtures thereof may be used to provide the glycerol-containing stream of step a). These may comprise proportions of other ingredients, for example free fatty acids. The proportion of free fatty acids is generally from 0% to 50%, e.g. 0.1 to 20% of the starting mixture used for the transesterification of fatty acid triglycerides. Free fatty acids may, if desired, be removed before or after transesterification of fatty acid triglycerides. Salts of these fatty acids (eg alkali metal bones) can be converted to the free acid in advance by acidification with a strong acid, e.g. e.g., HCl. Isolation of free fatty acids is performed, for example, by centrifugation. Preferably, the free fatty acids present in the starting mixture are also converted to alkyl esters. This may be done before, during or after the transesterification of fatty acid triglycerides.
Gorduras e óleos usados, adequados para prover a correntecontendo glicerol da etapa a), são componentes contendo gordura e/ou óleoque, após sua recuperação de apropriados materiais de partida biogênicos,foram primeiro usados para outras finalidades, por exemplo, para fins técnicosou fins de produção de alimentos, e podem ser quimicamente modificados ounão-modificados como resultado deste uso ou podem ter ingredientesadicionais que, em particular, são associados com este uso. Estes podem, sedesejado, ser pelo menos parcialmente removidos por transesterificação antesdo uso para fornecer a corrente contendo glicerol. Gorduras e óleos nãousados, para fornecer a corrente contendo glicerol da etapa a), sãocomponentes contendo gordura ou óleo, que ainda não foram usados praqualquer outra finalidade após sua recuperação dos apropriados materiais departida vegetais ou animais e que, portanto, têm somente ingredientes queoriginam-se dos materiais de partida ou são associados com a recuperação dosmateriais de partida. Outros ingredientes que não triglicerídeos de ácido graxo(e, se apropriado, ácidos graxos livres) podem ser, se desejado, também pelomenos parcialmente removidos destes materiais de partida portransesterificação antes do uso, para fornecer a corrente contendo glicerol.Waste fats and oils suitable for providing the glycerol-containing chain of step a) are fat and / or oleock-containing components, after their recovery from appropriate biogenic starting materials, were first used for other purposes, for example, for technical or food production, and may be chemically modified or unmodified as a result of this use or may have additional ingredients which in particular are associated with such use. These may, if desired, be at least partially removed by transesterification prior to use to provide the glycerol containing stream. Unused fats and oils to provide the glycerol-containing stream of step a) are fat or oil-containing components which have not yet been used for any other purpose after their recovery from the appropriate vegetable or animal departmental materials and which therefore have only ingredients that originate whether from the starting materials or are associated with the recovery of the starting materials. Ingredients other than fatty acid triglycerides (and, if appropriate, free fatty acids) may also, if desired, also be partially removed from these starting materials by transesterification prior to use to provide the glycerol containing stream.
Para a purificação e/ou enriquecimento, as gorduras ou óleosnão usados ou usados podem ser submetidas a remoção de ingredientesindesejados, tais como lecitinas, carboidratos, proteínas, lama de óleo, água etc.For purification and / or enrichment, unused or unused fats or oils may be subjected to removal of unwanted ingredients such as lecithins, carbohydrates, proteins, oil sludge, water etc.
Óleos e gorduras vegetais são aqueles que se originampredominantemente de materiais de partida vegetais, tais como sementes,raízes, folhas óu outras partes de planta adequadas. Gorduras ou óleos animaisoriginam-se predominantemente de materiais de partida animais, tais comórgãos, tecidos ou outras partes corporais ou fluidos corporais de animais, taiscomo leite. Óleos e gorduras industriais são aqueles que foram obtidos emparticular de materiais de partida animais ou vegetais e tratados para finstécnicos. Os óleos e/ou gorduras usados ou não-usados, não purificados oupurificados e/ou gorduras usadas de acordo com a invenção são selecionadosem particular do grupo consistindo de carga de sabão, graxa marrom, seboindustrial, banha de porco industrial, óleos de fritar, gordura animal, sebocomestível, óleos vegetais brutos, óleos ou gorduras animais brutos ou suas misturas.Vegetable oils and fats are those which originate predominantly from vegetable starting materials such as seeds, roots, leaves or other suitable plant parts. Animal fats or oils originate predominantly from animal starting materials such as animal organs, tissues or other body parts or body fluids such as milk. Industrial oils and fats are those which have been obtained in particular from animal or vegetable starting materials and treated for finishers. Used or unused, unpurified or purified oils and / or fats and / or fats used in accordance with the invention are selected in particular from the group consisting of soap filler, brown grease, tallow, industrial lard, frying oils, animal fat, edible fat, crude vegetable oils, crude animal oils or fats or mixtures thereof.
"Carga de sabão" é entendido como significando umsubproduto obtido no processamento de óleos vegetais, em particular umsubproduto de refinarias de óleo comestível, que é baseado em óleo de soja,colza ou girassol. A carga de sabão tem uma proporção de cerca de 50% a80% de ácidos graxos livres."Soap load" is understood to mean a byproduct obtained in the processing of vegetable oils, in particular an edible oil refinery byproduct, which is based on soybean, rapeseed or sunflower oil. The soap filler has a ratio of about 50% to 80% free fatty acids.
"Graxa marrom" é entendida como significando um produtoresidual contendo gordura animal, que tem uma proporção de mais do que15% a 40% de ácidos graxos livres. "Graxa amarela" compreende de cerca de5% a 15% de ácidos graxos livres."Brown grease" is understood to mean an individual producer containing animal fat, which has a proportion of more than 15% to 40% free fatty acids. "Yellow grease" comprises from about 5% to 15% free fatty acids.
"Sebo industrial" e "banha industrial" são entendidos comosignificando gorduras animais que são produzidas para fins industriais e sãoobtidas após a secagem ou processo de derretimento úmido, por exemplo, deresíduos de matança de animais. Os sebos industriais são classificados emanipulados de acordo com seu número ácido, o teor de ácidos graxos livressendo, por exemplo, entre 1 e 15 a 20% em peso e em alguns casos mesmomais elevados, dependendo da origem."Industrial tallow" and "industrial lard" are understood to mean animal fats that are produced for industrial purposes and are obtained after drying or wet melting process, for example from animal killing waste. Industrial tallies are classified as emanipulated according to their acid number, the fatty acid content, for example from 1 to 15 to 20% by weight and in some cases even higher depending on their origin.
As "gorduras animais" incluem, em particular, produtosresiduais contendo gordura, obtidos na utilização de corpos de gado vacuum,porco, peixe e mamíferos marinhos, por exemplo, estearina solar, um resíduosólido que permanece após o óleo de banha ter sido forçado para fora dabanha de porco."Animal fats" include, in particular, fat-containing waste products obtained from the use of bodies of vacuum cattle, pigs, fish and marine mammals, eg solar stearin, a solid residue that remains after the lard oil has been forced out. pork dabanha.
A corrente contendo glicerol da etapa a) é preferivelmenteprovida de óleos vegetais brutos como material de partida. E possível começarde óleos vegetais brutos não purificados, isto é, de composições líquidas ousólidas, que são obtidas de materiais de partida vegetais, por exemplo, porcompressão, estes não tendo sofrido outro tratamento do que sedimentaçãoem períodos geralmente costumeiros e centrifugação ou filtragem, em quesomente forças mecânicas, tais como força gravitacional, força centrífuga oupressão, são usadas para separar o óleo dos constituintes sólidos. Tais óleosvegetais brutos não purificados podem também ser óleos vegetais obtidos porextração, se suas propriedades não diferirem ou diferirem somenteinsignificativamente dos óleos vegetais correspondentes, obtidos por meio decompressão. A proporção de ácidos graxos em gorduras e óleo vegetais nãopurificados difere e é, por exemplo, de cerca de 0 a 20%, tal como, porexemplo, de 0,1 a 15%.The glycerol-containing stream of step a) is preferably provided with crude vegetable oils as a starting material. It is possible to start from unpurified crude vegetable oils, i.e. from liquid or solid compositions, which are obtained from vegetable starting materials, for example by compression, which have not been treated other than by sedimentation in usually customary periods and centrifugation or filtering, in particular. Mechanical forces, such as gravitational force, centrifugal force or pressure, are used to separate oil from solid constituents. Such unpurified crude vegetable oils may also be vegetable oils obtained by extraction if their properties do not differ or differ significantly only from the corresponding vegetable oils obtained by means of decompression. The proportion of fatty acids in non-purified vegetable fats and oil differs and is, for example, from about 0 to 20%, such as, for example, from 0.1 to 15%.
Antes de serem usados para a transesterificação, os óleosvegetais podem, naturalmente ser submetidos a uma ou mais etapas deelaboração, como descrito mais detalhadamente abaixo. Assim, os óleos vegetaispurificados, por exemplo, rafinatos ou semi-rafinatos, dos óleos vegetais acimamencionados, podem também ser usados como materiais de partida.Before being used for transesterification, vegetable oils can of course undergo one or more elaboration steps as described in more detail below. Thus, purified vegetable oils, for example raffinates or semi-raffinates, of the aforementioned vegetable oils may also be used as starting materials.
Um óleo ou gordura vegetal que é preferivelmente selecionadode óleo de semente de colza, óleo de palma, óleo de colza, óleo de soja, óleode girassol, óleo de semente de algodão, semente de palma e gordura de cocoe suas misturas é preferivelmente usado para fornecer a corrente contendoglicerol da etapa a). Particularmente preferivelmente usado é óleo de sementede colza ou uma mistura contendo óleo de semente de colza.A vegetable oil or fat which is preferably selected from rapeseed oil, palm oil, rapeseed oil, soybean oil, sunflower oil, cottonseed oil, palm kernel oil and coconut fat and mixtures thereof is preferably used to provide the current containing glycerol of step a). Particularly preferably used is rapeseed oil or a mixture containing rapeseed oil.
Óleo ou gordura animal é preferivelmente selecionado degordura de leite, gordura de lã, sebo de carne de vaca, banha de porco, óleosde peixe, gordura de baleia etc. e suas misturas são também adequadas paraprover a corrente contendo glicerol da etapa a). Antes de serem usados para atransesterificação, estas gorduras e óleos animais podem também sersubmetidos a uma ou mais etapas de elaboração, como descrito maisdetalhadamente abaixo.Animal fat or oil is preferably selected from milk fat, wool fat, beef tallow, lard, fish oils, blubber etc. and mixtures thereof are also suitable for providing the glycerol containing stream of step a). Prior to their use for transesterification, these animal fats and oils may also be subjected to one or more preparation steps, as further described below.
Preferivelmente, a provisão da corrente contendo glicerol daetapa a) compreende as seguintes etapas:Preferably, the provision of the glycerol-containing step step a) comprises the following steps:
al) provisão de uma mistura de partida contendo gordura e/ouóleo biogênicos,(al) providing a starting mixture containing biogenic fat and / or oil;
a2) transesterificação dos triglicerídeos de ácido graxopresentes na mistura de partida com pelo menos um C1-C9 monoálcool e, seapropriado, esterificação dos ácidos graxos livres presentes na mistura departida com formação de uma mistura de esterificação,(a2) transesterification of the fatty acid triglycerides in the starting mixture with at least one C1-C9 monoalcohol and, where appropriate, esterification of the free fatty acids present in the divided mixture with formation of an esterification mixture;
a3) separação da mistura de esterificação para obter-se pelomenos uma fração enriquecida com biodiesel e pelo menos uma fraçãoenriquecida com glicerol liberado na esterificação,(a3) separation of the esterification mixture to give at least one biodiesel enriched fraction and at least one glycerol enriched fraction released in the esterification;
a4) se apropriado, purificação da fração enriquecida comglicerol.a4) if appropriate, purification of the glycerol enriched fraction.
Etapa al)Step al)
Em uma forma de realização, a provisão da mistura de partidacontendo gordura e/ou óleo biogênicos na etapa al) compreende pelo menosuma etapa de purificação. Para a purificação, a mistura de partida contendogordura e/ou óleo pode ser submetida a pelo menos um processo depurificação usualmente usado para gorduras e óleos, tais como clarificação,filtragem, tratamento com terras descorantes ou tratamento com ácidos ouálcalis para separação de impurezas problemáticas, tais como proteínas,fosfatídeos e Iodos e uma combinação de pelo menos duas destas etapas depurificação.In one embodiment, the provision of the mixture containing biogenic fat and / or oil in step (a) comprises at least one purification step. For purification, the fat and / or oil starting mixture may be subjected to at least one purification process commonly used for fats and oils, such as clarification, filtration, bleaching earth treatment or alkali acids treatment for separation of problematic impurities, such as proteins, phosphatides and iodines and a combination of at least two of these purification steps.
Etapa a2)Step a2)
Pelo menos um CrC9 monoálcool, em particular pelo menosum C1-C4 monoálcool é preferivelmente usado para a transesterificação dostriglicerídeos de ácido graxo. O uso de metanol ou etanol é preferido.At least one C1 -C9 monoalcohol, in particular at least one C1-C4 monoalcohol is preferably used for transesterification of fatty acid triglycerides. The use of methanol or ethanol is preferred.
A transesterificação do triglicerídeos de ácido graxo pode serrealizada por catálise ácida ou preferivelmente básica. Ácidos adequados são,por exemplo, ácidos minerais, tais como HCl, H2SO4 ou H3PO4.Transesterification of fatty acid triglycerides may be performed by acid catalysis or preferably basic. Suitable acids are, for example, mineral acids such as HCl, H2SO4 or H3PO4.
Pelo menos uma base é preferivelmente usada como ocatalisador. Dita base é preferivelmente selecionada de hidróxidos de metalalcalino, tais como NaOH e KOH, hidróxidos de metal alcalino terroso, taiscomo Ca(OH)2, Ci-C6 alcanolatos de metal alcalino e alcalino terroso, taiscomo NaOCH3, KOCH3, Na(OCH2CH2) e Ca(OCH2CH2)2 e suas misturas.NaOH, KOH ou NaOCH3 particularmente preferivelmente usado, muitoparticularmente preferivelmente NaOCH3.At least one base is preferably used as a catalyst. Said base is preferably selected from alkali metal hydroxides such as NaOH and KOH, alkaline earth metal hydroxides such as Ca (OH) 2, C1 -C6 alkaline and alkaline earth metal alkanolates such as NaOCH3, KOCH3, Na (OCH2CH2) and Ca (OCH 2 CH 2) 2 and mixtures thereof. Naa, KOH or NaOCH 3 is particularly preferably used, most preferably NaOCH 3.
A quantidade da base usada é usualmente na faixa de 0,1 a10% em peso, em particular de 0,2 a 5% em peso, com base na quantidade detriglicerídeos de ácido graxo usados.The amount of the base used is usually in the range of from 0.1 to 10% by weight, in particular from 0.2 to 5% by weight, based on the amount of fatty acid triglycerides used.
A base é preferivelmente usada na forma de uma soluçãoaquosa ou alcoólica, em particular, preferivelmente alcoólica. O solvente jáusado para a alcoólise dos triglicerídeos é vantajosamente usado como umsolvente para a base. A solução de NaOCH3 em metanol é preferivelmenteusada para a transesterificação.The base is preferably used in the form of an aqueous or alcoholic solution, in particular preferably alcoholic. The solvent already used for triglyceride alcohololysis is advantageously used as a base solvent. The NaOCH3 solution in methanol is preferably used for transesterification.
A transesterificação é preferivelmente realizada em umatemperatura de cerca de 20 a 150°C, em particular de 30 a 95°C.The transesterification is preferably carried out at a temperature of about 20 to 150 ° C, in particular from 30 to 95 ° C.
A transesterificação é realizada em aparelhos costumeiros paraesta finalidade e conhecidos da pessoa hábil na arte. Em uma forma derealização adequada, a transesterificação é efetuada continuamente. Atransesterificação é preferivelmente realizada em pelo menos uma coluna, amistura de transesterificação obtida simultaneamente sendo submetida a umaseparação. Em geral, uma fase de ebulição mais elevada que enriquecida como catalisador básico, com monoálcool não convertido e com glicerol formadona transesterificação, é obtida e uma fase de ebulição mais baixa, que éenriquecida com o produto da transesterificação, é obtida. Se o produto datransesterificação ainda contiver triglicerídeos que não sofreramtransesterificação, estes podem também ser separados e submetidos a maisuma transesterificação no primeiro ou um outro estágio de transesterificação.Transesterification is performed in apparatus customary for this purpose and known to the person skilled in the art. In a proper derealization form, transesterification is performed continuously. The transesterification is preferably performed on at least one column, the transesterification mixture obtained simultaneously being subjected to a separation. In general, a higher boiling phase which is enriched as a basic catalyst with unconverted monoalcohol and glycerol formadone transesterification is obtained and a lower boiling phase which is enriched with the transesterification product is obtained. If the transesterification product still contains triglycerides which have not undergone transesterification, they may also be separated and further transesterified at the first or another transesterification stage.
A última mistura de transesterificação é então transferida parauma unidade de secagem, quantidades residuais de água novamente sendoremovidas. Após a secagem no aparelho de secagem, o biodiesel produto finaldesejado está presente em forma purificada e pode ser usado diretamentecomo combustível.The last transesterification mixture is then transferred to a drying unit, residual amounts of water again removed. After drying in the drying apparatus, the desired end product biodiesel is present in purified form and can be used directly as fuel.
Se a mistura de partida contendo gordura e/ou óleo usada parafornecer a corrente contendo glicerol na etapa a) compreender ácidos graxoslivres, estes podem preferivelmente ser submetidos a uma esterificação paraconversão em ésteres adequados para biodiesel.If the fat and / or oil-containing starting mixture used to provide the glycerol-containing stream in step a) comprises free fatty acids, they may preferably be subjected to esterification to convert into biodiesel-suitable esters.
Os ácidos graxos livres são preferivelmente transesterificadoscom o mesmo C1-C9 monoálcool que foi usado para a transesterificação dostriglicerídeos de ácido graxo. A esterificação dos ácidos graxos livres pode serrealizada antes, durante ou após a transesterificação dos triglicerídeos deácido graxo. Em uma forma de realização preferida, a esterificação dos ácidosgraxos livres é efetuada antes da transesterificação dos triglicerídeos de ácidograxo.Free fatty acids are preferably transesterified with the same C1-C9 monoalcohol as was used for transesterification of fatty acid triglycerides. Esterification of free fatty acids may be performed before, during or after transesterification of fatty acid triglycerides. In a preferred embodiment, esterification of free fatty acids is performed prior to transesterification of acid-triglycerides.
A esterificação dos ácidos graxos livres pode ser realizada porcatálise básica ou preferivelmente ácida. Ácidos adequados são os ácidosminerais acima mencionados, tais como HCl, H2SO4 ou H3PO4, ácido p-tolueno sulfônico etc. A esterificação é preferivelmente realizada em umatemperatura de cerca de 20 a 95 0C, em particular de 40 a 80°C.Esterification of free fatty acids may be performed by basic or preferably acid analysis. Suitable acids are the above-mentioned mineral acids such as HCl, H2SO4 or H3PO4, p-toluene sulfonic acid etc. The esterification is preferably carried out at a temperature of from about 20 to 95 ° C, in particular from 40 to 80 ° C.
A esterificação é realizada em aparelhos costumeiros para estafinalidade e conhecidos da pessoa hábil na arte. Estes incluem vasos agitadose/ou colunas que, se desejado, são conectadas para formar cascatas. Aesterificação dos ácidos graxos livres é preferivelmente efetuada em pelomenos um aparelho de esterificação projetado como uma coluna, a mistura deesterificação obtida simultaneamente sendo submetida a uma separação. Emuma forma de realização adequada, a esterificação é realizada na presença deum agente de arrasto para facilitar a separação.Esterification is carried out in customary paraffin apparatus and known to the skilled artisan. These include agitated vessels and / or columns which, if desired, are connected to form cascades. The esterification of free fatty acids is preferably performed in at least one esterification apparatus designed as a column, the esterification mixture obtained simultaneously being subjected to separation. In a suitable embodiment, esterification is performed in the presence of a dragging agent to facilitate separation.
Etapa a3)Step a3)
Durante ou após a transesterificação e/ou esterificação, amistura de esterificação é submetida a uma separação para obter-se pelomenos uma fração enriquecida com ésteres de C1-C9 monoálcool e pelomenos uma fração enriquecida com glicerol liberado na transesterificação. Aseparação é preferivelmente realizada por métodos de destilaçãoconvencionais conhecidos da pessoa hábil na arte. Aparelhos de destilaçãoadequados são aqueles mencionados acima.During or after transesterification and / or esterification, the esterification mixture is separated to give a fraction enriched with C1-C9 monoalcohol esters and at least a glycerol-enriched fraction released on transesterification. Separation is preferably carried out by conventional distillation methods known to the person skilled in the art. Suitable distillation apparatus are those mentioned above.
Etapa a4)Step a4)
A fração obtida após separação da mistura de esterificação daetapa a3) e enriquecida com glicerol pode, se apropriado, ser submetida a pelomenos uma etapa de elaboração. Esta inclui, por exemplo, a remoção decomponentes indesejados, tais como sais, e de componentes queadversamente afetam a hidrogenação catalítica ou a remoção de água e, sepresente, o solvente orgânico. Referência é feita às declarações acima sobreestas etapas de elaboração, em sua totalidade.The fraction obtained after separation of the glycerol-enriched step (a3) esterification mixture may, if appropriate, be subjected to at least one elaboration step. This includes, for example, the removal of unwanted components, such as salts, and components that adversely affect catalytic hydrogenation or the removal of water and, if present, the organic solvent. Reference is made to the above statements about these elaboration steps in their entirety.
Os catalisadores usados no processo de acordo com a presenteinvenção podem ser catalisadores não suportados ou catalisadores suportados.Catalysts used in the process according to the present invention may be unsupported catalysts or supported catalysts.
Eles podem ser usados na forma de catalisadores de composição uniforme,catalisadores impregnados, catalisadores revestidos e catalisadoresprecipitados.They may be used in the form of catalysts of uniform composition, impregnated catalysts, coated catalysts and precipitated catalysts.
Em princípio, um grande número de catalisadores contendocobre, que pode adicionalmente compreender pelo menos um outro elementodo grupo principal I, II ou III, IV, V, ou subgrupo I, II, IV, V, VI, VII ou VIIIe dos lantanídeos (IUPAC: grupos 1 a 15 e dos lantanídeos) são adequados,em particular Ca, Mg, Al, La, Ti, Zr, Cr, Mo, W, Mn, Ni, Co, Zn e suascombinações.In principle, a large number of catalysts containing copper, which may additionally comprise at least one other major group I, II or III, IV, V element, or lanthanide subgroup I, II, IV, V, VII or VIIIe (IUPAC) : groups 1 to 15 and lanthanides) are suitable, in particular Ca, Mg, Al, La, Ti, Zr, Cr, Mo, W, Mn, Ni, Co, Zn and their combinations.
Uma forma de realização especial de catalisadores que sãoparticularmente vantajosos para uso no processo de acordo com a presenteinvenção, compreende catalisadores esqueléticos ou de esponja metálica, taiscomo aqueles referidos como "catalisadores de Raney". Estes incluem, emparticular, ligas metálicas de cobre Raney e contendo cobre, na forma de umcatalisador de Raney. Os catalisadores de Raney, cujo componente metálicocompreende pelo menos 95%, em particular pelo menos 99% de cobre, sãopreferidos. Processos para a preparação de catalisadores de Raney sãoconhecidos da pessoa hábil na arte e são descritos, por exemplo, em DE-A-4335 360, DE-A-43 45 265, DE-A-44 46 907 e EP-A-842 699. O cobre deRaney pode ser preparado de uma maneira por si conhecida, tratando-se asligas de cobre-alumínio com hidróxidos de metal alcalino. Um catalisador deRaney adequado para uso no processo de acordo com a presente invenção éobtenível, por exemplo, por preparação de uma mistura de pelo menos umaliga de catalisador contendo cobre e pelo menos um aglutinante, a liga decatalisador compreendendo cobre e, se apropriado, pelo menos um outrometal de catalisador cataliticamente ativo e uma componente de ligalixiviável, se apropriado com adição de agentes e/ou aditivos umectantes, taiscomo assistentes de moldagem, lubrificantes, plastificantes e/ou formadoresde poros, homogeneização desta mistura e moldagem para fornecer a desejadamoldagem, calcinação da moldagem e ativação do precursor de catalisadorassim obtido, por parcial ou completa lixiviação do componente de ligalixiviável e, se apropriado, lavagem final do catalisador preparado.A special embodiment of catalysts which are particularly advantageous for use in the process according to the present invention comprises skeletal or metal sponge catalysts, such as those referred to as "Raney catalysts". These include, in particular, copper-containing Raney copper alloys in the form of a Raney catalyst. Raney catalysts, whose metal component comprises at least 95%, in particular at least 99% copper, are preferred. Processes for preparing Raney catalysts are known to the skilled person and are described, for example, in DE-A-4335 360, DE-A-43 45 265, DE-A-44 46 907 and EP-A-842 699.Raney copper can be prepared in a manner known per se by treating copper-aluminum alloys with alkali metal hydroxides. A suitable Raney catalyst for use in the process according to the present invention is obtainable, for example, by preparing a mixture of at least one copper-containing catalyst alloy and at least one binder, the decatalyst alloy comprising copper and, if appropriate, at least a catalytically active catalyst other and a leachable component, if appropriate with addition of wetting agents and / or additives such as molding aids, lubricants, plasticizers and / or pore-forming, homogenization of this mixture and molding to provide desired molding, calcination of the molding and activating the catalyst precursor thereby obtained by partial or complete leaching of the leachable component and, if appropriate, final washing of the prepared catalyst.
Uma outra forma de realização especial de catalisadores quesão particularmente vantajosamente usados no processo de acordo com apresente invenção compreende catalisadores que consistem de cobre emforma oxidável e, se apropriado, adicionalmente em forma elementar. Ocatalisador de hidrogenação usado na etapa b) então preferivelmentecompreende pelo menos 23% em peso, particularmente preferivelmente pelomenos 35% em peso de cobre em forma oxidável e/ou elementar, com base nopeso total do catalisador.Another special embodiment of catalysts which are particularly advantageously used in the process according to the present invention comprises catalysts consisting of oxidizable copper form and, if appropriate, additionally in elemental form. The hydrogenation catalyst used in step b) then preferably comprises at least 23% by weight, particularly preferably at least 35% by weight of oxidizable and / or elemental copper, based on the total catalyst base.
Um processo freqüentemente usado para a preparação de taiscatalisadores compreende a impregnação de materiais de suporte comsoluções dos componentes catalisadores, que são então convertidos no estadocataliticamente ativo por tratamento térmico, decomposição ou redução.A process frequently used for the preparation of such catalysts comprises the impregnation of support materials with solutions of the catalyst components, which are then converted to the catalytically active state by heat treatment, decomposition or reduction.
Um outro processo adequado para a preparação decatalisadores compreende a precipitação de um componente catalisador ou aco-precipitação de dois ou mais componentes catalisadores. Assim, umcomposto de cobre, opcionalmente pelo menos um outro composto de metale/ou um aditivo, são precipitados e submetidos a subseqüente secagem,calcinação e conformação, para produzir um corpo de catalisadorconformado. A precipitação pode ser realizada na presença de um material desuporte. Materiais de partida adequados para a precipitação são sais metálicose complexos metálicos. Como composto de cobre para a precipitação é emprincípio conhecido o uso de todos os sais de Cu(I) e/ou Cu(II) que sãosolúveis nos solventes usados para aplicação ao suporte, por exemplo,nitratos, carbonatos, acetatos, oxalatos ou complexos de amônio. Preferênciaparticular é dada à utilização de nitrato de cobre. O componentecataliticamente ativo do catalisador pode ainda compreender, além de umcomposto de cobre, outros elementos como componentes aditivos, p. ex.,metais, não-metais e seus compostos. Estes preferivelmente incluem um metaldos grupos 4 a 15 e os lantanídeos. Estes preferivelmente incluem metaiscomo La, Ti, Zr, Cu, Mo, W, Mn, Re, Co, Ni, Cu, Ag, Au, Zn, Sn, Pb, As, Sbe Bi. Preferivelmente, um meio aquoso é usado para a precipitação.Another suitable process for preparing decatalysts comprises precipitating one catalyst component or co-precipitating two or more catalyst components. Thus, a copper compound, optionally at least one other metal compound / or an additive, is precipitated and subjected to subsequent drying, calcination and forming to produce a shaped catalyst body. Precipitation may be performed in the presence of a non-supporting material. Suitable starting materials for precipitation are metal salts and metal complexes. As a copper compound for precipitation it is a known principle to use all Cu (I) and / or Cu (II) salts which are soluble in the solvents used for support application, eg nitrates, carbonates, acetates, oxalates or complexes. Ammonium Particular preference is given to the use of copper nitrate. The catalytically active component of the catalyst may further comprise, in addition to a copper compound, other elements as additive components, e.g. eg metals, non-metals and their compounds. These preferably include a metal groups 4 to 15 and the lanthanides. These preferably include metals such as La, Ti, Zr, Cu, Mo, W, Mn, Re, Co, Ni, Cu, Ag, Au, Zn, Sn, Pb, As, Sbe Bi. Preferably, an aqueous medium is used for precipitation.
Meios aquosos adequados são substâncias ou misturas que sãolíquidas sob as condições do processo e contêm pelo menos 10% em peso,preferivelmente pelo menos 30% em peso e em particular pelo menos 50%em peso de água. A parte que não água é preferivelmente selecionada entresubstâncias inorgânicas ou orgânicas, que são pelo menos parcialmentesolúveis em água ou pelo menos parcialmente miscíveis com água. Porexemplo, as substâncias que não água são selecionadas dentre solventesorgânicos, C1-C22 alcanóis, em particular metanol, etanol, n-propanol,isopropanol, n-butanol, sec-butanol, terc-butanol, pentanóis e hexanóis, C4-C8cicloalquil éteres, tais como tetraidrofuranos, piranos, dioxanos e trioxanos,Ci-Ci2 dialquil éteres, tais como dimetil éter, dibutil éter e metil butil éter. Omeio aquoso preferivelmente contém menos do que 40%, em particularmenos do que 30% e particularmente preferível menos do que 20% desolvente orgânico. Em formas de realização preferidas do processo dapresente invenção, o meio aquoso é essencialmente livre de solventesorgânicos.Suitable aqueous media are substances or mixtures which are liquid under the process conditions and contain at least 10 wt%, preferably at least 30 wt% and in particular at least 50 wt% water. The non-water part is preferably selected from inorganic or organic substances, which are at least partially water soluble or at least partially water miscible. For example, non-water substances are selected from organic solvents, C1-C22 alkanols, in particular methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, tert-butanol, pentanols and hexanols, C4-C8cycloalkyl ethers, such as tetrahydrofurans, pyranes, dioxanes and trioxanes, C1 -C12 dialkyl ethers such as dimethyl ether, dibutyl ether and methyl butyl ether. Aqueous medium preferably contains less than 40%, in particular less than 30% and particularly preferably less than 20% organic solvent. In preferred embodiments of the process of the present invention, the aqueous medium is essentially free of organic solvents.
A precipitação pode ser induzida por métodos conhecidos, p.ex., esfriamento de uma solução saturada, adicionando-se um agente deprecipitação etc. Agentes de precipitação adequados são, p. ex., ácidos, bases,agentes redutores etc.A precipitação pode ser induzida pela adição de um ácido ouuma base ao meio aquoso contendo o composto de cobre e, opcionalmente,outros compostos. Ácidos adequados são ácidos minerais, como HCl, H2SO4e H3PO4. A base é preferivelmente selecionada dentre óxidos metálicos,hidróxidos metálicos, em particular hidróxidos de metal alcalino, tais comohidróxido de sódio e hidróxido de potássio, carbonatos metálicos, emparticular carbonatos de metal alcalino e metal alcalino terroso, p. ex.,carbonato de lítio, carbonato de sódio, carbonato de potássio, carbonato demagnésio e carbonato de cálcio, bases de nitrogênio, em particular amônia,aminas primárias, secundárias e terciárias.Precipitation can be induced by known methods, e.g., cooling a saturated solution, adding a precipitating agent etc. Suitable precipitating agents are e.g. acids, bases, reducing agents etc. Precipitation may be induced by the addition of an acid or base to the aqueous medium containing the copper compound and optionally other compounds. Suitable acids are mineral acids such as HCl, H2SO4 and H3PO4. The base is preferably selected from metal oxides, metal hydroxides, in particular alkali metal hydroxides, such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, metal carbonates, in particular alkali metal and alkaline earth metal carbonates, e.g. lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, magnesium carbonate and calcium carbonate, nitrogen bases, in particular ammonia, primary, secondary and tertiary amines.
Exemplos de agentes de redução são ácidos carboxílicos, taiscomo ácido fórmico, ácido cítrico, ácido lático, ácido tartárico e, emparticular, os sais de ácidos carboxílicos, preferivelmente, o metal alcalino,metal alcalino terroso, sais de amônio e C1-C10 alquilamônio, ácido de fósforoou hipofósforo, os sais de ácido de fósforo ou hipofósforo, em particular ossais de metal alcalino ou metal alcalino terroso, C1-C10 alcanóis, tais comometanol, etanol e isopropanol, açúcares, tais como aldoses e cetoses na formade monossacarídeos, dissacarídeos e oligossacarídeos, em particular glicose,frutose e lactose, aldeídos, tais como formaldeído, compostos de boro-hidrogênio, tais como hidretos de boro, boranos, boranatos de metal ecomplexos de borano, p. ex., diborano, boroidreto de sódio e aminoboranos,em particular trimetilaminoborano, hidrazina e aminoboranos, em particulartrimetilaminoborano, hidrazina e alquilidrazinas, tais como metilidrazina,hidrogendiotionitas e ditionitas, em particular hidrogenditionitas de sódio epotássio, ditionitas de sódio, potássio e zinco, hidrogenosulfitos e sulfitos, emparticular hidrogenosulfitos de sódio e potássio, sulfitos de sódio, potássio ecálcio, hidroxilamina e uréia e também suas misturas.Examples of reducing agents are carboxylic acids, such as formic acid, citric acid, lactic acid, tartaric acid and, in particular, carboxylic acid salts, preferably alkali metal, alkaline earth metal, ammonium and C1-C10 alkylammonium salts, phosphorus acid or hypophosphorus, salts of phosphorus or hypophosphoric acid, in particular alkali metal or alkaline earth metal, C1-C10 alkanols such as methanol, ethanol and isopropanol, sugars such as aldoses and ketoses in the form of monosaccharides, disaccharides and oligosaccharides, in particular glucose, fructose and lactose, aldehydes such as formaldehyde, borohydrogen compounds such as boron hydrides, boranes, metal borane and borane complexes, e.g. diborane, sodium borohydride and aminoboranes, in particular trimethylaminoborane, hydrazine and aminoboranes, in particular trimethylaminoborane, hydrazine and alkylhydrazines, such as methylhydrazine, hydrogendothionites and dithionites, in particular sodium epotassium hydrogen dithionites, potassium zinc dithionites, and sulfites, in particular sodium and potassium hydrogen sulfites, sodium sulfites, potassium and calcium, hydroxylamine and urea and mixtures thereof.
Por exemplo, catalisadores que compreendem níquel e cobre,além de outros metais, como constituintes ativos sobre um suporte de sílica,são adequados para a hidrogenação. Tais catalisadores são descritos, porexemplo, em DE-A 26 28 987. O material ativo destes catalisadorescompreende em particular de 40 a 80% em peso de níquel, de 10 a 50% empeso de cobre e de 2% a 10% em peso de manganês.For example, catalysts comprising nickel and copper as well as other metals as active constituents on a silica support are suitable for hydrogenation. Such catalysts are described, for example, in DE-A 26 28 987. The active material of these catalysts comprises in particular from 40 to 80% by weight of nickel, from 10 to 50% by weight of copper and from 2 to 10% by weight of nickel. manganese.
O EP-A-O 434 062 descreve catalisadores de hidrogenação quesão obteníveis por redução de um precursor compreendendo óxidos de cobre,de alumínio e pelo menos um de outro metal selecionado de magnésio, zinco,titânio, zircônio, estanho, níquel e cobalto.EP-A-O 434 062 discloses hydrogenation catalysts obtainable by reduction of a precursor comprising oxides of copper, aluminum and at least one other metal selected from magnesium, zinc, titanium, zirconium, tin, nickel and cobalt.
Os catalisadores de hidrogenação, que são descritos no DE 10218 849 e compreendem de 0,1 a 10% em peso de cromo, calculados comoCr2O3, de 0,1 a 10% em peso de cálcio, calculados como CaOx e de 5 a 20%em peso de cobre, calculado como CuO, depositados sobre um material desuporte de sílica e baseados em cada caso no peso total do catalisadorcalcinado, são também adequados.Hydrogenation catalysts, which are described in DE 10218 849 and comprise from 0.1 to 10 wt.% Of chromium, calculated as Cr2O3, from 0.1 to 10 wt.% Of calcium, calculated as CaOx and from 5 to 20%. Copper weight, calculated as CuO, deposited on a silica-bearing material and based in each case on the total weight of the calcined catalyst, are also suitable.
O DE-A-40 21 230 descreve catalisadores de óxido decobre/zircônio, a relação de átomos de cobre para átomos de zircônio,expressa como uma relação em peso, sendo de 1:9 para 9:1.DE-A-40 21 230 describes copper oxide / zirconium catalysts, the ratio of copper atoms to zirconium atoms, expressed as a weight ratio, from 1: 9 to 9: 1.
O DE-A-4 028 295 descreve catalisadores de hidrogenação decobre/manganês.DE-A-4,028,295 describes copper / manganese hydrogenation catalysts.
O EP-A-5 52463 descreve catalisadores de hidrogenação emuma primeira forma de realização, a forma oxídica substancialmentecorrespondendo à composição CuaAlbZrcMndOx, as seguintes relações sendoaplicáveis: a > 0; b > 0; c >/= 0; d > 0; a > b/2; b > a/4; a > c; a > d; e χ é onúmero de íons oxigênio que é requerido para preservar a eletroneutralidadepor unidade de fórmula. De acordo com uma outra forma de realização, ocatalisador de acordo com a presente invenção compreende uma menorproporção de alumina. O catalisador de acordo com esta forma de realizaçãosubstancialmente corresponde à composição CuaAlbZrcMndOx, as seguintesrelações sendo aplicáveis: a > 0; b = a/40 a a/4; c >/= 0; d > 0; a > c; a = 0,5da 0,95d e χ é o número de íons oxigênio que é requerido para preservar aeletroneutralidade por unidade de fórmula.EP-A-5 52463 describes hydrogenation catalysts in a first embodiment, the oxide form substantially corresponding to the composition CuaAlbZrcMndOx, the following ratios being applicable: a> 0; b> 0; c> / = 0; d> 0; a> b / 2; b> a / 4; a> c; a> d; and χ is the number of oxygen ions that is required to preserve electroneutrality per formula unit. According to another embodiment, the catalyst according to the present invention comprises a lower proportion of alumina. The catalyst according to this embodiment substantially corresponds to the composition CuaAlbZrcMndOx, the following ratios being applicable: a> 0; b = a / 40 a a / 4; c> / = 0; d> 0; a> c; a = 0.5 of 0.95d and χ is the number of oxygen ions that are required to preserve electron neutrality per unit of formula.
O WO 2006/005505 descreve corpos catalisadores moldados,que são particularmente vantajosos para uso no processo de acordo com apresente invenção. Esses catalisadores podem ser produzidos por um processoem queWO 2006/005505 discloses molded catalyst bodies which are particularly advantageous for use in the process according to the present invention. These catalysts can be produced by a process in which
(i) um material oxídico, compreendendo óxido de cobre,óxido de alumínio e pelo menos um dos óxidos de lantânio, tungstênio,molibdênio, titânio ou zircônio, com preferência sendo dada aos óxidos delantânio e/ou tungstênio, é tornado disponível.(i) an oxide material comprising copper oxide, aluminum oxide and at least one of lanthanum, tungsten, molybdenum, titanium or zirconium oxides, preferably given to delanthanum and / or tungsten oxides, is made available.
(ii) cobre metálico pulverulento, flocos de cobre, cimentopulverulento ou uma mistura deles com grafite podem ser adicionados aomaterial oxídico e(ii) powdery metallic copper, copper flakes, powdery cement or a mixture thereof with graphite may be added to the oxidic material and
(iii) a mistura resultante de (ii) é conformada para formar umapelota de catalisador ou um extrusado de catalisador, tendo um diâmetro de/ou uma altura h de < 2,5 mm, esferas de catalisador tendo um diâmetro d de< 2,5 mm ou catalisador em colméia tendo um diâmetro Γζ de < 2,5 mm.(iii) the resulting mixture of (ii) is formed to form a catalyst shell or catalyst extrudate having a diameter of / or a height h of <2.5 mm, catalyst balls having a diameter d of <2, 5 mm or hive catalyst having a diameter Γζ of <2,5 mm.
Entre os óxidos de lantânio, tungstênio, molibdênio, titânio ouzircônio, o óxido de lantânio é preferido. A composição do material oxídico égeralmente de modo que a proporção do óxido de cobre é na faixa de 40 a90% em peso, a proporção de óxidos de lantânio, tungstênio, molibdênio,titânio ou zircônio é na faixa de 0 a 50% em peso e a proporção de óxido dealumínio é até 50% em peso, em cada caso com base no peso total dosconstituintes oxídicos acima mencionados, com estes três óxidos juntoscompondo pelo menos 80% em peso do material oxídico após calcinação ecimento não sendo incluído como parte do material oxídico no sentido acima.Among lanthanum, tungsten, molybdenum, titanium or zirconium oxides, lanthanum oxide is preferred. The composition of the oxide material is generally such that the proportion of copper oxide is in the range of 40 to 90% by weight, the proportion of lanthanum, tungsten, molybdenum, titanium or zirconium oxides is in the range of 0 to 50% by weight and The aluminum oxide ratio is up to 50% by weight, in each case based on the total weight of the above mentioned oxide constituents, with these three oxides together comprising at least 80% by weight of the oxide material after calcination and cement not being included as part of the oxide material in the above sense.
Em uma forma de realização preferida, o material oxídicocompreendeIn a preferred embodiment, the oxidic material comprises
(a) óxido de cobre em uma proporção na fixa de 50 < χ > 80%em peso, preferivelmente 55 > χ > 75% em peso,(a) copper oxide in a fixed ratio of 50 <χ> 80 wt%, preferably 55> χ> 75 wt%,
(b) óxido de alumínio em uma proporção na faixa de 15 < y >35% em peso, preferivelmente 20 > 30% em peso, e(b) aluminum oxide in a ratio in the range of 15 <y> 35 wt%, preferably 20> 30 wt%, and
(c) pelo menos um dos óxidos de lantânio, tungstênio,molibdênio, titânio ou zircônio, preferivelmente de lantânio e/ou tungstênio,(c) at least one of the lanthanum, tungsten, molybdenum, titanium or zirconium oxides, preferably lanthanum and / or tungsten oxides,
em uma proporção na faixa de 2 < ζ < 20% em peso, preferivelmente 3 > ζ >15% em peso,in a proportion in the range of 2 <ζ <20 wt%, preferably 3> ζ> 15 wt%,
em cada caso com base no peso total do material oxídico após calcinação,onde 80 < χ + y + ζ < 100, em particular 95<x + y + z< 100.in each case based on the total weight of the oxide material after calcination, where 80 <χ + y + ζ <100, in particular 95 <x + y + z <100.
Catalisadores preferidos compreendem os seguintes metais emforma oxídica, forma reduzida (forma elementar) ou uma combinação deles.Metais que são estáveis em mais do que um estado de oxidação podem serempregados inteiramente em um dos estados de oxidação ou uma combinaçãode diferentes estados de oxidação:CuCu, TiCu ZrCu5MnCu, AlCu, Ni, MnCu, Al, pelo menos um outro metal selecionado de La, W, Mo,Mn, Zn, Ti, Zr, Sn, Ni, CoCu, Zn, ZrCu, Cr, CaCu, Cr, CCu, Al, Mn, opcionalmente ZrPreferred catalysts comprise the following metals in oxide form, reduced form (elemental form) or a combination thereof. Metals that are stable in more than one oxidation state may be employed entirely in one of the oxidation states or a combination of different oxidation states: CuCu , TiCu ZrCu5MnCu, AlCu, Ni, MnCu, Al, at least one other selected metal from La, W, Mo, Mn, Zn, Ti, Zr, Sn, Ni, CoCu, Zn, ZrCu, Cr, CaCu, Cr, CCu , Al, Mn, optionally Zr
Catalisadores especialmente preferidos compreendem osseguintes metais:CuCu, TiEspecially preferred catalysts comprise the following metals: CuCu, Ti
Cu5AlCu5Al
Cu, Al, LaCu, al, la
Cu, Al, ZnAss, Al, Zn
Cu, Zn, ZrCu, Zn, Zr
Cu, Al, MnAss, Al, Mn
Cu, Cr, CCu, Cr, C
Virtualmente todos os materiais de suporte da arte anterior,como vantajosamente usados na preparação dos catalisadores suportados, porexemplo, SiO2 (quartzo), porcelana, óxido de magnésio, bióxido de titânio,carbeto de silício, TiO2 (rutilo, anatásio), ZrO2, Al2O3 (alumina), silicato dealumínio, esteatita (silicato de magnésio), silicato de zircônio, silicato de cérioou misturas destes materiais, podem ser usados como material de suporteinerte para os catalisadores de acordo com a presente invenção. Materiais desuporte preferidos são alumina e sílica. Materiais de sílica de diferente origeme preparação, por exemplo, sílicas pirogenicamente produzidas ou sílicasproduzidas por um método químico, tal como géis de sílica, aero-géis ousílicas precipitadas, podem ser usados como material de suporte de sílica paraa preparação do catalisador (para a preparação de vários materiais de partidade SiO2 cf.: W. Büchner; R. Schliebs; G. Winter; Κ. H. Büchel: lndustrielleAnorganische Chemie; 2a edição, páginas 532 - 533, VCHVerlagsgesellschaft, Weinheim 1986).Virtually all prior art support materials as advantageously used in the preparation of supported catalysts, for example SiO2 (quartz), porcelain, magnesium oxide, titanium dioxide, silicon carbide, TiO2 (rutile, anatase), ZrO2, Al2O3 (alumina), aluminum silicate, steatite (magnesium silicate), zirconium silicate, cerium silicate or mixtures of these materials may be used as a backing material for the catalysts according to the present invention. Preferred support materials are alumina and silica. Silica materials of different origin, for example, pyrogenically produced silicas or silicas produced by a chemical method, such as silica gels, precipitated or silica aerogels, can be used as silica support material for the preparation of the catalyst (for the preparation of various SiO2 partition materials cf.: W. Büchner; R. Schliebs; G. Winter; H. H. Büchel: lndustrielle Anorganische Chemie; 2nd edition, pages 532-533, VCHVerlagsgesellschaft, Weinheim 1986).
Os catalisadores podem estar presentes na forma de um corpogeométrico, p. ex., em forma de esferas, anéis, cilindros, cubos, cubóides ououtros corpos geométricos. Os catalisadores não suportados podem serconformados por processos costumeiros, p. ex., extrusão, tabletagem etc. Aforma dos catalisadores suportados é usualmente determinada pelo formato dosuporte. Em uma alternativa, o suporte pode ser submetido a um processo deconformação antes da ou após a aplicação do(s) composto(s) cataliticamenteativo(s) ou um seu precursor. Os catalisadores podem ser empregados, p. ex.,na forma de cilindros, tabletes, pastilhas, rodas de vagão, anéis, estrelas ouextrusados, tais como extrusados sólidos, extrusados polilobais (p. ex.,trilobal), extrusados ocos e corpos em colméia.Catalysts may be present in the form of a corpogeometric, e.g. eg in the form of spheres, rings, cylinders, cubes, cuboids or other geometrical bodies. Unsupported catalysts may be shaped by standard methods, e.g. eg extrusion, tableting, etc. The shape of the supported catalysts is usually determined by the shape of the support. In an alternative, the support may be subjected to a conformation process prior to or after application of the catalytic reactive compound (s) or a precursor thereof. Catalysts may be employed, e.g. eg in the form of cylinders, tablets, inserts, wagon wheels, rings, stars or extruded, such as solid extrudates, polylobal extrusions (eg trilobal), hollow extrudates and honeycomb bodies.
As partículas catalisadoras geralmente têm um valor médio dodiâmetro (mais largo) de 0,5 a 20 mm, preferivelmente de 1 a 10 mm. Estesincluem, por exemplo, catalisadores na forma de tabletes, por exemplo, tendoum diâmetro de 1 a 7 mm, preferivelmente de 2 a 6 mm e uma altura de 3 a 5mm, anéis tendo, por exemplo, um diâmetro externo de 4 a 7 mm,preferivelmente 5 a 7 mm, uma altura de 4 a 7 mm, preferivelmente 2 a 5 mme um diâmetro de furo de 2 a 3 mm, ou filamentos de diferentescomprimentos, tendo um diâmetro de, por exemplo, 1,0 a 5 mm. Taisformatos podem ser obtidos de uma maneira por si conhecida, por tabletagem,moldagem por extrusão ou extrusão. Para esta finalidade, adjuvantesconvencionais, por exemplo, lubrificantes, tais como grafite, óxido depolietileno, celulose ou ácidos graxos (tais como ácido esteárico) e/ouauxiliares de moldagem e agentes de reforço, tais como fibras de vidro,asbestos ou carbeto de silício podem ser adicionados ao material catalisador.Catalyst particles generally have an average (wider) diameter value of 0.5 to 20 mm, preferably 1 to 10 mm. These include, for example, tablet catalysts, for example, having a diameter of 1 to 7 mm, preferably 2 to 6 mm and a height of 3 to 5 mm, rings having, for example, an external diameter of 4 to 7 mm. preferably 5 to 7 mm, a height of 4 to 7 mm, preferably 2 to 5 mm and a bore diameter of 2 to 3 mm, or filaments of different lengths having a diameter of, for example, 1.0 to 5 mm. Such formats may be obtained in a manner known per se by tableting, extrusion molding or extrusion. For this purpose, conventional adjuvants, for example, lubricants such as graphite, polyethylene oxide, cellulose or fatty acids (such as stearic acid) and / or casting aids and reinforcing agents such as glass fibers, asbestos or silicon carbide may be used. be added to the catalyst material.
Uma forma de realização especial de catalisadores suportadoscompreende catalisadores revestidos. Os catalisadores revestidos são tambémpreferivelmente adequados para o processo de acordo com a presenteinvenção. Os catalisadores revestidos compreendem um material catalíticoaplicado na forma de um revestimento em um suporte. Eles podem estarpresentes na forma de esferas, anéis, cilindros, cubos, cubóides ou outroscorpos geométricos. Independente do tipo e composição do materialcataliticamente ativo, as partículas catalisadoras revestidas podem serprovidas em princípio trazendo-se o suporte em contato com um aglutinantelíquido e o material cataliticamente ativo, aplicando-se uma camada domaterial ao suporte e então, se apropriado, parcialmente removendo-se oaglutinante. A fim de fornecer as partículas catalisadoras, o materialcataliticamente ativo é aplicado já em sua forma cataliticamente ativapreparada, por exemplo, como óxido misto calcinado. Processos adequadospara a preparação de catalisadores revestidos são descritos, por exemplo, emDE-A-29 09 671 e em EP-A-714 700. De acordo com o processo mencionadopor último, o suporte é primeiro umedecido com o aglutinante líquido, umacamada de material catalisador ativo é então unida à superfície do corpo desuporte umedecido trazendo-o em contato com material catalisador ativo,seco, finamente dividido e, se apropriado, o aglutinante líquido é entãoparcialmente removido. Em uma forma de realização especial, as etapas deumedecimento do suporte, trazendo-o em contato com o material catalisador,e remoção do aglutinante líquido são repetidas uma vez ou diversas vezes atéa desejada espessura de camada do catalisador revestido ser alcançada.A special embodiment of supported catalysts comprises coated catalysts. Coated catalysts are also preferably suitable for the process according to the present invention. Coated catalysts comprise a catalytic material applied as a coating on a support. They may be present in the form of spheres, rings, cylinders, cubes, cuboids or other geometric bodies. Regardless of the type and composition of the catalytically active material, the coated catalyst particles can in principle be provided by bringing the support into contact with a liquid binder and the catalytically active material by applying a layer of the material to the support and then, if appropriate, partially removing it. become agglutinating. In order to provide the catalyst particles, the catalytically active material is already applied in its prepared catalytically active form, for example as calcined mixed oxide. Suitable processes for the preparation of coated catalysts are described, for example, in DE-A-29 09 671 and EP-A-714 700. According to the last mentioned process, the support is first moistened with the liquid binder, a layer of material. The active catalyst is then attached to the surface of the moistened support body by bringing it into contact with dry, finely divided active catalyst material and, if appropriate, the liquid binder is then partially removed. In a special embodiment, the steps of dampening the carrier into contact with the catalyst material and removing the liquid binder are repeated once or several times until the desired layer thickness of the coated catalyst is achieved.
Uma outra forma de realização especial de catalisadoressuportados compreende catalisadores preparados por métodos deimpregnação. Para esta finalidade, os catalisadores suportados compreendecatalisadores preparados por métodos de impregnação. Para esta finalidade, oscomponentes catalisadores cataliticamente ativos ou seus compostosprecursores podem ser aplicados ao material de suporte. Em geral, soluçõesde sal aquosas dos componentes, por exemplo, soluções aquosas de seushaletos, sulfatos, nitratos etc. são aplicadas para impregnar o material desuporte. O componente de cobre também pode ser aplicado, por exemplo, naforma de uma solução aquosa de seus sais de complexo de amina, porexemplo, como solução [Cu(NH3)4] SO4 ou como [Cu(NH3)4](NO3)2, seapropriado na presença de carbonato de sódio, no material de suporte.Another special embodiment of supported catalysts comprises catalysts prepared by impregnation methods. For this purpose, supported catalysts comprise catalysts prepared by impregnation methods. For this purpose, catalytically active catalyst components or their precursor compounds may be applied to the support material. In general, aqueous salt solutions of the components, for example aqueous solutions of their halides, sulfates, nitrates etc. are applied to impregnate the support material. The copper component may also be applied, for example, as an aqueous solution of its amine complex salts, for example, as [Cu (NH3) 4] SO4 solution or as [Cu (NH3) 4] (NO3) 2. , appropriate in the presence of sodium carbonate in the support material.
Naturalmente, complexos de cobre amina que não aqueles mencionados pormeio de exemplo, podem também ser usados com o mesmo sucesso para apreparação do catalisador.Of course, copper amine complexes other than those mentioned by way of example can also be used with the same success for catalyst preparation.
A impregnação do material de suporte com os compostosprecursores dos componentes cataliticamente ativos pode ser realizada, emprincípio, em um estágio ou em uma pluralidade de estágios. A impregnaçãopode ser realizada em aparelhos de impregnação convencionais, por exemplo,tambores de impregnação. Após secagem e/ou calcinação, o catalisadorpreparado é então obtido. A secagem das moldagens do catalisadorimpregnado pode se realizada continuamente ou em bateladas, por exemplo,em fornos de correia ou bandeja. A secagem pode ser realizada em umacorrente de gás, por exemplo, em uma corrente de gás ou uma corrente denitrogênio. Dependendo da pressão aplicada é geralmente realizada emtemperaturas de 50 a 200°C, preferivelmente de 80 a 150°C. A calcinação docatalisador, secado antecipadamente, se apropriado, é realizada em geral emtemperaturas de 200 a 800°C, preferivelmente de 500 a 700°C. A calcinação,como a secagem, pode ser realizada continuamente ou em bateladas, porexemplo, em fornos de correia ou bandeja. A calcinação pode ser realizadaem pressão atmosférica ou pressão reduzida e/ou em uma corrente de gás, porexemplo, em uma corrente de ar ou corrente de hidrogênio. Um pré-tratamento com hidrogênio ou gases compreendendo hidrogênio, em geral sobcondições que correspondam às condições de hidrogenação, serve pararedução/ativação preliminar do catalisador de hidrogenação. Entretanto, ocatalisador pode também ser reduzido in situ sob as condições especificadasno caso da hidrogenação, preferivelmente sob pressão (por exemplo, em umapressão de hidrogênio de cerca de 100 a 325 bar).Impregnation of the carrier material with the parent compound precursors of the catalytically active components may be carried out at one stage or in a plurality of stages. Impregnation may be performed on conventional impregnation apparatus, for example impregnation drums. After drying and / or calcination, the prepared catalyst is then obtained. Drying of the impregnated catalyst moldings may be carried out continuously or in batches, for example in belt or tray ovens. Drying can be carried out in a gas stream, for example in a gas stream or a nitrogen stream. Depending on the applied pressure it is generally carried out at temperatures of 50 to 200 ° C, preferably from 80 to 150 ° C. Pre-dried calcination of the catalyst, if appropriate, is generally carried out at temperatures of 200 to 800 ° C, preferably from 500 to 700 ° C. Calcination, such as drying, can be performed continuously or in batches, for example in belt or tray ovens. Calcination may be performed at atmospheric or reduced pressure and / or in a gas stream, for example in an air stream or hydrogen stream. A pretreatment with hydrogen or hydrogen-comprising gases, generally under conditions that meet the hydrogenation conditions, serves for the preliminary reduction / activation of the hydrogenation catalyst. However, the catalyst may also be reduced in situ under the conditions specified in the case of hydrogenation, preferably under pressure (e.g., at a hydrogen pressure of about 100 to 325 bar).
Na hidrogenação, o glicerol e o 1,2-propanodiol resultanteestão preferivelmente presentes na fase líquida.In hydrogenation, the resulting glycerol and 1,2-propanediol are preferably present in the liquid phase.
Os catalisadores podem ser dispostos, por exemplo, em umleito fixo ou podem ser usados como uma suspensão. A hidrogenação pode,portanto, ser realizada, por exemplo, pelo procedimento de leito lento ou oprocedimento de fase líquida. Para a hidrogenação de fase líquida, oscatalisadores são preferivelmente usados em forma finamente dividida, porexemplo, como pó, em suspensão. Na hidrogenação na fase lenta, oscatalisadores são usados como moldagens, como descrito acima, por exemplona forma de cilindros, tabletes, pastilhas, rodas de vagão, anéis, estrelas ouextrusados comprimidos, tais como extrusados sólidos, extrusados polilobais,extrusados ocos e corpos em colméia. Hidrogênio em excesso épreferivelmente circulado, sendo possível que uma pequena parte sejadescarregada como gás residual para remover materiais inertes. É possívelutilizar-se um reator ou uma pluralidade de reatores que possam serconectados em série ou em paralelo entre si.Catalysts may be arranged, for example, in a fixed bed or may be used as a suspension. Hydrogenation can therefore be performed, for example, by the slow bed procedure or liquid phase procedure. For liquid phase hydrogenation, catalysts are preferably used in finely divided form, e.g. as a powder in suspension. In slow phase hydrogenation, catalysts are used as moldings, as described above, for example in the form of cylinders, tablets, pads, wagon wheels, rings, stars or extruded tablets, such as solid extrusions, polylobal extrusions, hollow extrusions and beehive bodies. . Excess hydrogen is preferably circulated, and a small portion may be discharged as waste gas to remove inert materials. A reactor or a plurality of reactors may be used which may be connected in series or in parallel with one another.
A temperatura da hidrogenação da etapa b) é preferivelmentede 150 a 300°C, em particular de 175 a 250°C.The hydrogenation temperature of step b) is preferably from 150 to 300 ° C, in particular from 175 to 250 ° C.
A pressão de reação na etapa b) é preferivelmente de 140 bar a250 bar.The reaction pressure in step b) is preferably from 140 bar to 250 bar.
A relação molar do hidrogênio para glicerol é preferivelmentede 2:1 a 500:1, preferivelmente de 3:1 a 100:1.The molar ratio of hydrogen to glycerol is preferably from 2: 1 to 500: 1, preferably from 3: 1 to 100: 1.
A velocidade espacial do catalisador no procedimento contínuo épreferivelmente de 0,1 a 1, mais preferivelmente de 0,2 a 0,6 e, em particular, de0,3 a 0,6 kg de glicerol a ser hidrogenado por kg (catalisador) por h.The spatial velocity of the catalyst in the continuous procedure is preferably from 0.1 to 1, more preferably from 0.2 to 0.6, and in particular from 0.3 to 0.6 kg of glycerol to be hydrogenated per kg (catalyst) per H.
A conversão, baseada em glicerol, é preferivelmente de pelo menos90%, em particular pelo menos 95%. A seletividade, baseada em 1,2-propanodiol, épreferivelmente de pelo menos 85%, particularmente preferível pelo menos 90%,no processo de acordo com a presente invenção. Com freqüência, mesmoseletividades mais elevadas de até 95% ou mais podem ser conseguidas.The conversion based on glycerol is preferably at least 90%, in particular at least 95%. The selectivity based on 1,2-propanediol is preferably at least 85%, particularly preferably at least 90% in the process according to the present invention. Often even higher selectivities of up to 95% or more can be achieved.
A hidrogenação é convenientemente realizada continuamente.Hydrogenation is conveniently performed continuously.
A descarga de hidrogenação substancialmente compreende 1,2-propanodiol.The hydrogenation discharge substantially comprises 1,2-propanediol.
Outros constituintes são, entre outros, metanol, etanol, n-propanol,isopropanol, 1,3-propanodiol, glicerol, etileno glicol e água. A descarga dehidrogenação pode então ser elaborada por métodos convencionaisconhecidos da pessoa hábil na arte. Por exemplo, pode ser usada elaboraçãotérmica, preferivelmente destilação, adsorção, troca de íons, um método deseparação de membrana, cristalização ou extração ou uma combinação dedois ou mais destes métodos. Preferida é uma elaboração por destilação. Estapode, em princípio, ser realizada por métodos de destilação convencionaisconhecidos da pessoa hábil na arte. Aparelhos adequados para a elaboraçãodestilativa compreende colunas de destilação, tais como colunas de bandeja,que podem ser equipadas com tampas, placas perfuradas, bandejas perfuradas,guarnecimentos empilhados, guarnecimentos despejados, válvulas, retiradaslaterais etc. evaporadores, tais como evaporadores de película fina,evaporadores de película cadente, evaporadores de circulação forçada,evaporadores Sambay etc. e suas combinações. Glicerol ainda presente nadescarga de hidrogenação pode ser reciclado para o estágio de hidrogenação,se apropriado, após ser separado pela destilação.Other constituents are, among others, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, 1,3-propanediol, glycerol, ethylene glycol and water. The hydrogenation discharge can then be elaborated by conventional methods known to the person skilled in the art. For example, thermal elaboration, preferably distillation, adsorption, ion exchange, a membrane separation, crystallization or extraction method or a finger combination or more of these methods may be used. Preferred is a distillation preparation. This can in principle be performed by conventional distillation methods known to the skilled person in the art. Suitable distillation apparatus comprises distillation columns, such as tray columns, which may be equipped with lids, perforated plates, perforated trays, stacked trims, dumped trims, valves, side removals, etc. evaporators such as thin film evaporators, falling film evaporators, forced circulation evaporators, Sambay evaporators etc. and their combinations. Glycerol still present in the hydrogenation charge may be recycled to the hydrogenation stage, if appropriate, after being distilled off.
A invenção é explicada mais detalhadamente com referênciaaos seguintes exemplos não limitativos.The invention is explained in more detail with reference to the following non-limiting examples.
ExemplosExamples
Glicerol das qualidades de glicerol farmacêutico e glicerolpuro da Biodiesel Schwarzheide GmbH foi usado como carga de alimentaçãopara os experimentos de avaliação do catalisador. A Tabela 1 mostra os dadosanalíticos do glicerol usado.Glycerol of the pharmaceutical glycerol and pure glycerol qualities from Biodiesel Schwarzheide GmbH was used as feedstock for catalyst evaluation experiments. Table 1 shows the analytical data of glycerol used.
Tabela 1Table 1
<table>table see original document page 38</column></row><table><table> table see original document page 38 </column> </row> <table>
A análise do glicerol do carga de alimentação e da descarga dereação é realizada por cromatografia gasosa (dados em%GC por área).Glycerol analysis of feed loading and discharge is performed by gas chromatography (data in% GC per area).
Aparelho HP 5890-2 com amostradorHP 5890-2 sampler device
Faixa: 2Range: 2
Coluna: 30 m DBWax; espessura película: 0,25 μπιVolume da amostra:Column: 30 m DBWax; Film thickness: 0.25 μπι Sample volume:
Gás carreador:Carrier Gas:
Taxa de fluidoFluid rate
temperatura injetor:injector temperature:
Detector:Detector:
Temperatura Detector:Temperature Detector:
Programa temperatura:Temperature program:
1 μl1 μl
HélioHelium
100 ml/min100 ml / min
240°C240 ° C
FID (detector de ionização de chama)FID (flame ionization detector)
250°C250 ° C
min a 40°C, 10°C/min a 240°C 15 min amin at 40 ° C, 10 ° C / min at 240 ° C 15 min at
240°C240 ° C
Tempo de funcionamento total 45 minCatalisadores contendo cobre de diferentes composições foramtestados (cf. tabela 2).Total working time 45 minCatalysts containing copper of different compositions were tested (see table 2).
Tabela 2: Resumo dos catalisadores testadosTable 2: Summary of Catalysts Tested
<table>table see original document page 39</column></row><table><table> table see original document page 39 </column> </row> <table>
* quanto a B, porém temperatura de calcinação mais elevada (de 400 a500°C)* for B, but higher calcination temperature (from 400 to 500 ° C)
** da Aldrich** by Aldrich
Os catalisadores foram ativados por 10 h em temperatura de200°C e uma pressão de hidrogênio de 50 bar antes da reação.The catalysts were activated for 10 h at a temperature of 200 ° C and a hydrogen pressure of 50 bar before the reaction.
Método geral para realizar os testes de catalisador em bateladaGeneral method for batch batch catalyst testing
Glicerol farmacêutico tendo um teor de água de 20% foiusado. O catalisador foi inicialmente colocado em um mini autoclave de 0,3 1e o autoclave foi fechado e foi testado quanto a vazamentos com 200 bar N2em temperatura ambiente. Os extrusados de catalisador foram usados naforma de moldagens e os extrusados foram cominuídos antecipadamente paraa preparação das suspensões de catalisador.Pharmaceutical glycerol having a water content of 20% was used. The catalyst was initially placed in a 0.31 min autoclave and the autoclave was closed and was tested for leaks at 200 bar N2 at room temperature. Catalyst extrudates were used in the form of moldings and extrudates were comminuted in advance for the preparation of catalyst suspensions.
Em seguida, o autoclave foi despressurizado e a ativação docatalisador realizada. Para esta finalidade, 50 bar H2 foram forçados ememperatura ambiente, o aquecimento foi então realizado em uma temperaturainterna de 200°C e a temperatura foi mantida por cerca de 10 h sem agitação.Após esfriar a 30°C e subseqüente inertização com N2, o autoclave foievacuado e a solução de reação foi aspirada.Then the autoclave was depressurized and the activation of catalyst performed. For this purpose, 50 bar H2 were forced at room temperature, heating was then performed at an internal temperature of 200 ° C and the temperature was maintained for about 10 h without agitation. After cooling to 30 ° C and subsequent inertization with N2, the The autoclave was evacuated and the reaction solution was aspirated.
Para a reação do glicerol, 50 bar H2 foram forçados emtemperatura ambiente e a mistura de reação foi aquecida a 215 0C comagitação (velocidade de 700 a 1000 rpm). A pressão resultante no autoclavefoi suplementada com H2 à pressão final desejada de 200 bar. O hidrogênioconsumido na reação foi reabastecido. O tempo de realização dosexperimentos foi de 10 horas. Após o fim do tempo de realização doexperimento, o autoclave foi esfriado à temperatura ambiente edespressurizado. A análise das amostras e descargas foi realizada por meio decromatografia gasosa por integração das áreas dos picos (% por área). Osresultados são mostrados na tabela 3.For the glycerol reaction, 50 bar H2 were forced at room temperature and the reaction mixture was heated to 215 ° C with co-operation (700 to 1000 rpm speed). The resulting autoclave pressure was supplemented with H2 at the desired final pressure of 200 bar. The hydrogen consumed in the reaction was replenished. The time of the experiments was 10 hours. After the end of the experiment, the autoclave was cooled to room temperature and depressurized. The analysis of samples and discharges was performed by gas chromatography by integration of peak areas (% per area). The results are shown in table 3.
Tabela 3: Comparação do catalisador do leito fixo e procedimentos desuspensãoTable 3: Comparison of fixed bed catalyst and de-suspension procedures
<table>table see original document page 40</column></row><table>Método geral para a hidrogenação contínua empregando-se catalisadores deleito fixo<table> table see original document page 40 </column> </row> <table> General method for continuous hydrogenation using fixed delight catalysts
Foi usado glicerol farmacêutico, tendo um teor de água de10%. Os experimentos foram realizados em um aparelho de laboratóriooperado continuamente a 200 a 240 bar. As séries experimentais 9 a 11 foramoperadas para simular o reator principal com circulação de líquido noprocedimento de fase líquida. Em cada caso 70 ml dos catalisadores foramusados.Pharmaceutical glycerol was used, having a water content of 10%. The experiments were performed in a laboratory apparatus continuously operated at 200 to 240 bar. Experimental series 9 to 11 were operated to simulate the main reactor with liquid circulation in the liquid phase procedure. In each case 70 ml of the catalysts were used.
A estrutura da unidade e a descrição do processo são descritasabaixo:The unit structure and process description are described below:
A unidade consiste de um reator tubular de 75 ml Rl (0interno =12 mm, L = 800 mm), tendo três zonas de aquecimento aquecidaspor líquido, que é operado pelo procedimento de fase líquida. Se necessário,uma circulação de líquido, que é operada com controle de fluxo (Danfoss) viauma bomba HPLC, pode ser conectada. Todas as partes da unidade são feitasde metal e projetadas para uma pressão operacional de até 250 bar.The unit consists of a 75 ml R1 tubular reactor (internal = 12 mm, L = 800 mm), having three liquid heated heating zones, which is operated by the liquid phase procedure. If necessary, a flow of liquid, which is operated with flow control (Danfoss) via an HPLC pump, can be connected. All parts of the unit are made of metal and designed for an operating pressure of up to 250 bar.
A solução de glicerol (aquosa, concentração 90%) é medidacontinuamente, regulada por uma balança, dentro do reator Rl e é reagida sobcondições definidas (pressão, temperatura, velocidade espacial do catalisador)com hidrogênio para fornecer o produto desejado. O hidrogênio é suprido porcilindros de aço de 50 1, que são comprimidos à pressão requerida por meio deum compressor operado por ar comprimido. A pressão de reação desejada éestabelecida via controle de pressão (P2) na corrente de gás residual e aquantidade requerida de hidrogênio é alimentada dentro do reator Rl comcontrole de fluxo, via um medidor de fluxo de massa (Hi-Tec). A descarga doreator líquida é feita com controle de nível (recipiente B2) via uma bombaHPLC e coletada no recipiente de descarga (B5). A descarga do reator gasosoé passada via um vaso tampão (B4) e despressurizada por meio de umaválvula Recco controlada por pressão (P2).Na série experimental 15, as reações foram continuadas emuma unidade modificada (reator principal com circulação de líquido noprocedimento de leito lento, a jusante do reator sem circulação de líquido noprocedimento de fase líquida). Em todos os experimentos, o catalisador eraestável, nenhuma perda de catalisador ocorreu como resultado da chamada"lixiviação".The glycerol solution (aqueous, 90% concentration) is continuously measured, regulated by a scale within the reactor R1 and reacted under defined conditions (pressure, temperature, catalyst spatial velocity) with hydrogen to provide the desired product. Hydrogen is supplied by 50 l steel cylinders, which are compressed to the required pressure by means of a compressed air operated compressor. The desired reaction pressure is established via pressure control (P2) in the waste gas stream and the required amount of hydrogen is fed into the flow-controlled reactor R1 via a mass flow meter (Hi-Tec). Liquid reactor discharge is level controlled (container B2) via an HPLC pump and collected in the discharge container (B5). Gaseous reactor discharge is passed via a buffer vessel (B4) and depressurized via a pressure-controlled Recco valve (P2). In experimental series 15, reactions were continued in a modified unit (slow-flow main flow reactor main reactor). , downstream of the reactor without liquid circulation in the liquid phase procedure). In all experiments, the catalyst was stable, no catalyst loss occurred as a result of so-called "leaching".
Tabela 4: Resultados dos experimentos contínuos (melhor ajuste de cadasérie experimental)Table 4: Results of continuous experiments (best fit of experimental record)
<table>table see original document page 42</column></row><table><table> table see original document page 42 </column> </row> <table>
LR = reciclagem de líquido (circulação) da saída do reator para a entrada doreatorLR = liquid recycling (circulation) from reactor outlet to inlet reactor
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