BRPI0812695A2 - "método de destilação, coluna de destilação reativa" - Google Patents

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Abstract

aperfeiçoamentos em um método de destilação e/ou uma coluna de destilação a invenção compreende um método destilação reativa que inclui a etapa de destilação de componentes leves em excesso e de separação dos componentes da fase pesada no mesmo recipiente. isto pode ser conseguido ao utilizar uma coluna de destilação reativa que tem uma pluralidade de bandejas. uma barragem é provida em pelo menos a maior parte das bandejas e pelo menos a maior parte das barragens tem uma altura suficiente para permitir um tempo de residência do material na bandeja pelo menos o dobro do tempo de residência de uma bandeja convencional na destilação normal.

Description

MÉTODO DE DESTILAÇÃO., COLUNA. DE DESTILAÇÃO .REATIVA
A presente invenção refere-se a aperfeiçoamentos em um método pars transesteríficar, interesterificar e esterificar gorduras e óleos que contêm tríglicerídeos e ácidos graxos livres por meio da destilação reativa e/cu por uma coluna de destilação reativa.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
É sabido que a produção de bio-diesel através da transesterificaçao de óleos vegetais,· óleos de peixes e gorduras animais (tal como o sebo) é executada principalmente por processos de bacelada ou do semi-contínuos. Nestes processos, cs tempos de reação são da ordem de 20 minutos a 90 minutos. Uma característica comum dos processos existentes é crus o processamento ê executado sequencialmente, em etapas de processo separadas, executadas em recipientes de processo separados (reatores, colunas de destilação e recipientes de separa.çào; .
A fim de manufaturar satisfatoriamente o bio-diesel especíalmente a partir de gorduras animais (sebo), cs ácidos graxos livres (daqui por diante,· FFA) precisam estar a um nível muito baixo, por exemplo, de aproximadamente 1 a 2% em peso. Quando o ácido graxo livre na gordura animal excede os valores acima, o pré-tratamento do sebo é requerido. Isto acrescenta complexidade e custes ao processo. Um processo que possa aceitar um material de. partida de FFA mais elevado é desejável e tem benefícios econômicos definitivos,
Portanto, um objetivo da presente invenção consiste na apresentação de um método de destilação reativa e/ou uma coluna de destilaç:ão reativa, que melhore pelo menos os métodos por meio dos qual c bio-diesel ou algo do gênero possa ser manufaturado continuamente a partir dos materiais de part ida de criglicerídeos de uma. maneira aimpies e, contudo eficas ου que pel© menos proporcione ao público uma escolha útil.
Consequentemente , em um primeiro aspecto,. a invenção tensiate em um método de destilação que inclui a etapa de destilação dos componentes leves em excesso e a separação dos componentes de fase pesada no mesmo recipiente.
Preferivelmente, a etapa de destilação compreende a 10 etapa de destilação reativa.
Em um aspecto adicional, a invenção consiste em uma coluna da destilação reativa que tem uma pluralidade da bandejas.· havendo uma. barragem em pelo menos a maior parte dais bandejas e em qns a maior parte das barragens tem u^a 15 altura suficiente para permitir pelo menos um tempo- de residência do material na bandeja pelo menos o dobro do tempo de residência de uma bandeja convencional na destilação normal..
Preferivelmente, cada, bandeja tem uma barragem e 20 cada barragem tem uma altura suficiente para permitir um tempo de residência do material na bandeja pelo menos o dobro do tempo de residência de uma bandeja convencional na de s ti1ação norma1.
Preferivelmente, o temp·?© -de residência é até o 25 triplo e do tempo de residência de uma bandeja convencional.
Preferivelmente, a barragem cem mais de 60 mm de altura.
Preferivelmente, aí barragem tem entre 20 mm e 00 mm
0 Preferivelmente, a barragem tem substanciaImente 30 mm de altura.
Preferivelmente, a razão entre a altura da barragem e o diâmetro da coluna ê de at.ê 6:50.
Preferivelmente, a razão entre a altura da barragem e o diâmetro da coluna fica compreendida entre substancialmente 2;50 e substancialmente 6;50.
Preferivelmente, a razão entre a altura e o
diâmetro na barragem é substancialmente de 3;50.
Sm ainda um outro aspecto, a XTVxT&nç&O COIÀ>3Í.StIC
uma coluna de destilação reativa para çiíü k+iW
processo de manufatura de hio-diesel :3. p3 ITL À.T? Q.&? xJOZ CtUX’&£>
animais ou de qualquer material de partida de triglioerídeo que tem uma pluralidade de bandejas onde cada barragem na bandeja tem uma altura suficiente para permitir um tempo de res.idência do material na bandeja pelo menos o dobro do tempo de residência de uma bandeja convencional.
Preferivelmente, o tempo de residência ê maior do que o triplo do tempo de residência de uma bandeja ν' à A .T- iílL JL. >
Preferivelmente, a barragem tem mais de 60 mm de altura.
Preferivelmente, a barragem tem entre 20 mm e GO mm da altura.
Preferivelmente, a barragem tem substancialmente 30 mm. de altura.
P r e f e r 1. v e 1 me n t e, ΛΛ razão entre a altura e e
diamet.ro da barragem é de a té 6 - 5 0.
Prefer iveimente, & razão entre a altura e o
diâmetro na barragem fica c· ampr eendida en.t re sub s tanc i a Iíí sente
2:.50 e substancialmente 6:5 Õ
P rs f e riveImente, & razão entre a altura e o
diâmetro na barragem é suba t^cí.í'*C e de 3. :50.
Pre fariveImente, entre a altura e o
diâmetro da barragem é determinada empiricamente.
Aos elementos versados na técnica com a qual a invenção está relacionada, muitas mudanças na const.i ação e
4/7 realizações amplaraente diferentes e aplicações da invenção serão sugeridas sen? que se desvie do âmbito da invenção tal co'oo definido nas reivindicações': anexas. As apresentações e a descrição são aqui puramente ilustrativas e não se prestara a 5 nenhum sentido limitador.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS dma forma preferida da invenção serã descrita agora com referência aos desenhos anexos, nos quais a Figura 1,- que compreende as Figuras l.a e ih, é uma representação diagramãt ica. da usina para permitir que o método de destilação reativa de acordo cora a forma preferida da invenção seja executado, e mostra uma forma preferida de coluna de destilação reativa de acordo com a invenção, a Figura. 2 é uma vista de planta de parte de uras
IS parte de formação de bandeja de uo coluna de destilação reativa de acordo com. a invenção, e a Figura 3 é vista de planta de uma ampliação da Figura 2.
A presente invenção pode manipular materiais de
0 partida com até 4¾ de FFA., Onde o FFA aumenta acima deste nível, por exemplo, até 55%·, ésteres de raetila podem, ser produzidos ao esterificar o material de partida com metanol na presença de um catalisador ácido primeiramente, e então os triglicerídeos restantes são reagidos mediante o uso de um 25 catalisador básico e metanol.
A novidade do processo acima é que os tempos de reação conhecidos na técnica anterior para a primeira reação que utiliza o catalisador ácido são longos (horas ou dias?. Na presente invenção, o tempo de reação é da ordem de minutos 30 e não e sign!ficatívamente diferente do processo de conversão de triglicerídeos com catalisador básico.
MELHOR MODO PARA PRATICAR A INVENÇÃO
Com referência à Figura 1, o material de pai'tida de triglicerídeo ê coletada no tanque 1. O material de partida de triglicerIdeo pede ser qualquer óleo ou gordura vegetal, de peixes ου animal, apropriado para a manufatura de bío··· diesel. Uma colunei de destilação reativa 2 é alimentada com o 5 material do tanque 1 que segue através um misturador, onde é misturado com metdxido. A mistura pode ser pré-aquecida em 4 antes de passar ao longo do conduto para uma coluna de destilação reativa 2. A coluna de Destilação reativa 2 também recebe metanol condensado através da tubulação 6 proveniente 10 do tanque de condensado 7.
Dentro da coluna de destilação reativa 2 há uma pluralidade de bandejas, tal como a bandeja 7. Doa pluralidade de tais bandejas é provida e na forma preferida, da invenção há aproximadamente dez de tais bandejas, três das 15 quais podem ser categorizadas como bandejas de lavagem e sete das quais como bandejas do reator,
Uma. barragem ê construída na saída de pelo menos a maioria das bandejas e preferivelmente de cada bandeja, de modo a obter um tempo de residência na bandeja .20 aubstancia.lmente maior do que aquele, nas torres de desc.ilaçao convencionais ou conhecidas. Desejavelmente, o tempo de residência do material ria bandeja ê pelo menos o dobro e preferivelmente ate o triplo do tempo de residência que deve ser esperado de uma bandeja convencional ou conhecida. Um 25 tempo de residência típico para uma .bandeja convencional ê de aproximadamente um a aproximadamente quatro minutos dependendo, por exemplo, do tamanho da bandeja. Desse modo, a construção da presente invenção pode utilizar tempos de residência de aproximadamente três a aproximadamente doze 30 minutos. Desse modo, os barragens têm desejavelmente até 6Q mm de altura e mais preferivelmente de substancialmente 20 mm a substancialmente 60 mm de altura e ainda mais preferivelmente aproximadamente 30 mm de altura. Quando são consideradas as barragens. a razão entre a altura da barragem e o diâmetro da coluna é desejavelmente de até 6:50, e mais desejável men te fica compreendida entra 2:50 a 5:50 e ainda mais dssejavelmente é de aproxima d ament, a 2:55. Haverá alguma 5 variação nestas razões à medida que o diâmetro variar e tipicamente pode ser esperado que os diâmetros da coluna sejam da ordem de meio metro a cinco metros. O objetivo particular e o desenvolvimento de uma construção que tenha os tampos de residência desejados.
0 material qua tem o tempo gasto em cada .bandeja é retirado através de tubulação 10 e pode passar através de um refrigerador 11 antes de entrar em uma torre de lavagem 12 onde a lavagem com ácido dos tanques 12 lava o bio-diesel. G oxo-áiessi xavado passa através c*a tuouiãçáo aos tanoues de coleta 15 antes de ser distribuído através da tubulação
A coluna de destilação reativa 2 age como um separador de fase leve pela destilação e como um separador de fase pesada pala decantação,, em que a fase pesada é extraída 20 através da saída 17, Eficazmente, a reação e os processos de destilação e decantação são executados dentro do mesmo recipiente.
As osndôjâs na comna de oestixação reativa 2, tal como a bandeja 8, são preferivelmente perfuradas para 25 permitir que o vapor, tal como o vapor de metanol, .introduzido na coluna 2 na entrada 21, passe para cima através das bandejas. A seção perfurada d.e cada bandeja deve ter uma área perfurada preferivelmente entre 2% e 8%' da. .área em seção transversal da coluna, mais especificamente entre 3% 30 e. 5¾ da área em seção transversal da coluna. Os próprios furos podem ser de aproximadamente 2 mm a aproximadamente 8 mm de diâmetro, e preferivelmente de 3 mm a S mm.
Desse modo, pode ser observado que é provido um método de destilação reativa e/cu uma coluna de destilação reativa que tem a vantagem de que a destilação da fase leve,
<3 t eri fi oa ção dos t r ig1ic er i decs reati vos e a
de fase pesada podem s er executadas no me smn
ente. conduzindo a vantagens de custo, Um benefí o io
JL. í>s-, .X» -X 3% ê que, devido aos tempos? de residência curtos hp:
reator (dois a dez minutes) e à. capacidade de executar a
reação total como uma combinação das reações em cada uma < Ias
placas, com nm excesso de metanol, uma part e do qual.
10 carregada com o catalisador, metóxido de < sódio ou de
potássio, as reações prosseguem para serem concluídas rapidamente. isto resulta na formação de bio-diesel com triglicerídeos não reagidos e compostos tais como sabões e espumas. Isto é particularmente permitido pelo número ir significativo de bandejas na câmara de destilação e na previsão da altura da .barragem de maneira tal que o tempo de residência do material em cada bandeja seja pelo menos o dobro e preferivelmente até três vezes o tempo de residência em uma coluna de destilação conhecida convencional,
Será aparente a um elemento versado na técnica que outras colunas de destilação cais como bandejas de válvulas e as bandejas de tampa de bolha poderiam ser utilizada* de uma maneira que atinja o resultado. Outroa métodos tais como um leito compactado também pederiam ser utilizados para aumentar 25 o tempo equivalente ao tempo nas bandejas na coluna de destilação reativa.
' Por todo, a descrição e as reivindicações deste relatório descritivo, a palavra “compreende” e variações dessa palavra, tais como “que compreenda” e “compreendendo'’, 30 não se crestam a excluir outros aditivos, componentes,

Claims (14)

1. MÉTODO DE DESTILAÇÃO, caracterizado pelo fato de incluir a «capa de destilação dos componentes leves u excesso e de separação dos componentes de fase pesada iio
5 mesmo recipience.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de destilação compreende a destilação .reativa.
à. COLUNA DE DESTILAÇÃO REATIVA, caracterizada 10 pelo fato de ter uma pluralidade de bandejas., havendo uma. barragem em pelo manos a maior parte das bandejas e em que a maior parte das barragens tem uma altura suficiente para permitir pelo menos um tempo de residência do material na bandeja pelo- menos o dobro do tempo de residência de uma 15 bandeja convencional na destilação normal.
4, COLUNA DE DESTILAÇÃO REATIVA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que ílcL\Ío. j ϊα tem uma barragem e cada barragem tem uma altura suficiente para permitir um tempo de residência do material na bandeja
20 pelo menos o dobro do tempo de residência de uma bandeja convencional na destilação normal.
5, COLUNA DE DESTILAÇÃO REATIVA, de acordo com qualquer uma. das reivindicações 3 ou 4, caracterizada pelo fato de que o tempo de residência é até o triplo do tempo de
25 residência de uma bandeja convencional.
ύ. COLUNA DE DESTILAÇÃO REATIVA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5< oaraoterizada pelo fato de que a barrages; tem marls de 60 mm de altura.
7. COLUNA DE DESTILAÇÃO REATIVA., de acordo com a
3 0 reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a barragem tem entre 20 mm e 60 mm de altura,
8. COLUNA DE DESTILAÇÃO REATIVA, de acorde com à reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que a barragem tens substancialmente 30 mm de altura,
9, COLUNA DE DESTILAÇÃO REATIVA, de acorda COM qualquer uma das reivindicações 3 a 8, caracterizada pelo fata de que a razão entre a altura da barragem e o diâmetro
5 da coluna é de ate 6:50.
10. COLUKA DE DESTILAÇÃO REATIVA, de acordo CO® a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a razão entre a altura da .barragem e o diâmetro da coluna fica compreendida entre, substancialmente 2:50 e substancialmente 6:50.
10
11. COLUNA DE DESTILAÇÃO REATIVA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a razão entre a altura e o diâmetro na barragem e de substancialmente 3 ; 50 .
12, COLUNA DE DESTILAÇÃO REATIVA, para ser
15 utilizada em um processo de manufatura de bio-diesel a partir de gorduras animais ou de qualquer material de partida de triglicerfdeo, caracterizada pelo fato cie ter uma pluralidade de bandejas em que cada barragem; na bandeja tem uma altura suficiente para permitir um tempo de residência do material
20 na bandeja pelo menos o dobro do tempo de residência de uma bandeja convencional.
13, COLUNA .uE DES’ilLAÇA.0 REATj.Ά, oe acordo com a reivindicação 1.2, caracterizada pelo fato de que o tempo de residência, é ate o triplo do tempo de residência de uma
2 5 bandeja convene1 ona 1,
14, COLUNA DE DESTILAÇÃO REATIVA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 e 13, caracterizada pelo fato de que a barragem tem mais de 00 mm de altura.
15, COLUNA DE DESTILAÇÃO REATIVA, de acordo com a
30 reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que a barragem tem entre 2G mm e 60 mm de altura,
16, COLUNA DE DESTILAÇÃO REATIVA, de acordo earn a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que a barragem tem substanciaImente 30 mm de aitura,
17, COLUNA DE DESTILAÇÃO REATIVA, de acordo COT qualquer uma das reivindicações 12 a 16, caracterizada pela fate de que a razão entre a altura e o diâmetro da barragem e de até 6: SO.
IS. COLUNA DE DESTILAÇÃO REATIVA, de acordo cam a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que a razão entre a altura e o diâmetro na barragem fica compreendida entre substancialmente 2; 50 e substancialmente 6: S0.
19. COLUNA DE DESTILAÇÃO REATIVA, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pele fato de que a razão entre a altura e o diâmetro na barragem é de substancialmente 3 : S0 .
20. COLUNA DE DESTILAÇÃO REATIVA, de acordo com qualquer uma dais reivindicações 12 a 19, caracterizada pelo fato de que a razão entre a altura e o diâmetro da barragens ê de t erm i na d a emp 1 ri. earner. t e .
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