BR102016030289A2 - Selective process for the conversion of levulinic acid in gama-valerolactone - Google Patents

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Abstract

a presente invenção refere-se a um processo para converter ácido levulínico em gama-valerolactona com aumento de seletividade. o processo baseia-se no reconhecimento do intermediário reacional, ácido 4-hidroxivalérico e sua conversão melhorada.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO SELETIVO PARA CONVERSÃO DE ÁCIDO LEVULÍNICO EM GAMA-VALEROLACTONA".
CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção refere-se, de um modo geral, à conversão de matéria-prima à base de biomassa em componentes classificáveis como componentes renováveis, tais como componentes renováveis de combustível para veículos. Em particular, mas não exclusivamente, a invenção refere-se à conversão de ácido levulínico em γ-valerolactona em uma disposição de processo em duas etapas. FUNDAMENTO DA INVENÇÃO
[002] O ácido levulínico foi identificado como uma matéria-prima química adequada que pode ser processada a partir de açúcares de hexose derivados de biomassa. Sua conversão em γ-valerolactona (gama-valerolactona, GVL) por hidrogenação e fechamento do anel à lactona é uma via promissora para a produção de componentes renováveis, para várias sínteses, para serem usados como componentes de combustível ou para usos adequados como tal.
[003] A conversão de ácido levulínico em γ-valerolactona foi descrita em US6617464B2. Foram estudados e comparados diferentes catalisadores capazes de realizar a hidrogenação e o fechamento do anel necessários para essa reação. As conversões foram realizadas a uma temperatura elevada, 215Ό.
[004] Outro documento que descreve um processo para a conversão de ácido levulínico em γ-valerolactona e adicionalmente em produtos tais como ácido adípico e adipato de amônio é EP2537840B1. Essa conversão foi realizada a 130Ό na presença de pelo menos 0,08% de água relativamente à quantidade de ácido levulínico. Apesar de os resultados mostrarem alta seletividade, a conversão do ácido levulínico não foi satisfatória variando entre 51-79%.
[005] Chalid e outros (M. Chalid e outros, Green polymer precur-sors from biomass-based levulinic acid, Procedia Chemistry 4 (2012), páginas 260-267) relataram uma via de ácido levulínico para várias γ-hidroxiamidas para uso como precursores de polímeros. Uma etapa no processo relatado foi a hidrogenação bifásica de ácido levulínico a y-valerolactona utilizando catalisador homogêneo Ru-(TPPTS) solúvel em água. A reação prosseguiu através do produto intermediário ácido 4-hidroxipentanoico (ácido 4-hidroxivalérico, 4-HVA), que não era muito estável e reagiu facilmente a gama-valerolactona por meio de reações de ciclização. Embora o ácido levulínico tenha sido rapidamente convertido (98%) a 90Ό, o fechamento do anel a gam a-valerolactona não estava completo após um tempo de reação de 60 min.
[006] Por conseguinte, continua a ser necessário controlar a via de reação e otimizar adicionalmente o rendimento de gama-valerolactona como produto final. O objetivo da invenção é proporcionar um processo para a conversão de ácido levulínico com melhor seletividade em relação a γ-valerolactona. Outro objetivo é melhorar a recuperação da γ-valerolactona no referido processo. Ainda outro objetivo da invenção é executar a conversão de ácido levulínico sob condições de processo, em que os produtos secundários de hidrogenação são minimizados.
SUMÁRIO
[007] As temperaturas sugeridas na literatura proporcionam uma rápida conversão de ácido levulínico em gama-valerolactona. O presente inventor relatou agora, pela primeira vez, que já as temperaturas acima de 140Ό proporcionam produtos secundários in desejados sob condições ricas em hidrogênio. Por conseguinte, a conversão quase completa de ácido levulínico relatada no estado da técnica não proporciona necessariamente o melhor rendimento de gama-valerolactona, uma vez que as condições do processo favorecem ainda reações de hidrogenação adicionais. Em condições de laboratório, esses produtos secundários podem não ser interessantes ou mesmo analisáveis, mas na escala industrial tornam-se relevantes e há uma necessidade de melhor seletividade.
[008] De acordo com um primeiro aspecto da invenção é proporcionado um processo para a produção de gama-valerolactona em que o ácido levulínico é convertido cataliticamente em gama-valerolactona via de reação por meio de ácido 4-hidroxipentanoico como intermediário. O dito produto de reação é adicionalmente reagido sob condições que impedem hidrogenação adicional para converter o ácido 4-hidroxipentanoico remanescente em gama-valerolactona. Essa combinação de condições proporciona uma produção seletiva de gama-valerolactona, em que a formação de produto secundário é diminuída.
[009] Mais especificamente, aqui é proporcionado um processo para produzir gama-valerolactona compreendendo: • converter ácido levulínico com hidrogenação catalítica em ácido 4-hidroxipentanoico e gama-valerolactona e • reagir o dito ácido 4-hidroxipentanoico em gama-valerolactona sob condições que impedem hidrogenação adicional.
[0010] De acordo com modalidades do presente processo, a escolha das condições de reação contribui para a seletividade. Na conversão catalítica de ácido levulínico, isto é, a hidrogenação catalítica, a temperatura pode ser selecionada de 60 a 120*C, de preferência de 80 a 110*0. Essas condições demonstram agora experimentalmente que proporcionam uma conversão satisfatória de ácido levulínico, mas ao mesmo tempo quantidades muito baixas de produtos secundários in-desejados.
[0011] A hidrogenação catalítica na primeira fase estabelece requisitos mínimos para as condições em que a reação de hidrogenação ocorre. No entanto, o presente inventor verificou que a engenharia das condições na segunda fase para evitar reações de hidrogenação adicionais contribui para a seletividade e minimiza as reações secundárias relacionadas com super-hidrogenação. Uma vez que hidrogenação bem sucedida requer otimização e controle das condições de reação, a transferência para a segunda fase pode simplesmente ser implementada mediante remoção de pelo menos um dos parâmetros necessários para que a hidrogenação ocorra.
[0012] O presente método em duas etapas baseia-se nos resultados experimentais relativos a diferentes condições de reação para cada etapa.
[0013] É essencial que as condições de reação para a conversão de ácido 4-hidroxipentanoico em gama-valerolactona sejam capazes de evitar reações de hidrogenação. Como uma etapa de reação, isso é proporcionado removendo pelo menos um parâmetro relevante para que a hidrogenação ocorra. Quando todo o ácido levulínico é convertido, a seleção das condições de reação na segunda fase promove a última etapa, a reação de ácido 4-hidroxipentanoico a gama-valerolactona. Ao mesmo tempo, são evitadas reações de ácido 4-hidroxipentanoico e de gama valerolactona já formada em seus produtos secundários hidrogenados. De acordo com diferentes modalidades, existem várias opções para proporcionar tais condições e implementar a referida remoção de pelo menos uma das condições de reação de hidrogenação. De acordo com uma modalidade, a conversão de ácido levulínico e a conversão de ácido 4-hidroxipentanoico são realizadas em dois reatores diferentes, os quais preferencial mente seguem um ao outro. As variáveis de processo em cada reator podem ser ajustadas para proporcionar condições ótimas primeiro para a reação de hidrogenação e depois para o fechamento do anel. De acordo com outra modalidade, as ditas duas conversões são realizadas em um reator, mas a atmosfera gasosa compreende primeiro hidrogênio e após tem- po de ajuste é mudada para um gás inerte. De acordo com a terceira modalidade, as condições que impedem hidrogenação adicional são proporcionadas pela redução da pressão após a primeira etapa, a conversão de ácido levulínico.
[0014] A conversão de ácido 4-hidroxipentanoico em gama-valerolactona é conduzida a uma temperatura de pelo menos 100Ό. Quando não é empregado catalisador, a temperatura é de 130 a 200Ό, e mais preferencialmente de 150 a 170Ό. De acordo com outra modalidade, as condições do processo para a reação do ácido 4-hidroxipentanoico em gama-valerolactona compreendem um catalisador ácido. Na presença de catalisador, a temperatura para reagir o ácido 4-hidroxipentanoico a gama-valerolactona é de 100 a 150Ό e mais preferencial mente de 100 a 120Ό.
[0015] Algumas modalidades da presente invenção proporcionam outros benefícios, por exemplo, os tempos de reação podem ser mais curtos do que em processos do estado da técnica. Além disso, pode ser necessário menos catalisador Ru.
[0016] Diferentes modalidades da presente invenção serão ilustradas ou são ilustradas apenas em ligação com alguns aspectos da invenção. Aquele versado na técnica reconhece que qualquer modalidade de um aspecto da invenção pode aplicar-se ao mesmo aspecto da invenção e a outros aspectos DESCRIÇÃO DETALHADA
[0017] A produção de ácido levulínico está relacionada ao conceito de biorrefinaria, uma instalação que integra processos de conversão de biomassa e equipamentos para produzir combustíveis, energia e produtos químicos a partir da biomassa.
[0018] A composição química da biomassa depende fortemente de sua fonte. O carboidrato mais abundante na natureza é a celulose. A celulose é um polissacarídeo não ramificado insolúvel em água consti- tuído por várias centenas a dezenas de milhares de unidades de glicose. Ácido levulínico pode ser produzido a partir de açúcares de he-xose, tal como glicose, mediante reação catalisada por ácido, produzindo um mol tanto de ácido levulínico quanto de ácido fórmico a partir de um mol de uma hexose. O ácido levulínico pode ser usado como tal para diferentes aplicações, ou ainda reagido com outros bioprecurso-res ou bioprodutos.
[0019] A reação de ácido levulínico com gama-valerolactona prossegue por meio de ácido 4-hidroxivalérico de acordo com o esquema seguinte. Ácido levulínoco Ácido 4-hidroxivaiérico gama-valerolactona [0020] Embora a hidrogenação e a formação do anel sejam apresentadas como reações subsequentes, na prática a conversão de ácido levulínico prossegue facilmente para a gama-valerolactona. Na literatura (Chalid), o ácido 4-hidroxivalérico tem sido visto como um intermediário instável. Contudo, no presente processo, o mecanismo de reação e o seu controle foram levados em conta e as condições do processo são ajustadas, respectivamente. Assim, o presente processo é também referido como processo em duas fases ou processo em duas etapas, em que os diferentes requisitos de cada etapa podem ser otimizados.
[0021] Na presente descrição, a conversão de ácido levulínico em ácido 4-hidroxivalérico e em gama-valerolactona pode ser referida como reação de hidrogenação, primeira reação, primeira fase ou primeira etapa. No entanto, essa referência não deve ser entendida limitativa apenas à reação de hidrogenação, porque ela é bem conhecida da-auele versado no estado da técnica aue a reação orosseaue facilmen- te mesmo para produzir gama-valerolactona, dado o tempo de reação ser suficientemente longo. Assim, o produto da reação a partir da conversão de ácido levulínico compreende tanto gama-valerolactona quanto ácido 4-hidroxivalérico, em que a gama-valerolactona é tipicamente o produto principal. De acordo com o presente processo, a temperatura de reação é escolhida suficientemente baixa para proporcionar uma mistura de ambos os referidos produtos. De acordo com uma modalidade que engata dois reatores, o reator em que ocorre a hidro-genação é referido como reator de hidrogenação ou primeiro reator.
[0022] É geralmente sabido por aquele versado na técnica que uma reação de hidrogenação para ocorrer exige requisitos para as condições de reação. Basicamente, é necessária uma fonte de H, temperatura e pressão dentro de um intervalo e a presença de catalisador. O hidrogênio gasoso, H2 (g), é principalmente utilizado de forma industrial. Alternativamente, o hidrogênio pode originar-se a partir de moléculas doadoras.
[0023] Além disso, catalisadores heterogêneos são tipicamente utilizados em hidrogenações industriais. Os catalisadores heterogêneos proporcionam vantagens tal como na estabilidade do catalisador, facilidade de separação do produto do catalisador, uma ampla faixa de condições de reação aplicáveis e elevada capacidade catalítica para a hidrogenação de grupos funcionais difíceis de reduzir. Catalisadores heterogêneos comerciais são geralmente discutidos, por exemplo, em manuais de catalisadores. A hidrogenação da carbonila é praticada em operações tanto na fase de vapor quanto na fase líquida, com a fase líquida sendo mais comum para processos em batelada envolvendo vasos com agitação. Reatores de leito fixo adiabáticos em série com reatores intermediários de resfriamento ou de troca de calor multitubu-lares podem ser empregados para sistemas de fase de vapor, enquanto leitos adiabáticos de gotejamento podem ser utilizados para alimen- tação de carbonila líquida e de gás hidrogênio alimentado concomitantemente. É vantajoso operar reatores de fase líquida com pressões mais elevadas para maximizar o H2 dissolvido no reator.
[0024] O mecanismo da reação do ácido levulínico a gama-valerolactona via intermediário foi publicado e a cinética estudada. No entanto, as reações secundárias que ocorrem além da reação de 4-HVA a gama-valerolactona não foram estudadas em pormenor, porque as condições de reação para converter ácido levulínico em gama-valerolactona foram tipicamente selecionadas para promover a reação para prosseguir completamente a gama-valerolactona. Até agora, não foi reconhecida nenhuma necessidade de separar a reação de 4-HVA a gama-valerolactona.
[0025] Quando se faz referência à segunda reação, segunda fase ou segunda etapa, nesta descrição, refere-se à formação de gama-valerolactona a partir do ácido 4-hidroxivalérico remanescente presente na mistura reacional, após substancialmente todo o ácido levulínico ter sido convertido. De acordo com uma modalidade que engata dois reatores, o reator em que as condições são selecionadas para impedir que a hidrogenação promova a reação de ácido 4-hidroxivalérico a gama-valerolactona é referido como segundo reator.
[0026] Excepcional mente, a segunda etapa pode ser realizada em uma fração do produto reacional obtido a partir da reação de hidrogenação. O benefício de tal reação é que a maioria do produto de reação que compreende gama-valerolactona pode ignorar a segunda etapa e um equipamento de reação menor é, portanto, necessário. A separação ou a purificação necessária é, contudo, dispendiosa.
[0027] Preferencialmente, o produto reacional da primeira reação é submetido à segunda reação como tal, sem etapas de separação ou purificação. Nesse caso, o produto de reação da primeira reação compreende gama-valerolactona como componente principal, ácido 4- hidroxivalérico como componente menor e traços de produtos secundários de hidrogenação e material de partida de ácido levulínico. De preferência, as quantidades de cada um dos referidos traços são inferiores a 1% em peso e preferencial mente inferiores a 0,7% em peso, e mais preferencial mente inferiores a 0,5% em peso, do peso total do produto de reação da primeira reação. Devido às condições de reação na segunda etapa, as quantidades de cada um dos referidos traços de produtos secundários de hidrogenação são inferiores a 1% em peso, preferencial mente inferiores a 0,7% em peso, mais preferencial mente inferiores a 0,5% em peso e mais preferencialmente inferiores a 0,1% em peso, do peso total do produto de reação da segunda etapa também. Por exemplo, a quantidade de 1,4-pentanodiol foi de 0,1% em peso após a primeira etapa e dentro da precisão de medição, parecendo ter diminuído ainda mais durante a segunda etapa do experimento conduzido.
[0028] Os presentes resultados levando em conta tais pequenas quantidades de produtos secundários são surpreendentes, uma vez que publicações do estado da técnica não discutem o seu papel. Na escala laboratorial, eles não têm relevância e em algumas condições as concentrações podem ser muito baixas para serem facilmente analisadas. No entanto, em escala industrial, perdas nos rendimentos do processo, assim como processamento, separação e descarga de produtos secundários indesejáveis, têm imediatamente efeito na economia global da produção.
[0029] Considerando o processo industrial, é essencial converter todo o ácido levulínico em 4-HVA e gama-valerolactona. Aquele versado no estado da técnica tem meios para selecionar controles de processo para assegurar essa conversão. Selecionar uma temperatura mais baixa pode exigir maior tempo de residência do que a temperatura mais alta. No entanto, foi demonstrado experimentalmente que tem- peraturas acima de cerca de 1400 conduzem a formação de produtos secundários indesejados sob condições ricas em hidrogênio, e, consequentemente, tais condições são aqui evitadas. Com base em resultados experimentais, a melhor faixa de temperaturas para a reação de hidrogenação é de 60 a 1200, de preferência de 80 a 1100.
[0030] A conversão de ácido levulínico em 4-HVA e gama-valerolactona é preferencial mente conduzida na presença de um catalisador. Catalisador adequado para reações de hidrogenação nas presentes condições compreende tipicamente metal. O metal de hidrogenação é de preferência selecionado a partir de metais do Grupo VIII da Tabela Periódica dos Elementos, mais preferencialmente Co, Ni, Ru, Pd e Pt, ou uma combinação dos mesmos. Um catalisador preferido compreende catalisador de Ru em um suporte. O dito catalisador pode ser selecionado de materiais de rutênio suportados em carbono ou alumina. Catalisadores de Ru/C comercialmente disponíveis, em que o teor de rutênio é de cerca de 1 - 5%, foram experimentalmente verificados ser adequados. Tipicamente, esse catalisador está presente na reação sob a forma de grânulos ou outra forma adequada para catálise heterogênea no reator.
[0031] De acordo com o presente processo, a reação de 4-HVA a gama-valerolactona é realizada sob condições que impedem hidrogenação adicional. Na prática, a prevenção de hidrogenação adicional é mais facilmente conseguida pela remoção de pelo menos uma das condições de reação de hidrogenação necessárias na primeira reação, para reagir na segunda reação o ácido 4-hidroxipentanoico a gama-valerolactona. De acordo com uma modalidade, as ditas condições são proporcionadas conduzindo essa reação em um segundo reator, em que não ocorre hidrogenação. Opcionalmente, a temperatura no dito segundo reator pode ser superior à do primeiro reator, de preferência superior a 140*0, mais preferencialmente de 150 a 2000 e mais preferencialmente de 150-170Ό. No entanto, no caso de utilizar um catalisador ácido na dita segunda reação, a temperatura pode estar compreendida entre 100Ό e ΙδΟΌ, preferencialm ente entre 100Ό e 120Ό. A pressão é de preferência mais baixa do que no primeiro reator.
[0032] Basicamente, um meio para evitar reações de hidrogena-ção adicionais é a remoção de catalisador de hidrogenação, o catalisador da primeira fase. Opcionalmente, de acordo com outra modalidade, a reação de 4-HVA a gama-valerolactona pode ser promovida pelo uso de outro catalisador que seja adequado para a referida reação. Tal catalisador pode ser selecionado de um catalisador ácido, tal como IER (resina de troca iônica) ou zeólito. Em modalidades em que a reação de 4-HVA a gama-valerolactona, segunda reação, é promovida pelo uso de um catalisador, a temperatura pode ser inferior, de 100 a 150Ό, preferencialmente de 100 a 120Ό.
[0033] De acordo com uma modalidade, as condições que impedem hidrogenação adicional para a conversão de ácido 4-hidroxivalérico em gama-valerolactona são proporcionadas substituindo a atmosfera de hidrogênio por uma atmosfera de gás inerte. Geralmente, os gases inertes compreendem os gases nobres ou gases que se comportam de forma inerte nas condições de reação do presente processo. Os gases inertes podem compreender nitrogênio, argônio e dióxido de carbono ou quaisquer de suas misturas, dos quais são preferidos nitrogênio, dióxido de carbono ou suas misturas. A dita atmosfera pode ser proporcionada realizando ambas as reações em um reator ou realizando hidrogenação em um primeiro reator e conversão de ácido 4-hidroxivalérico em um segundo reator. Realizar ambas as reações em um reator proporciona benefícios em processos descontínuos em que o equipamento de processo é mais simples devido às condições de mudança dentro de um reator. A mudança de atmosfera pode ser conduzida juntamente com uma alteração de temperatura, em que a temperatura para a segunda etapa pode ser maior do que a temperatura para a primeira etapa. Conduzir a primeira e a segunda reações em diferentes reatores proporciona benefícios, especialmente quando o processo é realizado continuamente.
[0034] O gás inerte pode ser proporcionado como um fluxo para o reator. Com fluxo de gás inerte, a reação de ácido 4-hidroxivalérico a gama-valerolactona pode ser adicionalmente promovida na segunda etapa mediante remoção de água durante a reação. A água retirada da reação e removida do reator desloca o equilíbrio da reação para a direção desejada, para a formação de gama-valerolactona. Eventual reação de ácido 4-hidroxivalérico de volta a ácido levulínico é assim reduzida.
[0035] De acordo com ainda outra modalidade, as condições que impedem hidrogenação adicional para a segunda reação são proporcionadas reduzindo substancialmente a pressão do reator após a primeira reação.
[0036] De acordo com outra modalidade, o processo tem lugar em um reator que foi disposto para compreender dois leitos, um leito que compreende o catalisador de Ru necessário para a conversão de ácido levulínico e outro leito que compreende um catalisador ácido para favorecer a conversão de 4-HVA em gama-valerolactona.
PARTE EXPERIMENTAL
[0037] A descrição precedente proporciona exemplos não limitati-vos de algumas modalidades da invenção. É evidente àquele versado na técnica que a invenção não se restringe aos pormenores apresentados, mas que a invenção pode ser implementada noutros meios equivalentes. Algumas das características das modalidades acima descritas podem ser usadas de forma vantajosa sem a utilização de outras características. Na parte experimental, especialmente nas tabe- Ias anexas, usam-se as seguintes referências: ácido levulínico (LA), ácido 4-hidroxivalérico (4-HVA) e gama-valerolactona (GVL). 1 Configuração de processo contínuo para estudar o efeito de diferentes temperaturas na formação de produtos secundários durante a hidrogenação [0038] Um experimento com duração de quase dois meses foi estabelecido para estudar o efeito da temperatura na conversão de ácido levulínico em gama-valerolactona, ácido 4-hidroxivalérico e produtos secundários. As condições de reator constantes foram pressão de 5 MPa (50 bar) e tempo de contato com o catalisador como WHSV 1 h'1. Ácido levulínico foi usado como matéria-prima na experiência para produzir gama-valerolactona por hidrogenação sobre catalisador de redução (2% de Ru/C) em um sistema de reator tubular. As condições de reação foram caso contrário mantidas constantes, mas a temperatura foi alterada seguindo a sequência: 140, 150, 130, 150, 110, 90, 150 e 1800.
[0039] A formação de ácido 4-hidroxivalérico e produtos secundários diferentes em várias temperaturas de reação é mostrada na Tabela 1. Os valores dados representam áreas de cromatografia gasosa (áreas de CG) calculadas como médias. Na tabela, vê-se claramente que a temperaturas de 90-1100 o teor de qualquer um dos produtos secundários não excedeu 1% em peso. Entretanto, a temperaturas mais elevadas, a soma dos produtos secundários aumentou e os teores individuais também foram mais elevados.
[0040] Mais especificamente, o teor de 1,4-pentanodiol e 2-butanol diminuiu a temperaturas mais baixas (90 e 1100). A 1800, os teores de 2-butanol, 2-pentanol, 1-pentanol e 1,4-pentanodiol e 2-metiltetraidrofurano aumentaram claramente em comparação com as condições térmicas mais baixas.
TABELA 1. Composto detectado a partir de hidrogenação de LA sobre catalisador de Ru/C sob diferentes temperaturas de reação.
Temperatura de reação [°C], CG [área-%] Compostos 90 110 130 140 150 180 2-metil-THF 0,0 0,0 0,1 0,3 0,2 0,7 2-butanol 0,0 0,0 0,1 0,4 0,2 1,5 2-pentanol 0,0 0,0 0,0 0,1 0,0 0,2 GVL 90,2 96,6 96,9 95,3 96,0 95,7 1,4-pentanodiol 0,2 0,4 1,5 2,5 1,4 0,7 LA 2,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 4-HVA 6,8 2,5 1,0 0,8 1,6 0,6 Ácido pesado 0,1 0,0 0,1 0,2 0,1 0,1 Soma 99,4 99,6 99,7 99,6 99,6 99,3 [0041] Os resultados do teste mostram que a concentração de ácido 4-hidroxipentanoico aumenta a temperaturas mais baixas enquanto as concentrações de outros produtos secundários diminuem simultaneamente. A explicação é que uma boa seletividade a gama-valerolactona e ao ácido 4-hidroxivalérico é favorecida a baixas temperaturas. 2 Experiência em batelada utilizando mistura de produtos de hi-drogenação de ácido levulínico como alimentação [0042] Uma experiência foi criada para proporcionar condições que impedem hidrogenação adicional, isto é, hidrogênio não estava presente. A reação foi conduzida sob condições em que a temperatura era de 150Ό, pressão 0,2-0,3 MPa (2 a 3 bar) e nenhum catalisador estava presente. O efeito da segunda etapa do processo de duas fases foi estudado com uma experiência em batelada, em que uma mistura de produtos obtida a partir de conversão de ácido levulínico foi utilizada como alimentação, a dita alimentação foi obtida a partir da reação descrita no exemplo 1. A mistura de produtos continha principalmente gama-valerolactona e o intermediário de hidrogenação ácido 4-hidroxivalérico, mas também algum ácido levulínico não reagido. A partir dos resultados da análise de cromatografia gasosa (CG) resumi- rlnc na Tahola 9 nnrlQ.co nnnnliiir ηιιο n árirln A-hirlmYh/alárinr» fr»i convertido com sucesso em gama-valerolactona. Ao mesmo tempo, a formação dos produtos secundários foi efetivamente restringida. TABELA 2. Resultados da segunda fase do processo em duas etapas. Área de CG-% Composto Alimentação Tempo de reação de 5 h GVL 88,9 97,3 1,4-pentanodiol 0,3 0,1 Ácido levulínico 1,2 1,2 4-HVA 8,7 0,7 Ácido pesado 0,1 0,4 Soma 99,2 99,7 [0043] O aumento de gama-valerolactona é substancialmente mais elevado comparado com a diminuição de 4-HVA, indicando que gama-valerolactona pode também ser formada a partir de alguns outros intermediários do que de 4-HVA. Dando os resultados como % de área, é possível ver que o aumento de área de gama-valerolactona está na mesma faixa que a diminuição de área de 4-HVA.
[0044] Como tal, a descrição precedente deve ser considerada como meramente ilustrativa dos princípios da invenção e não como sua limitação. Desse modo, o escopo da invenção é restringido apenas pelas reivindicações de patente anexas.
REIVINDICAÇÕES

Claims (10)

1. Processo para produção de gama-valerolactona em um processo de duas etapas, caracterizado pelo fato de compreender: • na primeira fase, converter ácido levulínico com hidroge-nação catalítica em ácido 4-hidroxipentanoico e gama-valerolactona, e • na segunda fase, reagir o dito ácido 4-hidroxipentanoico em gama-valerolactona sob condições que impedem hidrogenação adicional.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as condições de reação para reagir o dito ácido 4-hidróxi-pentanoico em gama-valerolactona compreenderem uma temperatura de pelo menos 1000.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a temperatura para a reação do dito ácido 4-hidroxipentanoico em gama-valerolactona é de 130 a 2000 e mais preferencial mente de 150 a 1700.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as condições para a reação do dito ácido 4-hidroxipentanoico em gama-valerolactona compreendem um catalisador ácido.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a temperatura para a reação do dito ácido 4-hidroxipentanoico em gama-valerolactona é de 100 a 1500 e mais preferencial mente de 100 a 1200.
6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as condições de reação na primeira fase, para a dita hidrogenação catalítica de ácido levulínico compreendem pelo menos um dos seguintes: • temperatura de 60 a 120*0, de preferência de 80 a 1100 • catalisador selecionado de metais do Grupo VIII da Tabela Periódica dos Elementos ou uma combinação dos mesmos.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o catalisador para a dita hidrogenação catalítica é selecionado de Co, Ni, Ru, Pd, Pt ou uma combinação dos mesmos.
8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que as condições que impedem hidrogenação adicional na segunda fase são proporcionadas realizando a conversão de ácido levulínico em um primeiro reator e conversão de ácido 4-hidroxipentanoico em um segundo reator.
9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que as condições que impedem hidrogenação adicional na segunda fase são proporcionadas pela diminuição da pressão de hidrogênio após a conversão do ácido levulínico.
10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que as condições que impedem hidrogenação adicional na segunda fase são proporcionadas realizando a conversão de ácido levulínico em atmosfera de hidrogênio e conversão de ácido 4-hidroxipentanoico em uma atmosfera de gás inerte.
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