BRPI0807782B1

BRPI0807782B1 - Methods for producing volatilized fatty acids and for producing a hydrogenated product and a system for removing fatty acids from triglycerides

Info

Publication number: BRPI0807782B1
Application number: BRPI0807782-7A
Authority: BR
Inventors: Hassan Abbas; Bagherzadeh Ebrahim; G. Anthony Rayford; Borsinger Gregory; Hassan Aziz
Original assignee: H R D Corporation
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2017-10-10
Also published as: US8026380B2; CN101646644A; US8491856B2; JP5227398B2; CA2677221C; CA2786728C; US8178705B2; JP2010529266A; MY142990A; BRPI0807782A2; US20090036694A1; US20120258017A1; WO2009017909A2; WO2009017909A3; CA2786728A1; CA2677221A1; EP2170800A2; EP2170800A4; US20110213040A1

Description

“MÉTODOS PARA PRODUZIR ÁCIDOS GRÂXGS VOLATILIZADOS E PARA PRODUZIR UM PRODUTO HIDROCENADO, E, SISTEMA PARA REMOVER ÁCIDOS GRAXOS A PARTIR DE TRIGLICERÍDEOS” DECLARAÇÃO COM RELAÇÃO À PESQUISA OU DESENVOLVIMENTO FEDERALMENTE PATROCINADOS Não aplicável FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO Campo da Invenção Esta invenção diz respeito a um sistema e processo para produzir ácidos graxos e ceras alternativas parafínicas de triglicerídeos derivadas de plantas e animais. Especificamente,, a presente invenção diz respeito a um processo para reticular composições contendo éster de ácido graxo de glicerol, produzindo ácidos graxos livres e separando ácidos graxos livres de um resíduo reticulado. Os ácidos graxos livres podem ser fracionados. Os “produtos de fundo” reticulados residuais podem ser usados como um aditivo ao triglicerídeo bruto antes da hidrogenaçao deste. A hidrogenação de uma combinação de produtos de fundo reticulados com triglicerídeo bruto possui propriedades que a torna adequada para uso como um substituto de cera parafínica* Fundamentos da Invenção Óleos extraídos e produzidos de sementes vegetais, tais como soja, milho, semente de colza e similares consistem principal mente de triglicerídeos. Triglicerídeos são compostos de uma molécula de glicerina combinada com três ácidos graxos. Entende-se que o termo “ácidos graxos” refere-se aos ácidos carboxílicos naiuralmente encontrados em gorduras animais, vegetais e óleos marinhos, A diferença principal entre óleos vegetais derivados de diferentes fontes é no componente de ácido graxos triglicerídeos. Ácidos graxos podem variar no número de átomos de carbono na molécula e no número de ligações duplas no ácido graxo. A maioria dos ácidos graxos em óleos vegetais têm números de carbono de cerca de 8 a cerca de 20 carbonos. Ácidos graxos com o mesmo número de átomos de carbono podem ter diferentes graus de insaturação (números diferentes de ligações duplas). Por exemplo, ácido esteárico não contém nenhuma ligação dupla (isto é, ele é saturado), enquanto que ácido oléico, ácido linoleico, e ácido liolênico contêm uma única ligação dupla, duas ligações duplas, e três ligações duplas, respectivamente. Ácidos graxos sem ligações duplas são conhecidos como ácidos graxos saturados, enquanto que os com pelo menos uma ligação dupla são conhecidos como ácidos graxos insaturados. Os ácidos graxos saturados mais comuns são ácido palmítico (16 carbonos) e ácido esteárico (18 carbonos). Ácido oléico e linoleico (ambos contendo 18 carbonos) são os ácidos graxos insaturados mais comuns. Ácidos graxos trans são ácidos graxos insaturados que contêm pelo menos uma ligação dupla na configuração isomérica trans. A configuração da ligação dupla trans resulta em um maior ângulo de ligação que a configuração cis. Isto resulta em uma cadeia de carbono do ácido graxo maior similar ao dos ácidos graxos saturados em vez dos ácidos graxos compreendendo ligações duplas insaturadas cis. A conformação da ligação dupla(s) impacta nas propriedades físicas de um ácido graxo. Ácidos graxos contendo uma ligação dupla trans têm o potencial para empacotamento ou alinhamento mais próximo das cadeias de acila, resultando em menor mobilidade; desta forma a fluidez é menor quando comparada aos ácidos graxos contendo uma ligação dupla cis. Ácidos graxos trans são comumente produzidos pela hidrogenação parcial de óleos vegetais. Gorduras saturadas e isômeros trans de ácidos graxos insaturados são indesejáveis como componentes do produto alimentício, conforme existe alguma indicação que eles são não saudáveis. Em virtude destas preocupações de saúde com gorduras saturadas e gorduras contendo gordura trans, o baixo teor de gordura trans é desejável quando gorduras devem ser consumidas.

Triglicerídeos, também conhecidos como triacilgliceróis, podem ser hidrolisados para produzir ácidos carboxílicos e álcoois. Produtos de reação produzidos pela hidrólise completa de uma gordura ou molécula de óleo são uma molécula de glicerol e três moléculas de ácido graxo. Esta reação acontece por meio de hidrólise em etapas dos grupos acila no glicerídeo, de maneira tal que a qualquer momento, a mistura de reação contenha não somente triglicerídeo, água, glicerol, e ácido graxo, mas também diglicerídeos e monoglicerídeos. Ácidos graxos que são separados ou divididos da cadeia principal de glicerina da molécula de triglicerídeo são comumente usados como são e/ou como uma matéria prima em uma variedade de indústrias incluindo as indústrias de alimento, cosméticos, farmacêutica e química. r Ácidos graxos podem ser divididos da molécula de glicerina de várias formas. Em virtude de seu custo favorável, um processo comercial amplamente usado para hidrolisar gorduras e óleos é um método de tratamento de corrente em alta temperatura conhecido como o Processo de Hidrólise de Vapor da Colgate-Emery. Este método, e modificações deste, usam uma reação de contracorrente de água e gordura em altas temperaturas que variam de 240°C a 315°C e altas pressões na faixa de 4,93 MPa (700 psig) a 5,17 MPa (750 psig). Neste método, uma torre é usada para misturar a gordura e água para aumentar a eficiência da reação de hidrólise. Tipicamente, gordura é introduzida no fundo da torre com uma bomba de alimentação de alta pressão. Água é introduzida na porção do topo da torre em uma razão de 40 %-50 % do peso da gordura. A medida em que a gordura sobe apesar da água descendente, uma interface contínua de óleo-água é criada. E nesta interface que a reação de hidrólise ocorre. A injeção direta de corrente de alta pressão aumenta a temperatura para aproximadamente 260°C e a pressão é mantida de 4,83 MPa (700 psig) a 4,93 MPa (715 psig). A maior pressão faz com que o ponto de ebulição da água aumente, permitindo o uso de maiores temperaturas, que resulta na maior solubilidade da água na gordura. A maior solubilidade de água fornece uma reação de hidrólise mais eficiente. Este processo contínuo, contra corrente de alta pressão permite um rendimento dividido de 98 %-99 % de eficiência em 2 a 3 horas. Purificação adicional do produto de ácido graxo obtida por este método é frequentemente realizada por separação, por exemplo, destilação.

Outros métodos de hidrólise também são usados para evitar formação de subproduto e degradação de gordura insaturada que são associados a hidrólise de alta pressão-alta temperatura de gorduras e óleos insaturados. Tais métodos incluem a hidrólise de óleos insaturados dividindo-os com uma base seguida por acidulação ou por hidrólise enzimática. Os rendimentos divididos são geralmente menores que para o processo Colgate-Emery em condições de tempo similares. Óleos vegetais hidrogenados que foram fortemente hidrogenados foram usados para substituir ceras de petróleo em tais aplicações como velas, revestimentos de papelão e adesivos. Ceras de petróleo na maioria destas aplicações têm pontos de fusão em excesso de 48°C (120 °F). Este ponto de fusão mínimo é desejável de maneira a evitar fusão da cera de petróleo em condições dos trópicos ou de verão quente ou em aplicações tais como aplicações de adesivo de derramamento a quente e selagem a quente.

Ceras vegetais derivadas de triglicerídeos podem ser hidrogenadas para aumentar o ponto de fusão. O grau de hidrogenação é normalmente medido pelo valor de iodo da cera. Valores de iodo muito baixos são requeridos de maneira que o óleo vegetal hidrogenado tenha pontos de fusão em excesso de 48°C (120 °F). Adicionalmente, quando o ponto de fusão of de óleo vegetal hidrogenado aumenta, ele se toma mais duro, conforme observado pelo valor de penetração da agulha, um teste comum conhecido pelos experientes na tecnologia. A medida em que o ponto de fusão e dureza da cera vegetal aumentam em virtude da hidrogenação adicional, a cera se toma mais quebradiças. Ceras quebradiças tendem a quebrar no movimento e não são adequados para aplicações, tais como empacotamento flexível e adesivos. O uso de cera vegetal de baixo valor de iodo (IV) em aplicações de vela é geralmente indesejável em virtude de a cera tender a quebrar na solidificação, que é esteticamente indesejável.

Esforços para triglicerídeos hidrogenados fornecerem um produto de alta fusão menos quebradiço e mais flexível foram reportados. Para sobrepor as deficiências de cera de triglicerídeo hidrogenada com baixo IV, aditivos e/ou diluentes são tipicamente usados para modificar a cera de triglicerídeo e tomá-la mais flexível, menos quebradiça e/ou com maior fusão. Compostos que foram adicionados incluem mono- e diglicerídeos, polímeros de vinila, petróleo e ceras microcristalinas, polímeros estireno butadieno, ácidos graxos, alfa olefinas, e glicerina.

Alguns dos problemas associados à tecnologia anterior incluem características de queima indesejáveis dos aditivos usados para conferir flexibilidade em aplicações de vela e o fato que aditivos convencionais podem não ser renováveis, levando a preocupações ambientais. Também, a adição de aditivos para conferir flexibilidade e maior ponto de fusão requer uma etapa de mistura adicional que é indesejável devido à fabricação adicional envolvida.

Desta maneira, ainda existe uma necessidade na indústria de um sistema e método de dividir ácidos graxos de triglicerídeos, produzindo assim ácidos graxos que apresentam aparência, textura e/ou estabilidade de produto superior, e de fornecer um método para suas preparação em que co-produto seja obtido que pode ser utilizado para melhorar hidrogenação do óleo. O co-produto pode ser usado para produzir cera vegetal sólida usada como uma alternativa ou componente de mistura com ceras de petróleo. SUMÁRIO É aqui discutido um método para produzir ácidos graxos volatilizados incluindo aquecer uma carga de alimentação compreendendo pelo menos uma gordura ou óleo em um reator em vácuo inerte para volatilizar ácidos graxos, e removendo ácidos graxos volatilizados de resíduos de produto de fundo compreendendo óleo reticulado. A carga de alimentação pode ser selecionada de gordura de manteiga, manteiga de cacau, substitutos de manteiga de cacau, manteiga de ilipé, manteiga de kokum, gordura de leite, gordura de mowrah, manteiga de phulwara, gordura de sal, manteiga de shea, sebo bomeo, banha de porco, lanolina, sebo de boi, sebo de carneiro, sebo de outro animal, óleo de canola, óleo de rícino, óleo de coco, óleo de coentro, óleo de milho, óleo de semente de algodão, óleo de avelã, óleo de semente de cânhamo, óleo de semente de linho, óleo de semente de manga, óleo de r meadowfoam, Oleo de Neatsfoot, óleo de oliva, óleo de palma, óleo de semente de palma, oleína de palma, estearina de palma, oleína de semente de palma, estearina de semente de palma, óleo de amendoim, óleo de semente de colza, óleo de farelo de arroz, óleo de açafroa, óleo de sasanqua, óleo de soja, óleo de semente de girassol, talóleo, óleo de tsubaki, óleos vegetais, óleos marinhos, e combinações destes. Em modalidades, a carga de alimentação compreende óleo de soja. A carga de alimentação pode ter um valor de iodo maior que 70. A carga de alimentação pode ainda compreender pelo menos um antioxidante. Pelo menos um antioxidante pode compreender palmitato de ascorbila e tocoferol.

O método pode ainda compreender colocar a carga de alimentação em contato com um catalisador de reticulação durante aquecimento. Aquecimento pode ser a uma temperatura na faixa de cerca de 200°C a cerca de 600°C. O vácuo pode ser na 1,0 kPa a cerca de 50 kPa. O método pode ainda compreender condensar os ácidos graxos volatilizados para obter um condensado de ácido graxo. Agua pode ser introduzida no reator para promover hidrólise. O método pode ainda compreender fracionar os ácidos graxos. A remoção dos ácidos graxos volatilizados de resíduos de produto de fundo pode ser realizada com um evaporador de película seca. Em modalidades, menos que cerca de 6 porcento em peso dos ácidos graxos volatilizados são trans-isômeros. A reticulação também reduz o número de ligações duplas nos ácidos graxos da forma indicada por um valor de iodo inferior, tomando desta forma o ácido graxo mais termicamente estável.

Também descrito aqui é um método para produzir um produto hidrogenado, o método compreendendo hidrogenar os resíduos de produto de fundo para produzir um produto hidrogenado. Os resíduos de produto de fundo podem ser misturados com de cerca de 0 porcento em peso a cerca de 99 porcento em peso de um óleo base antes da hidrogenação. O produto hidrogenado pode ser combinado com de cerca de 1 porcento em peso a cerca de 99 porcento em peso de cera parafínica para produzir uma cera combinada. Outros aditivos também podem ser usados na mistura incluindo estabilizantes e modificadores incluindo copolímeros de etileno, tais como acetato de etileno vinila e copolímeros de etileno propileno. O produto hidrogenado pode permanecer incolor mediante repouso por um tempo maior que uma semana. A hidrogenação dos resíduos de produto de fiando pode compreender submeter uma mistura contendo resíduos de produto de fundo e gás hidrogênio a uma taxa de cisalhamento maior que cerca de 20.000 s"1. A hidrogenação dos resíduos de produto de fundo pode compreender a formação de uma dispersão compreendendo bolhas de gás contendo hidrogênio dispersas em uma fase líquida compreendendo resíduos de produto de fundo, em que as bolhas têm um diâmetro médio menor que 5,0 pm. Em modalidades, a formação da dispersão compreende colocar gás contendo hidrogênio em contato com a fase líquida em um dispositivo de alto cisalhamento, em que o dispositivo de alto cisalhamento compreende pelo menos um rotor, e em que o pelo menos um rotor é girado em uma velocidade de ponta de pelo menos 22,9 m/s (4.500 ft/min) durante a formação da dispersão. O dispositivo de alto cisalhamento pode produzir uma pressão local de pelo menos cerca de 1034,2 MPa (150.000 psi) na ponta de pelo menos um rotor. O gasto de energia do dispositivo de alto cisalhamento pode ser maior que 1.000 W/m3 durante a formação da dispersão. Uma cera combinada compreendendo cera de petróleo e produto hidrogenado também é descrita.

Também é descrito um sistema para retirar ácidos graxos de triglicerídeos, o sistema compreendendo um reator, aparelho de aquecimento em que os conteúdos do reator podem ser aquecidos a uma temperatura na faixa de 200°C a 600°C, e uma bomba de vácuo capaz de aplicar um vácuo na faixa de 1 kPa a 50 kPa no reator. O sistema pode adicionalmente compreender um fracionador adaptado para ffacionar ácidos graxos. O ffacionador pode ser um evaporador de película seca. O reator pode compreender uma entrada para uma corrente compreendendo triglicerídeos, uma saída para ácidos graxos volatilizados, e uma saída para um resíduos de produto de fundo. Em modalidades, o sistema adicionalmente compreender pelo menos um dispositivo de mistura de alto cisalhamento compreendendo pelo menos um rotor e pelo menos um estator separado por uma lacuna de cisalhamento, em que a lacuna de cisalhamento é a distância mínima entre o pelo menos um rotor e o pelo menos estator, em que o dispositivo de mistura de alto cisalhamento é capaz de produzir uma velocidade de ponta de pelo menos um rotor maior que 22,9 m/s (4.500 ft/min), e em que uma entrada do dispositivo de alto cisalhamento é fluidamente conectado à saída de resíduos de produto de fundo do reator.

Um sistema para produzir um produto hidrogenado é descrito, o sistema compreendendo um reator compreendendo uma entrada for uma corrente compreendendo triglicerídeos, uma saída para ácidos graxos volatilizados, e uma saída para um produto reticulado, aparelho de aquecimento em que os conteúdos do reator podem ser aquecidos a uma temperatura na faixa de 200°C a 600°C, uma bomba de vácuo capaz de aplicar um vácuo na faixa de 1 kPa a 50 kPa no reator, e um reator de hidrogenação, em que uma entrada do reator de hidrogenação é fluidamente conectada à saída para produto reticulado. O sistema pode adicionalmente compreender um dispositivo de alto cisalhamento a montante do reator de hidrogenação, em que o dispositivo de alto cisalhamento compreende pelo menos um rotor e pelo menos um estator.

Estas e outras modalidades e vantagens potenciais ficarão evidentes na seguinte descrição detalhada e desenhos.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

Para uma descrição mais detalhada da modalidade preferida da presente invenção, referência será agora feita aos desenhos em anexo, em que: A figura 1 é um esquema de uma produção de ácido graxo e sistema de reticulação de acordo com uma modalidade da presente invenção. A figura 2 é um esquema de uma produção de ácido graxo e sistema de reticulação compreendendo um evaporador de película seca de acordo com uma outra modalidade da presente invenção.

Figura 3 é uma vista transversal longitudinal de um dispositivo de alto cisalhamento de múltiplos estágios, da forma empregada em uma modalidade do sistema.

NOTAÇÃO E NOMENCLATURA

Certos termos são usados em toda a seguinte descrição e reivindicações para referir-se aos componentes de sistema particulares. Este documento não se destina a distinguir entre componentes que diferem em nome, mas não em função. Na seguinte discussão e nas reivindicações, os termos “incluindo” e “compreendendo” são usados de uma maneira não limitada e desta forma devem ser interpretados como “incluindo, mas sem limitações...”. O termo “ácido graxo” da forma aqui usada é aplicado amplamente aos ácidos carboxílicos (C6 a C20 típico) que são encontrados em gorduras animais, óleos vegetais e marinhos. Ácidos graxos podem ser encontrados naturalmente em formas saturadas, mono-insaturadas ou poli-insaturadas. A configuração geométrica natural de ácidos graxos é configuração de isômero cis. A configuração do isômero cis contribui significativamente para a liquidez destes ácidos. O termo “ácido graxo” refere-se ao componente de um triglicerídeo que são os componentes de cadeia de carbono longa do triglicerídeo. Os nomes químicos e o número de átomos de carbono e ligações duplas de ácidos graxos comuns são apresentados na tabela 1.

Da forma aqui usada o termo “ácido graxo livre” refere-se ao produto sem vácuo obtido depois do aquecimento da gordura em temperaturas elevadas em condições inertes. O termo “satura”, “gordura saturada”, e “ácidos graxos saturados” da forma aqui usada refere-se a ácidos graxos ou ésteres C4 a C26 não contendo nenhuma insaturação a menos que de outra forma indicado. O termo “insaturado” refere-se à presença de pelo menos uma ligação dupla carbono-carbono na cadeia de hidrocarboneto. O “valor de iodo” é uma medida do número total de ligações duplas insaturadas presentes em uma gordura ou óleo. O termo “valor de iodo” ou “IV” da forma aqui usada refere-se ao número de gramas de iodo equivalente ao halogênio adsorvido por uma amostra de 100 gramas de gordura. A frase “alto em gorduras insaturadas” inclui gorduras e óleos, ou misturas destes, com um valor de iodo maior que 110 da forma determinada pelo método Wijs. O termo “trans”, “ácidos graxos trans,” “isômeros trans” e “isômeros trans de ácidos graxos” da forma aqui usada refere-se aos ácidos graxos e/ou ésteres contendo ligações duplas na configuração trans normalmente resultante da hidrogenação ou hidrogenação parcial de uma gordura. Em gorduras ou óleos trans inferiores, menos que cerca de 6 porcento em peso da composição de ácido graxo total compreende gordura trans.

Os termos “gordura” e “óleo” da forma aqui usada se destinam a incluir todos os triglicerídeos de ácido graxo comestíveis independente da origem ou se eles são sólidos ou líquidos a temperatura ambiente. Assim, o termo “gordura” e o termo “óleo” inclui gorduras e óleos animais e vegetais normalmente líquidos e normalmente sólidos. Gorduras e óleos naturais e sintéticos estão incluídos nestes termos. O termo “óleo comestível” ou “óleo base” da forma aqui usada refere-se ao óleo que é substancialmente líquido a temperatura ambiente e tem um IV maior que 70, mais preferivelmente maior que 100. O óleo base pode ser óleo não hidrogenado ou óleo parcialmente hidrogenado, óleo modificado (por exemplo, branqueado e/ou desodorizado) ou misturas destes.

Da forma aqui usada “hidrólise” refere-se à separação de uma composição contendo éster de glicerol ácido graxo, tal como um material de partida de gordura ou óleo, em seus componentes de ácido graxo e glicerina reagindo o material de partida com água.

Da forma aqui usada, o termo “dispersão” refere-se a uma mistura liquefeita que contém pelo menos duas substâncias distinguíveis (ou “fases”) que não se misturarão prontamente e dissolverão juntas. Da forma aqui usada, uma “dispersão” compreende uma fase “contínua” (ou “matriz”), que mantém nela gotículas, bolhas e/ou partículas descontínuas da outra fase ou substância. O termo dispersão pode assim a espumas compreendendo bolhas de gás suspensas em uma fase contínua líquida, emulsões em que gotículas de um primeiro líquido são dispersas completamente em uma fase contínua compreendendo um segundo líquido com o qual o primeiro líquido é imiscível, e fases líquidas contínuas nas quais partículas sólidas são distribuídas. Da forma aqui usada, o termo “dispersão” engloba fases líquidas contínuas nas quais as bolhas de gás são distribuídas, fases líquidas contínuas nas quais partículas sólidas (por exemplo, catalisador sólido) são distribuídas, fases contínuas de um primeiro líquido no qual gotículas de um segundo líquido que é substancialmente insolúvel na fase contínua são distribuídas, e fases líquidas na qualquer uma ou uma combinação de partículas sólidas, gotículas líquidas imiscíveis e bolhas de gás são distribuídas. Assim, uma dispersão pode existir como uma mistura homogênea em alguns casos (por exemplo, líquido/fase líquida), ou como uma mistura heterogênea (por exemplo, gás/líquido, sólido/líquido ou gás/sólido/líquido), dependendo da natureza dos materiais selecionados para combinação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Visão geral. Aqui descritos são um sistema e processo para processar óleo de triglicerídeo para produzir ácidos graxos estáveis e criar produtos de fundo residuais (daqui em diante BCR- resíduo reticulado dos produtos de fundo) usados como um modificador para a produção de melhores ceras de óleo vegetal.

Sistema para produção de ácidos graxos e ceras alternativas de triglicerídeos. O sistema e processo da presente descrição utilizam principalmente calor e vácuo para dividir e separar ácidos graxos seguido pelo fracionamento para isolar vários componentes de comprimento de cadeia. A figura 1 é um diagrama de fluxo de processo de uma produção de ácido graxo e sistema de reticulação 100 de acordo com uma modalidade da presente descrição. Os componentes básicos de um sistema representativo 100 incluem reator 60, condensador 110, e bomba de vácuo 180. O reator 60 compreende aparelho de aquecimento 80, que pode ser, por exemplo, um trocador de calor interno, uma manta de aquecimento, ou outro aparelho de aquecimento conhecido adaptado para aquecer os conteúdos do reator 60. Em modalidades, o reator 60 é operado como um reator de batelada, e não compreende nenhuma entrada de líquido ou saída de líquido. Em outras modalidades, o sistema 100 é projetado para operação contínua, e reator 60 é conectado à linha de entrada 45 para introduzir triglicerídeo no reator 60 e linha de saída 90 para remover produtos de fundo do reator 60. Uma linha de saída 70 pode ser usada para extrair gás de produto compreendendo ácidos graxos volatilizados do reator 60. Em outras modalidades, da forma mostrada na modalidade da figura 2, reator 360 não é fluidamente conectado a uma linha de saída do gás. A linha de entrada 50 pode ser usada para introduzir gás inerte no reator 60. O condensador 110 é qualquer aparelho adequado para liquefazer os ácidos graxos volatilizados produzidos no reator 60. O sistema 100 pode adicionalmente compreender um acumulador 130 para acúmulo de condensado compreendendo ácidos graxos líquidos. Uma linha de saída 115 do condensador 110 pode incluir produto de ácido graxo liquefeito no acumulador 130. A bomba de vácuo 180 é qualquer bomba de vácuo adequada para fazer um vácuo no condensador 110 e reator 60. O sistema 100 pode adicionalmente compreender bomba 25 e aquecedor 35 que pode respectivamente bombear e aquecer carga de alimentação compreendendo triglicerídeo da linha 15 no reator 60. Em modalidades, o sistema 100 adicionalmente compreender aparelho para fracionar os ácidos graxos produzidos no reator 60. Por exemplo, na modalidade da figura 1, o sistema 100 adicionalmente compreender fracionador 150, fluidamente conectado ao condensador 110 por meio da linha 140, acumulador 130, e linha 115. Ajustando a temperatura do fracionador 150 por meio, por exemplo, do trocador de calor interno 160, ácidos graxos de ponto de ebulição inferior podem ser removidos na linha do topo 155 e ácidos graxos de ponto de ebulição superior podem ser removidos por meio da linha 170.

Figura 2 é um diagrama de fluxo de processo de uma produção de ácido graxo e sistema de reticulação 300 de acordo com uma outra modalidade da presente descrição. Na modalidade da figura 2, sistema 300 compreende reator 360 e evaporador de película seca 400 por meio do reator linha de saída 385. Nesta modalidade, o produto do reator 360 é introduzido em um evaporador de película seca 400. Nesta modalidade, reator 360 serve principalmente como um tanque mantido aquecido e compreende aparelho de aquecimento, 380, que é indicado na figura 2 como uma manta de aquecimento. A bomba 325 e aquecedor 335 podem ser usados, respectivamente, para bombear e pré-aquecer a carga de alimentação compreendendo triglicerídeo na linha 315 antes da introdução no reator 360. Na modalidade da figura 2, o evaporador de película seca 400 é usado para fracionar e separar os ácidos graxos produzidos no reator 360 do produto r reticulado dos produtos de fundo residuais. Ácidos graxos ffacionados podem sair WFE 400 por meio da linha 370, enquanto que BCR pode sair WFE 400 por meio da linha 390. Uma bomba de vácuo (não mostrada) pode ser usada para aplicar um vácuo desejado nos conteúdos do evaporador de película seca 400, por meio da linha 375. Uma linha de saída 370 pode ser conectada ao WFE 400 para a remoção de ácidos graxos ffacionados, e uma saída 390 pode ser conectada a WFE 400 para a remoção de resíduo reticulado dos produtos de fundo de WFE 400. Os evaporadores de película seca podem ser operados em mm fracionais de Hg e temperaturas de até cerca de 400°C dependendo do fluido de calor utilizado no trocador de calor 395.

Referindo-se novamente à figura 1, a linha de saída 90 pode ser fluidamente conectada com a linha 15 para múltiplas operações de passagem, da forma discutida adicionalmente anteriormente.

Em modalidades, o sistema 100 adicionalmente compreende aparelho de hidrogenação para hidrogenar pelo menos uma porção do resíduo reticulado dos produtos de fundo. Por exemplo, na modalidade da figura 1, o sistema 100 adicionalmente compreende bomba 5, dispositivo de mistura de alto cisalhamento externo (HSD) 40, e vaso 10. Da forma mostrada na figura 1, o dispositivo de alto cisalhamento 40 é localizado externo ao vaso/reator 10. Cada um destes componentes é adicionalmente descrito em mais detalhe a seguir. A linha 21 pode ser conectada à bomba 5 para introduzir óleo ou gordura adicional a ser hidrogenado. A linha 13 conecta a bomba 5 a HSD 40, e a linha 18 conecta HSD 40 ao vaso 10. A linha 22 pode ser conectada à linha 13 para introduzir um gás contendo hidrogênio (por exemplo, H2). Altemativamente, a linha 22 pode ser conectada a uma entrada de HSD 40. A linha 17 pode ser conectada ao vaso 10 para a remoção de hidrogênio não reagido e/ou outros gases de reação ou de produtos.

Componentes ou etapas de processo adicionais podem ser incorporados em todo o sistema 100, se desejado, conforme ficará evidente mediante leitura da descrição do processo descrito a seguir. Por exemplo, uma linha 20 pode ser conectada à linha 21 ou linha 13, para fornecer volta em espiral em tomo de HSD 40, se desejado.

Dispositivo de mistura de alto cisalhamento. O dispositivo de mistura de alto cisalhamento externo (HSD) 40, também algumas vezes referido como um dispositivo de alto cisalhamento ou dispositivo de mistura de alto cisalhamento é configurado para receber uma corrente de entrada, por meio da linha 13, compreendendo óleo a ser hidrogenado e hidrogênio molecular. Altemativamente, HSD 40 pode ser configurado para receber as correntes reagentes líquidas e gasosas por meio das linhas de entrada separadas (não mostradas). Embora somente um dispositivo de alto cisalhamento seja mostrado na figura 1, deve-se entender que algumas modalidades do sistema podem ter dois ou mais dispositivos de mistura de alto cisalhamento dispostos tanto em fluxo em série quanto em paralelo. HSD 40 é um dispositivo mecânico que utiliza um ou mais geradores compreendendo uma combinação rotor/estator, cada uma das quais tem uma folga entre o estator e rotor. A folga entre o rotor e o estator em cada conjunto de gerador pode ser fixa ou pode ser ajustável. HSD 40 é configurado de uma maneira tal que seja capaz de produzir bolhas de tamanho de submícron e mícron em uma reagente de mistura que flui através do dispositivo de alto cisalhamento. O dispositivo de alto cisalhamento compreende um invólucro ou nicho de maneira tal que a pressão e temperatura da mistura de reação possam ser controladas.

Os dispositivos de mistura de alto cisalhamento são geralmente divididos em três classes gerais, com base nas suas capacidades de misturar fluidos. A mistura é o processo de reduzir o tamanho das partículas ou espécies não homogêneas no fluido. Um indicador para o grau ou eficácia da mistura é a densidade de energia por unidade de volume que o dispositivo de mistura gera para romper as partículas fluidas. As classes são distinguidas com base nas densidades de energia distribuída. Três classes de misturadores industriais tendo densidade de energia suficiente para consistentemente produzir misturas ou emulsões com tamanhos de partícula na faixa de submícron a 50 mícrons incluem sistemas de válvula de homogeneização, moinhos de colóide e misturadores de alta velocidade. Na primeira classe de dispositivos de alta energia, referido como sistemas de válvula de homogeneização, o fluido a ser processado é bombeado em pressão muito alta através de uma válvula de calibre estreito em um ambiente de pressão menor.

Os gradientes de pressão através da válvula e a turbulência e cavitação resultantes agem para romper quaisquer partículas no fluido. Estes sistemas de válvula são mais comumente usados na homogeneização de leite e podem produzir tamanhos de partícula médios na faixa de submícron a cerca de 1 mícron.

Na extremidade oposta do espectro de densidade de energia está a terceira classe de dispositivos referida como dispositivos de baixa energia. Estes sistemas normalmente têm pás ou rotores fluidos que giram em alta velocidade em um reservatório para que o fluido seja processado, que em muitas das aplicações mais comuns é um produto alimentício. Estes sistemas de baixa energia são costumeiramente usados quando tamanhos de partícula médios maiores que 20 mícrons são aceitáveis no fluido processado.

Entre os dispositivos de baixa energia e sistemas de válvula de homogeneização, em termos de mistura da densidade de energia distribuída par ao fluido, estão moinhos de colóide e outros dispositivos rotor-estator de alta velocidade, que são classificados como dispositivos de energia intermediária. Uma configuração de moinho de colóide típica inclui um rotor cônico ou de disco que é separado de um estator resfriado por líquido complementar por uma folga rotor-estator intimamente controlada, que é comumente entre 0,0254 mm a 10,16 mm (0,001-0,40 polegada). Rotores são normalmente acionados por um motor elétrico por meio de um acionador direto ou mecanismo de esteira. A medida em que o rotor gira em taxas altas, ele bombeia o fluido entre a superfície externa do rotor e a superfície interna do estator, e forças de cisalhamento geradas na folga processam o fluido. Muitos moinhos de colóide com ajuste apropriado alcançam tamanhos de partícula médios de 0,1-25 mícrons no fluido processado. Estas capacidades tomam os moinhos de colóide apropriados para uma variedade de aplicações incluindo colóide e emulsão a base de óleo/água que processam, tais como as necessárias para cosméticos, maionese ou formação de amálgama silicone/prata, para mistura telhado-alcatrão.

Velocidade de ponta é a distância circunferencial viajada pela ponta do rotor por unidade de tempo. A velocidade de ponta é assim uma função do diâmetro do rotor e a frequência rotacional. A velocidade de ponta (em metros por minuto, por exemplo) pode ser calculada multiplicando a distância circunferencial transcrita pela ponta do rotor, 2%R, onde R é o raio do rotor (metros, por exemplo) vezes a frequência de revolução (por exemplo, revoluções por minuto, rpm). Um moinho de colóide, por exemplo, pode ter uma velocidade de ponta em excesso de 22,9 m/s (4.500 ft/min) e pode exceder 40 m/s (7.900 ft/min). Para o propósito desta descrição, o termo 'alto cisalhamento' refere-se a dispositivos rotor estator mecânicos (por exemplo, moinhos de colóide ou dispersores rotor-estator) que são capazes de velocidades de ponta em excesso de 5,1 m/s. (1.000 ft/min) e requerem um dispositivo de força mecanicamente acionado externo para acionar a energia na corrente de produtos a ser reagidos. Por exemplo, em HSD 40, uma velocidade de ponta em excesso de 22,9 m/s (4.500 ft/min) é obtenível, e pode exceder 40 m/s (7.900 ft/min). Em algumas modalidades, HSD 40 é capaz de distribuir pelo menos 300 L/h em uma velocidade de ponta de pelo menos 22,9 m/s (4.500 ft/min). O consumo de energia pode ser cerca de 1,5 kW. HSD 40 combina alta velocidade de ponta com uma lacuna de cisalhamento muito pequena para produzir cisalhamento significativo no material a ser processado. A quantidade de cisalhamento dependerá da viscosidade do fluido. Desta maneira, uma região local de pressão e temperatura elevadas é criada na ponta do rotor durante operação do dispositivo de alto cisalhamento. Em alguns casos a pressão localmente elevada é cerca de 1034,2 MPa (150.000 psi). Em alguns casos a temperatura localmente elevada é cerca de 500°C. Em alguns casos, estas elevações de pressão e temperatura local podem persistir por nano ou pico segundos.

Uma aproximação da entrada de energia no fluido (kW/L/min) pode ser estimada medindo a energia do motor (kW) e saída de fluido (L/min). Da forma mencionada anteriormente, a velocidade de ponta é a velocidade (ft/min ou m/s) associada com a extremidade de um ou mais elementos giratórios que criam a força mecânica aplicada aos reagentes. Em modalidades, o gasto de energia de HSD 40 é maior que 1.000 W/m3. Em modalidades, o gasto de energia de HSD 40 é na faixa de cerca de 3.000 W/m3 a cerca de 7.500 W/m3. A taxa de cisalhamento é a velocidade de ponta dividida pela largura da lacuna de cisalhamento (compensação mínima entre o rotor e estator). A taxa de cisalhamento gerada em HSD 40 pode ser maior que 20.000 s'1. Em algumas modalidades a taxa de cisalhamento é pelo menos 40.000 s'1. Em algumas modalidades a taxa de cisalhamento é pelo menos 100.000 s’1. Em algumas modalidades a taxa de cisalhamento é pelo menos 500.000 s'1. Em algumas modalidades a taxa de cisalhamento é pelo menos 1.000.000 s'1. Em algumas modalidades a taxa de cisalhamento é pelo menos 1.600.000 s’1. Em modalidades, a taxa de cisalhamento gerada por HSD 40 é na faixa de 20.000 s'1 a 100.000 s'1. Por exemplo, em uma aplicação a velocidade de ponta do rotor é cerca de 40 m/s (7.900 ft/min) e a largura da lacuna de cisalhamento é 0,0254 mm (0,001 polegada), produzindo uma taxa de cisalhamento de 1.600.000 s"1. Em uma outra aplicação o rotor velocidade de ponta é cerca de 22,9 m/s (4.500 ft/min) e a largura da lacuna de cisalhamento é 0,0254 mm (0,001 polegada), produzindo uma taxa de cisalhamento de cerca de 901.600 s'1. HSD 40 é capaz de altamente dispersar ou transportar hidrogênio em uma fase líquida principal (fase contínua) compreendendo triglicerídeos insaturados, com a qual ele seria normalmente imiscível, em condições tais que pelo menos uma porção do hidrogênio reaja com o triglicerídeo para produzir uma corrente de produto compreendendo melhor produto hidrogenado. Em modalidades, a carga de alimentação de hidrogenação insaturada adicionalmente compreende um catalisador. Em algumas modalidades, HSD 40 compreende um moinho de colóide. Moinhos de colóide adequados são fabricados por IKA® Works, Inc. Wilmington, NC e APV North America, Inc. Wilmington, MA, por exemplo. Em alguns exemplos, HSD 40 compreende o Dispax Reator® da IKA® Works, Inc. O dispositivo de alto cisalhamento compreende pelo menos um elemento giratório que cria a força mecânica aplicada aos reagentes. O dispositivo de alto cisalhamento compreende pelo menos um estator e pelo menos um rotor separados por uma abertura. Por exemplo, os rotores podem ser em forma cônica ou de disco e podem ser separados de um estator complementarmente modulado. Em modalidades, tanto o rotor quanto o estator compreendem uma pluralidade de dentes espaçados circunferencialmente. Em algumas modalidades, o estator(s) é ajustável para obter a lacuna de cisalhamento desejada entre o rotor e o estator de cada gerador (conjunto rotor/estator). Luvas entre os dentes do rotor e/ou estator podem alternar a direção em estágios alternados para maior turbulência. Cada gerador pode ser acionado por qualquer sistema de acionamento adequado configurado para fornecer a rotação necessária.

Em algumas modalidades, a abertura mínima (largura da lacuna de cisalhamento) entre o estator e o rotor é na faixa de cerca de 0,0254 mm (0,001 polegada) a cerca de 3,175 mm (0,125 polegada). Em certas modalidades, a abertura mínima (largura da lacuna de cisalhamento) entre o estator e rotor é cerca de 1,52 mm (0,060 polegada). Em ceras configurações, a abertura mínima (lacuna de cisalhamento) entre o rotor e estator é pelo menos 1,78 mm (0,07 polegada). A taxa de cisalhamento produzida pelo dispositivo de alto cisalhamento pode variar com a posição longitudinal ao longo do caminho do fluxo. Em algumas modalidades, o rotor é ajustado para girar em uma velocidade proporcional ao diâmetro do rotor e a velocidade de ponta desejados. Em algumas modalidades, o dispositivo de alto cisalhamento tem uma abertura fixa (largura da lacuna de cisalhamento) entre o estator e rotor. Altemativamente, o dispositivo de alto cisalhamento tem abertura ajustável (largura da lacuna de cisalhamento).

Em algumas modalidades, HSD 40 compreende uma câmara de dispersão de único estágio (isto é, uma única combinação rotor/estator, um único gerador). Em algumas modalidades, dispositivo de alto cisalhamento 40 é um dispensador em linha de múltiplos estágios e compreende uma pluralidade de geradores. Em certas modalidades, HSD 40 compreende pelo menos dois geradores. Em outras modalidades, dispositivo de alto cisalhamento 40 compreende pelo menos 3 geradores de alto cisalhamento. Em algumas modalidades, o dispositivo de alto cisalhamento 40 é um misturador de múltiplos estágios em que a taxa de cisalhamento (que, da forma mencionada anteriormente, varia proporcionalmente com a velocidade de ponta e inversamente com a largura da folga rotor/estator) vara com a posição longitudinal ao longo do caminho do fluxo, da forma descrita adicionalmente aqui a seguir.

Em algumas modalidades, cada estágio do dispositivo de alto cisalhamento externo tem ferramentas de mistura permutáveis, que oferecem flexibilidade. Por exemplo, o DR 2000/4 Dispax Reator® da IKA® Works, Inc. Wilmington, NC e APV North America, Inc. Wilmington, MA, compreende um módulo de dispersão de três estágios. Este módulo pode compreender até três combinações rotor/estator (geradores), com escolha de fino, médio, grosseiro e super-fino para cada estágio. Isto permite a criação de dispersões tendo uma distribuição estreita do tamanho de bolha desejado (por exemplo, bolhas de gás hidrogênio). Em algumas modalidades, cada um dos estágios é operado com gerador superfmo. Em algumas modalidades, pelo menos um dos conjuntos de geradores tem uma abertura mínima de rotor/estator (largura da lacuna de cisalhamento) maior que cerca de 5,08 mm (0,20 polegada). Em modalidades alternativas, pelo menos um dos conjuntos de geradores tem uma abertura mínima de rotor/estator maior que cerca de 1,78 mm (0,07 polegada).

Referindo-se agora à figura 3, é apresentada uma seção transversal longitudinal de um dispositivo de alto cisalhamento adequado 200. O dispositivo de alto cisalhamento 200 da figura 3 é um dispositivo de dispersão compreendendo três estágios ou combinações rotor-estator. O dispositivo de alto cisalhamento 200 é um dispositivo de dispersão compreendendo três estágios ou combinações rotor-estator, 220, 230, e 240. As combinações rotor-estator podem ser conhecidas como geradores 220, 230, 240 ou estágios sem limitação. Três conjuntos rotor/estator ou geradores 220, 230, e 240 são alinhados em série ao longo do eixo de acionamento 250. O primeiro gerador 220 compreende rotor 222 e estator 227. O segundo gerador 230 compreende rotor 223, e estator 228. O terceiro gerador 240 compreende rotor 224 e estator 229. Para cada gerador o rotor é rotavelmente acionado pela entrada 250 e gira em tomo do eixo 260 da forma indicada pela seta 265. A direção da rotação pode ser oposta à mostrada pela seta 265 (por exemplo, sentido horário ou sentido anti-horário em tomo do eixo de rotação 260). Estatores 227, 228, e 229 são acoplados de forma fixa à parede 255 do dispositivo de alto cisalhamento 200.

Da forma mencionada anteriormente, cada gerador tem uma largura da lacuna de cisalhamento que é a distância mínima entre o rotor e o estator. Na modalidade da figura 3, primeiro gerador 220 compreende uma primeira lacuna de cisalhamento 225; segundo gerador 230 compreende uma segunda lacuna de cisalhamento 235; e terceiro gerador 240 compreende uma terceira lacuna de cisalhamento 245. Em modalidades, lacunas de cisalhamento 225, 235, 245 têm larguras na faixa de cerca de 0,025 mm a cerca de 10,0 mm. Altemativamente, o processo compreende a utilização de um dispositivo de alto cisalhamento 200 em que as folgas 225, 235, 245 têm uma largura na faixa de cerca de 0,5 mm a cerca de 2,5 mm. Em certos exemplos a largura da lacuna de cisalhamento é mantida em cerca de 1,5 mm. Altemativamente, a largura da lacunas de cisalhamento 225, 235, 245 são diferentes para os geradores 220, 230, 240. Em certos exemplos, a largura da lacuna de cisalhamento 225 do primeiro gerador 220 é maior que a largura da lacuna de cisalhamento 235 do segundo gerador 230, que é, por sua vez, maior que a largura da lacuna de cisalhamento 245 do terceiro gerador 240. Da forma mencionada anteriormente, os geradores de cada estágio podem ser permutáveis, oferecendo flexibilidade. O dispositivo de alto cisalhamento 200 pode ser configurado de maneira tal que a taxa de cisalhamento aumente em etapas longitudinalmente ao longo da direção do fluxo 260.

Os geradores 220, 230, e 240 podem compreender uma caracterização grosseira, média, fina e superfina. Rotores 222, 223, e 224 e estatores 227, 228, e 229 podem ser projetos dentados. Cada gerador pode compreender dois ou mais conjuntos de dentes rotor-estator. Em modalidades, rotores 222, 223, e 224 compreendem mais que 10 dentes de rotor circunferencialmente espaçados em tomo da circunferência de cada rotor. Em modalidades, estatores 227, 228, e 229 compreendem mais que dez dentes de estator circunferencialmente espaçados em tomo da circunferência de cada estator. Em modalidades, o diâmetro interno do rotor é cerca de 12 cm. Em modalidades, o diâmetro do rotor é cerca de 6 cm. Em modalidades, o diâmetro externo do estator é cerca de 15 cm. Em modalidades, o diâmetro do estator é cerca de 6,4 cm. Em algumas modalidades os rotores têm 60 mm e os estatores têm 64 mm de diâmetro, fornecendo uma abertura de cerca de 4 mm. Em certas modalidades, cada um dos três estágios é operado com um gerador superfino, compreendendo uma lacuna de cisalhamento entre cerca de 0,025 mm e cerca de 4 mm. Para aplicações em que partículas sólidas devem ser espalhadas através do dispositivo de alto cisalhamento 40, a largura da lacuna de cisalhamento apropriada (abertura mínima entre rotor e estator) pode ser selecionada para uma redução apropriada no tamanho de partícula e aumento na área superficial da partícula. Em modalidades, isto pode ser benéfico para aumentar a área superficial do catalisador por cisalhamento e dispersando as partículas. O dispositivo de alto cisalhamento 200 é configurado para receber da linha 13 um reagente de mistura na entrada 205. A mistura de reação compreende hidrogênio como a fase dispersável e alimentação de hidrogenação insaturada (ou parcialmente saturada) como a fase contínua. A corrente de alimentação pode adicionalmente compreender um componente de catalisador sólido particulado. Corrente de alimentação que entra na entrada 205 é bombeada em série através dos geradores 220, 230, e então 240, de maneira tal que a dispersão do produto seja é formada. A dispersão do produto sai do dispositivo de alto cisalhamento 200 por meio da saída 210 (e linha 18 da figura 1). Os rotores 222, 223, 224 de cada gerador giram em alta velocidade com relação aos estatores fixos 227, 228, 229, fornecendo uma alta taxa de cisalhamento. A rotação dos rotores bombeia fluido, tal como a corrente de alimentação que entra na entrada 205, extemamente através das lacunas de cisalhamento (e, se presente, através dos espaços entre os dentes do rotor e os espaços entre os dentes do estator), criando uma condição de alto cisalhamento localizada. Forças de cisalhamento altas enxertadas no fluido nas lacunas de cisalhamento 225, 235, e 245 (e, quando presente, nas folga entre os dentes do rotor e os dentes do estator) por meio das quais o fluido flui processam o fluido e criam dispersão de produto. A dispersão de produto sai do dispositivo de alto cisalhamento 200 por meio da saída de alto cisalhamento 210 (e linha 18 da figura 1). A dispersão de produto tem um tamanho de bolha de gás hidrogênio médio menos que cerca de 5 qm. Em modalidades, HSD 40 produz uma dispersão tendo um tamanho de bolha médio de menos que cerca de 1,5 qm. Em modalidades, HSD 40 produz uma dispersão tendo um tamanho de bolha médio menor que 1 qm; preferivelmente as bolhas têm submícron de diâmetro. Em certos exemplos, o tamanho de bolha médio é de cerca de 0,1 pm a cerca de 1,0 pm. Em modalidades, HSD 40 produz uma dispersão tendo um tamanho de bolha médio menor que 400 nm. Em modalidades, E1SD 40 produz uma dispersão tendo um tamanho de bolha médio menor que 100 nm. Dispositivo de alto cisalhamento 200 produz uma dispersão compreendendo bolhas de gás capaz de permanecer dispersa a pressão atmosférica por pelo menos cerca de 15 minutos.

Sem se limitar à teoria, sabe-se na química de emulsão que partículas submícron, ou bolhas, dispersas em um líquido se submetem ao movimento principalmente por meio de efeitos de movimento Browniano. As bolhas na dispersão de produto criadas pelo dispositivo de alto cisalhamento 200 podem ter maior mobilidade através das camadas de limite de partículas de catalisador sólido, facilitando e acelerando assim a reação catalítica por meio de melhor transporte de reagentes.

Em certos exemplos, dispositivo de alto cisalhamento 200 compreende um Dispax Reator® da IKA® Works, Inc. Wilmington, NC e APV North America, Inc. Wilmington, MA. Vários modelos são disponíveis tendo várias conexões entrada/saída, potência, velocidades de ponta, rpm de saída e vazão. A seleção do dispositivo de alto cisalhamento dependerá das necessidades de rendimento e tamanho de partícula ou bolha desejado na dispersão na linha 18 (Figura 1) que sai da saída 210 do dispositivo de alto cisalhamento 200, IKA® modelo DR 2000/4, por exemplo, compreende um propulsor de esteira, gerador 4M, anel selante de PTFE, grampo sanitário da flange de entrada 25,4 mm (1 polegada), grampo sanitário da flange de saída 19 mm (3A polegada), força 2HP, velocidade de produção de 7.900 rpm, capacidade de fluxo (água) aproximadamente 300-700 L/h (dependendo do gerador), uma velocidade de ponta de 9,4-41 m/s (1.850 ft/min a 8.070 ft/min).

Vaso. Vaso ou reator 10 é qualquer tipo de vaso em que a hidrogenação pode propagar. Por exemplo, um reator de tanque agitado contínuo ou semicontínuo, ou um ou mais reatores de batelada pode ser empregado em sério ou em paralelo. Em algumas aplicações o vaso 10 pode ser um reator de torre e, em outros, um reator tubular ou reator multitubular. Qualquer número de reatores linha de entrada é previsto, como mostrado na figura 1 (linha 18). Uma entrada linha (não mostrada na figura 1) pode ser usada para introduzir um catalisador ou lama de catalisador no vaso 10 em certas modalidades. O vaso 10 pode compreender uma linha de saída 17 para passagem de gás, e uma linha de produto de saída 16 para uma corrente hidrogenada de produto. Em modalidades, o vaso 10 compreende uma pluralidade de linhas de produto do reator 16.

Reações de hidrogenação ocorrerão em qualquer condição de tempo, temperatura e pressão adequada que existe. Neste sentido, hidrogenação pode ocorrer em qualquer condição de temperatura e pressão adequada. Onde um catalisador a base de lama circulada é utilizado, a reação é mais provável de ocorrer em pontos de fora do vaso 10 mostrados na figura 1. Apesar de tudo, um reator/vaso discreto 10 é frequentemente desejável para permitir maior tempo de residência, agitação e aquecimento e/ou resfriamento. Quando o reator 10 é utilizado, o reator/vaso 10 pode ser um reator de leito fixo, um reator de leito fluidizado, ou um reator de leito de transporte e pode se tomar a localização primária para que a reação de reação de hidrogenação ocorra devido à presença de catalisador e seu efeito na taxa de hidrogenação.

Assim, o vaso 10 pode ser qualquer tipo de reator em que hidrogenação pode propagar. Por exemplo, o vaso 10 pode compreender um ou mais reatores de tanque ou tubular em série ou em paralelo. A reação de hidrogenação pode ser uma reação catalítica homogênea em que o catalisador está na mesma fase que um outro componente da mistura de reação ou uma reação catalítica heterogênea que envolve um catalisador sólido. Quando o vaso 10 é utilizado, o vaso 10 pode ser operado como reator de lama, reator de leito fixo, reator de leito gotejante, reator de leito fluidizado, coluna de bolha, ou outro método conhecido por um versado na tecnologia. O vaso 10 pode incluir um ou mais dos seguintes componentes: sistema de agitação, compatibilidades de aquecimento e/ou resfriamento, instrumentação de medição de pressão, instrumentação de medição da temperatura, um ou mais pontos de injeção, e regulador de nível (não mostrado), da forma mostrada na tecnologia de projeto de vaso de reação. Por exemplo, um sistema de agitação pode incluir um misturador acionado por motor. Um aparelho de aquecimento e/ou resfriamento pode compreender, por exemplo, um trocador de calor. Altemativamente, como muito da reação de conversão pode ocorrer em HSD 40 em algumas modalidades, o vaso 10 pode servir principalmente como um vaso de armazenamento em alguns casos. Embora geralmente menos desejado, em algumas aplicações, o vaso 10 pode ser omitido, particularmente se múltiplos dispositivos de alto cisalhamento/reatores forem empregados em série, da forma adicionalmente descrita a seguir.

Dispositivos de transferência de calor. Além das capacidades de aquecimento/resfriamento mencionados anteriormente do vaso 10, o aquecedor 35 (335 na figura 2) e reator 60 (360 na figura 2), outros dispositivos de transferência de calor externos ou internos para aquecer ou resfriar uma corrente de processo também são contemplados nas variações das modalidades ilustradas na figura 1. Por exemplo, calor pode ser adicionado ou removido do vaso 10 por meio de qualquer método conhecido por um versado na tecnologia. O uso de dispositivos de transferência de calor que aquecem e/ou resfriam externos também é contemplado. Algumas locações adequadas para um ou mais tais dispositivos de transferência de calor estão entre a bomba 5 e HSD 40, entre HSD 40 e o vaso 10, e entre o vaso 10 e a bomba 5 quando a hidrogenação de alto cisalhamento é operada em modo de múltiplas passagens. Alguns exemplos não limitantes de tais dispositivos de transferência de calor são trocadores de calor de concha, tubo, placa e bobina, da forma conhecida na tecnologia.

Bombas. Bombas de vácuo 180 (Figura 1) e 370 (Figura 2) são quaisquer bombas adequadas para aplicar o vácuo desejado no reator 60 ou WFE 400, respectivamente. Em modalidades, a bomba de vácuo 180 (370) é capaz de aplicar um vácuo na faixa de 1 kPa e 50 kPa no reator 60 (WFE 400). A bomba 5 é configurada para operação tanto contínua quanto semi-contínua, e pode ser qualquer dispositivo de bombeamento adequado que é capaz de fornecer mais que 202,65 kPa (2 atm) de pressão, preferivelmente mais que 303,975 kPa (3 atm) de pressão, para permitir fluxo controlado através de HSD 40. Por exemplo, uma bomba de engrenagem Roper Type 1, Roper Bomba Company (Commerce Geórgia) Dayton Pressure Booster Bomba Model 2P372E, Dayton Electric Co (Niles, IL) é uma bomba adequada. Preferivelmente, todas as partes de contato da bomba compreendem aço inoxidável, por exemplo, aço inoxidável 316. Em algumas modalidades do sistema, a bomba 5 é capaz de pressões maiores que cerca de 2026,5 kPa (20 atm). Além da bomba 5, uma ou mais bombas de alta pressão adicionais (não mostradas) podem ser incluídas nos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 2. Por exemplo, uma bomba booster, que pode ser similar à bomba 5, pode ser incluída entre HSD 40 e o vaso 10 para impulsionar a pressão no vaso 10, ou uma bomba de recirculação pode ser posicionada na linha 17 para recirculação de gás do vaso 10 para HSD 40. Como um outro exemplo, uma bomba de alimentação suplementar, que pode ser similar à bomba 5, pode ser incluída. A bomba 25 (325 na figura 2) é qualquer bomba adequada para introduzir alimentação líquida da linha 15 (315 na figura 2) no reator 60 (360 na figura 2).

Produção de ácidos graxos e ceras alternativas de triglicerídeos. A descrição de um processo para produzir ácidos graxos e ceras alternativas de triglicerídeos será agora preparada com referência à figura 1. Carga de alimentação compreendendo triglicerídeos pode ser bombeada por meio da bomba 25 da linha 15 para o reator 60. O aquecedor 35 pode ser usado para pré-aquecer a corrente de alimentação compreendendo triglicerídeos.

Os materiais de partida que podem ser usados nesta invenção variam amplamente. Para os propósitos aqui, materiais de partida incluem uma ou mais gorduras e/ou óleos refinadas ou não refinadas, branqueadas ou não branqueadas e/ou desodorizadas ou não desodorizadas. As gorduras e óleos podem compreender uma única gordura ou óleo ou combinações de mais de um de uma gordura e/ou óleo. O óleo ou gordura de triglicerídeo de partida na corrente de alimentação (daqui em diante referido como “óleo base”) compreende óleo não hidrogenado e/ou parcialmente hidrogenado. As gorduras e óleos podem ser saturadas, mono-insaturadas ou poliinsaturadas ou qualquer combinação destes. O óleo base pode ser selecionado do grupo que consiste em óleos de peixe, óleos animais, óleos vegetais, óleos sintéticos, óleos de planta geneticamente modificados e derivados e misturas destes. Em modalidades, o óleo base compreende óleo vegetal. Em uma modalidade preferida, o material de partida é óleo vegetal monoinsaturado ou poliinsaturado. Em uma modalidade particularmente preferida, o material de partida é um óleo vegetal poliinsaturado. Em modalidades, o óleo base de triglicerídeo de partida é um óleo vegetal refinado, branqueado e desodorizado (RBD). Em modalidades, o triglicerídeo de partir de óleo base compreende óleo vegetal selecionado do grupo que consiste em óleos de semente de colza com alto teor de ácido erúcico, soja, açaffoa, canola, rícino, girassol e semente de linho. A corrente de alimentação na linha 15 (315 na figura 2) pode compreender um ou mais selecionados de gordura de manteiga, manteiga de cacau, substitutos de manteiga de cacau, gordura ilipé, manteiga de kokum, gordura de leite, gordura de mowrah, manteiga de phulwara, gordura de sal, gordura de shea, sebo bomeo, banha de porco, lanolina, sebo de boi, sebo de carneiro, sebo ou outra gordura de animal, óleo de canola, óleo de rícino, óleo de coco, óleo de coentro, óleo de milho, óleo de semente de algodão, óleo de avelã, óleo de semente de cânhamo, óleo de semente de linho, óleo de r semente de manga, óleo de meadowfoam, Oleo de Neatsfoot, óleo de oliva, óleo de palma, óleo de semente de palma, oleína de palma, estearina de palma, oleína de semente de palma, estearina de semente de palma, óleo de amendoim, óleo de semente de colza, óleo de farelo de arroz, óleo de açafroa, óleo de sasanqua, óleo de soja, óleo de semente de girassol, talóleo, óleo de tsubaki, óleos vegetais, óleos marinhos que podem ser convertidos em gorduras plásticas ou sólidas, tais como menhaden, óleo de eulacom, óleo de fígado de bacalhau, óleo de olho-de-vidro-laranja, pile herd, óleo de sardinha, óleos de baleia e arenque, e combinações destes.

Da forma mencionada anteriormente, o valor de iodo é uma medição comum do grau de insaturação de um óleo. Na presente invenção, maiores valores de iodo podem levar a um maior grau de reticulação e podem requerer menos tempo para reticular o óleo. Em modalidades, o óleo base tem um IV de cerca de 70 a mais que cerca de 170. Em modalidades, a carga de alimentação é um líquido a temperatura ambiente. Em modalidades alternativas, a carga de alimentação é um sólido a temperatura ambiente. Em modalidades, a carga de alimentação é uma mistura de óleos que são sólidos a temperatura ambiente e óleos que são líquidos a temperatura ambiente. Em modalidade preferidas, o óleo base submetido à presente invenção tem um valor de iodo acima de 120, mais preferivelmente acima de 130, mais preferivelmente acima de 135, e ainda mais preferivelmente acima de 140. Em modalidades, o óleo base é óleo de soja bruto tendo um valor de iodo na faixa de cerca de 130 a 135. Em modalidades, o óleo base compreende principalmente óleo triglicerídeo com um valor de iodo acima de cerca de 70. Em certas modalidades, este valor de iodo é acima de cerca de 130. Em outras modalidades, o valor de iodo é acima de cerca de 170. O óleo base pode ser modificado, tal como por branqueamento ou desodorização. O óleo base pode conter quantidades traço de ácidos graxos livres. Fontes de óleos base e métodos usados para preparar óleos base são conhecidos na tecnologia.

Em modalidades, o óleo base é derivado de óleos líquidos que ocorrem naturalmente, tais como óleo de girassol, canola, óleo de soja, óleo de oliva, óleo de milho, óleo de amendoim, óleo de açafroa, óleo de girassol com alto teor oléico, óleo de açafroa, ésteres de glicerol de ésteres metílicos de ácido graxo purificado, ésteres de poliglicerol, e combinações destes. Frações de óleo líquido adequadas também podem ser obtidas de óleo de palma, banha de porco e cera, por exemplo, como por fracionamento ou por interesterificação direta, seguido por separação do óleo.

Em modalidades, a corrente de alimentação compreende uma pluralidade de óleos e as razões dos óleos de partida na corrente de alimentação são modificadas para produzir a composição de produto de ácido graxo e consistência de produtos de fundo residuais adequados de acordo com a disposição final do produto. O óleo base pode ter uma tendência a oxidar. Em tais exemplos, um antioxidante pode ser adicionado ao óleo base na linha 15 (linha 315 na figura T). Alguns óleos contêm um antioxidante natural e outros são naturalmente estáveis à oxidação. Para os óleos naturalmente estáveis, pode não ser necessário adicionar um antioxidante. A quantidade adicionada depende de vários fatores incluindo o uso final do óleo, a temperatura, pressão, e quantidade de oxigênio na qual o óleo será exposto, bem como a duração da exposição. Em modalidades, o óleo base compreende antioxidante na faixa de cerca de 0,1% a cerca de 0,5 % em peso.

Uma ampla variedade de antioxidantes é adequada para uso incluindo, mas sem limitações, tocoferol, hidroxitolueno butilado (BHT), hidroxianisol butilado (BHA), butilidroquinona terciária (TBHQ), ácido etilenodiaminotetracético (EDTA), ésteres de gaiato (isto é, gaiato de propila, gaiato de butila, gaiato de octila, gaiato de dodecila, etc.), tocoferóis, ácido cítrico, ésteres de ácido cítrico (isto é, titrato de isopropila, etc.), goma guaiaca, ácido nordiidroguaiarético (NDGA), ácido tiodipropiônico, ácido ascórbico, ésteres de ácido ascórbico (isto é, palmitato de ascorbila, oleato de ascorbila, estearato de ascorbila, etc.) ácido tartárico, lecitina, metil silicone, extratos (isto é, alecrim, salva, orégano, tomilho, manjericão, etc.) de planta (ou tempero e erva) antioxidantes poliméricos (Anoxomer), e misturas destes. Em modalidades, o antioxidante é palmitato de ascorbila. Em modalidades, o antioxidante é palmitato de ascorbila em combinação com tocoferol. O aquecedor 35 (335 na figura 2) é usado para pré-aquecer o óleo base, e bomba 15 (315) é usada para bombear óleo base no reator 60 (360 na figura 2). O óleo base introduzido no reator é aquecido, por exemplo, por meio do trocador de calor 80 na figura 1, ou manta de aquecimento 380 na figura 2. O óleo base é aquecido em condições inertes em vácuo fornecido pela bomba de vácuo 180. O gás inerte pode ser introduzido no reator 60 por meio da linha 50. O gás inerte usado para purgar o reator 60 pode ser nitrogênio. A bomba de vácuo 180 é usada para aplicar vácuo nos ácidos graxos obtidos na reação de divisão/hidrólise dos resíduos de produto de r fundo que compreendem produto reticulado. Ácidos graxos evacuados podem sair do reator 60 por meio da linha de gás 70, enquanto que produtos de fundo pode sair do reator 60 por meio da linha 90.

Sem se limitar a teoria, acredita-se que o processo de aquecimento da presente invenção resulta em divisão da cadeia e reticulação. A divisão da cadeia resulta em frações com menor número de carbono de ácidos graxos que podem ser então fracionadas, da forma adicionalmente discutida a seguir. Da forma aqui usada, a divisão pode ser quebrando a ligação simples carbono-carbono ou dupla no grupo de ácido graxo. Em algumas modalidades, o reator 60 contém um catalisador efetivo para melhorar a reticulação e/ou separação do ácido graxo do óleo de triglicerídeo. A patente U.S. 6.696.581, por exemplo, descreve o uso de catalisador de metal precioso em solvente para reticular ácidos graxos e teoriza os mecanismos de tal reticulação. A reação de aquecimento e vácuo pode ser conduzida no modo de lote, contínuo ou semi-contínuo dependendo das necessidades do usuário. Em modalidades, operação semi-contínua e contínua permite o processamento perpétuo pela introdução contínua de materiais de partida (por exemplo, óleo base e/ou catalisador) na reação e extração de ácidos graxos por aplicação de vácuo. Por exemplo, da forma indicada na figura 1, a reticulação pode ser realizada como um processo contínuo. O óleo base pode ser aquecido a uma temperatura adequada para obter os ácidos graxos volatilizados desejados. Em modalidades, o óleo base é aquecido a uma temperatura na faixa de cerca de 250°C a cerca de 450°C. Em modalidades, o reator 60 é operado a uma temperatura na faixa de cerca de 200°C a cerca de 600°C. Em modalidades alternativas, a temperatura no reator 60 é na faixa de cerca de 300°C a cerca de 400°C. Ainda em outras modalidades, a temperatura no reator 60 é na faixa de cerca de 310°C a cerca de 375°C. A bomba de vácuo 180 cria um vácuo entre 1 kPa (0,01 atm) a 50 kPa (0,5 atm) no reator 60. A carga de alimentação compreendendo triglicerídeo pode ser aquecida por um tempo na faixa de cerca de 0,5 a cerca de 5 horas. Em modalidades, o processo é realizado em lotes por um tempo de cerca de 0,1 horas a cerca de 8 horas. Em outras modalidades, a faixa de tempo para operação em lote é de cerca de 1 hora a cerca de 3 horas. Ainda em outras modalidades, o tempo para operação em lote é cerca de 2 horas.

No reator 60, ácidos graxos mais leves são volatilizados e o óleo é reticulado. O vácuo retira o ácido graxo volátil mais leve que pode sair do reator 60 por meio da linha 70. Em modalidades, água é introduzida no reator 60 par ajudar a promover uma reação de hidrólise além da reação de divisão. Em modalidades, a reação de aquecimento e vácuo incorpora agitação e/ou fluxo contra-corrente com água para aumentar a eficiência da reação. Isto pode ser efetuado por dispositivos mecânicos ou por um método contra-corrente, por exemplo, análogo ao descrito no método Colgate-Emery.

Na modalidade da figura 1, ácidos graxos de menor peso molecular volatilizados retirados do óleo base no reator 60 são introduzidos por meio da linha 70 no condensador 110. Ácidos graxos condensados do condensador 110 são introduzidos no acumulador 130 por meio da linha 115.

Produto de ácido graxo removido à vácuo. O produto de ácido graxo na linha 115 pode ter uma distribuição de número de carbono entre 6 e 20. Em modalidades, o número de carbono é entre 8 e 16. Em modalidades, o condensado de ácido graxo é fracionado, por exemplo, por meio de calor e vácuo, para produzir produtos de número de carbono estreito. Assim, em modalidades, o processo da invenção adicionalmente inclui separar os ácidos graxos livres em frações definidas por números de carbono, conforme conhecido pelos versados na tecnologia. Métodos comuns de separação incluem, a título de exemplo, centrifugação, destilação, e assentamento. Por exemplo, da forma mostrada na figura 1, o acumulador 130 é fluidamente conectado ao fracionador 150 por meio da linha 140. O trocador de calor 160 r é usado para aquecer o fracionador 150 e fracionar ácidos graxos. Ácidos graxos que fervem abaixo da temperatura no fracionador 150 saem como gás na linha 155, e ácidos graxos que permanecem líquidos podem ser removidos por meio da linha 170. O fracionador 150 pode ser, por exemplo, uma coluna de destilação.

Na modalidade da figura 2, o reator 360 serve principalmente como um tanque mantido aquecido. O produto do reator 360 é introduzido por meio da linha 385 no evaporador de película seca, WFE, 400. Nesta modalidade, o condensado compreendendo ácidos graxos de diferentes comprimentos de cadeia de carbono são fracionados por meio de um evaporador de película seca. Um evaporador de película seca (WFE) 400 pode ser usado em um processo contínuo onde temperaturas e pressões cuidadosamente controladas podem ser usadas para ffacionar faixas de número de carbono específicas com base nos pontos de ebulição. Na modalidade da figura 2, WFE 400 é usado para separar ácidos graxos que saem de WFE 400 por meio da linha 370 da mistura reticulada que sai de WFE 400 por meio da linha 390. Combinações de WFE 400 com fracionadores 150 também podem ser usadas.

Em modalidades, o produto de ácidos graxos desta invenção é adicionalmente processado para produzir baixo grau de insaturação, baixo isômero trans de ácido graxo. Em modalidades, este processamento adicional compreende acoplar a reação de divisão/hidrólise descrita aqui com a remoção de ácido graxo saturado. Em modalidades, ácidos graxos saturados são removidos do condensado 140 por meio de cristalização em baixa temperatura. Na cristalização em baixa temperatura, o produto de ácido graxo na linha 140 (Figura 1) ou linha 370 (Figura 2) pode ser misturado com um modificador de cristal de éster de poliglicerol e a mistura submetida a winterização de maneira a separar ácidos graxos saturados de ácidos graxos insaturados. Da forma aqui usada, o termo “winterização” refere-se ao processo de resinar óleo a baixas temperaturas até que as moléculas de alto ponto de fusão formem partículas sólidas grandes o suficiente para ser removidas por filtração ou centrifugação. Winterização é uma forma especializada do processo geral de cristalização fracional. Em certas modalidades, a winterização pode ser conduzida em um reator de batelada, um reator contínuo ou um reator semi-contínuo.

Em modalidades alternativas, os ácidos graxos produzidos pelos métodos da presente invenção são adicionalmente processados por hidrogenação. Da forma aqui usada, hidrogenação refere-se à adição de hidrogênio às ligações duplas de ácidos graxos insaturados. Isto pode ser realizado reagindo o condensado de ácido graxo líquido com hidrogênio gasoso em temperaturas e pressões elevadas. Em modalidades, alto cisalhamento, da forma aqui descrita com relação à hidrogenação de BCR, é incorporado na hidrogenação dos ácidos graxos insaturados para melhorar a hidrogenação deste.

Em modalidades, os ácidos graxos removidos são adicionalmente processados em ésteres de ácido graxo reagindo com álcool através de meios conhecidos na tecnologia. Em modalidades, ácidos graxos removidos são convertidos a aminas graxas por reação com aminas por métodos conhecidos pelos experientes na técnica.

Em modalidades, frações de ácido graxo são processadas para separar esteróis que são intrínsecos em quantidade pequenas em óleos extraídos de plantas e animais que utilizam solventes ou técnicas de prensagem. Lecitina ou fosfatidilcolina (um fosfolipídeo que mediante hidrólise produz duas moléculas de ácidos graxos e uma molécula cada de ácido glicerofosfórico e colina) também pode ser separado dos produtos de fundo e/ou condensado a vácuo.

Em modalidades, os ácidos graxos removidos têm uma baixa porcentagem de trans-isômero de ácidos graxos. Em modalidades, os ácidos graxos removidos compreendem menos que cerca de 6 porcento em peso de trans- isômeros. Em modalidades, os ácidos graxos removidos compreendem menos que cerca de 30 porcento em peso de teor de Cl8.

Em modalidades, os ácidos graxos removidos a vácuo são usados nas indústrias de alimento, farmacêutica, química, plástica e cosmética. Por exemplo, os ácidos graxos podem ser de grau alimentício e podem ser usados como aglutinantes/agentes de pegajosidade para pílulas/comprimidos. Ácidos graxos podem ser submeter a esterificação, amidação, nitrila e formação de sal. Como um exemplo o sal de sódio de ácido graxo é um ingrediente principal de sabão em barra. Amidas e ésteres de ácido graxo são usadas como auxiliares de processamento de plástico.

Produção de ceras alternativas de BCR. O material residual que não é removido a vácuo no reator 60 ou WFE 400 é aqui referido como “produtos de fundo”, “resíduo reticulado dos produtos de fundo”, ou BCR. Em modalidades, os produtos de fundo residuais reticulados compreendem mono-, di-, tri-, tetra-, ou penta- glicerídeos e/ou ésteres. Dímeros e trímeros de ácido graxo também podem estar presentes para reticulação de grupos de ácido graxo livre. O BCR pode ter um valor de iodo abaixo de cerca de 110. Em modalidades, o valor de iodo do BCR é abaixo de cerca de 50 e, em outras modalidades, abaixo de cerca de 10.

Em modalidades, a fase de resíduo na linha 90 (390 na figura 2), compreende principalmente mono-acilglicerídeos, di-acilglicerídeos e tri-acilglicerídeos e é ainda processado para extrair ácidos graxos adicionais. Em modalidades, este processamento adicional inclui recircular pelo menos uma porção do produto de resíduo na linha 90 (linha 390 na figura 2) de volta por meio do processo de hidrólise/divisão por meio de recirculação, por exemplo, corrente de recirculação 95 na figura 1. A corrente de recirculação 95 pode ser introduzido na linha 15 tanto a montante quanto a jusante do aquecedor 135. Em modalidades de lote, a fase de resíduo remanescente no reator de batelada 60 pode ser combinada com composição contendo éster de ácido graxo de glicerol adicional antes de aquecimento adicional.

Em uma outra modalidade, os produtos de fundo compreendendo triglicerídeos, diglicerídeos e monoglicerídeos reticulados residuais são utilizados como carga de alimentação para hidrogenação, tanto sozinhos quanto combinados com triglicerídeos adicionais. As bases reticuladas obtidas mediante remoção a vácuo dos ácidos graxos podem ser combinadas com um óleo insaturado e submetidas a hidrogenação, em que melhores ceras de óleo vegetal hidrogenado podem ser produzidas. A adição de produtos de fundo da presente invenção a um óleo de carga de alimentação de hidrogenação pode beneficamente modificar as propriedades do produto de óleo vegetal hidrogenado. O melhor produto hidrogenado (daqui em diante EHP) pode ser usado como um substituto parcial ou completo para cera de petróleo e combinações de cera de petróleo. Em modalidades, a adição de produtos de fundo ao óleo de carga de alimentação de hidrogenação resulta em plastificação da cera de óleo vegetal acabado que o toma adequado como uma alternativa para ceras de petróleo, tais como petrolato e cera microcristalina, bem como cera de parafina convencional.

Hidrogenação de um óleo de carga de alimentação compreendendo resíduos de produto de fundo pode ser realizada por quaisquer meios conhecidos na tecnologia. Em modalidades, hidrogenação é realizada reagindo os produtos de fundo com hidrogênio gasoso em temperatura e pressão elevadas. Em modalidades, alto cisalhamento é utilizado para melhorar a hidrogenação de um óleo compreendendo bases residuais reticuladas. Em modalidades, um misturador de alto cisalhamento externo é usado para acelerar a reação de hidrogenação. Em tais modalidades, hidrogênio, carga de alimentação de hidrogenação, e opcionalmente catalisador são misturados em um misturador de alto cisalhamento e introduzidos em um vaso 10 onde as condições de reação são controladas com o tempo até que um valor IV desejado seja alcançado. A hidrogenação de um óleo de carga de alimentação compreendendo resíduos de produto de fundo utilizando alto cisalhamento será agora discutida com referência à figura 1. A linha 90 é fluidamente conectada a linha 21 em que pelo menos uma porção do BCR na linha 90 pode ser introduzida em HSD 40. Desta maneira, carga de alimentação de hidrogenação na linha 13 pode compreender de 1 porcento em peso a 100 porcento em peso BCR e de 0 porcento em peso a cerca de 99 porcento em peso de um óleo base insaturado, que pode ser introduzida por meio da linha 21. Na operação para a hidrogenação de uma carga de alimentação compreendendo BCR, um gás dispersável contendo corrente de hidrogênio é introduzido na linha 22, e combinado na linha 13 com a carga de alimentação de hidrogenação compreendendo BCR. O gás contendo hidrogênio pode ser substancialmente hidrogênio puro, ou uma corrente de gás compreendendo hidrogênio.

Em modalidades, o gás contendo hidrogênio é alimentado diretamente no HSD 40, em vez de ser combinado com a carga de alimentação de hidrogenação líquida na linha 13. A bomba 5 pode ser operada para bombear a carga de alimentação de hidrogenação e para estabelecer pressão e alimentação HSD 40, fornecendo um fluxo controlado em todo o dispositivo de alto cisalhamento (HSD) 40. Em algumas modalidades, a bomba 5 aumenta a pressão da corrente de entrada de HSD para mais que 202,65 kPa (2 atm), preferivelmente mais que cerca de 303,975 kPa (3 atmosferas). Desta maneira, alto cisalhamento pode ser combinado com pressão para melhorar a mistura íntima de reagente e hidrogenação.

Em modalidades, reagentes e, se presente, catalisador (por exemplo, solução aquosa, e catalisador) são primeiramente misturados no vaso 10. Reagentes entram no vaso 10 por meio, por exemplo, das linhas de entrada (não mostradas na figura 1). Qualquer número de linhas de entrada do vaso 10 é previsto. Em uma modalidade, o vaso 10 é carregado com catalisador e o catalisador, se necessário, é ativado de acordo com procedimentos recomendados pelo vendedor do catalisador.

Depois de bombear, hidrogênio e carga de alimentação de hidrogenação na linha 13 são misturados em HSD 40, que serve para criar uma fina dispersão do gás contendo hidrogênio na carga de alimentação de hidrogenação. No HSD 40, o gás contendo hidrogênio e carga de alimentação de hidrogenação são altamente dispersos, de maneira tal que nanobolhas, bolhas de tamanho submícron, e/ou microbolhas de hidrogênio sejam formadas para dissolução superior em solução e melhoramento da mistura do reagente. Por exemplo, dispersor IKA® modelo DR 2000/4, um dispositivo de dispersão de alto cisalhamento de três estágios configurado com três rotores em combinação com estatores, alinhados em série, pode ser usado para criar a dispersão de gás contendo hidrogênio dispersável na fase líquida compreendendo carga de alimentação de hidrogenação (isto é, “os reagentes”). Os conjuntos rotor/estator podem ser configurados da forma ilustrada na figura 3, por exemplo. Os reagentes combinados entram no dispositivo de alto cisalhamento por meio da linha 13 e entram em uma combinação rotor/estator de primeiro estágio. Os rotores e estatores do primeiro estágio podem ter dentes do rotor e dentes do estator de primeiro estágio circunferencialmente espaçados, respectivamente. A dispersão grosseira que sai do primeiro estágio entra no segundo estágio rotor/estator. O rotor e estator do segundo estágio também podem compreender dentes do rotor e dentes do estator circunferencialmente espaçados, respectivamente. A menor dispersão de tamanho de bolha que emerge do segundo estágio entra na combinação rotor/estator do terceiro estágio, que pode compreender um rotor e um estator tendo dente de rotor e dente de estator, respectivamente. A dispersão sai do dispositivo de alto cisalhamento por meio da linha 18. Em algumas modalidades, a taxa de cisalhamento aumenta em etapas longitudinalmente ao longo da direção do fluxo 260.

Por exemplo, em algumas modalidades, a taxa de cisalhamento no primeiro estágio rotor/estator é maior que a taxa de cisalhamento no estágio subsequente. Em outras modalidades, a taxa de cisalhamento é substancialmente constante ao longo da direção do fluxo, com a taxa de cisalhamento em cada estágio sendo substancialmente a mesma.

Se o dispositivo de alto cisalhamento 40 incluir um selo de PTFE, o selo pode ser resfriado usando qualquer técnica adequada que é conhecida na tecnologia. Por exemplo, a corrente reagente que flui na linha 13 ou linha 21 pode ser usada para resinar o selo e fazendo isto ser pré-aquecida conforme desejado antes de entrar no dispositivo de alto cisalhamento 40. O rotor(s) de HSD 40 pode ser ajustado para girar em uma velocidade proporcional ao diâmetro do rotor e a velocidade de ponta desejada. Da forma descrita anteriormente, o dispositivo de alto cisalhamento (por exemplo, moinho de colóide ou dispersor de aro dentado) tem tanto uma abertura fixa entre o estator e rotor quanto abertura ajustável. HSD 40 serve para intimamente misturar o gás contendo hidrogênio e a carga de alimentação de hidrogenação. Em algumas modalidades do processo, a resistência ao transporte dos reagentes é reduzida pela operação do dispositivo de alto cisalhamento, de maneira tal que a velocidade da reação seja aumentada em mais que cerca de 5 %. Em algumas modalidades do processo, a resistência ao transporte dos reagentes é reduzida pela operação do dispositivo de alto cisalhamento, de maneira tal que a velocidade da reação seja aumentada em mais que cerca de um fator de cerca de 5. Em algumas modalidades, a velocidade da reação é aumentada em pelo menos um fator de 10. Em algumas modalidades, a velocidade é aumentada em um fator na faixa de cerca de 10 a cerca de 100 vezes.

Em algumas modalidades, HSD 40 distribui pelo menos 300 L/h em uma velocidade de ponta de pelo menos 4.500 ft/min, e que pode exceder 7.900 fit/min (40 m/s). O consumo de energia pode ser cerca de 1,5 kW. Embora medições de temperatura e pressão instantâneas na ponta de uma unidade de cisalhamento giratória ou elemento giratório em HSD 40 seja difícil, estima-se que a temperatura localizada vista pelos reagentes intimamente misturados é em excesso de 500°C e em pressões em excesso de 500 kg/cm em condições de cavitação. A mistura de alto cisalhamento resulta na dispersão do gás contendo hidrogênio em bolhas de tamanho de mícron ou submícron. Em algumas modalidades, a dispersão resultante tem um tamanho de bolha médio menor que cerca de 1,5 pm. Desta maneira, a dispersão que sai de HSD 40 por meio da linha 18 compreende bolhas de gás de tamanho mícron e/ou submícron. Em algumas modalidades, o tamanho de bolha médio é na faixa de cerca de 0,4 pm a cerca de 1,5 pm. Em algumas modalidades, a dispersão resultante tem um tamanho de bolha de hidrogênio médio menor que 1 pm. Em algumas modalidades, o tamanho de bolha médio é menor que cerca de 400 nm, e pode ser cerca de 100 nm em alguns casos. Em muitas modalidades, a dispersão de microbolha é capaz de permanecer dispersa em pressão atmosférica por pelo menos 15 minutos.

Uma vez dispersa, a dispersão gás/líquido ou gás/líquido/ sólido (em casos onde laço de lama de catalisador sólido é utilizado) resultante sai do HSD 40 por meio da linha 18 e alimenta no vaso 10, da forma ilustrada na figura 1. Como um resultado da mistura íntima dos reagentes antes de entrar no vaso 10, uma porção significativa da reação química pode acontecer em HSD 40, com ou sem a presença de um catalisador. Desta maneira, em algumas modalidades, reator/vaso 10 pode ser usado principalmente para aquecer e separar gás hidrogênio não reagido do melhor produto hidrogenado e recircular este hidrogênio de volta para a entrada do HSD. Altemativamente, ou adicionalmente, o vaso 10 pode servir como um vaso de reação primário onde a maioria da hidrogenação ocorre. Por exemplo, em modalidades, o vaso 10 é um reator de leito fixo compreendendo um leito fixo do catalisador de hidrogenação.

Vaso/reator 10 pode ser operado no modo de fluxo tanto contínuo quanto semi-contínuo, ou pode ser operado em modo de batelada. Os conteúdos do vaso 10 podem ser mantidos em uma temperatura de reação especificada usando compatibilidades de aquecimento e/ou resfriamento (por exemplo, bobina de resfriamento) e instrumentação de medição da temperatura. A pressão no vaso pode ser monitorada usando instrumentação de medição de pressão adequada, e o nível de reagentes no vaso pode ser controlado usando um regulador de nível (não mostrado), empregando técnicas que são conhecidas pelos versados na tecnologia. Os conteúdos podem ser agitados contínua ou semi-continuamente.

Catalisador. Se um catalisador for usado para promover hidrogenação, o catalisador pode ser introduzido no vaso 10 como uma lama ou corrente de catalisador. Altemativamente, ou adicionalmente, catalisador pode ser adicionado em outro lugar. Por exemplo, em modalidades, lama de catalisador pode ser injetada diretamente na linha 21. Em modalidades, vaso/reator 10 compreende qualquer catalisador conhecido pelos versado na tecnologia adequados para hidrogenação. Em modalidades, um catalisador de hidrogenação de níquel é utilizado. A temperatura de operação em massa ou global do reagente de carga de alimentação de hidrogenação é desejavelmente mantida abaixo do ponto de fusão. Em algumas modalidades, as condições de operação para hidrogenação de alto cisalhamento compreendem uma temperatura na faixa de cerca de 100°C a cerca de 230°C. Em modalidades, a temperatura é na faixa de cerca de 160°C a 180°C. Em modalidades específicas, a temperatura de reação no vaso 10, em particular, é na faixa de cerca de 155°C a cerca de 160°C. Em algumas modalidades, a pressão de reação no vaso 10 é na faixa de cerca de 202,65 kPa (2 atm) a cerca de 5,6 MPa - 6,1 MPa (55-60 atm). Em algumas modalidades, a pressão de reação é na faixa de cerca de 810,6 kPa a cerca de 1,5 MPa (8 atm a cerca de 15 atm). Em modalidades, o vaso 10 é operado na pressão atmosférica ou próximo dela.

Opcionalmente, a dispersão na linha 18 pode ser adicionalmente processada antes de entrar no vaso 10, se desejado. No vaso 10, hidrogenação ocorre/continua por meio da reação com hidrogênio. Os conteúdos do vaso podem ser agitados contínua ou semi-continuamente, a temperatura dos reagentes pode ser controlada (por exemplo, usando um trocador de calor), e o nível de fluido dentro do vaso 10 pode ser regulado usando técnicas padrão. O produto hidrogenado pode ser produzido tanto contínua, semi-continuamente quanto em lotes, conforme desejado para uma aplicação particular. Excesso de gás hidrogênio não reagido pode sair do vaso 10 por meio da linha de gás 17. Em modalidades os reagentes e condições são selecionados de maneira tal que a corrente de gás na linha 17 compreenda menos que cerca de 6 % de hidrogênio não reagido em peso. Em algumas modalidades, a corrente do gás de reação na linha 17 compreende de cerca de 1 % a cerca de 4 % de hidrogênio em peso. O gás de reação removido por meio da linha 17 pode ser adicionalmente tratado, e o hidrogênio não reagido pode ser recirculado, da forma desejada, por exemplo, para HSD 40.

Produto hidrogenado melhorado (daqui em diante EHP) sai do vaso 10 pelo caminho da linha 16. O EHP pode ser adequado como uma alternativa para ceras a base de petróleo, tais como parafina e ceras microcristalinas em aplicações incluindo adesivos, velas, revestimentos de papel, madeiras de fogo, quadro de partícula, quadro compósito, modificação de asfalto, revestimento de fruta, quadro de gesso, preenchimento de cabo, cosméticos como substituintes para petrolato, como lubrificantes para plástico em PYC e outras aplicações onde ceras de petróleo são convencionalmente utilizadas. Modalidades deste aspecto da presente descrição incluem composições compreendendo combinações de EHPs ou triglicerídeos, diglicerídeos e monoglicerídeos reticulados residuais com petróleo ou outras ceras que ocorrem naturalmente. Os atributos derivados da adição dos EHPs podem incluir flexibilidade, modificação de pegajosidade e/ou dureza. A substituição de 1 % a 100 % em peso de um petrolato ou material de cera microcristalina pode ser feita. Oposto aos triglicerídeos hidrogenados convencionais que tendem a se tomar duros e quebradiços a medida em que os níveis de hidrogenação aumentam (a medida em que o valor de iodo diminui), os EHPs de acordo com modalidades desta descrição podem sobrepor estas deficiências.

Da forma mencionada anteriormente, o EHP pode ser formado por hidrogenação de uma carga de alimentação de hidrogenação compreendendo de 1 porcento em peso a 100 porcento em peso de resíduo reticulado dos produtos de fundo (por exemplo, da linha 90 na figura 1 ou linha 390 na figura 2 ou do reator 60 depois da remoção em lotes de ácidos graxos) e de 0 porcento em peso a 99 porcento em peso de um óleo base não hidrogenado ou parcialmente hidrogenado. A quantidade de BCR pode ser ajustada para alterar o ponto de fusão do EHP resultante em uma faixa desejada. Em modalidades, o EHP tem um ponto de fusão de cerca de 40°C a 50°C (110 °F a 120 °F); em modalidades, o EHP tem um ponto de fusão de cerca de 70°C a cerca de 75°C (160 °F a cerca de 165 °F). Em modalidades, EHP é adequado para uso como, por exemplo, cera de vela a medida em que a fragilidade diminui pela presença do BCR na carga de alimentação de hidrogenação.

Em modalidades, de 1 porcento em peso a 99 porcento em peso EHP é combinado com de 99 porcento em peso a 1 porcento em peso de uma cera de parafina tradicional. A adição do EHP à cera de parafina tradicional pode servir como um agente de pegajosidade/aglutinante no lugar de agentes de pegajosidade e aglutinantes convencionais, tal como acetato de etileno vinila (EVA). O uso de EHP no lugar de aglutinantes químicos adicionais é desejável, uma vez que o EHP é biodegradável. Também, o EF1P pode ser de grau alimentício e a cera adequada para propósitos comestíveis, tal como para caixas que produzem revestimento.

Em uma outra modalidade, ésteres, tais como mono-, di-, tri-, tetra-, ou penta-éster podem ser adicionados para modificar ou melhorar as características físicas desejadas da composição final.

Em algumas modalidades pode ser desejável passar os conteúdos do vaso 10, ou uma fração líquida contendo óleo insaturado, através de HSD 40 durante uma segunda passagem. Neste caso, a linha 16 pode ser conectada à linha 21 da forma indicada pela linha 20, de maneira tal que pelo menos uma porção dos conteúdos da linha 16 seja recirculada do vaso 10 e bombeada pela bomba 5 na linha 13 e então no HSD 40. Gás contendo hidrogênio adicional pode ser injetado por meio da linha 22 na linha 13, ou ele pode ser adicionado diretamente no dispositivo de alto cisalhamento (não mostrado). Em outras modalidades, a corrente do produto na linha 16 pode ser adicionalmente tratada (por exemplo, separação de produto saturado deste) antes de recircular uma porção do líquido insaturado na corrente de produto sendo recirculada para dispositivo de alto cisalhamento 40.

Em algumas modalidades, dois ou mais dispositivos de alto cisalhamento tipo HSD 40, ou configurados diferentemente, são alinhados em série, e são usados para adicionalmente melhorar a reação de hidrogenação. A operação de múltiplos dispositivos pode ser tanto no modo de batelada quanto contínuo. Em alguns exemplos em que um processo de única passagem ou “uma vez através” é desejado, o uso de múltiplos dispositivos de alto cisalhamento em série também pode ser vantajoso. Em algumas modalidades onde múltiplos dispositivos de alto cisalhamento são operados em série, o vaso 10 pode ser omitido. Por exemplo, em modalidades, dispersão de saída na linha 18 pode ser alimentada em um segundo dispositivo de alto cisalhamento. Quando múltiplos dispositivos de alto cisalhamento 40 são operados em série, gás hidrogênio adicional pode ser injetado na corrente de alimentação de entrada de cada dispositivo. Em algumas modalidades, múltiplos dispositivos de alto cisalhamento 40 são operados em paralelo, e as dispersões de saída deles são introduzidas em um ou mais vasos 10.

Características. Em modalidades, os ácidos graxos e “produtos de fundo” produzidos por meio do sistema e métodos descritos são mais estáveis que produtos convencionalmente obtidos devido ao menor grau de insaturação deles. Em modalidades, os ácidos graxos removidos obtidos por meio do método descrito têm aparência de produto superior com relação aos ácidos graxos obtidos por meio de hidrólise de triglicerídeo convencional. Os ácidos graxos removidos podem ser de cor clara conforme medido pela escala de cor Gardner (método de teste Dl544 da ASTM). Em modalidades, os ácidos graxos removidos são essencialmente incolores. Em modalidades, os ácidos graxos removidos obtidos por meio do método descrito têm estabilidade superior com relação aos ácidos graxos obtidos por meio da hidrólise de triglicerídeo convencional da forma medida pelos valores de iodo e o menor grau de insaturação correspondente no ácido graxo. A aplicação da melhor mistura do hidrogênio e carga de alimentação de hidrogenação no HSD 40 potencialmente permite hidrogenação mais rápida e/ou mais completa da carga de alimentação de hidrogenação. Em algumas modalidades, a melhor mistura potencializa um aumento na produção da corrente de processo. Em algumas modalidades, o dispositivo de mistura de alto cisalhamento é incorporado no processo estabelecido, possibilitando assim uma melhor produção (isto é, maior produção). Ao contrário de alguns métodos que tentam aumentar o grau de hidrogenação simplesmente aumentando as pressões do reator, a dispersão superior e contato fornecido pela mistura de alto cisalhamento externa podem permitir, em muitos casos, uma diminuição na pressão de operação geral, mantendo ao mesmo tempo ou ainda taxa de reação crescente. Sem se limitar a uma teoria particular, acredita-se que o nível ou grau de mistura de alto cisalhamento é suficiente para aumentar taxas de transferência de massa e também produzir condições não ideais localizadas que permitem que ocorram reações que não seriam de outra maneira esperadas com base nas previsões da energia livre de Gibbs. Acredita-se que as condições não ideais localizadas ocorram no dispositivo de alto cisalhamento resultante em maiores temperaturas e pressões com a maioria do aumento significativo devido a pressões localizadas. O aumento nas pressões e temperaturas no dispositivo de alto cisalhamento são instantâneos e localizados e rapidamente revertem de volta para condições de sistema em massa ou em média, uma vez que saem do dispositivo de alto cisalhamento. Em alguns casos, o dispositivo de mistura de alto cisalhamento induz cavitação da intensidade suficiente para dissociar um ou mais dos reagentes em radicais livres, que pode intensificar uma reação química ou permitir que uma reação aconteça em condições menos severas que devem ser requeridas. A cavitação também pode aumentar taxas de processos de transporte produzindo turbulência local e micro-circulação líquida (transmissão contínua acústica). Uma revisão da aplicação do fenômeno de cavitação em aplicações de processamento químico/físico é fornecida por Gogate et al., “Cavitation: A technology on the horizon,” Current Science 91 (No. 1): 35-46 (2006). O dispositivo de mistura de alto cisalhamento de certas modalidades do presente sistema e métodos induz cavitação em que hidrogênio e triglicerídeos são dissociados em radicais livres, que então reagem para produzir melhor produto hidrogenado. A área superficial aumentada das bolhas de hidrogênio de tamanho de micrômetro e/ou de tamanho de submicrômetro na dispersão na linha 18 produzida no dispositivo de alto cisalhamento 40 resulta em reação mais rápida e/ou mais completa do gás hidrogênio com óleo insaturado na carga de alimentação de hidrogenação introduzida por meio da linha 13. Da forma mencionada anteriormente, benefícios adicionais são a capacidade de operar o vaso 10 em temperaturas e pressões inferiores resultando em redução tanto de custo de operação quanto capital. Os benefícios do uso de alto cisalhamento na hidrogenação incluem, mas sem limitações, tempos de ciclo mais rápidos, maior produção, menor custo de operação e/ou menor gasto de capital devido à possibilidade de projetar menores reatores de hidrogenação, e/ou operação do reator de hidrogenação em temperatura e/ou pressão inferiores. O uso de um dispositivo mecânico de alto cisalhamento externo fornece rápido contato e mistura de hidrogênio e carga de alimentação de hidrogenação em um ambiente controlado no reator/dispositivo de alto cisalhamento. O dispositivo de alto cisalhamento reduz as limitações de transferência de massa na reação de hidrogenação e assim pode aumentar a taxa de reação global, reduz a quantidade de hidrogênio não reagido, aumenta o grau de saturação no melhor produto de hidrogenação, e/ou permite hidrogenação substancial em condições de operação globais em que espera-se que a reação substancial pode não ocorrer.

EXEMPLOS EXEMPLO 1: Ácidos graxos de fracionamento de triglicerídeos Um sistema compreendendo um reator 60, um condensador 110, um acumulador 130, e uma bomba de vácuo 180 da forma mostrada na figura 1 foi utilizado para produzir ácidos graxos de óleo de soja não hidrogenado. O reator 60 foi um frasco de vidro esférico de 12 litros / 3 pescoços equipado com um agitador. O agitador foi uma barra de agitação magnética 3” x 3A” que foi usada para misturar os conteúdos do frasco do reator 60 durante a reação e resfriamento. O frasco do reator 60 foi operado em modo de batelada (sem nenhuma linha de líquido 90 nesta modalidade) e dispositivo de aquecimento 80 foi uma manta de aquecimento posicionada em tomo do corpo do frasco do reator 60. r Oleo de soja não hidrogenado base que foi refinado, mas não desodorizado ou branqueado foi originado da ADM Corp, Decatur, IL. Nos exemplos contidos aqui a composição de ácido graxo dos triglicerídeos foi obtida usando Método oficial Ce 2-66 AOCS (American Oil Chemists' Society (AOCS) 2211 W. Bradley Ave., Champaign, IL). O valor de iodo foi determinado pela AOCS Recommended Practice Cd Ic- 85. A análise do óleo base é apresentada na tabela 2.

Um volume de 7,57 L (2 galões) de óleo base cuja composição é apresentada na tabela 2 foi colocado no reator 60. O óleo foi aquecido a 320°C e mantido por 3 horas com agitação. Nitrogênio foi introduzido no frasco reator 60 por meio da linha de gás inerte 50 e borbulhado através do frasco reator 60 para manter a condição inerte. No final de 3 horas, a manta de aquecimento 80 foi desligada e a bomba de vácuo 180 foi usada para aplicar um vácuo 101,6 kPa (30 polegadas de Hg) no condensador 110 enquanto que o óleo resfriado por convecção a 200°C. O condensado (coletado no acumulador 130) foi aproximadamente 700 mL. O condensado e produtos de fundo (residual no frasco do reator de 12 litros 60) foram analisados pelo método Celc 89 AOCS e valor de iodo pelo método USP/NF 401. A medição dos isômeros cis e trans foi realizada de acordo com os métodos de teste descritos no método oficial Celc- 89 de AOCS. Os resultados estão apresentados na tabela 3.

Os resultados mostraram uma redução significativa no valor de iodo com relação ao óleo base (77 % de redução no valor de iodo para “produtos de fundo” e 44 % de redução para condensado) indicando uma redução no número de ligações duplas apresentadas. Os resultados também indicam uma redução significativa no teor de Cl8 do condensado.

EXEMPLO 2: Hidrogenação do óleo de carga de alimentação de hidrogenação compreendendo BCR O BCR do exemplo 1 foi misturado com óleo de soja RBD (refinado, branqueado e desodorizado) em razões variadas de resíduos de bases reticuladas e hidrogenadas. As propriedades do melhor produto de cera hidrogenada foram investigadas. Gás hidrogênio grau purificado II tendo uma pureza de 99,9 % de (+) (Padrão: IS : HY 200) foi obtido de Airgas Corp. O hidrogênio foi alimentado através de uma válvula de alívio de pressão por meio da linha da tubulação para a bobina na autoclave para mistura em óleo. O seguinte procedimento foi usado para hidrogenar as combinações de triglicerídeo. Oleo vegetal não hidrogenado e o nível indicado dos produtos de fundo foram colocados em um reator de pressão equipado com uma manta de aquecimento elétrica, agitador (agitator), entrada e saída de gás, sonda de temperatura e calibre de pressão. Um reator (reator de 2 litros fabricado por Parr Inc, Moline, Illinois) foi carregado com óleo vegetal e catalisador de níquel 2 % p/p (NYSOFACT®120 da BASF Catalisadores LLC, Erie, PA). O reator foi purgado com nitrogênio e/ou hidrogênio. O óleo vegetal foi aquecido a temperatura de reação. A injeção de hidrogênio a temperatura continuou por uma hora. O aquecimento foi descontínuo e o reator resfriado soprando ar no reator e interrompendo o fluxo de hidrogênio. O resfriamento foi descontínuo quando a temperatura ambiente foi atingida. O produto foi removido do reator e analisado. Os resultados das corridas em que o óleo RBD foi misturado com 25 %, 10 %, e 5 % de resíduo reticulado dos produtos de fundo obtido do exemplo 1 são mostrados na tabela 4.

Conforme visto na tabela 4, a melhor cera hidrogenada produzida por combinação dos produtos de fundo com óleo base seguido por hidrogenação apresenta características e propriedades físicas comparáveis às ceras derivadas de petróleo e são adequadas para uso na substituição de ceras de petróleo em adesivos, velas, revestimentos de papel, madeiras de fogo, quadro de partícula, quadro de compósito, modificações de asfalto, revestimento de fruta, quadro de gesso, preenchimento de cabo, cosméticos como substituições para petrolatos, como lubrificantes plásticos em PVC e outras aplicações onde ceras de petróleo são utilizadas.

Embora modalidade preferidas da invenção tenham sido mostradas e descritas, modificações destas podem ser feitas por um versado na tecnologia sem fugir do espírito e preceitos da invenção. As modalidades aqui descritas são exemplares somente, e não se destinam a ser limitantes. Muitas variações e modificações da invenção aqui descritas são possíveis e estão no escopo da invenção. Onde faixas numéricas ou limitações são expressamente estabelecidas, tais faixas ou limitações expressas devem ser entendidas para incluir faixas ou limitações iterativas de magnitude semelhante que caem nas faixas ou limitações expressamente estabelecidas (por exemplo, de cerca de 1 a cerca de 10 inclui, 2, 3, 4, etc.; maior que 0,10 inclui 0,11, 0,12, 0,13, e daí por diante). O uso do termo “opcionalmente” com relação a qualquer elemento de uma reivindicação se destina a significar que o elemento sujeito é requerido, ou altemativamente, não é requerido. Ambas as alternativas se destinam a estar no escopo da reivindicação. O uso de termos mais amplos, tais como compreende, inclui, tendo, etc. deve ser entendido para fornecer suporte para termos mais estreitos, tais como que consiste em, que consiste essencialmente em, composto substancialmente em, e similares.

Desta maneira, o escopo da proteção não é limitado pela descrição apresentada anteriormente, mas é somente limitada pelas reivindicações que se seguem, o escopo incluindo todos os equivalentes do assunto em questão das reivindicações. Cada e toda reivindicação está incorporada na especificação como uma modalidade da presente invenção. Assim, as reivindicações são uma descrição adicional e são uma adição às modalidades preferidas da presente invenção. As descrições de todas as patentes, pedidos de patente e publicações aqui citadas estão aqui incorporadas pela referência, até o ponto em que elas fornecem detalhes exemplares, procedimentais ou outros suplementares aos aqui apresentados.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Método para produzir ácidos graxos volatilizados, caracterizado pelo fato de que compreendei aquecer uma carga de alimentação compreendendo pelo menos uma gordura ou óleo em um reator em vácuo inerte para volatilizar ácidos graxos; e remover ácidos graxos volatilizados de resíduos de produto de fundo compreendendo óleo redculado.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carga de alimentação é selecionada do grupo que consiste em gordura de manteiga, manteiga de cacau, substitutos de manteiga de cacau, manteiga de ilipé, manteiga de kokum, gordura de leite, gordura de mowrah, manteiga de phulwara, gordura de sal, manteiga de shea, sebo bomeo, banha de porco, lanolina, sebo de boi, sebo de carneiro, sebo de outro animal, óleo de eanola, óleo de rícino, óleo de coco, óleo de eoentro, óleo de milho, óleo de semente de algodão, óleo de avelã, óleo de semente de cânhamo, óleo de semente de linho, óleo de semente de manga, óleo de meadowfoam, óleo de Neatsfoot, óleo de oliva, óleo de palma, óleo de semente de palma, oleína de palma, estearina de palma, oleína de semente de palma, estearina de semente de palma, óleo de amendoim, óleo de semente de eolza, óleo de farelo de arroz, óleo de açafroa, óleo de sasanqua, oleo de soja, óleo de semente de girassol, talóleo, óleo de tsubaki, óleos vegetais, óleos marinhos, e combinações destes.

3. Método de acordo com, a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carga de alimentação tem um valor de iodo maior que 70.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende colocar a carga de alimentação em contato com um catalisador de reticulação durante o aquecimento,

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aquecimento é a uma temperatura na faixa de 200°C a 600°C e em que o vácuo é na faixa de 1,0 kPa a 50 kPa.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende condensar os ácidos graxos volatilizados para obter um condensado de ácido graxo.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende introduzir água no reator para promover hidrólise.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende fracionar os ácidos graxos.

9. Método para produzir um produto hidrogenado, caracterizado pelo fato de que compreende: hidrogenar resíduos de produto de fundo produzidos como definido na reivindicação 1 para produzir um produto hidrogenado.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os resíduos de produto de fundo são misturados com de 0 porcento em peso a 99 porcento em peso de um óleo base antes da hidrogenação.

11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a hidrogenação dos resíduos de produto de fundo compreende submeter uma mistura contendo resíduos de produto de fundo e gás hidrogênio a uma taxa de cisalhamento maior que 20.000 s'1.

12. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a hidrogenação dos resíduos de produto de fundo compreende formar uma dispersão compreendendo bolhas de gás contendo hidrogênio dispersas em uma fase líquida compreendendo resíduos de produto de fundo, em que as bolhas têm um diâmetro médio menor que 5,0 pm.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a formação da dispersão compreende colocar gás contendo hidrogênio em contato com a fase líquida em um dispositivo de alto cisalhamento, em que o dispositivo de alto cisalhamento compreende pelo menos um rotor, e em que pelo menos um rotor é girado em uma velocidade de ponta de pelo menos 22,9 m/s (4.500 ft/min) durante a formação da dispersão.

14. Sistema para remover ácidos graxos a partir de triglicerídeos, caracterizado pelo fato de que compreende: um reator; aparelho de aquecimento em que os conteúdos do reator podem ser aquecidos a uma temperatura na faixa de 200°C a 600°C; e uma bomba de vácuo capaz de aplicar um vácuo na faixa de 1 kPa a 50 kPa no reator.

15. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um fracionador adaptado para fracionar ácidos graxos.

16. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o reator compreende uma entrada para uma corrente compreendendo triglicerídeos, uma saída para ácidos graxos volatilizados, e uma saída para um resíduos de produto de fundo e em que o sistema adicionalmente compreende pelo menos um dispositivo de mistura de alto cisalhamento compreendendo pelo menos um rotor e pelo menos um estator separados por uma lacuna de cisalhamento, em que a lacuna de cisalhamento é a distância mínima entre pelo menos um rotor e pelo menos estator, em que o dispositivo de mistura de alto cisalhamento é capaz de produzir uma velocidade de ponta de pelo menos um rotor maior que 22,9 m/s (4.500 ft/min), e em que uma entrada do dispositivo de alto cisalhamento é fluidamente conectada à saída de resíduos de produto de fundo do reator.

17. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende: um reator compreendendo uma entrada para uma corrente compreendendo triglicerídeos, uma saída para ácidos graxos volatilizados, e uma saída para um produto reticulado; aparelho de aquecimento em que os conteúdos do reator podem ser aquecidos a uma temperatura na faixa de 200°C a 600°C; uma bomba de vácuo capaz de aplicar um vácuo na faixa de 1 kPa a 50 kPa no reator; e um reator de hidrogenação, em que uma entrada do reator de hidrogenação é fluidamente conectada à saída for produto reticulado.

18. Sistema de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um dispositivo de alto cisalhamento a montante do reator de hidrogenação, em que o dispositivo de alto cisalhamento compreende pelo menos um rotor e pelo menos um estator.