BRPI0905176B1 - PROCESS OF PRODUCING A CATALYST AND ITS USE FOR ACROLEIN AND LOW MOLECULAR WEIGHT ALDEIDS FROM GLYCERIN - Google Patents

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BRPI0905176-7A
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Antonio Manzolillo Sanseverino
João Guilherme Rocha Poço
David Augusto De Freitas
Eliezer Ladeia Gomes
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Petróleo Brasileiro S.A.- Petrobrás
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Abstract

<b>processo de produção de um catalisador e seu uso para obtenção de acroleina e aldeidos de baixo peso molecular a partir de glicerina<d>a invenção diz respeito a um processo de produção de acroleina ealdeidos de baixo peso molecular a partir de glicerina, visando maximizar a produção de acroleina e de aldeidos de baixo peso molecular por intermédio de um processo de desidratação da glicerina, oriunda ou não de um processo de produção de biodiesel, em fase gasosa e em reator de leito fixo de catalisador à base de alumina ou à base de alumina tratada com flúor em condições operacionais específicas.A process for producing a catalyst and its use for obtaining acrolein and low molecular weight aldehydes from glycerine The invention relates to a process for producing acrolein and low molecular weight aldehydes from glycerine, to maximize the production of acrolein and low molecular weight aldehydes by means of a glycerine dehydration process, whether or not derived from a biodiesel production process, in gas phase and in an alumina-based fixed catalyst reactor or fluorine-treated alumina base under specific operating conditions.

Description

(54) Título: PROCESSO DE PRODUÇÃO DE UM CATALISADOR E SEU USO PARA OBTENÇÃO DE ACROLEÍNA E ALDEÍDOS DE BAIXO PESO MOLECULAR A PARTIR DE GLICERINA (51) Int.CI.: B01J 20/08; B01J 21/04; C07C 45/52; C07C 47/22 (73) Titular(es): PETRÓLEO BRASILEIRO S.A.- PETROBRÁS (72) Inventor(es): ANTONIO MANZOLILLO SANSEVERINO; JOÃO GUILHERME ROCHA POÇO; DAVID AUGUSTO DE FREITAS; ELIEZER LADEIA GOMES(54) Title: PROCESS OF PRODUCTION OF A CATALYST AND ITS USE FOR OBTAINING ACROLEIN AND LOW MOLECULAR WEIGHT FROM GLYCERIN (51) Int.CI .: B01J 20/08; B01J 4/21; C07C 45/52; C07C 47/22 (73) Holder (s): PETRÓLEO BRASILEIRO S.A.- PETROBRÁS (72) Inventor (s): ANTONIO MANZOLILLO SANSEVERINO; JOÃO GUILHERME ROCHA POÇO; DAVID AUGUSTO DE FREITAS; ELIEZER LADEIA GOMES

1/111/11

PROCESSO DE PRODUÇÃO DE UM CATALISADOR E SEU USO PARAPROCESS OF PRODUCTION OF A CATALYST AND ITS USE FOR

OBTENÇÃO DE ACROLEÍNA E ALDEÍDOS DE BAIXO PESO MOLECULAR A PARTIR DE GLICERINAOBTAINING ACROLEIN AND LOW MOLECULAR WEIGHT ALDEHYDES FROM GLYCERIN

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF THE INVENTION

A presente invenção encontra seu campo de aplicação dentre os processos de produção de acroleína e aldeídos de baixo peso molecular a partir de glicerina. A invenção proposta utiliza preferencial mente glicerina proveniente de um processo de produção de biodiesel, visando maximizar a produção de acroleína e de aldeídos de baixo peso molecular por intermédio de um processo de desidratação da glicerina, em fase gasosa e em reator de leito fixo de catalisador à base de alumina modificada. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOThe present invention finds its field of application among the processes of production of acrolein and low molecular weight aldehydes from glycerin. The proposed invention preferably uses glycerin from a biodiesel production process, aiming to maximize the production of acrolein and low molecular weight aldehydes through a process of glycerin dehydration, in gas and in a catalyst fixed bed reactor. based on modified alumina. BACKGROUND OF THE INVENTION

A acroleína é utilizada em processos de produção de álcool alílico, piridina, beta-picolinas, ácido acrílico, acrilonitrila, metionina e 1,3propanodiol.Acrolein is used in processes for the production of allyl alcohol, pyridine, beta-picolines, acrylic acid, acrylonitrile, methionine and 1,3propanediol.

Um processo de produção de acroleína bastante conhecido no estado da técnica se dá por intermédio da oxidação do propeno.A process of production of acrolein well known in the prior art occurs through the oxidation of propene.

A produção de biodiesel a partir da transesterificação de óleos vegetais gera a glicerina como coproduto, em proporção de aproximadamente 100 Kg de glicerina para cada 1000 Kg de biodiesel. O aumento mundial da produção de biodiesel ocasionou uma oferta de glicerina no mercado muito maior do que a demanda.The production of biodiesel from the transesterification of vegetable oils generates glycerin as a co-product, in a proportion of approximately 100 kg of glycerin for every 1000 kg of biodiesel. The worldwide increase in biodiesel production has led to a much greater supply of glycerin in the market than the demand.

A glicerina gerada em um processo de produção de biodiesel contém uma pluralidade de impurezas como, por exemplo, água, sabões, bases e sais. Desta forma, diversas alternativas para o aproveitamento de glicerina estão sendo estudadas, levando em consideração as particularidades da glicerina obtida pelo referido processo de produção de biodiesel.The glycerin generated in a biodiesel production process contains a plurality of impurities, such as water, soaps, bases and salts. In this way, several alternatives for the use of glycerin are being studied, taking into account the particularities of the glycerin obtained by the referred biodiesel production process.

O processo de produção de acroleína por intermédio de desidratação de glicerina, utilizando ácido como catalisador, é umThe acrolein production process by means of dehydration of glycerin, using acid as a catalyst, is a

2/11 processo conhecido desde antes da década de 20. Inicialmente, os processos mais conhecidos no estado da técnica tinham campo de aplicação em escala de laboratório.2/11 a process known since before the 1920s. Initially, the processes best known in the state of the art had field of application on a laboratory scale.

Desde então, grandes esforços foram empreendidos para que os processos de produção de acroleína aumentassem em rendimento de acroleína e em escala, viabilizando uma aplicação industrial.Since then, great efforts have been made to increase acrolein production processes in terms of acrolein yield and scale, enabling an industrial application.

Os processos de produção de acroleína a partir de glicerina vêm se tornando alternativas viáveis para o aproveitamento desta glicerina gerada com o biodiesel.Acrolein production processes from glycerin have become viable alternatives for the use of this glycerin generated with biodiesel.

De uma forma geral, uma das desvantagens de processos de produção de acroleína a partir de glicerina consiste na formação de coprodutos com seletividade inadequada, notadamente aldeídos de baixo peso molecular e acetol (2-hidroxi-propanona).In general, one of the disadvantages of processes for the production of acrolein from glycerin consists in the formation of byproducts with inadequate selectivity, notably low molecular weight aldehydes and acetol (2-hydroxy-propanone).

Assim, um processo de produção de acroleína a partir de glicerina, onde seja possível priorizar a seletividade para a produção de um determinado produto é algo ainda não muito conhecido no estado da técnica.Thus, a process for the production of acrolein from glycerin, where it is possible to prioritize selectivity for the production of a given product is something not yet well known in the state of the art.

TÉCNICA RELACIONADARELATED TECHNIQUE

Existem vários documentos de patente no estado da técnica que reivindicam processos de obtenção de acroleína.There are several patent documents in the state of the art that claim processes for obtaining acrolein.

Estes processos possuem muitas desvantagens para aplicações industriais, a saber: baixos rendimentos, alta corrosividade, tempos reacionais longos, operação em batelada, formulações de catalisadores pouco adequadas em termos de atividade, tempo de operação e desativação. Além disso, estes sistemas catalíticos são de difícil regeneração.These processes have many disadvantages for industrial applications, namely: low yields, high corrosivity, long reaction times, batch operation, catalyst formulations poorly suited in terms of activity, operating time and decommissioning. In addition, these catalytic systems are difficult to regenerate.

A patente norte-americana US 5,387,720 (Armin Neher e outros), aqui inserida como referência, revela um processo de obtenção de acroleína por intermédio de desidratação de glicerina, usando catalisadores mais adequados para uma aplicação industrial como, porUS patent 5,387,720 (Armin Neher et al.), Inserted here as a reference, discloses a process for obtaining acrolein through glycerin dehydration, using catalysts more suitable for an industrial application such as

3/11 exemplo, zeólitas ZSM-5 e Y, alfa-alumina com ácido fosfórico, argilas e outros ácidos sólidos. A desidratação de soluções de glicerina em água se dá em fase gasosa em uma faixa de temperaturas compreendida entre 250°C e 350°C, ou em fase líquida em uma faixa de temperaturas compreendida entre 180°C e 350°C. A concentração de glicerina em água está compreendida em uma faixa de valores entre 10% e 40% m/m. Os catalisadores possuem uma faixa ótima de acidez, definida pela função ácida de Hammet: -8,2<HO< +2.3/11 example, ZSM-5 and Y zeolites, alpha-alumina with phosphoric acid, clays and other solid acids. Dehydration of glycerin solutions in water takes place in a gas phase in a temperature range between 250 ° C and 350 ° C, or in a liquid phase in a temperature range between 180 ° C and 350 ° C. The concentration of glycerin in water is between 10% and 40% w / w. The catalysts have an optimal range of acidity, defined by the acid function of Hammet: -8.2 <H O <+2.

O melhor rendimento de acroleína relatado é de 70,5%, com 100% de conversão de glicerina, em uma reação conduzida em fase vapor com o catalisador de gama-alumina impregnado com ácido fosfórico e concentração de entrada de solução aquosa de glicerina igual a 20% m/m. Houve a formação de hidroxipropanona com 10% de rendimento. Para uma carga com concentração de 40% m/m, por exemplo, os rendimentos são menores.The best reported acrolein yield is 70.5%, with 100% conversion of glycerin, in a reaction conducted in a vapor phase with the gamma-alumina catalyst impregnated with phosphoric acid and an inlet concentration of aqueous glycerin solution equal to 20% w / w. Hydroxypropanone was formed with 10% yield. For a load with a concentration of 40% w / w, for example, the yields are lower.

A reação em fase líquida foi realizada a uma pressão de 70 atm, o que se constitui uma desvantagem em relação à reação em fase gasosa. As conversões foram baixas, em uma faixa de valores compreendida entre 8% e 16%, e a melhor seletividade de acroleína relatada é de 75%.The liquid phase reaction was carried out at a pressure of 70 atm, which is a disadvantage compared to the gas phase reaction. Conversions were low, in a range of values between 8% and 16%, and the best reported selectivity of acrolein is 75%.

Em processos em que estão envolvidas altas pressões e temperaturas, é necessária metalurgia especial para os reatores utilizados no processo, o que aumenta consideravelmente os custos de processo e, consequentemente, o custo final dos produtos obtidos.In processes where high pressures and temperatures are involved, special metallurgy is required for the reactors used in the process, which considerably increases the process costs and, consequently, the final cost of the products obtained.

O pedido de patente JP 2008088149 (Tomoji e outros), aqui inserido como referência, protege a utilização de heteropoliácidos para desidratação de glicerina. Foram obtidos resultados significativos para a seletividade de glicerina.Patent application JP 2008088149 (Tomoji et al.), Inserted here as a reference, protects the use of heteropoly acids for dehydration of glycerin. Significant results were obtained for glycerin selectivity.

Apesar das altas seletividades, os heteropoliácidos são materiais complexos, cujas sínteses requerem condições especiais e consumo de diversas matérias-primas. Além disso, os heteropoliácidos possuem baixaDespite the high selectivity, heteropoly acids are complex materials, whose syntheses require special conditions and consumption of various raw materials. In addition, heteropoly acids have low

4/11 estabilidade térmica quando comparados com outros catalisadores heterogêneos tradicionais. Desta forma, a desativação do catalisador pela formação de coque se torna crítica, visto que os heteropoliácidos não são estáveis em temperaturas comumente usadas para regeneração do catalisador desativado.4/11 thermal stability when compared with other traditional heterogeneous catalysts. Thus, the deactivation of the catalyst by the formation of coke becomes critical, since the heteropoly acids are not stable at temperatures commonly used for regeneration of the deactivated catalyst.

O pedido de patente internacional WO 08/052993 (Paul OOonnor e outros), aqui inserido como referência, reivindica um processo de obtenção de acroleína, por intermédio de desidratação de glicerina em reator de leito fluidizado circulante, com catalisadores ácidos sólidos à base de zeólitas. O processo reivindicado na referida patente apresenta rendimentos não muito altos, devido à formação de coque e diversos hidrocarbonetos.The international patent application WO 08/052993 (Paul OOonnor and others), inserted here as reference, claims a process for obtaining acrolein, through dehydration of glycerin in a circulating fluidized bed reactor, with solid acid catalysts based on zeolites . The process claimed in said patent has not very high yields, due to the formation of coke and various hydrocarbons.

É importante salientar que as invenções analisadas não levam em consideração a possibilidade de um processo de produção de acroleína, com seletividade alta para uma ampla faixa de concentração de glicerina. Além disso, não é considerada a viabilidade de um processo com condições de produção industrial mais simplificada, segura e otimizada, como por exemplo, tempo de reação mais baixo, consumo menor de matérias-primas, condições de pressão mais brandas, adequação dos catalisadores em termos de atividade, tempo de operação e facilidade de regeneração.It is important to note that the analyzed inventions do not take into account the possibility of an acrolein production process, with high selectivity for a wide range of glycerin concentration. Furthermore, the feasibility of a process with more simplified, safe and optimized industrial production conditions is not considered, such as, for example, lower reaction time, lower consumption of raw materials, softer pressure conditions, suitability of the catalysts in terms of activity, operating time and ease of regeneration.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

A presente invenção trata de um processo para a produção de acroleína e aldeídos de baixo peso molecular a partir de glicerina, por meio do uso de um catalisador à base de alumina modificado, eventualmente tratado com flúor, visando maximizar sua seletividade para a acroleína ou para os aldeídos de baixo peso molecular.The present invention deals with a process for the production of acrolein and low molecular weight aldehydes from glycerin, through the use of a modified alumina-based catalyst, eventually treated with fluorine, in order to maximize its selectivity for acrolein or for low molecular weight aldehydes.

O processo, objeto da invenção, visa maximizar a produção de acroleína e de aldeídos de baixo peso molecular empregando condições brandas de produção, consumo menor de matérias-primas, metalurgia simplificada para os equipamentos envolvidos e facilidade de regeneraçãoThe process, object of the invention, aims to maximize the production of acrolein and low molecular weight aldehydes using mild production conditions, lower consumption of raw materials, simplified metallurgy for the equipment involved and ease of regeneration

5/11 de catalisador.5/11 catalyst.

Além disso, o referido processo permite empregar uma ampla faixa de concentração de solução aquosa de glicerina, bem como a utilização da glicerina proveniente de um processo de produção de biodiesel.In addition, this process makes it possible to employ a wide range of aqueous glycerin solution concentration, as well as the use of glycerin from a biodiesel production process.

Desta forma, objetiva-se maximizar a produção de acroleína e aldeídos de baixo peso molecular por intermédio de desidratação da glicerina em fase gasosa, em reator de leito fixo de catalisador à base de alumina ou à base de alumina tratada com flúor. Assim, com o uso de catalisadores de alumina ou alumina tratada com flúor em condições operacionais específicas, pode-se maximizar a seletividade para a acroleína ou para os aldeídos de baixo peso molecular.Thus, the objective is to maximize the production of acrolein and low molecular weight aldehydes through the dehydration of glycerin in the gas phase, in a catalyst fixed bed reactor based on alumina or based on fluorine-treated alumina. Thus, with the use of alumina or fluorine-treated alumina catalysts under specific operating conditions, one can maximize selectivity for acrolein or low molecular weight aldehydes.

BREVE DESCRIÇÃO DA FIGURABRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURE

As características do processo de produção de acroleína e aldeídos de baixo peso molecular a partir de glicerina, objeto da presente invenção, serão mais bem percebidas a partir da descrição detalhada que se fará a seguir, a mero título de exemplo, associada ao desenho abaixo referenciado, o qual é parte integrante do presente relatório.The characteristics of the production process of acrolein and low molecular weight aldehydes from glycerin, object of the present invention, will be better perceived from the detailed description that will be made below, by way of example only, associated with the drawing referenced below , which is an integral part of this report.

A Figura 1 mostra uma representação esquemática de alguns equipamentos envolvidos no processo para produção de acroleína e aldeídos de baixo peso molecular.Figure 1 shows a schematic representation of some equipment involved in the process for the production of acrolein and low molecular weight aldehydes.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

A descrição do processo de produção de acroleína e aldeídos de baixo peso molecular a partir de glicerina, objeto da presente invenção, será feita com base na figura, de acordo com a identificação dos respectivos componentes.The description of the production process of acrolein and low molecular weight aldehydes from glycerin, object of the present invention, will be made based on the figure, according to the identification of the respective components.

A Figura 1 mostra uma representação esquemática do processo para produção de acroleína e aldeídos de baixo peso molecular de acordo com a presente invenção, cuja vantagem se deve ao fato de a desidratação da carga de glicerina ocorrer em fase gasosa em reator de leito fixo, conforme será descrito a seguir.Figure 1 shows a schematic representation of the process for the production of acrolein and low molecular weight aldehydes according to the present invention, whose advantage is due to the fact that the dehydration of the glycerin charge occurs in the gas phase in a fixed bed reactor, as will be described below.

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Uma solução aquosa de glicerina (1) é misturada a uma corrente de nitrogênio gasoso (2), formando uma mistura N2/glicerina (3) que é enviada a um equipamento de vaporização (4). A mistura N2/glicerina vaporizada (5) segue para um reator de leito fixo de catalisador (6), onde são gerados os produtos de reação (7). Os produtos de reação (7) são encaminhados a um condensador (8) para separação dos produtos de condensação (9) obtidos. Opcionalmente, os produtos de reação (7) podem ser enviados a um sistema de medição e controle (10) para aquisição de dados e análise das composições obtidas.An aqueous solution of glycerin (1) is mixed with a stream of gaseous nitrogen (2), forming an N 2 / glycerin mixture (3) which is sent to a vaporization equipment (4). The vaporized N 2 / glycerin mixture (5) goes to a catalyst fixed bed reactor (6), where the reaction products (7) are generated. The reaction products (7) are sent to a condenser (8) to separate the obtained condensation products (9). Optionally, the reaction products (7) can be sent to a measurement and control system (10) for data acquisition and analysis of the obtained compositions.

Alternativamente, os produtos de condensação (9) também podem ser enviados a um sistema de medição e controle (10) para aquisição de dados e análise das composições obtidas.Alternatively, the condensation products (9) can also be sent to a measurement and control system (10) for data acquisition and analysis of the obtained compositions.

Um catalisador à base de alumina é utilizado para maximizar a produção de acroleína. Para maximizar tanto a produção de acroleína quanto a produção de aldeídos de baixo peso molecular, pode-se usar um catalisador à base de alumina tratada com flúor.An alumina-based catalyst is used to maximize the production of acrolein. To maximize both the production of acrolein and the production of low molecular weight aldehydes, a fluorine-treated alumina-based catalyst can be used.

A carga contendo glicerina pode ser uma composição com concentração de glicerina compreendida preferencialmente em uma faixa de valores entre 20% e 80% m/m. Alternativamente, a carga contendo glicerina pode ser glicerina 100% pura. Preferencialmente a carga contendo glicerina pode ser oriunda de um processo de produção de biodiesel. Contudo podem ser utilizadas cargas de glicerina de outras origens.The glycerin-containing filler can be a composition with a concentration of glycerin preferably comprised in a range of values between 20% and 80% w / w. Alternatively, the glycerin-containing filler can be 100% pure glycerin. Preferably the cargo containing glycerin may come from a biodiesel production process. However, glycerin fillers from other sources can be used.

A temperatura de operação do reator de leito fixo de catalisador está compreendida em uma faixa de valores entre 320°C e 480°C.The operating temperature of the catalyst fixed bed reactor is between 320 ° C and 480 ° C.

A velocidade espacial está compreendida em uma faixa de valores entre 0,375 h’1 e 1,5 h’1.The spatial speed is comprised in a range of values between 0.375 h ' 1 and 1.5 h' 1 .

EXEMPLOSEXAMPLES

O exemplo a seguir, não limitativo, serve para ilustrar cada etapa do processo de produção de acroleína e aldeídos de baixo peso molecular aThe following non-limiting example serves to illustrate each step in the production process of acrolein and low molecular weight aldehydes a

7/11 partir da glicerina, a preparação dos catalisadores e os resultados obtidos. Exemplo 1: Processo de obtenção7/11 starting from glycerin, the preparation of the catalysts and the results obtained. Example 1: Obtaining process

Com o fito de se avaliar a seletividade da acroleína e dos aldeídos de baixo peso molecular, foi montado um sistema de reação de pequeno porte e preparados os catalisadores, conduzindo-se os experimentos conforme descrição a seguir:In order to assess the selectivity of acrolein and low molecular weight aldehydes, a small reaction system was set up and the catalysts were prepared, carrying out the experiments as described below:

Uma solução aquosa de glicerina, com concentração compreendida em uma faixa de valores entre 20% e 80% m/m foi alimentada ao sistema por intermédio de uma bomba dosadora. Nitrogênio (N2), proveniente de tanques de armazenamento foi misturado à solução aquosa de glicerina. Uma mistura N2/glicerina, em proporção conhecida foi enviada a um vaporizador, e a seguir para um reator de leito fixo de catalisador do tipo Haber-Bosh, encontrado comercialmente. O referido reator de leito fixo de catalisador, preenchido com massa e volume conhecidos de catalisador, foi alimentado com a mistura N2/glicerina vaporizada, gerando os produtos de reação. Os referidos produtos de reação foram encaminhados, sob fluxo controlado, a um cromatógrafo. Amostragens periódicas da fase líquida produzida forneceram material para análise. O cromatógrafo estava acoplado a um sistema de aquisição de dados fornece as composições das amostragens.An aqueous solution of glycerin, with a concentration comprised in a range of values between 20% and 80% w / w, was fed to the system through a metering pump. Nitrogen (N 2 ) from storage tanks was mixed with the aqueous solution of glycerin. A N 2 / glycerin mixture, in a known proportion, was sent to a vaporizer, and then to a commercially found catalyst fixed bed reactor of the Haber-Bosh type. The said catalyst fixed bed reactor, filled with known mass and volume of catalyst, was fed with the vaporized N 2 / glycerin mixture, generating the reaction products. These reaction products were sent, under controlled flow, to a chromatograph. Periodic sampling of the produced liquid phase provided material for analysis. The chromatograph was coupled to a data acquisition system that provides the sampling compositions.

O reator de leito fixo de catalisador utilizado comporta uma carga de até 10 gramas de catalisador. Os ensaios foram conduzidos conforme as seguintes condições: a temperatura de operação do reator de leito fixo compreendida em uma faixa de valores entre 320°C e 480°C; a vazão de glicerina compreendida em uma faixa de valores entre 0,18 mL/min e 0,72 mL/min e a velocidade espacial compreendida em uma faixa de valores entre 0,375 h'1 e 1,5 h1 The catalyst fixed bed reactor used carries a load of up to 10 grams of catalyst. The tests were conducted according to the following conditions: the operating temperature of the fixed bed reactor comprised in a range of values between 320 ° C and 480 ° C; the flow of glycerin in a range between 0.18 ml / min and 0.72 ml / min and the spatial speed in a range between 0.375 h ' 1 and 1.5 h 1

Exemplo 2: Preparação do catalisadorExample 2: Preparation of the catalyst

Um catalisador à base de alumina foi aglomerado com sílica coloidal de forma a obter uma proporção catalisador/sílica de 60:40 em massa. OAn alumina-based catalyst was agglomerated with colloidal silica in order to obtain a catalyst / silica ratio of 60:40 by mass. O

8/11 diâmetro de partícula para utilização no reator foi definido como 0,59<ΦΡ<1,0 mm (28 a 16 Tyler). Em uma aglomeração típica adicionouse catalisador sólido à quantidade calculada de sílica coloidal (31,5% m/m), à temperatura ambiente em um becher de 150 mL. A adição de sílica coloidal gerou uma mistura com pH igual a 10.8/11 particle diameter for use in the reactor was defined as 0.59 <Φ Ρ <1.0 mm (28 to 16 Tyler). In a typical agglomeration, solid catalyst was added to the calculated amount of colloidal silica (31.5% w / w), at room temperature in a 150 ml becher. The addition of colloidal silica generated a mixture with a pH equal to 10.

O pH da suspensão foi ajustado em 5 utilizando ácido nítrico ou hidróxido de amônio (1 Μ). A temperatura foi elevada à 70°C, mantendo-se a mistura em agitação por 12 horas.The pH of the suspension was adjusted to 5 using nitric acid or ammonium hydroxide (1 Μ). The temperature was raised to 70 ° C, keeping the mixture stirred for 12 hours.

A mistura pastosa obtida foi seca em cadinho de porcelana em 10 estufa a 110°C por 12 horas. Após a secagem, a amostra foi moída e peneirada. O material obtido dentro da faixa desejada de diâmetros foi submetido a uma calcinação em ar seco a 350°C por 12 horas. Após esta etapa, foram efetuadas a moagem e classificação de partículas e armazenamento em dessecador.The pasty mixture obtained was dried in a porcelain crucible in an oven at 110 ° C for 12 hours. After drying, the sample was ground and sieved. The material obtained within the desired range of diameters was subjected to calcination in dry air at 350 ° C for 12 hours. After this stage, the particles were milled and classified and stored in a desiccator.

Exemplo 3: Avaliação dos resultadosExample 3: Evaluation of results

A Tabela 1 mostra as seletividades em função da temperatura para a acroleína e para outros produtos obtidos como, por exemplo: acetaldeído, propionaldeído e hidroxipropanona, utilizando a alumina como catalisador.Table 1 shows the selectivity as a function of temperature for acrolein and other products obtained, for example: acetaldehyde, propionaldehyde and hydroxypropanone, using alumina as a catalyst.

TABELA 1 TABLE 1 Temperatura (°C) Temperature (° C) Produto Product Seletividade (%) para concentração de glicerina Selectivity (%) for glycerin concentration 20% m/m 20% w / w 40% m/m 40% m / m 80% m/m 80% m / m 380 380 Acroleína Acrolein 2 a 60 2 to 60 26 a 70 26 to 70 50 a 78 50 to 78 Acetaldeído Acetaldehyde 10 a 20 10 to 20 9a 11 9a 11 7a9 7a9 Propionaldeído Propionaldehyde 12 a 30 12 to 30 9 a 22 9 to 22 8 a 14 8 to 14 Hidroxipropanona Hydroxypropanone 0a4 0a4 1 a 13 1 to 13 10a 15 10a 15 450 450 Acroleína Acrolein 47 a 62 47 to 62 - - 8 a 65 8 to 65 Acetaldeído Acetaldehyde 20 a 23 20 to 23 - - 5a 19 5th 19 Propionaldeído Propionaldehyde 8 a 28 8 to 28 - - 12 a 20 12 to 20 Hidroxipropanona Hydroxypropanone 3 a7 3 to 7 - - 0a7 0a7

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A velocidade espacial variou em uma faixa de valores compreendida entre 0,375 h’1 e 1,5 h'1.The spatial speed varied in a range of values between 0.375 h ' 1 and 1.5 h' 1 .

Foram obtidos resultados significativos, no que tange a seletividade para a acroleína, para soluções aquosas de glicerina com faixas de concentração compreendidas entre 40% e 80% m/m. Por exemplo, para uma temperatura de operação de 380°C e velocidade espacial de 1,5 h1, foi obtida uma seletividade de 78% para a acroleína, com 100% de conversão da glicerina utilizando-se uma solução aquosa de glicerina com concentração de 80% m/m.Significant results were obtained, in terms of selectivity for acrolein, for aqueous glycerin solutions with concentration ranges between 40% and 80% w / w. For example, for an operating temperature of 380 ° C and a spatial speed of 1.5 h 1 , a selectivity of 78% for acrolein was obtained, with 100% conversion of glycerin using an aqueous solution of glycerin with a concentration 80% w / w.

Para um catalisador à base de alumina tratada com flúor, a alumina foi inicialmente calcinada a 500°C. Tomou-se 3,56 gramas de fluoreto de amônio (NH4F, correspondente a 25 mL de solução 16,77%, pH=11), diluída em 65 mL de água. A esta solução, foi adicionada 130 gramas de alumina seca (impregnação), e homogeneizada o máximo possível. O sólido seguiu para a estufa a 100°C por 17 horas. Após esta etapa, foi realizada uma nova calcinação a 540°C por 3 horas para garantir a reação final entre a alumina e o NH4F. A proporção molar AI:F foi de 100:5. Após aglomeração e peneiramento, o catalisador obtido foi calcinado em ar seco a 350°C por 12 horas. Após a calcinação, foram efetuadas a moagem e classificação de partículas e armazenamento em dessecador.For a fluorine-treated alumina-based catalyst, the alumina was initially calcined at 500 ° C. 3.56 grams of ammonium fluoride (NH 4 F, corresponding to 25 mL of 16.77% solution, pH = 11) were taken, diluted in 65 mL of water. To this solution, 130 grams of dry alumina (impregnation) were added and homogenized as much as possible. The solid went to the oven at 100 ° C for 17 hours. After this step, a new calcination was carried out at 540 ° C for 3 hours to guarantee the final reaction between alumina and NH 4 F. The molar ratio AI: F was 100: 5. After agglomeration and sieving, the catalyst obtained was calcined in dry air at 350 ° C for 12 hours. After calcination, the particles were milled and classified and stored in a desiccator.

A Tabela 2 mostra as seletividades em função da temperatura para a acroleína e para outros produtos obtidos como, por exemplo, acetaldeído, propionaldeído e hidroxipropanona, utilizando a alumina tratada com flúor como catalisador. A velocidade espacial variou em uma faixa de valores compreendida entre 0,375 h'1 e 1,5 h'1.Table 2 shows the selectivity as a function of temperature for acrolein and other products obtained, for example, acetaldehyde, propionaldehyde and hydroxypropanone, using fluorine-treated alumina as a catalyst. The spatial speed varied in a range of values between 0.375 h ' 1 and 1.5 h' 1 .

Foram obtidos resultados significativos, no que tange a seletividade para a acroleína, para soluções aquosas de glicerina com faixas de concentração compreendidas entre 40% e 80% m/m. Por exemplo, para uma temperatura de operação de 350°C e velocidade espacial de 1,5 h'1, foi obtida uma seletividade de 80% para a acroleína, com 100% deSignificant results were obtained, in terms of selectivity for acrolein, for aqueous glycerin solutions with concentration ranges between 40% and 80% w / w. For example, for an operating temperature of 350 ° C and a spatial speed of 1.5 h ' 1 , a selectivity of 80% for acrolein was obtained, with 100% of

10/11 conversão da glicerina utilizando-se uma solução aquosa de glicerina com concentração de 40% m/m.10/11 conversion of glycerin using an aqueous solution of glycerin with a concentration of 40% w / w.

TABELA 2 TABLE 2 Temperatura (°C) Temperature (° C) Produto Product Seletividade (%) para concentração de glicerina Selectivity (%) for glycerin concentration 20% m/m 20% w / w 40% m/m 40% m / m 80% m/m 80% m / m 350 350 Acroleína Acrolein 2 a 70 2 to 70 50 a 80 50 to 80 32 a 72 32 to 72 Acetaldeído Acetaldehyde 9 a 26 9 to 26 2a 13 2a 13 2a8 2a8 Propionaldeído Propionaldehyde 12 a 38 12 to 38 6 a 23 6 to 23 2a 11 2a 11 Hidroxipropanona Hydroxypropanone 2a8 2a8 5a 11 5th 11 10a 13 10a 13 385 385 Acroleína Acrolein 45 a 72 45 to 72 3 a 69 3 to 69 - - Acetaldeído Acetaldehyde 10 a 18 10 to 18 3a 11 3a 11 - - Propionaldeído Propionaldehyde 11 a 31 11 to 31 4 a 17 4 to 17 - - Hidroxipropanona Hydroxypropanone 5a7 5a7 0a 10 0 to 10 - - 450 450 Acroleína Acrolein 27 a 48 27 to 48 3 a 54 3 to 54 - - Acetaldeído Acetaldehyde 26 a 28 26 to 28 22 a 32 22 to 32 - - Propionaldeído Propionaldehyde 20 a 46 20 to 46 22 a 50 22 to 50 - - Hidroxipropanona Hydroxypropanone 0 0 0 0

O uso de catalisador de alumina tratada com flúor também forneceu um resultado significativo no que tange à produção seletiva do etanaldeído e do propionaldeído. Comparando os resultados para o catalisador de alumina e para o catalisador de alumina tratada com flúor, pode-se concluir que a presença de flúor acarreta um aumento de seletividade para o etanaldeído e o propionaldeído. A uma temperatura de operação de 450°C, velocidade espacial de 0,375 h'1 e concentração de solução aquosa de glicerina igual a 40% m/m, foi obtida uma seletividade de 50% de propionaldeído, 32% de etanaldeído e 10% de acroleína. A mistura destes três produtos é facilmente separada por destilação.The use of alumina catalyst treated with fluoride also provided a significant result with regard to the selective production of ethanaldehyde and propionaldehyde. Comparing the results for the alumina catalyst and for the fluorine-treated alumina catalyst, it can be concluded that the presence of fluorine causes an increase in selectivity for ethanaldehyde and propionaldehyde. At an operating temperature of 450 ° C, a spatial speed of 0.375 h ' 1 and a concentration of 40% w / w aqueous glycerin solution, a selectivity of 50% propionaldehyde, 32% ethanaldehyde and 10% acrolein. The mixture of these three products is easily separated by distillation.

11/1111/11

A descrição que se fez até aqui do processo de produção de croleína e aldeídos de baixo peso molecular a partir de glicerina, objeto da presente invenção, deve ser considerada apenas como uma possível ou possíveis concretizações, e quaisquer características particulares nelas introduzidas devem ser entendidas apenas como algo que foi descrito para facilitar a compreensão. Desta forma, não podem de forma alguma ser consideradas como limitantes da invenção, a qual está limitada ao escopo das reivindicações que seguem.The description that has been made so far of the production process of crolein and low molecular weight aldehydes from glycerin, object of the present invention, should be considered only as a possible or possible embodiments, and any particular characteristics introduced therein should be understood only as something that has been described to facilitate understanding. Thus, they cannot in any way be considered as limiting the invention, which is limited to the scope of the following claims.

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Claims (5)

REIVINDICAÇÕES 1- PROCESSO DE PRODUÇÃO DE UM CATALISADOR PARA OBTENÇÃO DE ACROLEÍNA E ALDEÍDOS DE BAIXO PESO MOLECULAR A PARTIR DE GLICERINA, caracterizado por compreender um catalisador à base de alumina aglomerado com sílica coloidal de forma a obter uma proporção catalisador/sílica de 60:40 em massa e diâmetro médio de partícula selecionado para uso no reator entre 0,59<ΦΡ<1,0 mm.1- PROCESS OF PRODUCTION OF A CATALYST FOR OBTAINING ACROLEIN AND LOW MOLECULAR WEIGHT FROM GLYCERIN, characterized by comprising a catalyst based on alumina agglomerated with colloidal silica in order to obtain a catalyst / silica ratio of 60:40 in mass and average particle diameter selected for use in the reactor between 0.59 <Φ Ρ <1.0 mm. 2- PROCESSO DE PRODUÇÃO DE UM CATALISADOR PARA OBTENÇÃO DE ACROLEÍNA E ALDEÍDOS DE BAIXO PESO MOLECULAR A PARTIR DE GLICERINA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um catalisador à base de alumina que pode ser tratado com flúor, para se obter uma proporção molar AI:F de 100:5.2- PROCESS OF PRODUCTION OF A CATALYST FOR OBTAINING ACROLEIN AND LOW MOLECULAR WEIGHT FROM GLYCERIN, according to claim 1, characterized by comprising an alumina-based catalyst that can be treated with fluorine, to obtain a molar ratio AI: F of 100: 5. 3- PROCESSO DE PRODUÇÃO DE UM CATALISADOR PARA OBTENÇÃO DE ACROLEÍNA E ALDEÍDOS DE BAIXO PESO MOLECULAR A PARTIR DE GLICERINA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido catalisador possuir alta seletividade para acroleína e para os aldeídos de baixo peso molecular.3- PROCESS OF PRODUCTION OF A CATALYST FOR OBTAINING ACROLEIN AND LOW MOLECULAR WEIGHT FROM GLYCERIN, according to claim 1, characterized in that said catalyst has high selectivity for acrolein and for low molecular weight aldehydes. 4- PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ACROLEÍNA E ALDEÍDOS DE BAIXO PESO MOLECULAR A PARTIR DE GLICERINA, por meio de desidratação da glicerina em fase gasosa e em presença de um catalisador à base de alumina obtido de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por uma carga contendo entre 20% e 80% m/m de glicerina ser enviada a um reator de leito fixo preenchido com o referido catalisador à base de alumina, mantido à temperatura entre 320°C e 480°C e velocidade espacial numa faixa de valores entre 0,375 h1 e 1,5 h'1, onde ocorre a desidratação da glicerina e a formação de aldeídos de baixo peso molecular em fase gasosa.4- PROCESS OF PRODUCTION OF ACROLEIN AND LOW MOLECULAR WEIGHT ALDEHYDES FROM GLYCERIN, by means of dehydration of glycerin in the gas phase and in the presence of an alumina-based catalyst obtained according to claims 1 and 2, characterized by a load containing between 20% and 80% w / w of glycerin be sent to a fixed bed reactor filled with the said alumina-based catalyst, maintained at a temperature between 320 ° C and 480 ° C and space speed in a range of values between 0.375 h 1 and 1.5 h ' 1 , where dehydration of glycerin occurs and the formation of low molecular weight aldehydes in the gas phase. 2/22/2 5- PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ACROLEÍNA E ALDEÍDOS DE BAIXO PESO MOLECULAR A PARTIR DE GLICERINA, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a carga contendo glicerina poder ser selecionada entre glicerina oriunda de um processo de5- PROCESS OF PRODUCTION OF ACROLEIN AND LOW MOLECULAR WEIGHT ALDEHYDES FROM GLYCERIN, according to claim 4, characterized in that the load containing glycerin can be selected from glycerin from a process of 5 produção de biodiesel e glicerina 100% pura.5 production of biodiesel and glycerin 100% pure. 1/11/1
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