BR112015015585B1

BR112015015585B1 - processo para produzir ácido acrílico

Info

Publication number: BR112015015585B1
Application number: BR112015015585-5A
Authority: BR
Inventors: Jean-Paul Lange
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij B.V.
Priority date: 2013-01-08
Filing date: 2014-01-08
Publication date: 2020-11-17
Also published as: EP2943461A1; US9334220B2; CN104903287A; WO2014108415A1; US20150353465A1; BR112015015585A2; EP2943461B1; CA2892353A1

Abstract

PROCESSO PARA PRODUZIR ÁCIDO ACRÍLICO A invenção refere-se a um processo para produzir ácido acrílico, compreendendo: converter um oxigenado-C3 em um hidroxiácido-C3, em que o dito oxigenado-C3 é selecionado dentre o grupo que consiste em 1-propanol, 2-propanol, propanal, acetona, glicol monopropilênico, mono-hidroxiacetona, 2- hidroxipropanal, di-hidroxiacetona e 2,3-di-hidroxipropanal; e converter o hidroxiÃ|cido-C3 em ácido acrinílico.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um processo para produzir ácido acrílico.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] O ácido acrílico é um composto químico cuja demanda mundial é alta, cerca de 5 Mt/a (milhões de toneladas por ano) em 2008 e possivelmente cerca de 9 Mt/a em 2025. Uma via conhecida para a produção de ácido acrílico compreende a oxidação de propeno em acroleína (propenal) e então a oxidação da acroleína em ácido acrílico. Consulte, por exemplo "On the partial oxidation of propane and propene on mixed metal oxide catalysts" porM.M. Bettahar et al. em Applied Catalysis A: General, 145, 1996, p. 1-48. A estequiometria da reação total desta via é como segue:

[003] Uma desvantagem da via mencionada acima para a produção de ácido acrílico é que dois átomos de oxigênio têm que ser introduzidos no propeno pelo uso de um gás contendo oxigênio à temperatura alta (cerca de 350°C) e com a liberação de uma quantidade grande de calor (cerca de 600 kJ/mol). Uma outra desvantagem é que tem que ser usado propeno que pode ser derivado de propano. Ambos propeno e propano são atualmente apenas disponíveis como matérias-primas fósseis e são, por conseguinte, não renováveis.

[004] WO 2011/063363 revela a conversão de malonato-semialdeído em ácido 3-hidroxipropiônico (3-HPA, 'i-hidroxipropionic acid)e a conversão subsequente do 3-HPA em ácido acrílico.

[005] WO 01/16346 descreve um processo para produzir 3-HPA a partir de glicerol por fermentação. O 3-HPA pode ser convertido em ácido acrílico.

[006] EP 2495233 descreve um processo no qual ácido acrílico pode ser derivado de ácido lático derivado de biomassa.

[007] Cristina Della Pina et al., Green Chemistry2011, 13(7), 1624, revelam uma síntese de ácido acrílico a partir de 3-HPA e várias vias para produzir 3-HPA, com materiais de partida incluindo 1,3-propanodiol, ácido propiônico e glicerol.

[008] Em adição ao ácido acrílico, glicol monoetilênico também é um composto químico cuja demanda mundial é alta, cerca de 20 Mt/a (milhões de toneladas por ano) em 2008. O glicol monoetilênico pode ser vantajosamente produzido a partir de fontes de açúcar, como sacarose, glicose, xilose ou frutose e os correspondentes polissacarídeos, celulose, hemicelulose, amido e inulina. Uma desvantagem desta via é que em adição ao glicol monoetilênico, também é formado muito glicol monopropilênico. Pode ser mesmo o caso no qual é formado duas a três vezes mais glicol monopropilênico que glicol monoetilênico. Consulte, por exemplo "Hydrogenolysis Goes Bio: From Carbohydrates and Sugar Alcohols to Platform Chemicals" por Agnieszka M. Ruppert et al. em Angew. Chem. Int. £iZ., 2012, 51, p. 2564-2601.

[009] Em contraste ao ácido acrílico e ao glicol monoetilênico, a demanda mundial de glicol monopropilênico não é alta, cerca de 1,5 Mt/a (milhões de toneladas por ano) em 2008. Atualmente, é estimado que a demanda mundial de glicol monoetilênico é dez vezes mais alta que a demanda de glicol monopropilênico. Por causa desta demanda menor de glicol monopropilênico, os processos para converter fontes de açúcar em glicol monoetilênico podem não ser comercializados, a não ser que a seletividade para glicol monoetilênico fosse drasticamente aumentada. Tal aumento de seletividade é difícil de alcançar. Consequentemente, há atualmente uma necessidade na técnica para valorizar o glicol monopropilênico que é automaticamente formado quando se transformam fontes de açúcar em glicol monoetilênico. Uma valorização desejada poderia ser uma aplicação na qual o glicol monopropilênico é convertido em um composto químico cuja demanda mundial é alta.

[0010] O glicol monopropilênico acima mencionado é apenas um exemplo de um oxigenado-C3. Os oxigenados-C3 contêm 3 átomos de carbono e 1 ou mais átomos de oxigênio. Também há oxigenados-C3 diferentes de glicol monopropilênico, que podem conter 1, 2 ou 3 átomos de oxigênio e que também podem ser formados como (sub)produtos indesejados em determinados processos de produção como processos de conversão de biomassa. Tal processo de conversão de biomassa pode ser a reforma em fase aquosa de açúcares, conforme revelado por N. Li et al. em Journal of Catalysis,2010, 270, p. 48-59. Exemplos de tais outros oxigenados-C3 incluem: 1-propanol, 2-propanol, propanal, acetona, mono-hidroxiacetona, 2- hidroxipropanal, di-hidroxiacetona e 2,3-di-hidroxipropanal.

[0011] Consequentemente, há uma necessidade na técnica de valorizar oxigenados-C3 em geral, como por exemplo glicol monopropilênico, que podem ser formados como (sub)produtos indesejados em determinados processos de produção como processos de conversão de biomassa.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0012] Surpreendentemente, foi descoberto que os oxigenados-C3 acima mencionados podem ser valorizados pelo uso deles em um processo para produzir ácido acrílico, primeiro por conversão deles em um hidroxiácido-C3 e então conversão do hidroxiácido-C3 em ácido acrílico. Vantajosamente, em uma tal maneira, o oxigenado-C3 é convertido em um composto químico cuja demanda mundial é alta, a saber ácido acrílico. Adicionalmente, vantajosamente, em uma tal maneira, o ácido acrílico pode ser produzido a partir de matérias-primas renováveis porque os oxigenados- C3 de partida podem ser originários de processos de conversão de biomassa. Outras vantagens da presente invenção surgem a partir da descrição detalhada abaixo.

[0013] Consequentemente, a presente invenção refere-se a um processo para produzir ácido acrílico, compreendendo: converter um oxigenado-C3 em um hidroxiácido-C3, em que o dito oxigenado-C3 é selecionado dentre o grupo que consiste em 1-propanol, 2-propanol, propanal, acetona, glicol monopropilênico, mono-hidroxiacetona, 2-hidroxipropanal, di-hidroxiacetona e 2,3-di-hidroxipropanal; e converter o hidroxiácido-C3 em ácido acrílico.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

[0014] A Figura 1 mostra numerosas vias de preparação a partir dos oxigenados-C3 e resultando em um hidroxiácido-C3.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0015] Na presente invenção, um oxigenado-C3 é convertido em ácido acrílico via um hidroxiácido-C3 como um intermediário. O dito hidroxiácido-C3 contém 3 átomos de carbono e 3 átomos de oxigênio sob a forma de um grupo hidroxila e um grupo carboxila. Os outros átomos em tal hidroxiácido-C3 são átomos de hidrogênio. O dito hidroxiácido-C3 é preferencialmente um mono-hidroxiácido-C3 (contendo apenas um grupo hidroxila). Mais preferencialmente, o dito hidroxiácido-C3 é ácido lático (ácido 2-hidroxipropanoico).

[0016] Na etapa final do presente processo, tal hidroxiácido-C3 é desidratado em ácido acrílico. O presente processo é ilustrado no seguinte esquema de reação geral no qual o material de partida para a última etapa do processo é um hidroxiácido-C3:

[0017] No presente processo, o material de partida é um oxigenado- C3. Dentro do presente relatório descritivo, um oxigenado-C3 significa um composto que contém 3 átomos de carbono e 1, 2 ou 3 átomos de oxigênio. Os outros átomos em tal oxigenado-C3 são átomos de hidrogênio. No presente processo, o oxigenado-C3 não é um hidroxiácido-C3, porque aqui o oxigenado-C3 refere-se apenas ao material de partida do presente processo.

[0018] Exemplos de oxigenados-C3 contendo 1 átomo de oxigênio que podem ser adequadamente usados na presente invenção são 1 -propanol, 2-propanol, propanal e acetona.

[0019] Exemplos de oxigenados-C3 contendo 2 átomos de oxigênio que podem ser adequadamente usados na presente invenção são glicol monopropilênico, mono-hidroxiacetona e 2-hidroxipropanal.

[0020] Exemplos de oxigenados-C3 contendo 3 átomos de oxigênio que podem ser adequadamente usados na presente invenção são di- hidroxiacetona e 2,3-di-hidroxipropanal (gliceraldeído).

[0021] Preferencialmente, no presente processo, o oxigenado-C3 contém 2 átomos de oxigênio. Mais preferencialmente, tal oxigenado-C3 contendo 2 átomos de oxigênio é glicol monopropilênico, mono- hidroxiacetona, 2-hidroxipropanal, com a máxima preferência glicol monopropilênico.

[0022] Conforme discutido acima, uma desvantagem da via para a produção de ácido acrílico por oxidação de propeno é que dois átomos de oxigênio têm que ser introduzidos no propeno pelo uso de um gás contendo oxigênio à temperatura alta (cerca de 350°C) e com liberação de uma grande quantidade de calor (cerca de 600 kJ/mol). Uma outra desvantagem é que o propeno tem a ser usado, que é derivado de propano, e o propano, são ambos matérias-primas fósseis e são, por conseguinte, não renováveis.

[0023] Surpreendentemente, com o processo integrado da presente invenção as desvantagens mencionadas acima são evitadas, enquanto que ao mesmo tempo, vantajosamente, por meio da presente invenção, oxigenados- C3, como por exemplo glicol monopropilênico, que podem ser formados como (sub)produtos indesejados em determinados processos de produção como processos de conversão de biomassa, conforme discutido acima, são valorizados pela transformação deles em um composto químico cuja demanda mundial é de fato alta, a saber ácido acrílico.

[0024] Em adição, evidenciou-se que o presente processo para a produção de ácido acrílico tem uma eficiência de via relativamente alta, também quando comparado com outras vias de produção de ácido acrílico com o uso de matérias-primas renováveis, que será agora explicado em detalhe.

[0025] No presente processo, o ácido acrílico é produzido a partir de um oxigenado-C3 que pode ser obtido a partir de uma matéria-prima renovável. Isto é, no presente processo, o ácido acrílico não é produzido a partir de propeno que normalmente se originaria de um matéria-prima fóssil, não renovável. Como uma alternativa, o ácido acrílico também poderia ser produzido a partir de propeno produzido a partir de uma matéria-prima renovável. Por exemplo, o propeno poderia ser produzido a partir de uma fonte de açúcar, que é uma matéria-prima renovável, após o qual o propeno é oxidado em ácido acrílico com o uso de tecnologias convencionais como já discutidas acima. O presente inventor, contudo, descobriu que uma tal via alternativa que usa uma matéria-prima renovável para produzir propeno seria a via mais eficiente em termos de eficiência de massa, eficiência de carbono e/ou intensidade de CO2 fóssil (teor de CO2 fóssil).

[0026] A via mais eficiente para a produção de ácido acrílico seria uma que tem razões de H/C (H/Cef) que são tão próximas de zero quanto possível para todos os compostos envolvidos na via de produção. H/Cef é definida como segue, com base no teor de carbono (C), no teor de hidrogênio (H) e no teor de oxigênio (O) do composto em questão (todos expressados como % atômica):

[0027] Para propósitos de ilustração, esta definição quando aplicada a CH4 resulta em H/Cef = 4. Quando aplicada a CO2, resulta em valor oposto: H/Cef = -4. Foi surpreendentemente observado que tanto açúcares (por exemplo glicose) quanto ácido acrílico têm H/Cef= 0. Em contraste, propeno é caracterizado por H/Cef = 2. Por outro lado, os oxigenados-C3 são favoravelmente caracterizados por uma H/Cef que é mais próxima de zero e representam uma matéria-prima mais eficiente para ou intermediária na produção de ácido acrílico.

[0028] Os valores de H/Cef de alguns oxigenados-C3 e os valores de H/Cef de metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), açúcares (por exemplo glicose), ácido acrílico e propeno não mencionados na tabela abaixo.

[0029] Esta descoberta surpreendente pode ser demonstrada por meio dos seguintes cálculos para vias diferentes todas usando glicose como matéria-prima comum e ácido acrílico como produto comum. Todas as etapas de reação individuais foram consideradas e adicionadas umas às outras para desenvolver as equações de reação totais, assumindo seletividade molar de 100%. O hidrogênio necessário para as reações de hidrogenação é assumido como proveniente da oxidação parcial de metano com a seguinte equação estequiométrica:

[0030] Portanto, o uso de hidrogênio obtido do metano na maneira acima resulta na emissão de CO2 cujo carbono origina CO2 de uma matéria- prima fóssil (isto é, metano). Tal CO2 é aqui chamado de "CO2 fóssil".

[0031] Tal emissão de CO2 fóssil poderia ser evitada pela produção de hidrogênio a partir de uma matéria-prima renovável, como uma fonte de açúcar (por exemplo glicose), com a seguinte estequiometria de reação total:

[0032] Entretanto, o ganho alcançado pela redução de emissões de CO2 fóssil seria então maior que o deslocamento do equilíbrio pelas perdas adicionais em eficiência de massa e eficiência de carbono que resultariam em consumo de matéria-prima aumentado, conforme ilustrado pela estequiometria de reação total acima.

[0033] Na tabela abaixo, a eficiência de massa total, a eficiência de carbono e a intensidade de CO2 fóssil são mencionadas para a via de produção de ácido acrílico da presente invenção e para uma via de produção de ácido acrílico comparativa na qual o ácido acrílico é produzido pela oxidação de propeno cujo propeno é obtido da conversão de uma fonte de açúcar. A eficiência de massa total, a eficiência de carbono e a intensidade de CO2 fóssil de cada via foram calculadas como segue: Eficiência de massa total (% em peso; doravante "ME") = [(massa de ácido acrílico)/(massa total de alimentação)] *100 Eficiência de carbono total (%C; doravante "CE") = [(carbono em ácido acrílico)/(carbono total em alimentação)] *100 Intensidade de CO2 fóssil total (%C; doravante "FCI") = [(carbono de CH4)/(carbono em ácido acrílico)] *100.

[0034] Em geral, é preferido ter uma eficiência de massa total e uma eficiência de carbono total que são tão altas quanto possível, em combinação com uma intensidade de CO2 fóssil total CO2 que é tão baixa quanto possível.

H/Cef significa a razão de H/C efetiva, conforme definida acima.

[0035] O valor mencionado de H/Cef é aquele para o composto menos favorável, isto é, tendo a razão de H/Cef mais alta, da via inteira em questão. Todas as vias iniciam e terminam com H/Cef= 0, para glicose e ácido acrílico, respectivamente.

[0036] ME, CE e FCI significam eficiência de massa total, eficiência de carbono total e intensidade de CO2 fóssil total, respectivamente, conforme definidas acima.

[0037] Em conclusão, os cálculos acima confirmam que, surpreendentemente, o processo de produção de ácido acrílico da presente invenção, que inicia a partir de oxigenados-C3 que tem uma razão de H/Cef favorável que podem ser obtidos a partir de uma fonte de açúcar (por exemplo glicose) que é uma matéria-prima renovável, tem uma eficiência de total mais alta, em termos de uma combinação de uma eficiência de massa total mais alta, uma eficiência de carbono total mais alta e uma intensidade de CO2 fóssil total mais alta, quando comparado com as vias que prosseguem via propeno obtido de glicose como uma matéria-prima renovável. Portanto, vantajosamente, em adição à valorização de oxigenados-C3 formados como (sub)produtos indesejados em determinados processos de produção, como processos de conversão de biomassa, pela transformação deles em ácido acrílico, por meio do presente processo integrado para a produção de ácido acrílico, surpreendentemente, também uma eficiência de via alta é acoplada para o uso de matérias-primas renováveis.

[0038] Preferencialmente, na presente invenção, os oxigenados-C3, por exemplo glicol monopropilênico, originam-se da conversão de uma matéria-prima renovável em tais oxigenados-C3.

[0039] Na presente invenção, os oxigenados-C3, por exemplo glicol monopropilênico, podem originar-se da conversão de fontes de açúcar, uma matéria-prima renovável, como sacarose, glicose, xilose ou ffutose, em tais oxigenados-C3, por exemplo por meio de hidrogenólise ou hidrocraqueamento de tais fontes de açúcar. Estes açúcares podem ser usados sozinhos ou em mistura. Adicionalmente, estes açúcares podem estar presentes sob forma monomérica, dimérica ou polimérica. Açúcares poliméricos adequados são celulose, amido, inulina e hemicelulose.

[0040] Por exemplo, glicol monoetilênico e glicol monopropilênico podem ser produzidos pela hidrogenólise das uma ou mais fontes de açúcar mencionadas acima. Após separar o glicol monopropilênico do glicol monoetilênico, o glicol monopropilênico pode ser vantajosamente utilizado como o oxigenado-C3 no presente processo. Tal hidrogenólise de fontes de açúcar pode realizada em qualquer maneira, por exemplo, conforme descrita no documento acima mencionado "Hydrogenolysis Goes Bio:From Carbohydrates and Sugar Alcohols to Platform Chemicals" por Agnieszka M. Ruppert et al. emAngew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, p. 2564-2601. Referência adicional é feita à revelação mencionada acima de reforma em fase aquosa de açúcares por N. Li et al. em Journal of Catalysis,2010, 270, p. 48-59. As revelações destas publicações são aqui incorporadas como referências.

[0041] No presente processo no qual o ácido acrílico é produzido e no qual um hidroxiácido-C3 é um intermediário que é convertido em ácido acrílico, o hidroxiácido-C3 pode ser obtido a partir do oxigenado-C3 em uma variedade de maneiras. Na Figura 1, são mostradas numerosas vias de preparação a partir de oxigenados-C3 e resultando em um hidroxiácido-C3.

[0042] Em relação à lista de oxigenados-C3 que podem ser adequadamente usados no presente processo no qual um hidroxiácido-C3 é um intermediário, referência é feita às listas acima de oxigenados-C3 contendo 1, 2 ou 3 átomos de oxigênio. Preferencialmente, o oxigenado-C3 contém 2 ou 3 átomos de oxigênio, como os oxigenados-C3 conforme mostrados na Figura 1 (excluindo os hidroxiácidos-C3), mais preferencialmente glicol monopropilênico. Mais preferencialmente, o oxigenado-C3 contém 2 átomos de oxigênio. Com a máxima preferência, o oxigenado-C3 é glicol monopropilênico.

[0043] Preferencialmente, no presente processo, o oxigenado-C3 compreende um diol-C3 e/ou uma hidroxicarbonila-C3, em cujo caso o processo compreende: converter o diol-C3 e/ou a hidroxicarbonila-C3 em um hidroxiácido-C3; e converter o hidroxiácido-C3 em ácido acrílico.

[0044] O dito diol-C3 contém 3 átomos de carbono e 2 átomos de oxigênio sob a forma de 2 grupos hidroxila. A dita hidroxicarbonila-C3 contém 3 átomos de carbono e 2 átomos de oxigênio sob a forma de um grupo hidroxila e um grupo carbonila. Os outros átomos em tal diol-C3 e em tal hidroxicarbonila-C3 são átomos de hidrogênio. No presente processo, o dito diol-C3 é preferencialmente glicol monopropilênico. A dita hidroxicarbonila- C3 pode ser mono-hidroxiacetona ou 2-hidroxipropanal. Preferencialmente, a dita hidroxicarbonila-C3 é uma mistura de mono-hidroxiacetona e 2- hidroxipropanal.

[0045] No presente processo, o oxigenado-C3 pode ser um diol-C3, preferencialmente glicol monopropilênico, em cujo caso o processo compreende: converter o diol-C3 em um hidroxiácido-C3, preferencialmente ácido lático; e converter o hidroxiácido-C3 em ácido acrílico.

[0046] Um diol-C 3ou uma mistura dois ou mais dióis-C3 diferentes pode ser usado (usada) no presente processo. Em um caso no qual dois ou mais dióis-C3 diferentes são usados, preferencialmente, é usada uma mistura de um 1,2-diol (glicol monopropilênico) e um 1,3-diol (1,3-di- hidroxipropano). Ambos os ditos dióis-C3 podem ser vantajosamente convertidos em 2-hidroxipropanoico e ácido 3-hidroxipropanoico, respectivamente, em uma única etapa de oxidação sem separação prévia dos 1,3-dióis. A mistura resultante de hidroxiácidos-C3 pode ser então separada antes da desidratação. Altemativamente, tal mistura de hidroxiácidos-C3 pode ser convertida em ácido acrílico em uma única etapa de desidratação ou em duas etapas de desidratação consecutivas sem separação.

[0047] Adicionalmente, no presente processo, o oxigenado-C3 pode ser uma hidroxicarbonila-C3, preferencialmente uma mistura de mono- hidroxiacetona e 2-hidroxipropanal, em cujo caso o processo compreende: converter a hidroxicarbonila-C3 em um hidroxiácido-C3, preferencialmente ácido lático; e converter o hidroxiácido-C3 em ácido acrílico.

[0048] Uma hidroxicarbonila-C3 ou uma mistura de duas ou mais hidroxicarbonilas-C3 diferentes pode ser usada no presente processo. Em um caso no qual duas ou mais hidroxicarbonilas-C3 diferentes são utilizadas, preferencialmente, é usada uma mistura de mono-hidroxiacetona, 2- hidroxipropanal e 3-hidroxipropanal, mais preferencialmente sem 3- hidroxipropanal. As ditas hidroxicarbonilas-C3 podem ser vantajosamente convertidas em ácido 2-hidroxipropanoico e opcionalmente em ácido 3- hidroxipropanoico em uma única etapa de oxidação sem separação prévia das hidroxicarbonilas-C3. Em um caso no qual 3-hidroxipropanal também é parte da dita mistura, a mistura resultante de hidroxiácidos-C3 pode ser então separada antes da desidratação. Altemativamente, tal mistura de hidroxiácidos-C3 pode ser convertida em ácido acrílico em uma única etapa de desidratação.

[0049] Ainda mais, no presente processo, pode ser usada qualquer mistura de um ou mais dióis-C3 e uma ou mais hidroxicarbonilas-C3. Em tal caso, a dita mistura pode ser vantajosamente convertida em ácido 2- e/ou 3- hidroxipropanoico em uma única etapa de oxidação sem separação prévia das hidroxicarbonilas-C3. Referência adicional é feita aos dois casos acima nos quais é usada quer uma mistura de dois ou mais dióis-C3 diferentes quer uma mistura de duas ou mais hidroxicarbonilas-C3 diferentes.

[0050] As reações das vias de preparação na Figura 1 podem ser realizadas em maneiras como serão exemplificadas a seguir. As maneiras nas quais estas reações podem ser realizadas não são essenciais para se obterem as vantagens acima discutidas da presente invenção.

[0051] Na Figura 1, a designação "-H2" refere-se à desidrogenação em geral. Tal desidrogenação pode ser quer uma desidrogenação endotérmica quer um desidrogenação oxidativa exotérmica na qual oxigênio é adicionado e água é liberada ou uma reação de transferência de hidrogênio. Portanto, na Figura 1, a designação "-H2" também inclui "+0,5 O2/-H2O" (isto é, desidrogenação oxidativa exotérmica) e transferência de hidrogênio, de acordo com a qual H2 não é liberado como H2 ou H2O mas como produto hidrogenado como álcool (a partir de uma cetona) ou alcano (a partir de uma olefina).

[0052] Adicionalmente, na Figura 1, a designação "+0,5 O2" refere-se à oxidação em geral. Em alguns casos como a oxidação de aldeídos para ácidos carboxílicos, a conversão desejada também pode ser realizada pela adição de água e liberação de hidrogênio. Portanto, na Figura 1, a designação "+0,5 O2" também pode incluir "+H2O/-H2". A etapa de oxidação pode usar oxidantes como H2O2, N2O, perácidos e outros oxidantes orgânicos e inorgânicos conhecidos e também oxidação eletroquímica.

[0053] Em geral, há os seguintes tipos de reações: (1) reações que envolvem a hidrogenação de um grupo carbonila para um grupo hidroxila; (2) reações que envolvem a desidrogenação de um grupo hidroxila para um grupo carbonila ou a desidrogenação de um grupo carbonila para um grupo carbonila α,β-insaturado; (3) reações que envolvem a oxidação de um grupo aldeído ou um grupo hidroxila primário para um grupo ácido carboxílico; (4) reações que envolvem a desidratação de álcoois opcionalmente seguida pelo rearranjo cetoenol (por exemplo glicol monopropilênico para propanal ou glicerol para 3-hidroxipropanal) ou pela hidrogenação da ligação dupla de carbono-carbono resultante (glicerol para glicol monopropilênico); (5) reações que envolvem o rearranjo de 2,3 -di- hidroxipropanal para ácido lático; e (6) reações que envolvem a isomerização de hidroxila- carbonila.

[0054] As reações que envolvem a hidrogenação de um grupo carbonila para um grupo hidroxila como mencionadas acima sob (1), podem ser realizadas em uma temperatura relativamente baixa, por exemplo abaixo de 200°C, e uma pressão de hidrogênio relativamente alta, por exemplo mais alta que 1.000 kPa. O catalisador pode ser um catalisador de metal suportado.

[0055] As reações que envolvem a desidrogenação de um grupo hidroxila para um grupo carbonila ou a desidrogenação de um grupo carbonila para um grupo carbonila α,β-insaturado como mencionadas acima sob (2), podem ser realizadas em uma temperatura relativamente alta, por exemplo acima 200°C, e uma pressão de hidrogênio relativamente baixa, por exemplo menor que 100 kPa. O catalisador pode ser um catalisador de metal suportado.

[0056] As reações que envolvem a oxidação de um grupo aldeído ou um grupo hidroxila primário para um grupo ácido carboxílico como mencionadas acima sob (3), podem ser realizadas na fase líquida em uma temperatura relativamente baixa, por exemplo a ou abaixo de 200°C, na presença de uma base e um gás contendo oxigênio. O catalisador pode ser um catalisador de metal suportado, no qual o metal pode ser um metal nobre, como ouro. Altemativamente, pode ser realizada na fase gasosa em uma temperatura relativamente alta, por exemplo de 250°C a 350°C, na presença de um gás compreendendo oxigênio. O catalisador pode ser um óxido misto que pode estar parcialmente reduzido sob as condições de reação.

[0057] As reações que envolvem a desidratação de álcoois como mencionadas acima sob (4), podem ser realizadas na fase gasosa em uma temperatura relativamente alta, por exemplo a ou acima del50°C, adequadamente de 150°C a 400°C, com o uso de um catalisador básico sólido e/ou ácido sólido. Um rearranjo de cetoenol pode ocorrer espontaneamente sobre tais catalisadores. Para uma hidrogenação de uma ligação dupla de carbono-carbono, o catalisador ácido/básico também pode conter alguma atividade de hidrogenação. Tal reação de hidrogenação pode ser realizada em uma pressão de hidrogênio relativamente alta, por exemplo maior que 1.000 kPa.

[0058] As reações que envolvem o rearranjo de 2,3-di- hidroxipropanal para ácido lático como mencionadas acima sob (5), podem ser realizadas na fase líquida em uma temperatura relativamente baixa, por exemplo de 100°C a 200°C, na presença de um catalisador básico ou ácido.

[0059] As reações que envolvem isomerização de hidroxila-carbonila como mencionadas acima sob (6), podem ser realizadas com o uso de qualquer catalisador adequado em uma temperatura relativamente baixa, por exemplo maior que 100°C, e pode ainda ser realizadas na ausência de um catalisador em uma temperatura elevada.

[0060] Na tabela abaixo, são citadas algumas publicações que revelam as condições de reação adequadas para algumas das reações do esquema de reação geral acima e do esquema de reação na Figura 1. As revelações destas publicações são aqui incorporadas como referências.

Claims

1. Processo para produzir ácido acrílico, caracterizado pelo fato de compreender: converter um oxigenado-C3 em um hidroxiácido-C3, em que o oxigenado-C3 é selecionado dentre o grupo que consiste em glicol monopropilênico, mono-hidroxiacetona e 2- hidroxipropanal; e converter o hidroxiácido-C3 em ácido acrílico, em que o oxigenado-C3 origina-se da conversão de uma matéria-prima renovável no oxigenado-C3, e em que a matéria-prima renovável é uma sacarose, glicose, xilose ou frutose.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o oxigenado-C3 é glicol monopropilênico.

3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que o oxigenado-C3 é um diol-C3 ou uma hidroxicarbonila-C3, o processo compreendendo: converter o diol-C3 ou a hidroxicarbonila-C3 em um hidroxiácido-C3; e converter o hidroxiácido-C3 em ácido acrílico.

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o oxigenado-C3 compreende glicol monopropilênico, o processo compreendendo: converter o glicol monopropilênico em um hidroxiácido-C3, preferencialmente ácido lático; e converter o hidroxiácido-C3 em ácido acrílico.

5. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o oxigenado-C3 compreende uma hidroxicarbonila-C3, o processo compreendendo: converter a hidroxicarbonila-C3 em um hidroxiácido-C3, preferencialmente ácido lático; e converter o hidroxiácido-C3 em ácido acrílico.

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o oxigenado-C3 é uma mistura de mono-hidroxiacetona e 2- hidroxipropanal.

7. Processo de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que o oxigenado-C3 é uma mistura de glicol monopropilênico e uma ou mais hidroxicarbonilas-C3.