BRPI0715230B1

BRPI0715230B1 - processo e dispositivo para o preparo de ácido acrílico

Info

Publication number: BRPI0715230B1
Application number: BRPI0715230A
Authority: BR
Inventors: Hengstermann Axel; Kuppinger Franz-Felix; Stochniol Guido
Original assignee: Evonik Degussa Gmbh; Evonik Stockhausen Gmbh
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2017-05-09
Also published as: US8293941B2; CN101528658B; US20130253149A1; US20110105791A1; US8198481B2; DE102006039203B4; WO2008023039A1; BRPI0715230A2; US8895683B2; EP2066611A1; EP2066611B1; JP2010501526A; EP2066611B2; DE102006039203A1; US20130053522A1; US8481784B2; US20120232233A1; CN101528658A

Description

PROCESSO E DISPOSITIVO PARA O PREPARO DE ÁCIDO ACRÍLICO

[0001] A presente invenção é relativa a um processo para o preparo de ácido, a um dispositivo para o preparo de ácido acrílico, a um processo para o preparo de poliacrilatos, a um dispositivo para o preparo de poliacrilatos, ao uso de ácido acrílico e ácido acrílico, poliacrilatos e compostos químicos que os contenham, em particular superabsorventes e fraldas.

[0002] Ácido acrílico é um composto inicial de grande importância técnica. Ele serve, entre outras coisas, para o preparo de poliacrilatos, em particular poliacrilatos de ligação cruzada parcialmente neutralizados, que, em seu estado seco e substancialmente anidro, têm uma alta capacidade de absorção de água. Essa absorção pode chegar a mais de dez vezes seu próprio peso. Devido à alta capacidade de absorção, polímeros absorventes são adequados à incorporação em estruturas e objetos absorventes de água, como, por exemplo, fraldas de bebês, produtos de incontinência ou toalhas sanitárias. Esses polímeros absorventes são também chamados de "superabsorventes", na literatura. Quanto a isso, faz-se referência a "Modem Superabsorbent Polymer TechnologyF.L. Buchholz, A. T. Graham, Wiley-VCH, 1998.

[0003] Ácido acrílico é convencionalmente obtido a partir de propileno através de uma oxidação em fase gasosa, realizada em dois estágios, na qual o propileno é primeiramente oxidado para dar gerar acroleína, que é então, por sua vez, reagida para gerar ácido acrílico. Uma desvantagem desse processo em dois estágios para o preparo de ácido acrílico é que, por um lado, as temperaturas utilizadas nos dois estágios de reação, que ficam convencionalmente entre 300°C e 450°C, levam à formação de produtos indesejáveis de degradação. Isso, por sua vez, resulta na obtenção de uma quantidade indesejavelmente grande de impurezas, que podem também ser polimerizáveis e incorporadas à cadeia polimérica durante o preparo de superabsorventes por polimerização de ácido acrílico via radicais livres na presença de agentes formadores de ligações cruzadas. Isso provoca um efeito adverso nas propriedades dos superabsorventes. Aldeídos, em particular, como, por exemplo, furfural, acroleína ou benzaldeído, agem, além disso, como inibidores na polimerização via radicais livres, com a consequência de que os polímeros ainda terão quantidades consideráveis de constituintes solúveis se eles não forem extraídos do ácido acrílico empregado na polimerização por etapas elaboradas de purificação.

[0004] É ainda digno de nota que, se superabsorventes são empregados em artigos de higiene e em produtos para tratamento de machucados, o requerimento de aceitabilidade tóxica é muito alto. Isso significa que os reagentes utilizados para o preparo dos superabsorventes devem, da mesma forma, possuir a pureza mais alta possível. É de grande importância, portanto, que seja fornecido ácido acrílico como reagente principal de maneira barata e numa forma que seja tão pura quanto possível para o preparo de superabsorventes.

[0005] Uma desvantagem adicional do processo convencional para o preparo de ácido acrílico é que o reagente empregado (propileno) é preparado a partir de óleo cru e, portanto, de matérias-primas não-regeneráveis, o que é uma desvantagem a longo prazo, sobretudo pelo aspecto econômico e também pelo fato de que a obtenção de petróleo cru apresenta custos e dificuldade crescentes.

[0006] Nesse caso, também, algumas maneiras de se contornar esse problema já estão descritas na técnica precedente. É, assim, conhecida, particularmente, a obtenção de ácido acrílico a partir de ácidos hidroxi-propiônicos, por exemplo, ácido 2-hidroxi-propiônico ou ácido 3-hidroxi-propiônico, através da desidratação do ácido hidroxi-propiônico.

[0007] O preparo de ácido 2-hidroxi-propiônico através de uma rota fermentativa a partir de biomassa, como glicose ou melaços, e através de uma rota sintética, é conhecido, entre outras fontes, da PEP Review 96-7 "Lactic acid by Fermentation", por Ronald Bray, de junho de 1998.

[0008] Em WO-A-03/62173, é descrito o preparo de ácido 3-hidroxi-propiônico, que pode servir, entre outras coisas, como uma substância inicial para síntese de ácido acrílico. Nesse contexto, de acordo com o que é ensinado em WO-A-03/62173, a-alanina é primeiramente formada por fermentação a partir de piruvato, e então convertida em beta-alanina por meio da enzima 2,3-aminomutase. A β-alanina, por sua vez, é convertida, via β-alanil-CoA, acrilil-CoA, 3-hidroxi- propionil-CoA, ou via semialdeído ácido malônico, em ácido 3-hidroxi-propiônico, a partir do qual é obtido ácido acrílico após uma desidratação.

[0009] Em WO-A-02/42418, é descrita uma outra rota para o preparo de, por exemplo, ácido 3-hidroxi-propiônico a partir de matérias-primas regeneráveis. Nesse contexto, piruvato é primeiro convertido em lactato, a partir do qual lactil-CoA é subsequentemente formada. A lactil-CoA é então convertida, via acrilil-CoA e 3-hidroxi-propionil-CoA, em ácido 3-hidroxi-propiônico. Um rota adicional para o preparo de ácido 3-hidroxi-propiônico, descrita em WO-A-02/42418, envolve a conversão de glicose via propionato, propionil-CoA, acrilil-CoA e 3-hidroxi-propionil-CoA. Essa publicação também descreve a conversão de piruvato em ácido 3-hidroxi-propiônico via acetil-CoA e malonil-CoA. O ácido 3-hidroxi-propiônico obtido pelas rotas particulares pode ser convertido em ácido acrílico através de uma desidratação.

[0010] Em WO-A-Ol/16346, é descrito o preparo fermentativo de ácido 3-hidroxi-propiônico a partir de glicerol, no qual são empregados um microorganismo que expressa o gene dhaB de Klebsiella pneumoniae (um gene que codifica a glicerol desidratase) e um gene que codifica uma aldeído desidrogenase. Ácido 3-hidroxi-propiônico é formado, dessa maneira, a partir de glicerol, via 3-hidroxi-propionaldeído, e pode então ser convertido em ácido acrílico por desidratação.

[0011] Independentemente da rota enzimática pela qual o ácido hidroxi-propiônico é obtido por fermentação, após o processo fermentativo uma composição aquosa torna-se presente, a qual ainda contém, além do ácido hidroxi-propiônico, numerosos subprodutos, como, por exemplo, células, biomassa não-convertida, sais e produtos de metabolismo formados juntamente com o ácido hidroxi-propiônico.

[0012] Para que se possa utilizar o ácido hidroxi-propiônico como material inicial para o preparo de ácido acrílico, é vantajoso que ele seja primeiramente concentrado e purificado. Nesse contexto, em relação à purificação do ácido 3-hidroxi-propiônico, sabe-se, a partir de WO-A-02/090312, que primeiro adiciona-se amônia à solução de fermentação para neutralização, de forma que o ácido 3-hidroxi-propiônico seja convertido em seu sal de amônio. A solução de fermentação obtida dessa forma entra, então, em contato com um agente de extração com alto ponto de ebulição e a mistura é aquecida, com a amônia e a água sendo arrastadas sob vácuo e o ácido 3-hidroxi-propiônico livre formado sendo extraído para a fase orgânica. Dessa maneira, é obtida uma fase orgânica contendo ácido 3-hidroxi-propiônico, da qual o ácido 3-hidroxi-propiônico pode ser reextraído ou na qual, após adição de um catalisador apropriado, o ácido 3-hidroxi-propiônico pode ser convertido em ácido acrílico. A desvantagem do processo de "salt-splitting" descrito em WO-A-02/090312 é, entre outras, que, por um lado, a fase aquosa a ser purificada deve conter o ácido 3-hidroxi-propiônico em uma quantidade de pelo menos 25% (peso) para tornar possível uma purificação efetiva através do chamado processo de "salt-splitting". Como concentrações de ácido 3-hidroxi-propiônico altas como essa não podem ser obtidas com os processos de fermentação atualmente conhecidos para o preparo de ácido 3-hidroxi-propiônico, é necessário primeiro que se concentre o teor de ácido 3-hidroxi-propiônico na solução de fermentação. Isso é convencionalmente efetuado evaporando-se a água para fora da solução de fermentação. Desvantagens adicionais do processo de purificação descrito em WO-A-02/090312 são que, por um lado, esse processo envolve a adição de um solvente com alto ponto de ebulição à solução de fermentação, que deve ser separado do ácido 3-hidroxi-propiônico mais adiante no processo, e, por outro lado, na purificação de ácido 3-hidroxi-propiônico de soluções de fermentação que incluem numerosos subprodutos orgânicos esses subprodutos orgânicos são também, ao menos parcialmente, extraídos para o solvente orgânico. Nesse caso, é necessário que a fase orgânica obtida pelo "salt-splitting" seja adicionalmente purificada para que se obtenha ácido 3-hidroxi-propiônico com uma pureza satisfatória.

[0013] Em relação à purificação do ácido 2-hidroxi-propiônico (= ácido lático) a partir de soluções aquosas, é conhecido de WO-A-95/024496 que a solução aquosa é primeiro combinada, por meio de um agente de extração compreendendo uma trialquilamina imiscível em água tendo um total de 18 carbonos, na presença de dióxido de carbono sob uma pressão parcial de pelo menos 345 x 103 Pascal, para formar uma fase aquosa e uma fase orgânica, e o ácido lático, que está na fase orgânica, é em seguida extraído dessa fase orgânica por meio de água, por exemplo. Aqui, também, a desvantagem do processo de purificação é a de que, no caso de uma solução de fermentação como a composição inicial, não apenas o ácido lático como também outros subprodutos são dissolvidos na fase orgânica, de modo que não se obtém uma solução pura de ácido lático na reextração com água.

[0014] Na desidratação de ácido hidroxi-propiônico para dar origem a ácido acrilico, água também é obtida. Mesmo se foram empregadas soluções altamente concentradas de ácido hidroxi-propiônico, ou mesmo ácido hidroxi-propiônico relativamente puro, deve ser conduzida, portanto, a purificação de uma mistura aquosa de ácido acrilico, ácido hidroxi-propiônico e, opcionalmente, subprodutos obtidos durante a desidratação.

[0015] É proposta, em WO-A-2004/76398, uma destilação a vácuo com dodecanol como uma separação adicional de uma mistura de ácido acrilico e ácido 3-hidroxi-propiônico. Entretanto, esse processo brando é desvantajoso devido ao uso de dodecanol.

[0016] A presente invenção foi baseada no objetivo de mitigar, ou mesmo superar, no presente contexto, as desvantagens advindas da técnica precedente.

[0017] Em particular, a presente invenção foi baseada no objetivo de proporcionar um processo para o preparo de ácido acrilico a partir de uma fase fluida, de preferência baseada em uma solução aquosa de fermentação, com a qual um ácido acrílico tão puro quanto possível, ou um ácido acrílico aquoso tão puro quanto possível, possa ser obtido sob condições tão brandas e simples quanto possível. Esse processo de purificação deve ser de tal forma que possa ser conduzido adicionando-se a menor quantidade possível de solventes orgânicos, ou até mesmo sem sua adição.

[0018] A presente invenção foi baseada, além disso, no objetivo de proporcionar um processo para o preparo de ácido acrílico e um processo para o preparo de poliacrilato que tornem possível um preparo de ácido acrílico, em particular a partir de biomassa, que seja tão brando e simples quanto possível.

[0019] A presente invenção também foi baseada no objetivo de proporcionar dispositivos para o preparo de ácido acrílico e seus polímeros, com os quais tais processos possam ser conduzidos.

[0020] De forma geral, a meta de se projetar o procedimento do processo particularmente tão eficiente e barato quanto possível, dando origem a produtos tão puros quanto possível, deve ser perseguida, sendo que devem ser utilizados, tanto quanto possível, matérias-primas regeneráveis como substâncias iniciais. Contribui-se, assim, para que o preparo de ácido acrílico baseado em matérias-primas regeneráveis seja não apenas mais sustentável e ecologicamente mais vantajoso que a rota petroquímica convencional para o preparo de ácido acrílico, que ocorre, em geral, via propileno, mas também economicamente interessante.

[0021] Uma contribuição para que se atinjam os objetivos acima mencionados é feita, de acordo com a invenção, pelo processo para o preparo de ácido acrílico, pelo dispositivo para o preparo de ácido acrílico, pelo processo para o preparo de poliacrilatos, pelo dispositivo para o preparo de poliacrilatos e por ácido acrílico, poliacrilatos e compostos químicos que os contenham, em particular superabsorventes e fraldas, conforme descrito, em particular, nas reivindicações independentes e dependentes. Concretizações e desenvolvimentos adicionais, cada um dos quais podendo ser combinados individualmente ou, conforme o desejado, um com o outro, são o assunto em particular das reivindicações dependentes.

[0022] De acordo com a invenção, o processo para o preparo de ácido acrílico compreende as etapas de processo: (al) prover ácido hidroxi-propiônico, de preferência ácido 2-hidroxi-propiônico e, mais preferivelmente, ácido 3-hidroxi-propiônico, a partir de um material biológico, para dar origem a um fluido Fl contendo ácido hidroxi-propiônico, de preferência ácido 2-hidroxi-propiônico ou ácido 3-hidroxi-propiônico, mais preferivelmente ácido 3-hidroxi-propiônico, em particular uma fase aquosa Pl, (a2) desidratar o ácido hidroxi-propiônico, de preferência ácido 2-hidroxi-propiônico ou ácido 3-hidroxi-propiônico, mais preferivelmente ácido 3-hidroxi-propiônico, para dar origem a um fluido F2 contendo ácido acrílico, em particular uma fase aquosa P2, (a3) purificar o fluido F2 contendo ácido acrílico, de preferência a fase aquosa P2, através de uma cristalização em suspensão ou uma cristalização em camada, para dar origem a uma fase purificada.

[0023] Os termos "ácido acrílico", "ácido hidroxi-propiônico", "ácido 2-hidroxi-propiônico" e "ácido 3-hidroxi-propiônico", conforme utilizados aqui, sempre descrevem, nesse contexto, o ácido carboxílico correspondente na forma em que estão presentes nos fluidos F1 ou F2 sob dadas condições de pH. Os termos, portanto, sempre incluem a forma pura de ácido (ácido acrílico, ácido hidroxi-propiônico, ácido 2-hidroxi-propiônico ou ácido 3-hidroxi-propiônico), a forma pura de base (acrilato, hidroxi-propionato, 2-hidroxi-propionato ou 3-hidroxi-propionato) e misturas das formas protonada e desprotonada dos ácidos.

[0024] De acordo com a invenção, é preferível no processo que ao menos uma (e de preferência ao menos duas) das etapas do processo ocorra continuamente e não tenha que ser constantemente interrompida por reações em batelada e recomeçada. De preferência, pelo menos as etapas de desidratação e de cristalização e, preferivelmente, em particular, todas as etapas são conduzidas simultaneamente.

[0025] De acordo com uma concretização em particular do processo de preparo, de acordo com a invenção, o fluido Fl inicialmente introduzido na etapa de processo (al) é uma fase aquosa Pl, com essa fase aquosa Pl sendo obtida por um processo compreendendo as seguintes etapas de processo: i) preparar, de preferência preparar fermentativamente, ácido hidroxi-propiônico a partir de um material biológico, preferivelmente, em particular, a partir de carboidratos, em particular de glicose, ou de glicerol, em uma composição aquosa para dar origem a uma fase aquosa contendo ácido hidroxi-propiônico e microrganismos, ii) matar, opcionalmente, os microrganismos, de preferência aquecendo-se essa fase aquosa até temperaturas de pelo menos 100°C, preferivelmente, em particular, até pelo menos 110°C e ainda mais preferivelmente até pelo menos 120°C durante pelo menos 60 segundos, por exemplo 10 minutos e/ou pelo menos 30 minutos, iii) opcionalmente separar, removendo, os sólidos, em particular microrganismos ou material biológico não-reagido, da fase aquosa, de preferência através de sedimentação, centrifugação ou filtração.

[0026] Para o preparo preferivelmente fermentativo do ácido hidroxi-propiônico a partir de um material biológico na etapa de processo i), são empregados, de preferência, microrganismos recombinantes, preferivelmente, em particular, células recombinantes de bactérias, fungos ou leveduras. Microrganismos recombinantes particularmente preferíveis, de acordo com a invenção, são bactérias dos gêneros Corynebacterium, Brevibacterium, Bacillus, Lactobacillus, Lactococcus, Candida, Pichia, Kluveromyces, Saccharomyces, Bacillus, Escherichia e Clostridium, sendo mais preferíveis Bacillus flavum, Bacillus lactofermentum, Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae, Kluveromyces lactis, Candida blankii, Candida rugosa, Corynebacterium glutamicum, Corynebacterium efficiens e Pichia postoris e, mais ainda preferivelmente, Corynebacterium glutamicum.

[0027] Nesse contexto, é ainda mais preferível, de acordo com a invenção, que os microrganismos sejam geneticamente modificados de forma que, comparados à sua forma selvagem, eles apresentem uma formação de ácido hidroxi-propiônico a partir de um material biológico, de preferência a partir de carboidratos, como glicose, ou de glicerol, que seja aumentada, de preferência uma formação que seja aumentada em um fator de pelo menos 2, de preferência, em particular, de pelo menos 10, mais preferivelmente de pelo menos 100, ainda mais preferivelmente de pelo menos 1.000 e, acima de tudo, preferivelmente de pelo menos 10.000. Nesse contexto, esse aumento na formação de ácido hidroxi-propiônico pode, em princípio, ser efetuado através de todas as vias metabólicas conhecidas pela pessoa versada na técnica; no caso da formação de ácido 3-hidroxi-propiônico, em particular, através das rotas descritas nas publicações WO-A-03/62173, WO-A-02/42418 e WO-A-Ol/16346, e, no caso da formação de ácido 2-hidroxi-propiônico, em particular, linhagens do gênero Bacillus ou Lactobacillus, da maneira descrita, por exemplo, em DE 40 00 942 C2. A formação de ácidos hidroxi-propiônicos, em particular de ácidos 2- ou 3-hidroxi-propiônico, é, em particular, preferivelmente conduzida por meio de microrganismos recombinantes nos quais a atividade de uma ou mais enzimas relevantes à formação dos ácidos hidroxi-propiônicos correspondentes tenha sida aumentada, sendo possível que o aumento nas atividades da enzima seja efetuado por medidas conhecidas pela pessoa versada na técnica, particularmente por mutação ou aumentando-se a expressão gênica.

[0028] O contato entre os microrganismos geneticamente modificados pode ser promovido utilizando-se um meio nutriente apropriado, e, com isso, cultivado, continuamente ou descontinuamente, no processo em batelada, ou no processo em batelada alimentada ou em batelada repetidamente alimentada, com o propósito de se produzir ácido hidroxi-propiônico. Um processo semicontínuo, conforme é descrito em GB-A-1009370, também é concebível. Um sumário de métodos conhecidos de cultura é descrito no livro-texto de Chmiel ("Bioprozesstechnik 1. Einführung in die Bioverfahrenstechnik [Tecnologia de bioprocessos 1. Introdução à tecnologia de bioprocessos]" (Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1991)) ou no livro-texto de Storhas ("Bioreaktoren und periphere Einrichtungen [Biorreatores e equipamento periférico]", Vieweg Verlag, Braunschweig/Wiesbaden, 1994).

[0029] O meio de cultura a ser usado deve atender aos requerimentos das linhagens particulares de maneira adequada. Descrições de meios de cultura de vários microrganismos estão presentes no manual "Manual of Methods for General Bacteriology", da American Society for Bateriology (Washington, D.C., EUA, 1981).

[0030] Açúcares e carboidratos, como, por exemplo, glicose, sacarose, lactose, frutose, maltose, melaços, amido e celulose, óleos e gorduras, como, por exemplo, óleo de soja, óleo de girassol, óleo de amendoim e gordura de coco, ácidos graxos, como, por exemplo, ácido palmítico, ácido esteárico e ácido linoléico, alcoóis, como, por exemplo, glicerol e etanol, e ácidos orgânicos, como, por exemplo, ácido acético, podem ser utilizados como material biológico, particularmente como uma fonte de carbono. Essas substâncias podem ser usadas individualmente ou como uma mistura. 0 uso de carboidratos, em particular monossacarideos, oligossacarideos ou polissacarideos, como é descrito em US 6,01,494 e US 6,136,576, de açúcares C5 ou de glicerol, é particularmente preferível.

[0031] Compostos orgânicos nitrogenados, como peptonas, extrato de levedura, extrato de carne, extrato de malte, água de maceração de milho, farinha de soja e uréia, ou compostos inorgânicos, como sulfato de amônio, cloreto de amônio, fosfato de amônio, carbonato de amônio e nitrato de amônio, podem ser usados como uma fonte de nitrogênio. As fontes de nitrogênio podem ser usadas individualmente ou como uma mistura.

[0032] Ácido fosfórico, dihidrogeno-fosfato de potássio ou hidrogeno-fosfato de dipotássio, ou seus sais correspondentes contendo sódio, podem ser utilizados como uma fonte de fósforo. 0 meio de cultura deve, além disso, conter sais de metais, como, por exemplo, sulfato de magnésio ou sulfato de ferro, que são necessários para o crescimento. Finalmente, substâncias essenciais para o crescimento, tais como aminoácidos e vitaminas, podem ser usadas além das substâncias acima mencionadas. Além disso, precursores apropriados podem ser adicionados ao meio de cultura. As substâncias iniciais mencionadas podem ser adicionadas ao meio de cultura na forma de uma batelada única ou podem ser alimentadas durante a cultura de uma maneira apropriada.

[0033] Compostos básicos, como hidróxido de sódio, bicarbonato de sódio, hidróxido de potássio, amônia ou amônia aquosa, ou compostos ácidos, como ácido fosfórico ou ácido sulfúrico, são empregados de maneira apropriada para controlar o pH da cultura, com a adição de amônia sendo particularmente preferível. Agentes antiespuma, como, por exemplo, ésteres de poliglicol de ácidos graxos, podem ser empregados para controlar o desenvolvimento de espuma. Substâncias adequadas que tenham uma ação seletiva, como, por exemplo, antibióticos, podem ser adicionadas ao meio para manter a estabilidade de plasmídeos. Oxigênio, ou misturas gasosas contendo oxigênio, como, por exemplo, ar, são introduzidas na cultura para se obterem condições aeróbicas. A temperatura da cultura é geralmente de 20°C a 45°C, preferivelmente de 25°C a 40°C.

[0034] Em conexão com essa concretização em particular do processo, de acordo com a invenção, é preferível que a fase aquosa Pl preparada na etapa de processo (al) tenha uma composição Cl compreendendo: (Cl_l) 1% a 40% (peso) , de preferência 5% a 30% (peso) e, mais preferivelmente, 10% a 20% (peso) de ácido hidroxi-propiônico, de preferência ácido 2- ou 3- hidroxi-propiônico e, preferivelmente, em particular, ácido 3-hidroxi-propiônico, sais desses ácidos ou misturas dos mesmos, (Cl_2) 0,1% a 5% (peso), de preferência 0,3% a 2,5% (peso) e, mais preferivelmente, 0,5% a 1% (peso) de sais inorgânicos, (Cl_3) 0,1% a 30% (peso), de preferência 0,5% a 20% (peso) e mais preferivelmente 1% a 10% (peso) de compostos orgânicos que difiram do ácido hidroxi-propiônico, (Cl_4) 0% a 50% (peso), de preferência 1% a 40% (peso), mais preferivelmente 5% a 20% (peso) e, mais preferivelmente, 1% a 10% (peso) de sólidos, em particular sólidos de partes finas de plantas ou células e/ou fragmentos de células, em particular de microrganismos ou material biológico não-reagido, e (Cl_5) 20% a 90% (peso), de preferência 30% a 80% (peso) e, mais preferivelmente, 40% a 70% (peso) de água, sendo que a soma dos componentes (Cl____1) a (Cl_5) equivale a 100% (peso).

[0035] Essa fase fluida tem, preferivelmente, um pH numa faixa entre 5 e 8, de preferência entre 5,2 e 7 e preferivelmente, em particular, entre 5,5 e 6,5.

[0036] O sal do ácido hidroxi-propiônico é, preferivelmente, o sal de sódio, o sal de potássio, o sal de cálcio, o sal de amônio ou misturas desses, com o sal de amônio sendo particularmente preferível.

[0037] Os sais inorgânicos são preferivelmente escolhidos dentre o grupo contendo cloreto de sódio, cloreto de potássio, fosfatos, como fosfato de sódio, carbonato de sódio, bicarbonato de sódio, dihidrogeno-fosfato de potássio ou hidrogeno-fosfato de dipotássio, sulfato de magnésio, sulfato de ferro, cloreto de cálcio, sulfato de cálcio ou sais de amônio, como sulfato de amônio, cloreto de amônio, fosfato de amônio, carbonato de amônio ou nitrato de amônio.

[0038] Os compostos orgânicos que diferem do ácido hidroxi-propiônico compreendem, entre outros, material biológico não-reagido, como, por exemplo, carboidratos ou glicerol, produtos de metabolismo, como, por exemplo, lactato, piruvato ou etanol, antibióticos, agentes antiespuma, substâncias-tampão orgânicas, como, por exemplo, HEPES, aminoácidos, vitaminas, peptonas, uréia ou compostos nitrogenados, como os que estão presentes, por exemplo, em extrato de levedura, extrato de carne, extrato de malte, água de maceração de milho e farinha de soja.

[0039] O fluido aquoso F1 obtido após a fermentação e contendo ácido hidroxi-propiônico e microrganismos, ou a fase aquosa Pl (= solução de fermentação), pode ser tratado com aquecimento em uma etapa de processo adicional ii) para que se matem os microrganismos nele ainda presentes. Isso é feito, de preferência, aquecendo-se essa fase aquosa Pl a temperaturas de pelo menos 100°C, de preferência pelo menos 110°C e, mais ainda preferivelmente, pelo menos 120°C durante pelo menos 60 segundos, de preferência pelo menos 10 minutos e, mais ainda preferivelmente, pelo menos 30 minutos, com o aquecimento sendo conduzido, preferivelmente, em dispositivos para esse fim conhecidos pela pessoa versada na técnica, como, por exemplo, uma autoclave. A morte de microrganismos por radiação de alta energia, como, por exemplo, radiação UV, também é concebível, com a morte dos microrganismos por aquecimento sendo particularmente preferível.

[0040] Nesta concretização em particular do processo, de acordo com a invenção, pode ser ainda preferível que os sólidos, em particular partes finas de plantas ou células e/ou fragmentos de células, em particular microrganismos ou material biológico não-reagido, sejam separados, com remoção, da fase aquosa Pl obtida após a fermentação em uma etapa adicional de processo iii) antes, durante ou após a morte dos microrganismos na etapa de processo ii) , com essa separação podendo ser conduzida por meio de todos os processos conhecidos pela pessoa versada na técnica para separação de sólidos de composições líquidas, mas, de preferência, por sedimentação, centrifugação ou filtração, com a separação por filtração sendo a mais preferível. Nesse contexto, podem ser utilizados todos os processos de filtração mencionados no capítulo 4.1.3, "Filtrieren und Auspressen [Filtração e prensagem]", em "Grundoperationen Chemischer Verfahrenstechnik [Operações básicas de tecnologia de processos químicos]", Wilhelm R. A. Vauck e Hermann A. Müller, WILEY-VCH-Verlag, llth edição revista e ampliada, 2000, e que pareçam apropriados para a pessoa versada na técnica para separação de sólidos, em particular microrganismos, de soluções de fermentação.

[0041] Antes que a solução de fermentação obtida dessa maneira, e opcionalmente livre de sólidos, seja submetida à etapa de processo (a2) como a fase aquosa Pl, pode ser também apropriado que se reduza o teor de água dessa fase aquosa por um fator, em particular, de menos que 0,8, particularmente de menos que 0,5, por exemplo de menos que 0,3, por meio de evaporação ou destilação, osmose inversa, eletro-osmose, destilação azeotrópica, eletrodiálise ou separação em fases múltiplas. Nesse contexto, uma redução por um fator de menos de 0,8 significa que, após a redução, o teor de água da solução de fermentação é menos que 80% do teor de água da solução de fermentação antes da redução.

[0042] Em particular, é preferível, de acordo com a invenção, que o teor de água seja reduzido ao ponto de que a concentração de ácido hidroxi-propiônico ou de sais do mesmo, na solução de fermentação, seja de pelo menos 10% (peso), de preferência de pelo menos 20% (peso) , mais preferivelmente de pelo menos 30% (peso) e, mais ainda preferivelmente, de pelo menos 40% (peso).

[0043] Em uma modificação da invenção, o processo para o preparo do fluido F1 ou da fase aquosa PI compreende também a etapa de processo (iv) , na qual ao menos uma parte da água na solução de fermentação é separada e removida, com isso sendo feito, preferivelmente, através da formação de uma primeira fase e uma segunda fase a partir do fluido Fl, em particular a partir da fase aquosa Pl. Entretanto, no contexto do processo, de acordo com a invenção, pode ser necessário que seja vantajosa ainda uma purificação adicional como etapa de processo iv), no lugar de, ou juntamente com, uma separação de sólidos iii). Todas as medidas para esse propósito conhecidas pela pessoa versada na técnica, e que pareçam apropriadas, são em principio possíveis como purificações. Isso é escolhido, preferivelmente, dentre um grupo consistindo de processos de precipitação salina, esterificação, membrana e sorção ou uma combinação de dois. Dos processos de membrana, são preferíveis micro, ultra ou nanofiltração, osmose, em particular osmose inversa, ou eletrodiálise, ou uma combinação de pelo menos dois desses. Processos de sorção preferíveis são troca iônica, cromatografia ou extração, de preferência extração reativa, ou uma combinação de pelo menos dois desses. No caso de extração, o uso de fluidos hipercríticos, por exemplo de CO2, em geral na presença de aminas, é conhecido. É, ademais, preferível que essa formação da primeira e da segunda fases seja conduzida por ao menos um ou também ao menos dois ou mais dos seguintes processos de separação: - evaporação ou destilação, - osmose inversa, - eletro-osmose, - destilação azeotrópica, - eletrodiálise, - separação em fases múltiplas, onde a primeira e a segunda fases têm diferentes concentrações de ácido acrílico, e, após a formação dessas duas fases, as fases são separadas uma da outra para dar origem a uma fase purificada contendo ácido acrílico.

[0044] A etapa de processo (iv) pode, em princípio, ser conduzida antes da etapa de processo (a2), ou, como, por exemplo, na destilação reativa descrita abaixo, simultaneamente à etapa de processo (a2). Na etapa de processo (iv) , uma primeira ou segunda fase pré-purifiçada é formada a partir do fluido Fl, que é então submetida à reação de desidratação na etapa de processo (a2).

[0045] Todos os dispositivos que são mencionados no capítulo 10.1, "Verdampfen [Evaporação]", em "Grundoperationen Chemischer Verfahrenstechnik [Operações básicas de tecnologia de processos químicos]", Wilhelm R. A. Vauck e Hermann A. Müller, WILEY-VCH-Verlag, 11a edição revista e ampliada, 2000, e que pareçam apropriados para a pessoa versada na técnica para evaporação de água de uma solução de fermentação livre de sólidos, podem ser empregados como o dispositivo de evaporação.

[0046] Osmose inversa - também chamada de hiperfiltração - é uma filtração pressurizada sobre uma membrana semipermeável em que, em particular, uma pressão é usada para inverter o processo natural de osmose. Nesse contexto, a pressão a ser aplicada deve ser maior que a pressão que surgiría devido ao requerimento osmótico para equilibrar a concentração. A membrana osmótica, que permite a passagem apenas do líquido carreador (solvente) através de si e retém as substâncias dissolvidas (solutos), deve ser projetada para suportar essa pressão geralmente alta. Quando o gradiente de pressão mais do que compensa o gradiente osmótico, as moléculas de solvente passam através da membrana, como em um filtro, enquanto as moléculas de impureza são retidas. A pressão osmótica é maior quanto maior for a diferença de concentração, e cessa quando a pressão osmótica natural é igual à pressão pré-estabelecida. Em um procedimento contínuo, o concentrado é removido continuamente. Membranas que permitem fluxo através de si podem ser usadas. Nesse contexto, o fluido F1 é prensado contra uma membrana porosa, de preferência de acetato de celulose ou poliamida, sob pressões de, como regra, 2 a 15 MPa, fazendo com que água, mas não o ácido hidroxi-propiônico ou sal do mesmo, seja capaz de passar através dos poros da membrana. Dispositivos e materiais de membrana apropriados podem ser encontrados, entre outros, no capítulo 10.7, "Permeation [Permeação]", em "Grundoperationen Chemischer Verfahrenstechnik [Operações básicas de tecnologia de processos químicos]", Wilhelm R. A. Vauck e Hermann A. Müller, WILEY-VCH-Verlag, 11a edição revista e ampliada, 2000.

[0047] Na eletro-osmose, a pressão eletro-osmótica, com a qual a separação do ácido hidroxi-propiônico de uma impureza, como, por exemplo, água, pode, de modo similar, ocorrer, é estabelecida em um estado de equilíbrio. Na eletro-osmose, água é, de modo similar, separada e removida seletivamente de uma composição aquosa por meio de uma membrana semipermeável, mas, em contraste com a osmose inversa, a água é conduzida através da membrana semipermeável não por meio de uma pressão aumentada, mas através da aplicação de uma voltagem elétrica de, como regra, 6 a 20 V.

[0048] Na destilação azeotrópica, ou retificação azeotrópica, uma mistura azeotrópica é separada por adição de um terceiro componente. Retificação é um processo de separação térmica e representa um desenvolvimento adicional da destilação, ou uma sucessão de muitas etapas de destilação. As vantagens essenciais da retificação são que a instalação pode ser operada continuamente e que o efeito de separação é muitas vezes maior comparado ao da destilação, já que o vapor está em contato com o líquido. Como resultado, o constituinte com maior ponto de ebulição condensa e os constituintes mais prontamente voláteis da fase líquida evaporam devido ao calor de condensação liberado. A área de contato entre a fase vapor e a fase líquida é proporcionada por componentes incorporados (por exemplo, pratos de borbulhamento) . Como é também o caso na destilação, somente misturas não-azeotrópicas podem ser separadas sob condições normais. Se for necessário separar uma mistura azeotrópica, o ponto de azeótropo é mudado e não deve permanecer na faixa de concentração e temperatura da instalação. Uma mudança desse tipo é efetuada, por exemplo, variando-se a pressão de operação ou adicionando-se uma substância auxiliar em particular. A destilação azeotrópica é conduzida, em particular, usando-se solventes orgânicos, como, por exemplo, tolueno ou dodecanol, como um agente de arraste que forme um azeótropo com a água. A solução aquosa trazida em contato com o solvente orgânico é posteriormente destilada, com a água e o solvente orgânico sendo separados e removidos da composição.

[0049] Entende-se a eletrodiálise como significando a decomposição de um composto químico sob a ação de uma corrente elétrica. Na eletrodiálise, dois eletrodos são imersos na fase aquosa, com formação de hidrogênio ocorrendo no catodo e formação de oxigênio ocorrendo no anodo. Duas fases são formadas igualmente dessa maneira, uma sendo a fase aquosa livre de ao menos uma parte da água, e a outra a fase gasosa compreendendo hidrogênio e oxigênio. Nesse caso, em particular, um dos componentes (por exemplo, água) contendo a fase fluida é convertido em seus constituintes, que podem ser removidos como um gás ou como um sólido (por exemplo, por meio de uma reação de precipitação efetuada após a reação eletrolítica ou uma concentração de sólido em um eletrodo).

[0050] Na separação em fases múltiplas, como é descrito, por exemplo, em WO-A-02/090312, em uma primeira etapa de processo o fluido Fl, em particular a fase aquosa Pl, em que o ácido hidroxi-propiônico foi, de preferência, convertido, ao menos parcialmente, em seu sal de amônio através da adição de amônia, é trazido em contato com um solvente orgânico de alto ponto de ebulição, de preferência imiscivel em água, ou com uma mistura solvente de alto ponto de ebulição. A composição que foi trazida em contato com o solvente orgânico de alto ponto de ebulição, de preferência imiscivel em água, ou com uma mistura solvente de alto ponto de ebulição, é posteriormente aquecida até uma temperatura, de preferência, de 20°C a 200°C, preferivelmente, em particular, de 40°C a 120°C, com amônia e vapor d'água escapando da composição, e o ácido hidroxi-propiônico é extraído na forma ácida para o solvente orgânico com alto ponto de ebulição ou para a mistura solvente com alto ponto de ebulição, sendo obtida uma fase orgânica contendo ácido hidroxi-propiônico. Esse processo, que também é chamado "salt-splitting", é descrito em WO-A-02/090312. A fase orgânica obtida dessa maneira pode ser empregada como fluido F1 na etapa de processo (a2).

[0051] Nesse contexto, aqueles solventes que são mencionados como agentes de extração preferíveis em WO-A-02/090312 são empregados como solventes orgânicos preferíveis. Solventes orgânicos com alto ponto de ebulição preferíveis, nesse contexto, são aminas orgânicas, em particular trialquilaminas tendo um número total de átomos de carbono de pelo menos 18 e um ponto de ebulição de pelo menos 100°C, de preferência pelo menos 175°C, sob pressão atmosférica, como trioctilamina, tridecilamina ou tridodecilamina, como também misturas solventes dessas trialquilaminas e compostos contendo carbono e oxigênio com alto ponto de ebulição, como, por exemplo, alcoóis, compostos contendo fósforo e oxigênio com alto ponto de ebulição, como ésteres de ácido fosfórico, sulfetos de fosfina com alto ponto de ebulição ou sulfetos de alquila com alto ponto de ebulição, onde "alto ponto de ebulição" significa que esses compostos têm, de preferência, um ponto de ebulição de pelo menos 175°C sob pressão atmosférica.

[0052] Após o fluido Fl, em particular a fase aquosa Pl, contendo o sal de amônio do ácido hidroxi-propiônico ter entrado em contato com esses solventes ou mistura de solventes, de acordo com o procedimento descrito em WO-A-02/090312, a composição obtida dessa forma é aquecida, com vapor de água e amônia escapando. A liberação desses componentes, que estão ao menos parcialmente em forma gasosa sob as condições de temperatura, pode ser opcionalmente promovida por uma pressão reduzida. Finalmente, é obtida uma fase orgânica que contém o ácido hidroxi-propiônico em sua forma ácida e que pode então ser empregada como fluido Fl na etapa de processo (a2). Também é concebível que o ácido hidroxi-propiônico seja reextraído com água, e que se submeta a solução aquosa de ácido hidroxi-propiônico obtida dessa maneira à etapa de processo (a2).

[0053] Uma separação em fases múltiplas, como é descrito, por exemplo, em WO-A-95/024496, também é concebível. De acordo com esse processo de separação, uma solução de ácido hidroxi-propiônico em que o ácido hidroxi-propiônico está presente como hidroxi-propionato devido à adição de compostos básicos, como, por exemplo, bicarbonato de sódio, é combinada, opcionalmente após uma filtração e após a água ter sido evaporada, por meio de um agente de extração compreendendo uma trialquilamina imiscível em água, tendo um total de pelo menos 18 carbonos, na presença de dióxido de carbono sob uma pressão parcial de pelo menos 345 x 103 Pascal para formar uma fase aquosa e uma fase orgânica, e o ácido hidroxi-propiônico, que está na fase orgânica, é posteriormente extraído da fase orgânica, por exemplo, por meio de água. Também nesse processo de separação em fases múltiplas, tanto a fase orgânica, contendo ácido hidroxi-propiônico, quanto a fase aquosa, que contém ácido hidroxi-propiônico e é obtida após uma reextração com água, podem ser submetidas à etapa de processo (a2).

[0054] A desidratação do ácido hidroxi-propiônico e, portanto, a síntese de ácido acrílico, na etapa de processo (a2), é preferivelmente conduzida aquecendo-se a solução aquosa de fermentação, que, opcionalmente, foi liberada de microrganismos e, também opcionalmente, teve água retirada, ou ainda a fase orgânica ou a aquosa obtida aplicando-se a separação em fases múltiplas, com esse aquecimento sendo conduzido particularmente, de preferência, na presença de um catalisador.

[0055] Tanto catalisadores ácidos quanto básicos são possíveis catalisadores de desidratação. Catalisadores ácidos são particularmente preferíveis por causa da baixa tendência à formação de oligômeros. O catalisador de desidratação pode ser empregado como um catalisador tanto homogêneo quanto heterogêneo. Se o catalisador de desidratação está presente como um catalisador heterogêneo, é preferível que o catalisador de desidratação esteja em contato com um suporte x. Todos os sólidos que pareçam apropriados para a pessoa versada na técnica são possíveis como o suporte x. Dessa forma, é preferível que esses sólidos tenham volumes de poro adequados a uma boa aglomeração e uma boa aceitação do catalisador de desidratação. 0 volume total de poros, de acordo com DIN 66133, deve estar, de preferência, numa faixa entre 0,01 e 3 mL/g, sendo que uma faixa entre 0,1 e 1,5 mL/g é particularmente preferível. É adicionalmente preferível que os sólidos que sejam apropriados como suporte x tenham uma área superficial numa faixa entre 0,001 a 1.000 m2/g, de preferência entre 0,005 e 450 m2/g e, mais ainda preferivelmente, entre 0,01 e 300 m2/g, conforme o teste BET de acordo com DIN 66131. Por um lado, material volumar que possua um diâmetro médio de partícula numa faixa entre 0,1 e 4 0 mm, de preferência entre 1 e 10 mm e, mais ainda preferivelmente, entre 1,5 e 5 mm, pode ser empregado como o suporte para o catalisador de desidratação. A parede do reator de desidratação também pode servir como o suporte. Além disso, o suporte pode ser ácido ou básico por si só, ou então um catalisador de desidratação ácido ou básico pode ser aplicado a um suporte inerte. Técnicas de aplicação que podem ser mencionadas são, em particular, as de imersão ou impregnação, ou incorporação em uma matriz de suporte.

[0056] Suportes x apropriados, que também podem ter propriedades de catalisador de desidratação, são, em particular, substâncias silicáticas naturais ou sintéticas, tais como, em particular, mordenita, montmorillonita, zeólitas ácidas, óxidos ácidos de alumínio, Y-AI2O3, substâncias de suporte, como substâncias formadas por óxidos ou silicatos, por exemplo, AI2O3, TÍO2, cobertas com ácidos inorgânicos mono, di ou polibásicos, em particular ácido fosfórico, ou sais ácidos de ácidos inorgânicos; óxidos e óxidos mistos, como, por exemplo, os óxidos mistos gamma-Al2C>3 e ZnO-Al2Ü3 de heteropoliácidos.

[0057] Em uma concretização, de acordo com a invenção, o suporte x compreende, ao menos em parte, um composto formado por óxidos. Tais compostos formados por óxidos devem conter ao menos um dos elementos Si, Ti, Zr, Al e P, ou uma combinação de pelo menos dois desses. Tais suportes também podem, eles próprios, atuar como o catalisador de desidratação devido a suas propriedades ácidas ou básicas. Uma classe preferível de compostos atuando como um suporte como x e como um catalisador de desidratação inclui óxidos de silício-alumínio-fósforo. Substâncias básicas preferíveis que funcionam tanto como um catalisador de desidratação quanto como um suporte x contêm metal alcalino, metal alcalino-terroso, lantânio, lantanídeos ou uma combinação de ao menos dois desses em sua forma de óxido, como, por exemplo, substâncias contendo Li20, Na2Ü, K20, Cs20, MgO, CaO, SrO ou BaO ou La203. Tais catalisadores de desidratação ácidos ou básicos são obteníveis comercialmente tanto através da empresa Degussa AG quanto através da empresa Südchemie AG. Trocadores de íons representam uma outra classe. Esses também podem ser básicos ou ácidos.

[0058] Possíveis catalisadores de desidratação homogêneos são, em particular, ácidos inorgânicos, de preferência ácidos contendo fósforo, e, mais ainda preferivelmente, ácido fosfórico. Esses ácidos inorgânicos podem ser imobilizados sobre o suporte x por imersão ou impregnação.

[0059] O uso de catalisadores heterogêneos provou-se particularmente adequado na desidratação em fase gasosa, em particular. Na desidratação em fase líquida, entretanto, catalisadores de desidratação tanto homogêneos quanto heterogêneos são empregados.

[0060] É preferível, além disso, que seja empregado no processo, de acordo com a invenção, um catalisador de desidratação tendo um valor de Ho numa faixa entre +1 e -10, de preferência entre +2 e -8,2 e, mais ainda preferivelmente, no caso da desidratação em fase líquida, numa faixa entre +2 e -3, e, no caso da desidratação em fase gasosa, numa faixa entre -3 e -8,2. O valor de H0 corresponde à função de acidez de Hammet e pode ser determinado pela chamada titulação com aminas e uso de indicadores, ou por absorção de uma base gasosa - ver "Studies in Surface Science and Catalytics", vol. 51, 1989: "New solid Acids and Bases, their catalytic properties", K. Tannabe et al. Detalhes adicionais para produção de acroleína a partir de glicerina podem ser obtidos de DE 42 38 493 Cl.

[0061] De acordo com uma concretização particular do processo para o preparo de ácido acrílico, de acordo com a invenção, é empregado como um catalisador sólido ácido um corpo de suporte poroso baseado, de preferência, em pelo menos 90% (peso) , mais preferivelmente em pelo menos 95% (peso) e, mais ainda preferivelmente, em pelo menos 99% (peso) de um óxido de silicio, de preferência SÍO2, e que tenha entrado em contato com um ácido inorgânico, de preferência com ácido fosfórico, ou com superácidos, como, por exemplo, óxido de zircônio sulfatado ou fosfatado. 0 corpo de suporte poroso é preferivelmente trazido em contato com o ácido inorgânico por impregnação do corpo de suporte com o ácido, com este sendo preferivelmente trazido em contato com o corpo de suporte em uma quantidade numa faixa de 10% a 70% (peso) , preferivelmente, em particular, numa faixa de 20% a 60% (peso) e, mais ainda preferivelmente, numa faixa de 30% a 50% (peso), baseado no peso do corpo de suporte, e então secado. Após a secagem, o corpo de suporte é aquecido para a fixação do ácido inorgânico, de preferência a uma temperatura numa faixa de 300°C a 600°C, mais preferivelmente numa faixa de 400°C a 500°C.

[0062] De acordo com uma concretização em particular do processo, de acordo com a invenção, a desidratação do ácido hidroxi-propiônico na etapa de processo (a2) é conduzida por uma desidratação em fase liquida, mais preferivelmente por meio de uma "destilação reativa".

[0063] "Destilação reativa" é uma reação a partir da qual um componente é separado por evaporação e o equilíbrio químico dessa reação é, com isso, influenciado. Em particular, a condução simultânea de uma reação química e uma destilação em uma coluna, em particular uma coluna contracorrente, é chamada "destilação reativa". A condução simultânea da reação e da separação da substância é particularmente vantajosa para aquelas reações em que os reagentes não são completamente convertidos nos produtos desejados devido à posição do equilíbrio químico. Através da separação simultânea dos produtos de reação do espaço reacional, uma reação quase completa também ocorre, nesses casos, em um único aparato. Vantagens adicionais da destilação reativa são a supressão de reações secundárias indesejáveis, utilização térmica de um calor exotérmico de reação para a destilação e facilitação do posterior preparo do produto. Em conexão com a desidratação do ácido hidroxi-propiônico, o termo "destilação reativa" consequentemente descreve, de preferência, um processo em que o fluido F1 contendo o ácido hidroxi-propiônico, ou a fase aquosa Pl, que foi obtido na etapa de processo (al) , opcionalmente após um tratamento adicional por meio de uma ou todas as etapas de processo (i) a (iv) , é aquecido na presença de um catalisador promotor de desidratação sob condições sob as quais o ácido hidroxi-propiônico está, ao menos parcialmente, convertido em ácido acrílico e sob as quais, ao mesmo tempo, água na solução reacional pode ser separada por destilação. Dessa maneira, o ácido hidroxi-propiônico é desidratado para dar origem a ácido acrílico e a mistura reacional é destilada simultaneamente, com água sendo separada como o destilado e sendo obtido um produto de fundo contendo ácido acrílico.

[0064] Para que se evitem reações de descarboxilação durante a destilação reativa, é ainda particularmente vantajoso que se conduza essa destilação reativa em uma atmosfera de CO2. Isso também apresenta a vantagem de que o CO2 fica presente na mistura reacional aquosa, ao menos parcialmente, na forma de ácido carbônico, e, como um ácido, ele ao mesmo tempo promove a reação de desidratação como um catalisador. Nesse contexto, o termo "atmosfera de CO2" é preferivelmente entendido como significando uma atmosfera que contém pelo menos 10% (vol.), de preferência pelo menos 25% (vol.) e, mais preferencialmente, pelo menos 50% (vol.) de CO2.

[0065] Todos os dispositivos de destilação ou retificação conhecidos pela pessoa versada na técnica podem ser empregados como reatores para a destilação reativa. Nesse contexto, no caso de uma catálise heterogênea, o catalisador pode ser imobilizado em um suporte apropriado no interior desses dispositivos de destilação ou retificação, por exemplo, utilizando-se recheios estruturados, conforme são obtidos, por exemplo, sob o nome "Katapak-S®", através da empresa Sulzer-Chemtech, ou utilizando-se folhas térmicas revestidas com catalisador, e, no caso de uma catálise homogênea, ele pode também ser introduzido no interior dos dispositivos de destilação ou retificação através de uma entrada adequada. Colunas recheadas que contêm corpos de recheio, como, por exemplo, materiais de recheio na forma de cilindros ocos, por exemplo anéis de RASCHIG, anéis de INTOS, anéis de PALL, anéis de malha de fios, anéis de jaqueta estendidos, anéis torcidos, anéis espiralados WILSON ou anéis de PYM, corpos de recheio na forma de carretei, como, por exemplo, rolos de HALTMEIER, corpos de recheio na forma de sela, como, por exemplo, selas de BERL, selas INTALOX ou selas de malha de fios, corpos de recheio na forma de cruz, como, por exemplo, corpos geminados, corpos de hélice ou corpos com formato de estrela, corpos de recheio parecidos com caixas, como, por exemplo, corpos HELI-PAK ou corpos OCTA-PAK, ou corpos de recheio esféricos, como, por exemplo, corpos ENVI-PAK, ou colunas de pratos podem ainda ser empregadas, em principio, sendo possível que os corpos de recheio descritos acima estejam, ao menos parcialmente, revestidos com catalisador. Colunas recheadas têm um teor muito baixo de líquido se comparadas às colunas de pratos. Isso costuma, de fato, ser vantajoso para a retificação, já que o risco de decomposição térmica das substâncias é, assim, reduzido. No entanto, o baixo teor de líquido das colunas recheadas é uma desvantagem para a destilação reativa, especialmente no caso de as reações terem uma taxa finita de reação. Para que se alcancem as conversões desejadas em reações lentas, um longo tempo de residência do líquido no aparato deve, portanto, ser assegurado. 0 uso de colunas de pratos pode, portanto, ser particularmente vantajoso, de acordo com a invenção. Há um alto teor de líquido, de fato, tanto na camada bifásica presente nos pratos quanto nos tubos de descida ("downcomers"). Ambas as porções do teor de líquido podem ser modificadas de uma maneira almejada e adaptadas aos requisitos particulares da destilação reativa através de medidas tomadas na construção, isto é, no desenho dos pratos. 0 catalisador pode ainda ser distribuído por todo o comprimento dos dispositivos de destilação ou retificação, ou seja, da região de fundo até a região de topo. Entretanto, também é concebível que o catalisador seja localizado apenas em uma região em particular, de preferência na metade inferior, mais preferivelmente na terça parte inferior e, mais ainda preferivelmente, na quarta parte inferior do dispositivo de destilação ou retificação.

[0066] No caso da destilação reativa acima mencionada, o processo, de acordo com a invenção, inclui, preferivelmente, as seguintes etapas de processo: (al) preparar ácido hidroxi-propiônico, de preferência ácido 2-hidroxi-propiônico ou ácido 3-hidroxi-propiônico, mais preferivelmente ácido 3-hidroxi-propiônico, a partir de um material biológico, para dar origem a uma fase aquosa Pl contendo ácido hidroxi-propiônico, de preferência ácido 2-hidroxi-propiônico ou ácido 3-hidroxi-propiônico, mais preferivelmente ácido 3-hidroxi-propiônico, sendo que o preparo da fase aquosa Pl inclui as seguintes etapas de processo: i) preparar, de preferência preparar por meio de fermentação, ácido hidroxi-propiônico a partir de um material biológico, preferivelmente, em particular, a partir de carboidratos, em particular a partir de glicose, ou de glicerol, em uma composição aquosa para dar origem a uma fase aquosa contendo ácido hidroxi-propiônico e microrganismos, ii) matar, opcionalmente, os microrganismos, de preferência aquecendo-se essa fase aquosa até temperaturas de pelo menos 100°C, preferivelmente, em particular, pelo menos 110°C e, mais ainda preferivelmente, pelo menos 120°C durante pelo menos 60 segundos, por exemplo 10 minutos e/ou pelo menos 30 minutos, e iii) opcionalmente separar e remover os sólidos, em particular microrganismos ou material biológico não-reagido, da fase aquosa, de preferência por meio de sedimentação, centrifugação ou filtração, iv) opcionalmente separar, ao menos parcialmente, e remover a água da fase aquosa, (a2) desidratar o ácido hidroxi-propiônico, de preferência o ácido 2-hidroxi-propiônico ou ácido 3-hidroxi-propiônico, mais preferivelmente o ácido 3-hidroxi-propiônico, por meio de uma destilação reativa, de preferência sob uma atmosfera de CO2, para dar origem a um fluido F2 contendo ácido acrilico, em particular uma fase aquosa P2, como produto de fundo, (a3) purificar o produto de fundo contendo ácido acrilico através de uma cristalização em suspensão ou uma cristalização em camada, para dar origem a uma fase purificada.

[0067] Para que se assegure o maior tempo de residência possível do fluido Fl ou da fase aquosa Pl nos reatores de desidratação, pode ser vantajoso o emprego, além do dispositivo de destilação ou retificação, de ao menos um reator adicional, no qual ao menos uma parte do ácido hidroxi-propiônico contido no fluido Fl ou na fase aquosa Pl é convertida em ácido acrílico, antes de o fluido Fl ou a fase aquosa PI ser introduzido no dispositivo de destilação ou retificação para reação subsequente.

[0068] Em conexão com o processo descrito acima, de acordo com a invenção, especialmente se for conduzida uma destilação reativa, é, portanto, particularmente preferível que a desidratação seja conduzida ao menos em dois reatores, com o segundo e, opcionalmente, cada reator adicional, sendo projetado como um dispositivo de destilação reativa. Assim, a fase aquosa Pl - de preferência livre de sólidos - é aquecida em pelo menos um primeiro reator Rl, que, preferivelmente, não é construído como um dispositivo de destilação ou retificação, na presença de um catalisador homogêneo ou heterogêneo, de preferência um ácido inorgânico, preferivelmente, em particular, ácido fosfórico, para dar origem a um primeiro fluido aquoso Fl_l contendo ácido acrílico, de preferência uma primeira fase aquosa Pl_l contendo ácido acrílico, com esse aquecimento sendo conduzido sob uma pressão Π1. Esse fluido Fl_l, ou essa fase aquosa Pl_l, é posteriormente introduzido em um reator adicional R2 que, da mesma forma, contém um catalisador homogêneo ou heterogêneo e é preferivelmente construído como uma coluna de destilação ou de retificação. A desidratação adicional de ácido hidroxi-propiônico ainda presente é, então, conduzida nesse reator R2 aquecendo-se o fluido Fl_l na presença de um catalisador homogêneo ou heterogêneo para dar origem a um fluido Fl_2 contendo ácido acrílico, de preferência uma fase aquosa Pl_2 contendo ácido acrílico, como o produto de fundo, com esse aquecimento sendo conduzido sob uma pressão Π2, onde a pressão Π2 é geralmente diferente da pressão Π1 e, em uma concretização preferível, é menor que Π1, de preferência em pelo menos 0,1 bar, em particular preferivelmente pelo menos 1 bar, mais preferivelmente pelo menos 2 bar, mais ainda preferivelmente pelo menos 4 bar, ainda mais preferivelmente pelo menos 8 bar e, acima de tudo, preferivelmente pelo menos 10 bar menor que Π1. Em uma concretização do processo, de acordo com a invenção, a pressão do primeiro reator Rl fica numa faixa de 4,5 a 25 bar, de preferência numa faixa de 5 a 20 bar e, mais preferivelmente, numa faixa de 6 a 10 bar, e a pressão do reator adicional R2 fica numa faixa de 1 a <4,5 bar e, preferivelmente, numa faixa de 2 a 4 bar. Em uma concretização do processo, de acordo com a invenção, a pressão do primeiro reator Rl fica numa faixa de 4,5 a 25 bar, de preferência numa faixa de 5 a 20 bar e, mais preferivelmente, numa faixa de 6 a 10 bar, e a pressão do reator adicional R2 fica numa faixa de 0,01 a <1 bar e, preferivelmente, numa faixa de 0,1 a 0,8 bar. Água é separada e removida como o destilado nesse vaso reacional R2. Na destilação reativa, a água costuma sair no topo em uma quantidade de 20% (peso) ou mais, de preferência 40% (peso) ou mais e, mais ainda preferivelmente, 60% (peso) ou mais. A água remanescente permanece no produto de fundo da destilação reativa. Os percentuais em peso acima são, em cada caso, baseados em 100% (peso) do componente introduzido na coluna reativa.

[0069] Nesse sentido, é, ademais, preferível que tanto o reator Rl quanto o reator R2 sejam circulados com CO2 antes da introdução do fluido Fl, da fase aquosa Pl, do fluido Fl_l ou da fase aquosa Pl_l, para que se evitem reações de descarboxilação durante a reação de desidratação, como foi descrito acima.

[0070] Os catalisadores nos reatores RI e R2 podem ser idênticos ou diferentes, sendo possível que o nível de conversão e a seletividade nos vasos reacionais individuais sejam ajustados pelo tempo de residência no leito do catalisador particular, pela pressão, pela temperatura e, no caso do segundo vaso reacional, pela razão de refluxo. Se um catalisador homogêneo e geralmente líquido, em particular um ácido inorgânico, como ácido fosfórico, for empregado, é preferível que ao menos a maior parte desse catalisador seja adicionada ao reator Rl.

[0071] A desidratação no reator Rl, que é preferivelmente um reator fechado e resistente à pressão, ocorre, dependendo da natureza e da quantidade de catalisador usado, e dependendo da pressão prevalecendo no vaso reacional, de preferência numa faixa de 80°C a 200°C, preferivelmente, em particular, numa faixa de 120°C a 160°C, enquanto a pressão deve estar, de preferência, numa faixa de 1 a 10 bar, preferivelmente, em particular, numa faixa de 3 a 8 bar (absoluta).

[0072] O fluido Fl_l obtido nesse reator Rl, ou a fase aquosa Pl_l, é então introduzido no reator R2, que é construído como uma coluna de destilação ou retificação. Nesse sentido, o fluido Fl_l, ou a fase aquosa Pl_l, pode ser introduzido tanto na região de topo da coluna de destilação, de preferência em uma região da terça parte superior, em particular, preferivelmente, em uma região da quarta parte superior e, mais preferivelmente, em uma região da quarta parte superior da coluna de destilação ou retificação, quanto também em uma região lateral da coluna de destilação ou retificação, de preferência em uma região entre as terças partes inferior ou superior, em particular, preferivelmente, entre as quartas partes inferior e superior da coluna de destilação ou retificação.

[0073] Se o fluido Fl_l, ou a fase aquosa Pl_l, é introduzido na região de topo da coluna de destilação ou retificação, nesse caso a água é preferivelmente removida por destilação em contracorrente. Se o fluido Fl_l, ou a fase aquosa Pl_l, é introduzido na região lateral da coluna de destilação ou retificação, é preferível que a coluna de destilação ou retificação compreenda uma região reacional inferior, na qual o catalisador está localizado, e, adjacente a essa região reacional, uma região superior de destilação que seja livre de catalisador, e que o fluido Fl_l, ou a fase aquosa Pl_l, seja introduzido na coluna de destilação entre a região reacional e a região de destilação.

[0074] A temperatura no reator R2 deve estar, preferivelmente, na mesma faixa que a temperatura no reator Rl, enquanto a pressão deve ser menor, para que a destilação da água seja possível. A pressão do reator R2 é, de preferência, diminuída em 1 a 5 bar com relação à do primeiro reator Rl.

[0075] De preferência, uma solução aquosa de ácido acrílico que não contém constituintes de catalisador (tal solução é obtida no caso de uma desidratação heterogeneamente catalisada), ou uma solução aquosa de ácido acrílico que contém constituintes de catalisador (tal solução é obtida no caso de uma desidratação homogeneamente catalisada), como uma fase aquosa P2, é obtida como sendo a mistura reacional ou como o fluido F2 que é obtido após a desidratação. Se a fase orgânica obtida em uma separação em fases múltiplas tiver sido empregada como o fluido Fl, uma fase orgânica contendo ácido acrílico, como o fluido F2, é preferivelmente obtida como sendo a mistura reacional que é obtida após a desidratação, com essa fase orgânica opcionalmente ainda contendo constituintes de catalisador, dependendo se um catalisador homogêneo ou heterogêneo tiver sido utilizado.

[0076] Se uma solução de fermentação aquosa, que teve opcionalmente sólidos removidos e teve opcionalmente seu teor de água reduzido previamente, tiver sido empregada como o fluido Fl, é preferível que o fluido F2 obtido na etapa de processo (a2) seja uma fase aquosa P2, que tem uma composição C3 compreendendo: (C3_l) 20% a 95% (peso), de preferência 30% a 90% (peso) e, mais preferivelmente, 50% a 85% (peso) de ácido acrílico, sais do mesmo ou misturas dos mesmos, (C3_2) 0% a 5% (peso), de preferência 0,1% a 2,5% (peso) e, mais preferivelmente, 0,5% a 1% (peso) de sais inorgânicos, (C3_3) 0,1% a 30% (peso), de preferência 0,5% a 20% (peso) e, mais preferivelmente, 1% a 10% (peso) de compostos orgânicos que difiram de ácido acrílico, em particular ácidos hidroxi-propiônicos, (C3_4) 0% a 50% (peso), de preferência 1% a 40% (peso), de preferência 5% a 20% (peso) e, mais preferivelmente, 1% a 10% (peso) de células, e (Cl_5) 1% a 90% (peso) , de preferência 50% a 80% (peso) e, mais preferivelmente, 10% a 70% (peso) de água, onde a soma dos componentes (C3_l) a (C3_5) equivale a 100% (peso). É preferível, especialmente se a desidratação do ácido hidroxi-propiônico tiver ocorrido por meio do processo de destilação reativa descrito acima, que a composição C3, contendo ácido acrílico e obtida como o produto de fundo na destilação reativa, contenha menos que 25% (peso), em particular, preferivelmente, menos que 10% (peso) e, mais preferivelmente, menos que 5% (peso) de água, em cada caso baseando-se no peso total da composição C3.

[0077] Além disso, pode ser vantajoso purificar o fluido F1 ou o fluido F2 por um processo de adsorção, em particular por purificação com um filtro disponível comercialmente, em particular um filtro de carvão ativado, antes que as etapas de processo (a2) ou (a3) sejam conduzidas.

[0078] Se nenhum sólido, como, por exemplo, células, tiver sido ainda separado e removido, os processos de filtração descritos acima podem servir de ajuda para sua separação, por exemplo, por ultrafiltração, antes que a cristalização na etapa de processo (a3) seja conduzida.

[0079] Na etapa de processo (a3) do processo, de acordo com a invenção, o ácido acrílico contido no fluido F2 é então purificado por cristalização para dar origem a uma fase purificada, sendo particularmente preferível uma cristalização em suspensão conduzida continuamente. Em uma concretização do processo, de acordo com a invenção, a cristalização já pode ser conduzida com a fase aquosa P2 rica em água (ou fase Fl_l) contendo ácido acrílico e ácido hidroxi-propiônico, como é obtida após a desidratação no primeiro reator RI. Em outra concretização do processo, de acordo com a invenção, a cristalização é conduzida com a fase Fl_2 que se origina do reator adicional e possui um menor teor de água se comparada à fase P2. A fase P2, em geral, contém mais que 30% (peso), de preferência mais que 50% (peso) e preferivelmente, em particular, mais que 70% (peso) de água, além de ácido acrílico e ácido hidroxi-propiônico. Por outro lado, a fase Fl_2 contém, em geral, menos que 30% (peso), de preferência menos que 20% (peso) e, preferivelmente, em particular, menos que 10% (peso), além de ácido acrílico e ácido hidroxi- propiônico .

[0080] No caso da cristalização em suspensão, os cristais podem ser separados e removidos do licor mãe por uma coluna de lavagem. Para uma operação bem-sucedida de uma coluna de lavagem, é vantajoso que os cristais a serem lavados tenham uma dureza suficiente e tenham uma distribuição de tamanhos particularmente estreita, de forma a assegurar uma porosidade e estabilidade correspondentes do leito de filtração empacotado ou não-empacotado formado.

[0081] A cristalização em suspensão pode, vantajosamente, ser realizada em um cristalizador de tanque agitado, em um cristalizador de superfície não-lisa, em um cristalizador de disco refrigerador, em um parafuso cristalizador, em um cristalizador de tambor, em um cristalizador de feixe de tubos, ou similares. Em particular, as variantes de cristalização mencionadas em WO-A-99/14181 podem ser utilizadas para o propósito mencionado. Aqueles cristalizadores que, em particular, podem ser operados continuamente são, por sua vez, particularmente vantajosos nesse caso. Tratam-se, preferivelmente, dos cristalizadores de disco refrigerador ou do refrigerador de superfície não-lisa (dissertação por Poschmann, p. 14) . Um refrigerador de superfície não-lisa é particularmente muito preferível para a cristalização.

[0082] Em princípio, qualquer coluna de lavagem que permita o procedimento contínuo da purificação, de acordo com a invenção, pode ser empregada para o processo, de acordo com a invenção. Em uma concretização convencional, a suspensão é introduzida em uma coluna de lavagem hidráulica na parte superior da coluna. O licor mãe é removido da coluna de lavagem através de um filtro, formando-se um leito de cristais densamente empacotado. O licor mãe flui através do leito de cristais em direção à base da coluna e força esse leito para baixo, devido à resistência ao fluxo. Na base da coluna há um dispositivo de raspagem ou raspador móvel, de preferência giratório, que gera novamente uma suspensão a partir do leito de cristais densamente empacotado e do material fundido de lavagem introduzido na parte inferior da coluna de lavagem. Essa suspensão é bombeada para fora através de uma unidade de fusão, de preferência um trocador de calor, e fundida. Uma parte do material fundido pode servir, por exemplo, como o material fundido de lavagem; esse é, então, bombeado de volta à coluna e, de preferência, lava o leito de cristais migrando na direção oposta, isto é, o ácido acrílico cristalizado é lavado em contracorrente pelo ácido acrílico reciclado. Com o objetivo de se aumentar o rendimento, o reciclo do licor mãe que foi separado é particularmente vantajoso. 0 material fundido de lavagem, por um lado, efetua a lavagem dos cristais, e, por outro, o material fundido se cristaliza, ao menos parcialmente, sobre os cristais. A entalpia de cristalização liberada aquece o leito de cristais na região de lavagem da coluna. Um efeito de purificação análogo ao da transpiração dos cristais é, com isso, atingido.

[0083] Uma purificação é, portanto, efetuada, por um lado, pela lavagem da superfície do ácido acrílico com ácido acrílico fundido - e, portanto, já purificado -, e, por outro lado, consegue-se que as impurezas sejam curadas ou exsudadas através da cristalização do ácido acrílico fundido purificado sobre os cristais de ácido acrílico já presentes. Isso possibilita um preparo com um grau particularmente alto de pureza.

[0084] Entretanto, a lavagem dos cristais obtidos por cristalização em suspensão pode, em principio, também ser conduzida por uma maneira que não a lavagem em contracorrente em uma coluna de lavagem. Assim, por exemplo, os cristais podem ser lavados em um filtro de correia após terem sido separados do licor mãe por meio de um dispositivo de separação apropriado, por exemplo, um filtro.

[0085] De acordo com uma concretização adicional do processo, a fase aquosa P2, de preferência a fase Fl_2, é resfriada, no máximo, até a temperatura T do ponto eutético ternário de uma composição de ácido acrílico, água e ácido hidroxi-propiônico, de preferência até uma temperatura que seja no máximo 6 Kelvin, de preferência, em particular, no máximo 3 Kelvin e, mais ainda preferivelmente, no máximo 1 Kelvin acima da temperatura do ponto eutético ternário.

[0086] Na purificação por meio de cristalização, é obtida, preferivelmente, uma primeira fase cristalina contendo: - pelo menos 30% (peso) de ácido acrílico, de preferência pelo menos 40% (peso) e, mais preferivelmente, pelo menos 50% (peso) de ácido acrílico, - pelo menos 30% (peso), de preferência pelo menos 40% (peso) e, mais preferivelmente, pelo menos 49% (peso) de água, e - no máximo, 10% (peso), de preferência, no máximo, 5% (peso) e, mais preferivelmente, no máximo, 1% (peso) de ácido hidroxi-propiônico.

[0087] A purificação do ácido acrílico do fluido F2, em particular da fase aquosa P2, por meio de cristalização, por ser conduzida em um, dois, três ou mais estágios. Em uma cristalização de dois estágios, os cristais obtidos no primeiro estágio de cristalização são separados do licor mãe que permanece, fundidos e novamente cristalizados em um segundo estágio de cristalização.

[0088] Especialmente se uma composição C3 que contém mais de 5% (peso) , de preferência, em particular, mais de 10% (peso) e, mais preferivelmente, mais de 25% (peso) de água, além de ácido acrílico, compostos orgânicos que difiram de ácido acrílico, como, particularmente, ácido hidroxi-propiônico que não tenha sido desidratado na etapa de processo (a2), e, opcionalmente, sais inorgânicos, for empregada como o fluido F2, de preferência como a fase aquosa P2, de acordo com uma concretização em particular do processo, de acordo com a invenção, é preferível que a cristalização na etapa de processo (a3) seja configurada como uma cristalização de pelo menos dois estágios e, preferivelmente, de pelo menos três estágios. No caso da cristalização de pelo menos dois estágios, é preferível que, em ao menos dois estágios preferivelmente sucessivos, tente-se uma aproximação do ponto eutético particular dos componentes principais do estágio em questão - os quais, como regra, estão presentes na alimentação, em particular, com 1% (peso) ou mais - variando-se as condições de cristalização, de preferência abaixando-se a temperatura. Se a cristalização for conduzida em três ou mais estágios, é preferível - antes do estágio em que o ponto eutético dos componentes particularmente principais da alimentação, de preferência água e ácido acrílico, é alcançado variando-se as condições de cristalização, preferivelmente abaixando-se a temperatura - que ao menos um estágio (de preferência ao menos dois) em que o ponto eutético particular dos componentes principais é aproximado variando-se as condições de cristalização, preferivelmente abaixando-se a temperatura, seja conduzido. Nos estágios acima, é preferível que seja utilizada uma taxa de resfriamento numa faixa de 0,01 a 10 K/min, de preferência numa faixa de 0,05 a 5 K/min e, em particular, preferivelmente, numa faixa de 0,1 a 1 K/min.

[0089] É, portanto, adicionalmente preferível que a etapa de processo (a3) compreenda as seguintes etapas parciais, as quais, preferivelmente, seguem-se diretamente umas às outras: (a3_l) cristalizar, de preferência por cristalização em suspensão ou camada, mais preferivelmente por cristalização em suspensão, o fluido F2, em particular a fase aquosa P2, em um primeiro estágio de cristalização para dar origem a uma fase cristalina Kl e a um licor mãe Ml, sendo que a fase cristalina Kl compreende: - 5% a 60% (peso), de preferência, em particular, 10% a 55% (peso) e, mais preferivelmente, 15% a 50% (peso) de ácido acrílico, - 39,9% a 95% (peso), de preferência, em particular, 44,6% a 90% (peso) e, mais preferivelmente, 80% a 99,5% (peso) de água, e - 0,1% a 10% (peso), de preferência, em particular, 0,4% a 8% (peso) e mais preferivelmente 1% a 6% (peso) de subprodutos que difiram de água e ácido acrílico, e sendo que a soma das quantidades por peso de ácido acrílico, água e subprodutos corresponde a 100% (peso), (a3_2) separar, removendo, a fase cristalina Kl do licor mãe Ml, de preferência por meio de uma coluna de lavagem, com os cristais sendo, preferivelmente, submetidos a uma lavagem de cristais de natureza e maneira descritas acima, (a3_3) fundir a fase cristalina Kl oriunda do primeiro estágio de cristalização, (a3_4) cristalizar novamente, de preferência por cristalização em suspensão ou camada, mais preferivelmente por cristalização em suspensão, a fase cristalina fundida em um segundo estágio de cristalização para dar origem a uma fase cristalina K2 e a um licor mãe M2, sendo que a fase cristalina K2 compreende: - 8% a 35% (peso) , de preferência, em particular, 1% a 28% (peso) e, mais preferivelmente, 0,4% a 19,75% (peso) de ácido acrílico, - pelo menos 60% (peso) , de preferência, em particular, pelo menos 70% (peso) e, mais preferivelmente, 80% a 99,5% (peso) de água, e - um máximo de 5% (peso) , de preferência, em particular, um máximo de 2% (peso) e, mais preferivelmente, 0,1% a 0,25% (peso) de subprodutos que difiram de água e ácido acrílico, sendo que a soma das quantidades por peso de ácido acrílico, água e subprodutos corresponde a 100% (peso), (a3_5) separar, removendo, a fase cristalina K2 do licor mãe M2, de preferência por meio de uma coluna de lavagem, (a3_6) cristalizar, de preferência por cristalização em suspensão ou camada, mais preferivelmente por cristalização em suspensão, o licor mãe M2 em um terceiro estágio de cristalização para dar origem a uma fase cristalina K3 e a um licor mãe M3, sendo que a fase cristalina K3 compreende: - pelo menos 40% (peso) , de preferência, em particular, pelo menos 50% (peso) e, mais preferivelmente, 55% a 70% (peso) de ácido acrílico, - um máximo de 70% (peso) , de preferência, em particular, um máximo de 57,5% (peso) e, mais preferivelmente, 45% a 57,5% (peso) de água, e - um máximo de 5% (peso) , de preferência, em particular, um máximo de 2,5% (peso) e, mais preferivelmente, 0% a 1,5% (peso) de subprodutos que difiram de água e ácido acrílico, sendo que a soma das quantidades por peso de ácido acrílico, água e subprodutos corresponde a 100% (peso), e (a3_7) separar, removendo, a fase cristalina K3 do licor mãe M3, de preferência por meio de uma coluna de lavagem, com os cristais sendo, preferivelmente, submetidos a uma lavagem de cristais de natureza e maneira descritas acima, sendo finalmente obtida uma fase purificada contendo cristais de ácido acrílico.

[0090] Na concretização em particular do processo, de acordo com a invenção, descrita acima, com um estágio de cristalização de três estágios na etapa de processo (a3), pode ser particularmente vantajoso que se alimente o licor mãe obtido no primeiro estágio de cristalização, e que ainda contém quantidades relativamente grandes de ácido hidroxi-propiônico não-desidratado, de volta à etapa de processo (a2), propiciando-se uma desidratação que seja tão completa quanto possível.

[0091] Concretizações da cristalização em suspensão com posterior lavagem dos cristais em uma coluna de lavagem hidráulica ou mecânica são encontradas no livro "Melt crystallization technology", de G. F. Arkenbout, Technomic Publishing Co. Inc., Lancaster-Basle (1995), pp. 265 a 288 e o artigo acerca do processo Niro de concentração por congelamento para pré-concentração de água residual em Chemie-Ingenieurtechnik (72) (1Q/2000), 1231 a 1233.

[0092] Um líquido de lavagem familiar à pessoa versada na técnica pode ser usado como o líquido de lavagem, dependendo do uso desejado (para soluções aquosas, por exemplo, água). Como já foi indicado, uma parte dos cristais fundidos do ácido acrílico cristalizado, a água cristalizada ou, particularmente preferivelmente, a mistura cristalizada de água e ácido acrílico, servem para a lavagem dos mesmos. Essa medida, por um lado, assegura que nenhuma substância adicional tenha que ser introduzida no sistema para a produção de produtos altamente puros, e, por outro lado, os cristais fundidos também servem para empurrar de volta a frente de licor mãe na coluna de lavagem e, ao mesmo tempo, têm um efeito de purificação sobre os cristais análogo à transpiração. Nesse contexto, não ocorre nenhuma perda de produto, já que o liquido de lavagem cristaliza-se, por sua vez, sobre os cristais a serem lavados e é recuperado, dessa maneira, no produto (por exemplo, o prospecto da empresa Niro Process Technology B.V., Crystallization and wash column separations, estabelece novos padrões em pureza de compostos químicos).

[0093] Em uma concretização alternativa, a formação dos cristais em pelo menos uma das etapas de processo (a3_l), (a3_4) ou (a3_6) é conduzida em uma camada. Uma cristalização em camada é conduzida de acordo com o processo da empresa Sulzer AG, Suíça (http://www.sulzerchemtech.com). Um cristalizador em camada apropriado e o procedimento durante a cristalização em camada são descritos, por exemplo, em W0-A-00/45928, que é introduzida de agora em diante como referência, e cujo conteúdo de material revelado, com respeito à cristalização em camada, forma parte do material revelado da presente invenção.

[0094] No final, ácido acrílico contendo uma pureza de pelo menos 50% (peso) , em particular pelo menos 70% (peso) , de preferência pelo menos 90% (peso), pode ser preparado pelo processo para o preparo de ácido acrílico, de acordo com a invenção.

[0095] O processo, de acordo com a invenção, para o preparo de poliacrilatos, envolve polimerização, de preferência polimerização via radicais livres, de ácido acrílico obtenível a partir do processo, de acordo com a invenção.

[0096] A polimerização via radicais livres do ácido acrílico é conduzida através dos processos de polimerização conhecidos pela pessoa versada na técnica. Se os polímeros forem poliacrilatos de ligação cruzada parcialmente neutralizados, é feita referência ao 3o capítulo (página 69 em diante) de "Modem Superabsorbent Polymer Technology", F. L. Buchholz e A. T. Graham (editors), Wiley-VCH, New York, 1998, com respeito ao procedimento exato.

[0097] Uma contribuição no sentido de se atingirem os objetivos acima mencionados é também feita pelo ácido acrílico obtenível pelo processo para o preparo de ácido acrílico, de acordo com a invenção, e pelos poliacrilatos obteníveis pelo processo para o preparo de poliacrilatos, de acordo com a invenção.

[0098] Uma contribuição adicional no sentido de se atingirem os objetivos acima mencionados é feita por produtos químicos contendo os poliacrilatos, de acordo com a invenção. Produtos químicos preferíveis são, em particular, espumas, artigos moldados, fibras, folhas, filmes, cabos, materiais selantes, artigos de higiene absorventes de liquido, em particular fraldas e toalhas sanitárias, veículos para agentes reguladores de crescimento para plantas ou fungos, ou compostos ativos de proteção para plantas, aditivos para materiais de construção, materiais de empacotamento ou aditivos para o solo.

[0099] O uso de poliacrilatos, de acordo com a invenção, em produtos químicos, de preferência nos produtos químicos acima mencionados, em particular em artigos de higiene, como fraldas ou toalhas sanitárias, e o uso das partículas superabsorventes como veículos para agentes reguladores de crescimento para plantas ou fungos, ou compostos ativos de proteção para plantas, também fazem uma contribuição no sentido de se alcançarem os objetivos acima mencionados. Para o uso como um veículo para agentes reguladores de crescimento para plantas ou fungos, ou compostos ativos de proteção para plantas, é preferível que seja possível que os agentes reguladores de crescimento para plantas ou fungos, ou compostos ativos de proteção para plantas, sejam liberados ao longo de um período de tempo controlado pelo veículo.

[0100] O dispositivo, de acordo com a invenção, para o preparo de ácido acrílico compreende as seguintes unidades, conectadas entre si através de linhas transportadoras de fluido: uma unidade de síntese para o preparo de ácido hidroxi-propiônico a partir de um material biológico para dar origem a um fluido F1 contendo ácido hidroxi-propiônico, em particular a uma fase aquosa Pl, um estágio de desidratação para que o ácido hidroxi-propiônico dê origem a um fluido F2 contendo ácido acrílico, em particular a uma fase aquosa P2, e uma unidade de purificação para que o fluido F2 contendo ácido acrílico, através de uma cristalização em suspensão ou uma cristalização em camada dê origem a uma fase purificada.

[0101] De acordo com a invenção, entende-se "através de linhas transportadoras de fluido" como significando que gases ou líquidos, com a suspensão incluída, ou misturas dos mesmos, são conduzidos através de linhas correspondentes. Tubulações, bombas ou similares podem ser empregados particularmente para isso.

[0102] Ácido hidroxi-propiônico é sintetizado a partir de uma matéria-prima regenerável com o auxílio de uma unidade de síntese, e é posteriormente convertido em ácido acrílico por meio de um estágio de desidratação. O ácido acrílico é então purificado no contexto de uma cristalização em camada ou uma cristalização em suspensão. Além de um biorreator, o dispositivo, de acordo com a invenção, pode também incluir uma unidade de esterilização, na qual os microrganismos contidos no mosto fermentativo podem ser mortos após a fermentação ter terminado, uma unidade de filtração, na qual sólidos contidos no mosto fermentativo podem ser separados e removidos por filtração, de preferência por ultrafiltração, uma unidade de protonação, na qual ao menos parte do ácido hidroxi-propiônico opcionalmente presente na forma de um sal pode ser convertida em sua forma ácida, e/ou uma unidade de remoção de água, na qual ao menos parte da água pode ser separada e removida. Nesse contexto, essas unidades podem ser localizadas tanto entre a unidade de síntese e o estágio de desidratação, quanto entre o estágio de desidratação e a unidade de purificação, com ao menos a unidade de esterilização e a unidade de filtração sendo, preferivelmente, localizadas entre a unidade de síntese e o estágio de desidratação.

[0103] De acordo com uma concretização preferível do dispositivo, de acordo com a invenção, o estágio de desidratação é construído como um reator pressurizado, sendo, além disso, particularmente preferível que o estágio de desidratação inclua um dispositivo de destilação ou retificação que contenha um dos catalisadores de desidratação descritos acima. A destilação reativa descrita em conexão com o processo para o preparo de ácido acrílico, de acordo com a invenção, pode ser conduzida por meio de tal estágio de desidratação. Todas as formas conhecidas de construção de colunas de destilação, em particular colunas recheadas e colunas de pratos, são adequadas como o dispositivo para esse propósito.

[0104] Nesse contexto, pode ser particularmente vantajoso que o estágio de desidratação tenha pelo menos dois reatores de desidratação RI e R2, conectados um ao outro por linhas transportadoras de fluido, e contendo, todos, um dos catalisadores de desidratação descritos acima, um dos quais pode ser carregado com uma pressão Π1 e o outro com uma pressão Π2, onde as duas pressões diferem entre si e a pressão Π2 é, de preferência, menor que Π1. As diferenças de pressão preferíveis são aquelas diferenças de pressão que já foram descritas acima em relação ao processo, de acordo com a invenção. De preferência, o reator R2 é construído como um dispositivo de destilação ou retificação, mas não o reator RI. Esse dispositivo de destilação ou retificação é conectado à unidade de purificação de tal forma que o produto de fundo obtido na destilação ou retificação possa ser transferido para a unidade de purificação.

[0105] Ao menos uma parte do ácido hidroxi-propiônico é convertida em ácido acrílico por meio do reator de desidratação Rl, no qual é introduzida a solução de fermentação que teve, de preferência, os sólidos e ao menos parte da água removidos. Nesse contexto, o primeiro reator de desidratação Rl é preferivelmente conectado ao segundo reator de desidratação R2 de tal forma que a solução aquosa que contém ácido hidroxi-propiônico, ácido acrílico e água, e é obtida no primeiro reator Rl, seja introduzida na região de topo do segundo reator, de preferência em uma região da terça parte superior, de preferência, em particular, em uma região da quarta parte superior e, mais preferivelmente, em uma região da quarta parte superior do reator R2, ou também em uma região lateral do reator R2, de preferência em uma região entre as terças partes inferior e superior, de preferência, em particular, entre as quartas partes inferior e superior do reator R2. O fato de que, para uma destilação reativa, o baixo teor de liquido das colunas recheadas empregadas para a retificação é uma desvantagem, especialmente no caso de reação com uma taxa finita de reação, pode ser levado em conta por meio do reator Rl. Para que se alcancem as conversões desejadas em reações lentas, deve ser assegurado um longo tempo de residência do liquido no aparato. Como auxilio, além da coluna, um ou mais tanques externos (reator 1, tanques externos adicionais (reatores, Rl', Rl'' etc.) também podem estar opcionalmente presentes), nos quais uma parte principal da reação propriamente dita acontece, podem ser instalados. 0 reciclo do liquido desses tanques para a coluna, em cada caso, requer divisão do recheio e uma distribuição elaborada do liquido, fazendo com que colunas de pratos com teores de liquido comparativamente altos sejam vantajosamente empregadas para a destilação reativa. Colunas de pratos têm um alto teor de liquido, e, de fato, tanto na camada bifásica presente nos pratos quanto nos tubos de descida ("downcomers"). Ambas as porções do teor de liquido podem ser modificadas de uma maneira almejada e adaptadas aos requisitos particulares da destilação reativa através de medidas tomadas na construção, isto é, no desenho dos pratos ou na altura das calhas. Os seguintes aspectos desempenham um papel importante quando se estão projetando componentes incorporados apropriados para uma coluna de pratos reativa: (i) percepção de teores de liquido muito altos, isto é, tempos de residência; (ii) distribuição do volume de retenção ("hold-up") sobre a altura da coluna conforme desejado; (iii) adequação para catalisadores tanto homogêneos quanto heterogêneos; (iv) fácil substituição do catalisador; (v) extrapolação de escala ("scale-up") simples do laboratório para grandes colunas de escala industrial.

[0106] O fluido F2 contendo o ácido acrílico pode ser purificado por uma cristalização em suspensão ou uma cristalização em camada, por meio de uma unidade de purificação, para dar origem a uma fase purificada.

[0107] De acordo com uma concretização particularmente preferível do dispositivo, de acordo com a invenção, a unidade de purificação inclui os seguintes constituintes, conectados uns aos outros através de linhas transportadoras de fluido: (δ1) uma primeira região de cristalização, uma segunda região de cristalização, uma terceira região de cristalização, uma primeira região de separação, uma segunda região de separação, uma terceira região de separação, ao menos uma unidade de fusão e ao menos seis linhas-guia, (52) a primeira região de cristalização é conectada à primeira região de separação por uma primeira linha-guia, (53) a primeira região de separação é conectada a pelo menos uma região de fusão por uma segunda linha-guia, (54) a pelo menos uma região de fusão é conectada à segunda região de cristalização por uma terceira linha-guia, (55) a segunda região de cristalização é conectada à segunda região de separação por uma quarta linha-guia, (56) a segunda região de separação é conectada à terceira região de cristalização por uma quinta linha-guia, (57) a terceira região de cristalização é conectada à terceira região de separação por uma sexta linha-guia.

[0108] Nesse contexto, é preferível que o estágio de desidratação seja, preferivelmente, conectado diretamente à primeira região de cristalização por linhas transportadoras de fluido, sendo que, no caso de uma coluna de destilação ou retificação reativa no estágio de desidratação, essas colunas devem ser, de preferência, conectadas à primeira unidade de cristalização de forma que o produto de fundo obtido possa ser transferido para a unidade de cristalização. Em uma concretização, de acordo com a invenção, esse dispositivo de cristalização, de acordo com a invenção, tendo diversas regiões sucessivas de cristalização, pode suceder o primeiro reator RI. Soluções muito puras de ácido acrílico podem ser obtidas dessa maneira, de forma que um dispositivo de polimerização, no qual essa solução de ácido acrílico é polimerizada, pode suceder diretamente o dispositivo de cristalização.

[0109] Se cristalizadores de suspensão foram empregados como regiões de cristalização e colunas de lavagem forem empregadas como regiões de separação, com essa concretização em particular do dispositivo, de acordo com a invenção, o fluido F2 que contém ácido acrílico e é obtido no estágio de desidratação pode ser cristalizado na primeira região de cristalização para dar origem a cristais de água e ácido acrílico. Esses podem, então, ser lavados em uma coluna de lavagem (primeira unidade de separação) e separados (sendo, com isso, removidos) do licor mãe que permanece e ainda contém, acima de tudo, ácido hidroxi-propiônico. Os cristais separados, que contêm, acima de tudo, água e ácido acrílico, podem então ser fundidos na pelo menos uma unidade de fusão e então cristalizados novamente na segunda região de cristalização. Os cristais que são obtidos nessa segunda região de cristalização e que são baseados, sobretudo, em água, podem ser separados, sendo removidos, do licor mãe em uma coluna de lavagem adicional (segunda unidade de separação) . 0 licor mãe que permanece pode então ser cristalizado em uma terceira região de cristalização para dar origem a cristais essencialmente baseados em ácido acrílico, sendo possível para esses cristais que eles sejam lavados, então, em uma coluna de lavagem adicional (terceira unidade de separação) e separados do licor mãe que permanece.

[0110] De acordo com uma concretização adicionalmente vantajosa da concretização particularmente preferível descrita acima para o dispositivo, de acordo com a invenção, em que três regiões de cristalização estão presentes, a primeira unidade de separação e a terceira unidade de separação são conectadas a uma segunda e, respectivamente, a uma terceira unidades de fusão através de linhas transportadoras de fluido. Os cristais que foram separados do licor mãe na primeira e na terceira unidades de separação podem ser fundidos, ao menos parcialmente, com o uso dessas segunda e, respectivamente, terceira unidades de fusão, e os materiais fundidos de cristal obtidos dessa maneira podem ser empregados para a lavagem em contracorrente das fases cristalinas presentes nas unidades de separação particulares, como é descrito, por exemplo, em DE-A-101 49 353.

[0111] Devido ao método de purificação, o ácido acrílico preparado dessa maneira é tratado de forma particularmente branda, o que faz com que sua qualidade seja melhorada. O dispositivo de purificação é capaz de obter ácido acrílico bastante puro, com purezas de mais de 60 por cento em peso, em particular de mais de 99,5 por cento em peso, a partir de uma corrente de ácido acrílico comparativamente contaminada, que contém, acima de tudo, cerca de 12 por cento em peso de água e ácido hidroxi-propiônico como subprodutos. De acordo com a invenção, é possível purificar-se eficientemente uma corrente de ácido acrílico com até entre 50 por cento em peso e 95 por cento em peso de ácido acrílico, de preferência entre 75 e 90 por cento em peso de ácido acrílico.

[0112] A purificação efetiva permite métodos adicionais de tratamento térmico, em particular uma destilação ou evaporação, de forma que a exposição ao calor do ácido acrílico e do ácido acrílico assim formado seja reduzida. Como resultado, a qualidade do ácido acrílico e do ácido acrílico é melhorada.

[0113] Para aumentar ainda mais a pureza do ácido acrílico, a unidade do dispositivo tem um dispositivo de purificação separado. Esse dispositivo de purificação em separado pode ser empregado para purificação adicional do produto final, em particular para purificação do ácido acrílico que sai da unidade de fusão.

[0114] Para que se aumente o rendimento, é particularmente preferível que a primeira região de separação seja conectada ao reator de desidratação, para que o licor mãe obtido na região de separação possa ser introduzido no estágio de desidratação novamente, com o propósito de uma conversão do ácido hidroxi-propiônico que seja tão completa quanto possível.

[0115] No processo, de acordo com a invenção, para a purificação de ácido acrílico, temperaturas na faixa de -20°C a +20°C, de preferência de -10°C a +13°C, sob uma pressão entre 1 e 10 bar, prevalecem nas regiões de separação. É preferível que temperaturas e pressões mais baixas prevaleçam na região inferior das regiões de separação do que na região superior das regiões de separação. De preferência, prevalecem entre -20°C e <12°C sob uma pressão entre 1 e 2 bar na região inferior das regiões de separação. Na região superior das regiões de separação, prevalecem uma temperatura de pelo menos 12°C e uma pressão de 1 a 10 bar, de preferência de 3 a 7 bar. De preferência, temperaturas na faixa de -20°C a 20°C, preferivelmente de -12°C a 13°C, sob uma pressão de 0,5 a 10 bar, preferivelmente de 0,8 a 2 bar, prevalecem nas regiões de cristalização. Uma temperatura na faixa de 10°C a 50°C, preferivelmente de 11°C a 10°C, sob uma pressão de 1 a 10 bar, preferivelmente de 3 a 7 bar, pode prevalecer na pelo menos uma região de fusão.

[0116] Nas linhas-guia, prevalecem condições de temperatura e pressão que permitam um transporte confiável e sem problemas do ácido acrílico e das substâncias que opcionalmente o acompanham nessas linhas-guia.

[0117] O dispositivo permite que um ácido acrílico relativamente contaminado, que, opcionalmente, ainda contém grandes quantidades de água e ácido hidroxi-propiônico, seja usado como o material inicial, o que faz com que o gasto preliminar com uma destilação do ácido acrílico originando-se da síntese se torne menor. Em particular, com isso reduz-se a exposição do ácido acrílico ao calor, que pode levar a polimerização indesejada ou a uma formação prematura de ácido acrílico, resultante dessa polimerização indesejada.

[0118] Em uma modificação da invenção, em particular em combinação com o dispositivo, de acordo com a invenção, para o preparo de ácido acrílico por meio de uma cristalização em camada ou uma cristalização em suspensão, um dispositivo, de acordo com a invenção, para o preparo de ácido acrílico, compreende as seguintes unidades, conectadas entre si através de linhas transportadoras de fluido: uma unidade de síntese para ácido 3-hidroxi-propiônico a partir de um material biológico para dar origem a uma fase fluida, em particular aquosa, contendo ácido 3-hidroxi-propiônico, um estágio de desidratação para que o ácido 3-hidroxi-propiônico dê origem a uma solução fluida, em particular aquosa, contendo ácido acrílico, e ao menos um dos seguintes dispositivos de separação, (S1) a (S5), como uma unidade de remoção de água: (51) dispositivo de osmose inversa, (52) dispositivo de eletro-osmose, (53) dispositivo de destilação azeotrópica, (54) dispositivo de eletrodiálise, (55) dispositivo de separação em fases múltiplas.

[0119] Essa modificação pode ser empregada, em particular, como um estágio preliminar antes da unidade de purificação. É também preferível, em particular, que ao menos um dos dispositivos de separação (Sl) a (S 5) seja inserido entre as etapas de processo (al) e (a3), em particular entre (al) e (a2), para que se consiga um efeito de pré-purificação.

[0120] O dispositivo de osmose inversa é adequado para conduzir uma osmose inversa; o dispositivo de eletro-osmose é adequado para conduzir uma eletro-osmose; o dispositivo de destilação azeotrópica é adequado para conduzir uma destilação azeotrópica; o dispositivo de eletrodiálise é adequado para conduzir uma eletrodiálise; o dispositivo de separação em fases múltiplas é adequado para conduzir uma separação em fases múltiplas, em particular o "salt-splitting" mencionado acima.

[0121] Em um desenvolvimento específico adicional, o dispositivo compreende um dispositivo de separação adicional, em particular um filtro, para separação de sólidos, em particular partículas como microrganismos, células ou partes dos mesmos, da fase fluida, da solução fluida ou de ambas. O dispositivo de separação adicional para separação de sólidos é localizado, preferivelmente, conforme já descrito acima, entre a unidade de síntese e o estágio de desidratação. 0 dispositivo de separação em separado para separação de sólidos pode também ser arranjado entre o estágio de desidratação e a unidade de purificação ou os dispositivos de separação (Sl) a (S5) .

[0122] O dispositivo, além disso, compreende, vantajosamente um meio de protonar o ácido hidroxi-propiônico na fase fluida. A protonação pode ser conduzida, em particular, por adição de um ácido, por exemplo, ácido clorídrico, ou cloreto de amônio. A protonação também pode ser feita com um trocador de íons, com o qual o ácido hidroxi-propiônico é convertido no ácido livre.

[0123] O meio de protonação é arranjado, em particular, após a unidade de síntese, isto é, particularmente entre o estágio de síntese e o estágio de desidratação, ou entre o estágio de desidratação e um dos dispositivos de separação (Sl) a (S5) , funcionando como uma unidade de remoção de água ou a unidade de purificação. O meio de protonação também pode ser arranjado diretamente no estágio de desidratação ou unidade de purificação ou dispositivo de separação (Sl) a (S5), e pode ser alimentado com um reagente que efetue a protonação do ácido hidroxi-propiônico, como, por exemplo, um ácido.

[0124] O dispositivo pode possuir um meio de adsorção ou um meio de absorção, em particular um filtro de carvão ativado, para purificação adicional da fase fluida ou da solução fluida, ou ambas. Partículas finas na suspensão, como, por exemplo, resíduos biológicos, podem ser removidas da fase fluida ou soluções com o auxílio do meio de adsorção ou absorção, com esse meio de absorção podendo estar localizado tanto entre a unidade de síntese e o estágio de desidratação quanto entre o estágio de desidratação e a unidade de purificação.

[0125] O dispositivo, de acordo com a invenção, para o preparo de poliacrilatos, compreende o dispositivo, de acordo com a invenção, para o preparo de ácido acrílico e um reator de polimerização para a polimerização de ácido acrílico, em particular um reator de polimerização para a polimerização via radicais livres de ácido acrílico.

[0126] Em uma concretização preferível do processo, de acordo com a invenção, para o preparo de ácido acrílico, é empregado o dispositivo descrito acima.

[0127] No processo, de acordo com a invenção, para o preparo de poliacrilatos, um ácido acrílico obtido pelo processo, de acordo com a invenção, é polimerizado, com essa polimerização sendo preferivelmente conduzida na presença de agentes formadores de ligações cruzadas. Se os polímeros foram poliacrilatos de ligação cruzada parcialmente neutralizados (os chamados superabsorventes), é feita referência ao 3o capítulo (página 69 em diante) de "Modern Superabsorbent Polymer Technology", F. L. Buchholz e A. T. Graham (editors), Wiley-VCH, New York, 1998, com respeito ao procedimento exato.

[0128] Os poliacrilatos são, de acordo com a invenção, preferivelmente caracterizados por um fator de sustentabilidade de pelo menos 10, de preferência pelo menos 20, preferivelmente, em particular, pelo menos 50, mais preferivelmente pelo menos 75, mais ainda preferivelmente pelo menos 85 e, acima de tudo, preferivelmente pelo menos 95. Nesse contexto, o fator de sustentabilidade indica até que proporção a estrutura polimérica absorvente de água é baseada em material orgânico regenerável e não-fóssil. Se o fator de sustentabilidade é igual a 100, a estrutura polimérica consiste inteiramente em substâncias baseadas em material orgânico regenerável e não-fóssil.

[0129] Os poliacrilatos obtidos pelo processo, de acordo com a invenção, para o preparo de poliacrilatos, são preferivelmente uma estrutura polimérica absorvente de água. Essa estrutura polimérica absorvente de água possui, de preferência, ao menos uma das seguintes propriedades: (β 1) um valor de CRC (CRC = capacidade de retenção de centrifugação), determinada de acordo com ERT 441.2-02 (ERT = método de teste recomendado pela EDANA) , de pelo menos 20 g/g, de preferência pelo menos 25 g/g e, mais preferivelmente, pelo menos 30 g/g, sem que se exceda um valor de CRC de 60 g/g, de preferência de 50 g/g; (β2) uma absorção sob aplicação de uma pressão de 4,8 kPa (0,7 psi) (AAP), determinada de acordo com ERT 442.2-02, de pelo menos 16 g/g, de preferência pelo menos 18 g/g e, mais preferivelmente, pelo menos 20 g/g, sem gue se exceda um valor de 50 g/g, de preferência de 40 g/g.

[0130] As fibras, filmes, composições moldáveis, auxiliares têxteis e de couros, agentes floculantes, revestimentos ou lacas, de acordo com a invenção, são baseados em um ácido acrílico que tenha sido obtido pelo processo, de acordo com a invenção, ou em derivados do mesmo, como, por exemplo, em ésteres desse ácido acrílico, enquanto, de acordo com o uso, de acordo com a invenção, do ácido acrílico obtido pelo processo, de acordo com a invenção, para o preparo de ácido acrílico, esse ou seus derivados são preferivelmente empregados em fibras, filmes, composições moldáveis, auxiliares têxteis e de couros, agentes floculantes, revestimentos ou lacas.

[0131] Detalhes e concretizações úteis, que podem, em cada caso, ser usados ou combinados entre si, conforme desejado, são explicados mais detalhadamente com o auxílio das figuras a seguir, que não têm a intenção de limitar a invenção, mas de meramente ilustrá-la, como um exemplo.

[0132] As figuras mostram, em forma de diagrama: Fig. 1 um fluxograma de processo, de acordo com a invenção;

Fig. 2 uma concretização preferível do fluxograma de processo, de acordo com a invenção, em que a desidratação é conduzida por meio de destilação reativa;

Fig. 3 uma concretização preferível adicional do fluxograma de processo, de acordo com a invenção, em que a purificação é conduzida por meio de uma cristalização em três estágios;

Fig. 4 a 6 gráficos para determinação dos pontos eutéticos.

[0133] A Figura 1 ilustra o fluxograma de processo, de acordo com a invenção, e o dispositivo, de acordo com a invenção. Biomassa, como, por exemplo, nabo ou milho, pode ser introduzida, através da linha de alimentação 1, na unidade de síntese 2, com a unidade de síntese 2 sendo, preferivelmente, um biorreator. Na unidade de síntese 2 a biomassa é convertida, formando uma fase aquosa Pl contendo ácidos hidroxi-propiônicos, de preferência ácidos 2- ou 3-hidroxi-propiônico, mais preferivelmente 3-ácido hidroxi-propiônico. Essa fase aquosa Pl pode, então, ser alimentada, através de uma linha de saída 3, a uma unidade de esterilização, que é, por exemplo, uma autoclave ou outro dispositivo de esterilização conhecido pela pessoa versada na técnica. A fase aquosa Pl, tratada dessa maneira, pode então ser alimentada, através da linha de saída 5, a uma unidade de filtração 6, na qual os sólidos da fase aquosa Pl, como, por exemplo, microrganismos, são removidos. Os sólidos separados podem ser removidos através de uma descarga 7. Se, ao invés de matar os microrganismos contidos na fase aquosa Pl, deseja-se utilizá-los em um ciclo adicional de síntese, os sólidos separados na unidade de filtração 6 podem também ser, ao menos parcialmente, realimentados à unidade de síntese (que não é mostrada na Fig. 1) . (As unidades 111, 112, 113 e 114 também podem ser arranjadas individualmente ou em combinação entre a unidade de síntese 2 e o estágio de desidratação 9, o que não é mostrado na Figura 1).

[0134] A fase aquosa PI livre de sólidos entra, então, através da linha de saída 8, no estágio de desidratação 9, onde o ácido hidroxi-propiônico é convertido em ácido acrílico, originando moléculas de água. A fase aquosa P2 contendo ácido acrílico e, opcionalmente apropriado, ácido hidroxi-propiônico não-reagido, pode então ser adicionalmente tratada em constituintes adicionais do dispositivo através da linha de saída 10. Esses constituintes adicionais do dispositivo podem ser, por exemplo, uma unidade de filtração adicional 111, um meio de protonação 112, um meio de adsorção 113 ou uma unidade de remoção de água 114, por exemplo, um dispositivo de osmose inversa, um dispositivo de eletro-osmose, um dispositivo de destilação azeotrópica, um dispositivo de eletrodiálise ou um dispositivo de separação em múltiplas fases. Essas unidades do dispositivo podem ser arranjadas individualmente ou em uma combinação em série entre o estágio de desidratação 9 e a unidade de purificação 13. Pode ser ainda vantajoso arranjar um ou mais desses constituintes adicionais 11 do dispositivo entre a unidade de síntese 2 e o estágio de desidratação 9, de preferência, em particular, entre a unidade de filtração 6 e o estágio de desidratação 9, ao invés de, ou em conjunto com, seu arranjo entre o estágio de desidratação 9 e a unidade de purificação 13 (o que não é mostrado na Figura 1).

[0135] A Figura 2 ilustra uma concretização preferível do fluxograma de processo, de acordo com a invenção, e do dispositivo, de acordo com a invenção, em que a desidratação é conduzida por meio de uma destilação reativa. Através da linha de saída 8 - através da qual a fase aquosa Pl, que teve os sólidos removidos na unidade de filtração 6, é removida -, essa fase aquosa Pl entra, em geral através de uma membrana 90, em um reator 91, que contém um catalisador que promove a desidratação e onde ao menos parte do ácido hidroxi-propiônico é convertida em ácido acrílico. Uma fase aquosa P2 contendo ácido acrílico, água, ácido hidroxi-propiônico não-reagido e, opcionalmente, subprodutos adicionais, é então transferida através de uma linha de descarga 92 para um segundo reator 93, que é, por exemplo, uma coluna de destilação ou retificação que, da mesma forma, contém um catalisador que promove a desidratação. Nesse segundo reator 93, o ácido hidroxi-propiônico que ainda não reagiu é então convertido adicionalmente em ácido acrílico e, ao mesmo tempo, a água contida na fase aquosa é separada, sendo removida, através da descarga 94 (destilação reativa). 0 produto de fundo 95, que é obtido no segundo reator 93 e contém o ácido acrílico, pode então ser alimentado, através da linha de descarga 10, aos constituintes adicionais 11 do dispositivo, ou diretamente à unidade de purificação 14 (ver Figura 1) . Tanto o primeiro quanto o segundo reatores podem ser carregados com dióxido de carbono através de uma linha de alimentação 96, para que se previnam reações de descarboxilação durante a desidratação.

[0136] A Fig. 3, da mesma forma, ilustra uma concretização preferível do fluxograma de processo, de acordo com a invenção, sendo que nessa concretização a purificação é conduzida através de uma cristalização em três estágios. A fase aquosa P2 tratada nos constituintes adicionais 11 do dispositivo, ou a fase aquosa P2 obtida diretamente do estágio de desidratação 9, entra, através da linha de alimentação 12, em um primeiro dispositivo de cristalização 131, que é, preferivelmente, um cristalizador de suspensão. Entretanto, o uso de outros dispositivos de cristalização, como, por exemplo, um cristalizador de camada, é também concebível. A fase aquosa P2 contendo ácido acrílico é preferivelmente resfriada no primeiro dispositivo de cristalização 131 até que água e ácido acrílico cristalizem. Se um cristalizador de suspensão é empregado como o primeiro dispositivo de cristalização, a suspensão cristalina obtida desse modo é alimentada, através da linha de descarga 132, a uma primeira região de separação 133, que é, de preferência, uma coluna de lavagem e na qual os cristais são separados do licor mãe que permanece. Se um cristalizador de camada é empregado como o primeiro dispositivo de cristalização, o uso de uma unidade de separação não é essencial (isso não é mostrado na Figura 3), já que, nesse caso, não é necessário que se separem os cristais do licor mãe, por exemplo, por meio de uma coluna de lavagem, devido à imobilização dos cristais sobre as superfícies do cristalizador de camada. Os cristais separados do licor mãe na primeira unidade de separação podem ser, ao menos parcialmente, fundidos por meio de uma unidade de fusão 134 com o objetivo de se aumentar ainda mais a pureza, e os cristais fundidos podem ser empregados, por meio de um elemento transportador 135 (por exemplo, por meio de uma bomba), na lavagem dos cristais em contracorrente, como é descrito em DE-A-101 49 353. Se um cristalizador de camada tiver sido empregado como o primeiro dispositivo de cristalização 131, também pode ser vantajoso, nesse caso, fundir, ao menos parcialmente, os cristais e empregar o material fundido de cristais obtido para lavar os cristais em contracorrente.

[0137] Os cristais obtidos na primeira região de separação após o licor mãe ter sido separado, e que compreendem, essencialmente, água e ácido acrílico, podem, então, ser alimentados, através da linha de descarga 136, a uma unidade de fusão 137, na qual os cristais são fundidos tão completamente quanto possível. 0 licor mãe que permanece, e que ainda pode conter quantidades relativamente grandes de ácido hidroxi-propiônico não-reagido, pode ser, vantajosamente, realimentado, através da linha de descarga 1319, ao estágio de desidratação 9. Os cristais fundidos dessa maneira são então alimentados, através da linha de descarga 138, a um segundo dispositivo de cristalização 139, no qual a temperatura é abaixada até que sejam formados cristais contendo essencialmente água. Esse segundo dispositivo de cristalização é, da mesma forma, de preferência um cristalizador de suspensão, mas o uso de um cristalizador de camada também é concebível nesse caso. Se um cristalizador de suspensão tiver sido empregado como o segundo dispositivo de cristalização 139, a suspensão cristalina obtida no segundo dispositivo de cristalização 139 pode, então, ser alimentada, através de uma linha de descarga 1310, a uma segunda região de separação 132, na qual os cristais essencialmente baseados em água são separados do licor mãe - que por sua vez é baseado essencialmente em ácido acrílico e água - através de uma descarga 1311. Nesse caso, também, se um cristalizador de camada for empregado como o dispositivo de cristalização, o uso de uma unidade de separação em separado, como, por exemplo, uma coluna de lavagem, não é essencial.

[0138] O licor mãe separado dos cristais na segunda região de separação 132 pode, então, ser alimentado, através da linha de descarga 1313, ao terceiro dispositivo de cristalização 1314, no qual a temperatura é abaixada até que sejam formados cristais contendo essencialmente ácido acrílico. Esse terceiro dispositivo de cristalização 1314 pode, da mesma forma, ser um cristalizador de suspensão ou um cristalizador de camada. Se um cristalizador de suspensão tiver sido empregado no terceiro dispositivo de cristalização, a suspensão cristalina obtida no terceiro dispositivo de cristalização pode ser alimentada, através da linha de descarga 1315, à terceira região de separação 1316, na qual os cristais de ácido acrílico são separados do licor mãe. Assim como é o caso com o primeiro estágio de cristalização, pode ser vantajoso fundir ao menos parte dos cristais na terceira região de separação por meio de uma unidade de fusão 1317 e então empregar o material fundido, através de um elemento transportador 1318, como, por exemplo, uma bomba, na lavagem dos cristais em contracorrente. Os cristais de ácido acrílico obtidos na terceira região de separação 1316 podem, então, ser removidos através de uma linha de descarga 14. Se um cristalizador de camada tiver sido empregado como terceiro dispositivo de cristalização 1314, pode também ser vantajoso, nesse caso, fundir, ao menos parcialmente, os cristais e empregar os cristais fundidos para lavagem dos cristais.

[0139] A presente invenção é agora explicada em maiores detalhes com o auxílio de exemplos não-limitantes.

Exemplos Exemplo de Preparo 1 [0140] Preparo de uma composição-teste 1 simulando um mosto fermentativo e compreendendo: 1.000 mL de água 100 g de ácido 3-hidroxi-propiônico (10% (peso)) 9 g de fermento biológico de padeiro 1 g de glicose como material orgânico, com um pH entre 6,5 e 7,5 tendo sido estabelecido por meio do uso de amônia.

Exemplo de Preparo 2 [0141] Preparo de uma composição-teste 2 simulando um mosto fermentativo purificado e compreendendo: 1.000 mL de água 100 g de ácido 3-hidroxi-propiônico (10% (peso)) DESIDRATAÇÃO 1: [0142] Em um dispositivo como mostrado na Fig. 2, a solução obtida no Exemplo de Preparo 1 tem, primeiramente, o fermento removido por uma membrana 90 (obtida comercialmente através da empresa Amafilter GmbH) e é então aquecida em um primeiro reator pressurizado 91 (tubo de reator de alta qualidade ("high grade") feito de aço e que permite fluxo através de seu interior, com um diâmetro interno de 17 mm e um comprimento de 50 cm) a uma temperatura de 140°C sob uma pressão de 8 bar durante um tempo de residência de 8 minutos, na presença de ácido fosfórico, em uma concentração de 1 parte de ácido fosfórico por 5.000 partes de corrente de reagente.

[0143] A mistura reacional obtida dessa forma, que contém, acima de tudo, água, ácido 3-hidroxi-propiônico não-reagido e ácido acrílico, foi posteriormente introduzida em uma coluna de reação 93 (autoclave com coluna de destilação anexa) e, de forma similar, aquecida a uma temperatura de 140°C sob uma pressão de 3,7 bar durante um tempo de residência de 16 minutos na presença do ácido fosfórico inicialmente empregado como um catalisador. Durante esse procedimento, a água contida na mistura reacional foi separada ao sair pelo topo e foi obtido um produto de fundo rico em ácido acrílico.

Desidratação 2: [0144] A Desidratação 1 foi repetida aqui com as seguintes diferenças: a mistura reacional obtida do reator pressurizado 91, que contém, acima de tudo, água, ácido 3-hidroxi-propiônico não-reagido e ácido acrílico, foi posteriormente introduzida em uma coluna de reação 93 (autoclave com coluna de destilação anexa) e, da mesma forma, aquecida a uma temperatura de 120°C sob uma pressão de 500 bar durante um tempo de residência de 45 minutos na presença do ácido fosfórico inicialmente empregado como um catalisador. Durante esse procedimento, a água contida na mistura reacional foi separada saindo pelo topo e foi obtido um produto de fundo rico em ácido acrílico. DESIDRATAÇÃO 3: [0145] A Desidratação 1 foi repetida aqui, com as seguintes diferenças: ao invés de ácido fosfórico, foi alimentado CO2 ao reator 91, para saturação. DESIDRATAÇÃO 4: [0146] A Desidratação 1 foi repetida aqui, com a diferença de que a composição-teste 2 foi empregada. DESIDRATAÇÃO 5: [0147] A Desidratação 2 foi repetida aqui, com a diferença de que a composição-teste 2 foi empregada.

Desidratação 6: [0148] A Desidratação 3 foi repetida aqui, com a diferença de que a composição-teste 2 foi empregada.

[0149] Os produtos de fundo das desidratações acima têm as composições mostradas na Tabela 1.

Tabela. 1 DESENVOLVIMENTO 1 [0150] O produto de fundo da Desidratação 1, que era rico em ácido acrílico, foi alimentado a um cristalizador de suspensão (do tipo MSMPR, "Mixed Suspension Mixed Product Remova 1", conforme descrito em Arkenbout G . F ., "Melt Crystallizatíon Technology", Lancaster, Technomic Publishing Company Inc., 1335) com volume de 1 L e foi resfriada até uma temperatura de equilíbrio de 0°C, com uma rampa de temperatura de 0,25 K/min. A suspensão cristalina obtida, com um teor de sólidos de aproximadamente 501 (peso), foi separada em cristais e licor mãe contaminado através de um filtro de sucção convencional de laboratório. Depois disso, os cristais foram lavados com ácido acrílico purificado (33,5% (peso)) em uma proporção de peso (cristais / liquido de purificação) de 5 : 1 e tiveram removidas as impurezas aderidas. Os cristais purificados foram trazidos à temperatura ambiente e, com isso, fundidos. Foi obtido, através desse procedimento, ácido acrílico com uma pureza, de 99,51 (peso). As composições das fases (alimentação, cristalina e licor mãe) são dadas na Tabela 2.

Tabela 2_________________________________________________ Desidratação ?

[0151] A Desidratação 4 foi repetida, com a diferença de que O produto de desidratação foi retirado após o reator pressurizado 91 e tem a composição dada na alimentação 1, Tabela 3.

Desenvolvimento 2 Estágio A) [0152] A mistura de ácido acrílico rica em água da alimentação 1 foi introduzida em um cristalizador com agitação com capacidade para 1 L e resfriada até uma temperatura de -18 °C, próxima do ponto eutético ternário, com uma rampa de temperatura de 0,25 K/min. A suspensão foi posteriormente filtrada em um filtro de sucção convencional de laboratório. Os cristais obtidos foram aguecidos até a temperatura ambiente e fundidos. As composições dos cristais 1 e do licor mãe 1 estão listadas na Tabela 1. A cristalização foi conduzida, analogamente, diversas vezes, para que se obtivesse uma quantidade apropriada de produto para as etapas de cristalização seguintes.

Estágio B) [0153] A fase cristalina 1 do Estágio A, predominantemente compreendendo água e ácido acrílico, foi introduzida, por sua vez, em um cristalizador com agitação com capacidade para 1 L e resfriada até uma temperatura de -10°C, com uma rampa de temperatura de 0,25 K/min. A cristalização desse sistema virtualmente binário de água e ácido acrílico foi interrompida antes que o ponto eutético binário fosse atingido, de modo que essencialmente água cristalizasse, de uma maneira almejada. Depois disso, a suspensão obtida foi drenada do cristalizador e separada em cristais e licor mãe em um filtro de sucção de laboratório. As composições do licor mãe 2 e da fase cristalina 2 estão, da mesma forma, listadas na Tabela 3. Essa cristalização foi igualmente conduzida diversas vezes para fornecer uma quantidade apropriada para uso na etapa de cristalização seguinte.

Estágio C) [0154] O licor mãe 2 do Estágio B, com uma composição virtualmente eutética de água e ácido acrílico, foi introduzido em um cristalizador com agitação com capacidade para 1 L e resfriado até aproximadamente -15 °C, abaixo do ponto eutético binário, com uma rampa de temperatura de 0,25 K/min. A suspensão de cristais de água e ácido acrílico formada por esse procedimento foi passada por um filtro de sucção de laboratório e filtrada. As composições do licor mãe 3 e da fase cristalina 3 estão, da mesma forma, listadas na Tabela 3.

Tabela 3 [0155] Uma fase de ácido acrí 1ico/água com um teor de ácido acrílico de 62% e um teor de água de 38% foi assim obtida.

[0156] A solução monomérica, obtida a partir da cristalização, compreendendo 260 g de ácido acrílico (62%), que foi 70% (molar) neutralizado com uma solução de hidróxido de sódio (202,054 g de NaOH com 50% de força) , 160 g de água (381), 0,409 g de polietileno glicol 300 diacrilato e 1,253 g de monoaiil polietileno glicol 450 monoacrilato tem seu oxigênio dissolvido removido através de uma descarga de nitrogênio e é resfriada até a temperatura inicial de 4 °C. Quando a temperatura inicial é atingida, a soluçào iniciadora (0,3 g de peroxidissulfato de sódio· em 10 g de H;;G, 0,07 g de solução de peróxido de hidrogênio com 35% de força em 10 g de H20 e 0,015 g de ácido ascórbico em 2 g de H20) foi adicionada. Quando a temperatura final de aproximadamente 100°C foi atingida, o gel formado foi cominuido com um cortador de carne e secado em uma estufa a 150°C durante 2 horas. O polímero seco foi toscamente esmagado, moído por meio de um moinho de corte SM 100 com uma perfuração Conidur de 2 mm e peneirado na forma de pulverizado A até um tamanho de partícula entre 150 e 850 pm.

[0157] 100 g do pulverizado A são misturados a uma solução compreendendo 1,0 g de carbonato de etileno (CE), 0,6 g de A12(S04)3x14 H20 e 3 g de água deionizada, com a solução sendo aplicada ao polímero pulverizado em um misturador por meio de uma seringa com uma cânula de 0,45 mm. O pulverizado A, revestido com a solução aquosa, foi posteriormente aquecido em uma estufa com circulação de ar a 185°C durante 30 minutos. Um pulverizado B foi obtido (tamanhos de partícula: 12% sobre malha com 150 pm de comprimento, 15% sobre malha com 300 pm de comprimento, 12% sobre malha com 400 pm de comprimento, 15% sobre malha com 500 pm de comprimento 15%, 20% sobre malha com 600 pm de comprimento e 25% sobre malha com 710 a 850 pm de comprimento). As propriedades desse pulverizado são dadas na Tabela 4.

Tabela 4 ^determinado a 2,1 kPa <0,3 psi) MÉTODOS DE TESTE

Determinação do ponto de fusão via DSC Aparato: [0158] DCS 820 da Mettler Toledo com sensor de cerâmica FRS5 e forno de prata {-150ΰC a 700°C) Principio: [0159] A temperatura (a faixa de temperatura} da transição de fase do estado sólido para o líquido é determinada. Na prática, uma amostra da substância a ser analisada é aquecida sob pressão atmosférica, sendo determinadas as temperaturas do inicio da fusão e da fusão completa. Calorimetria diferencial de varredura (DSC) é o método empregado. De acordo com DIN 51 005, isso é entendido como um método termoanalítíco, no qual, através da medida da diferença de temperatura entre amostra e referência (que estão sujeitas à mesma programação de temperatura, simultaneamente) em uma zona de condução de calor definida, torna-se possível O registro da diferença no fluxo de calor. Esse fluxo de calor é medido e plotado como uma função da temperatura de referência. A constante K de proporcionalidade, isto é, o fator de calibração, depende da resistência térmica e, portanto, depende da temperatura. Ela deve ser determinada experimentalmente. A fusão é associada a uma mudança endotérmica na entalpia, a cristalização (congelamento, solidificação), por sua vez, a uma mudança exotérmica.

Ponto de fusão: [0160] É chamada de temperatura de fusão aquela temperatura na qual ocorre a transição entre as fases sólida e liquida sob pressão atmosférica. Sob condições ideais, essa temperatura corresponde à temperatura de congelamento. Uma vez que, em muitas substâncias, a transição de fase ocorre em uma faixa de temperatura, essa transição também é, em geral, chamada de faixa de fusão. Para uma substância pura, só há um ponto de fusão efetivo, isto é, somente uma única temperatura na qual o sólido e o liquido estão em equilíbrio. Todas as impurezas e outros componentes misturados, ou, por exemplo, um segundo ou terceiro componentes principais, resultam em uma faixa de fusão na qual as duas fases, a fundida e a sólida, ocorrem simultaneamente, com diferentes composições, ao longo de uma certa faixa de temperatura. O começo da fusão é indicado aqui com a temperatura inicial extrapolada. A faixa de fusão indica a região bifásica efetiva em que o material fundido e o sólido estão em equilíbrio termodinâmico. Em geral, o ponto de fusão, apenas, não é suficiente para descrever a fusão de uma substância. O registro de todo o curso da fusão é recomendado, principalmente, se a substância não for pura, mas sim uma mistura de diversas substâncias similares, outras substâncias ou modificações (polimorfismo) e, possivelmente, apresenta decomposições simultâneas. Plásticos com uma ampla faixa de fusão do cristalito também requerem a determinação de todo o comportamento de fusão.

Avaliação: [0161] Os dados de medida do DSC são mostrados em um curva em que a diferença no fluxo de calor, ou a diferença de temperatura associada a esse, é plotada contra temperatura ou tempo. Nesse contexto, diferenças no fluxo de calor de processos endotérmicos são plotadas na direção positiva do eixo das ordenadas, e aquelas de processos exotérmicos são plotadas na direção negativa do eixo das ordenadas (ver DIN 51007) . Para a caracterização de um pico de fusão, as seguintes temperaturas, de acordo com DIN 51004, podem ser usadas (ver Fig. 4) : temperatura inicial de pico, temperatura inicial de pico extrapolada, temperatura máxima de pico, temperatura final de pico extrapolada e temperatura final de pico (para a terminologia, ver DIN 51005). A temperatura inicial de pico extrapolada é levada em conta como sendo a temperatura de fusão. A temperatura máxima de pico (com uma queda exponencial do flanco do pico) corresponde ao ponto de fusão clarificado (ponto de clarificação), isto é, o final da faixa de fusão, onde a substância fundida não é mais obscurecida por cristais em suspensão. Esse também é chamado de ponto de fusão dos últimos cristais ou ponto de liquidus.

[0162] Definição das temperaturas características de um pico (de acordo com DIN 51004) [0163] Na Fig. 4: Ti significa a temperatura inicial de pico; onde a curva de medição começa a se desviar da linha de base inicial extrapolada Te significa a temperatura inicial de pico extrapolada; onde a linha auxiliar através do flanco do pico ascendente intercepta a linha de base inicial extrapolada Tp significa a temperatura máxima de pico; onde fica o máximo das diferenças entre a curva de medição e a linha de base interpolada (esse não é necessariamente o máximo absoluto da curva de medição) Tc significa a temperatura final de pico extrapolada; onde a linha auxiliar através do flanco do pico descendente intercepta a linha de base final extrapolada Tf significa a temperatura final de pico; onde a curva de medição atinge novamente a linha de base final extrapolada [0164] Na prática, a linha de base é interpolada entre a temperatura inicial de pico e a temperatura final de pico por vários métodos (ver DIN 51007) . Para a definição das temperaturas inicial e final de pico extrapoladas, na maioria dos casos pode ser usada, com precisão suficiente, uma linha de base interpolada linearmente entre o pico de início e o pico de final. As linhas auxiliares são projetadas sobre a parte (quase) linear dos dois flancos do pico como tangentes de inflexão ou como linhas de regressão. A diferenciação entre os dois métodos não é significativa (para a calibração) na prática, já que as diferenças resultantes são muito menores que os desvios de repetição das medições. 0 pico de fusão é convencionalmente caracterizado pela temperatura inicial de pico extrapolada.

Determinação do diagrama de fases de uma mistura com três componentes [0165] Após terem sido medidos os pontos de fusão ou as faixas de fusão, isto é, as faixas bifásicas, para várias misturas de um sistema com três componentes (ternário), esses podem ser traçados em um diagrama triangular tridimensional. Isso pode ser visualizado com base em um programa de avaliação apropriado, por exemplo, Windows Excel. As áreas resultantes dos pontos de fusão medidos geram as chamadas depressões eutéticas no sistema eutético, que interceptam o chamado ponto eutético ternário em um ponto definido. A Fig. 5a mostra uma seção isotérmica planar através de um diagrama triangular tridimensional. A Fig. 5b mostra uma visão plana correspondente do diagrama de fases com um ponto eutético ternário. A Fig. 6 mostra uma representação tridimensional.

DETERMINAÇÃO DA RETENÇÃO

[0166] A retenção, chamada CRC, é determinada de acordo com ERT 441.2-02, onde "ERT" significa "EDANA recommended test" e "EDANA" significa "European Disposables and Nonwovens Association".

DETERMINAÇÃO DA ABSORÇÃO SOB APLICAÇÃO DE PRESSÃO

[0167] A absorção sob aplicação de uma pressão de 4,8 kPa (0,7 psi), chamada AAP, é determinada de acordo com ERT 442.202 .

Determinação do tamanho de partícula [0168] Os tamanhos de partícula são determinados, no presente caso, de acordo com ERT 420.2-02, sendo utilizadas as peneiras aqui citadas.

Determinação da composição de fase [0169] As composições de fase durante a cristalização são determinadas por HPLC e são citadas em %.

Lista de símbolos de referência 1 Alimentação de biomassa 2 Unidade de síntese 3 Linha de saída para uma solução de fermentação 4 Unidade de esterilização 5 Linha de saída para uma solução de fermentação contendo microrganismos mortos 6 Unidade de filtração 7 Descarga de sólidos separados 8 Linha de saida para uma uma solução de fermentação livre de sólidos 9 Estágio de desidratação 90 Membrana/filtro 91 Primeiro vaso reacional 92 Linha de descarga para a fase aquosa contendo ácido hidroxi-propiônico ao menos parcialmente reagido 93 Segundo vaso reacional construído como um dispositivo de destilação 94 Descarga de água 95 Produto de fundo contendo água, ácido hidroxi-propiônico não-reagido e ácido acrílico 96 Linha de alimentação de dióxido de carbono 10 Linha de saída para uma fase aquosa contendo ácido acrílico, água e, opcionalmente, ácido hidroxi-propiônico não-reagido 11 Constituintes adicionais do dispositivo, por exemplo 111 Unidades de filtração adicionais 112 Meio de protonação 113 Meio de absorção 114 Unidades de remoção de água 12 Linha de alimentação para uma fase aquosa contendo ácido acrílico, água e, opcionalmente, ácido hidroxi-propiônico não-reagido 13 Unidade de purificação 131 Primeiro dispositivo de cristalização 132 Linha de descarga para a suspensão cristalina obtida no primeiro dispositivo de cristalização 133 Primeira região de separação 134 Unidade de fusão para fusão de ao menos parte dos cristais obtidos no primeiro dispositivo de cristalização 135 Elemento transportador, por exemplo, uma bomba 136 Linha de descarga para os cristais separados do licor mãe na primeira região de separação e contendo essencialmente água e ácido acrílico 137 Unidade de fusão 138 Linha de descarga para os critais fundidos obtidos na unidade de fusão 139 Segundo dispositivo de cristalização 1310 Linha de descarga para a suspensão cristalina obtida no segundo dispositivo de cristalização 1311 Descarga dos cristais obtidos na segunda região de separação e contendo essencialmente água 1312 Segunda região de separação 1313 Linha de descarga para o licor mãe separado dos cristais na segunda região de separação 1314 Terceiro dispositivo de cristalização 1315 Linha de descarga para a suspensão cristalina obtida no terceiro dispositivo de cristalização 1316 Terceira região de separação 1317 Unidade de fusão para fusão de ao menos uma parte dos cristais obtidos no terceiro dispositivo de cristalização 1318 Elemento transportador, por exemplo, uma bomba 1319 Linha de descarga para o licor mãe separado na primeira região de separação 14 Linha de descarga para ácido acrílico purificado REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Processo para o preparo de ácido acrílico, caracterizado por compreender as etapas de processo: (al) preparar uma fase aquosa PI contendo ácido hidroxi-propiônico, (a2) desidratar o ácido hidroxi-propiônico para dar origem a uma fase aquosa P2 contendo ácido acrílico, (a3) purificar a fase aquosa P2 contendo ácido acrílico, através de uma cristalização para dar origem a uma fase purificada, em que a desidratação do ácido hidroxi-propiônico na etapa de processo (a2) ocorre por desidratação em fase líquida, por meio de uma destilação reativa.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fase PI é obtida por um processo compreendendo as etapas de processo: i) produzir ácido hidroxi-propiônico a partir de um material biológico para dar origem a uma fase aquosa contendo ácido hidroxi-propiônico e microorganismos, ii) matar, opcionalmente, os microorganismos, iii) separar os sólidos da fase aquosa.

3. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores 1 a 2, caracterizado pelo fato de que a fase PI é aquoso e, em particular, tem uma composição compreendendo (Cl_1) 1% a 40% (peso) de ácido hidroxi-propiônico, sais do mesmo ou misturas do mesmo, (Cl_2) 0,1% a 5% (peso) de sais inorgânicos, (Cl_3) 0,1% a 30% (peso) de compostos orgânicos diferentes do ácido hidroxi-propiônico, (Cl_4) 0% a 50% (peso) de sólidos, e (Cl_5) 20% a 90% (peso) de água, onde a soma dos componentes de (Cl_l) a (Cl_5) corresponde a 100% (peso).

4. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a desidratação é conduzida em pelo menos dois reatores, compreendendo as seguintes etapas de processo: - aquecer a fase aquosa Pl em pelo menos um primeiro reator RI na presença de um catalisador homogêneo ou heterogêneo para dar origem a um primeiro fluido aquoso Fl_l contendo ácido acrílico sob uma pressão Π1 ; - introduzir esse fluido Fl_l em um reator adicional R2; - aquecer o fluido Fl_l introduzido no reator R2 na presença de um catalisador sob uma pressão Π2 para dar origem a um fluido Fl_2, onde Π2 e Π1 são diferentes.

5. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a fase purificada tem uma pureza de pelo menos 40% em relação ao ácido acrílico.

6. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o ácido hidroxi-propiônico na fase Pl, ou o ácido acrílico na fase P2, é convertido em sua forma protonada pela adição de ácidos antes de ao menos uma das etapas de processo (a2) ou (a3) ser conduzida.

7. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o ácido hidroxi-propiônico é ácido 2-hidroxi-propiônico.

8. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o ácido hidroxi-propiônico é ácido 3-hidroxi-propiônico.

9. Dispositivo para o preparo de ácido acrílico, caracterizado por compreender as seguintes unidades conectadas entre si por linhas transportadoras de fluido: - uma unidade de síntese para o preparo de ácido hidroxi-propiônico, seguida de - um estágio de desidratação para conversão do ácido hidroxi-propiônico em ácido acrílico, em que o estágio de desidratação possui pelo menos dois reatores RI e R2, conectados um ao outro por linhas transportadoras de fluido, dos quais um (Rl) pode ser carregado com uma pressão Π1 e o outro (R2) pode ser carregado com uma pressão Π2, com a pressão Π2 diferindo da pressão Π1, seguido de - uma unidade de purificação da fase P2 contendo ácido acrílico, por cristalização em suspensão ou cristalização em camada, para obtenção de uma fase purificada, em que o reator R2 é configurado como um dispositivo de destilação ou retificação e o reator Rl não é.

10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a unidade de purificação compreende os seguintes constituintes conectados entre si por linhas transportadoras de fluido: (51) uma primeira região de cristalização, uma segunda região de cristalização, uma terceira região de cristalização, uma primeira região de separação, uma segunda região de separação, uma terceira região de separação, ao menos uma unidade de fusão e ao menos seis linhas-guia, (52) a primeira região de cristalização é conectada à primeira região de separação por uma primeira linha-guia, (δ3) a primeira região de separação é conectada à pelo menos uma unidade de fusão por uma segunda linha-guia, (54) a pelo menos uma unidade de fusão é conectada à segunda região de cristalização por uma terceira linha-guia, (δ 5) a segunda região de cristalização é conectada à segunda região de separação por uma quarta linha-guia, (56) a segunda região de separação é conectada à terceira região de cristalização por uma quinta linha-guia, (57) a terceira região de cristalização é conectada à terceira região de separação por uma sexta linha-guia .

11. Processo para o preparo de ácido acrílico de acordo com uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de que é empregado um dispositivo de acordo com uma das reivindicações 9 ou 10.