BR112016030167B1 - processo de desidratação extrativa - Google Patents

Abstract

PROCESSO DE DESIDRATAÇÃO EXTRATIVA Um processo compreendendo submeter uma composição compreendendo um ácido alfa ou beta-hidróxi-carboxílico, água, um solvente de extração e um catalisador ácido para desidratação extrativa para formar um produto de ácido carboxílico insaturado.

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[1] A invenção refere-se a um processo para a preparação de um ácido hidróxi-carboxílico via desidratação extrativa.

[2] Existe muito interesse na produção de vários compostos a partir de fontes biorrenováveis. Por exemplo, o ácido láctico, também designado por ácido 2-hidróxi-propiônico, pode ser preparado por fermentação de açúcar, seguido por recuperação de ácido láctico a partir do caldo de fermentação utilizando destilação ou extração. Os métodos de destilação para recuperação de ácido láctico a partir de caldo aquoso estão descritos no documento WO 2002/074402. Muito foi publicado no que se refere ao uso de extratantes tais como trioctilaminas ou óxidos de fosfina para recuperar ácidos carboxílicos hidrofílicos a partir de soluções aquosas. Um exemplo é o artigo de Li, Wang, Li, and Dai, “Extraction of Glyoxylic Acid, Glycolic Acid, Acrylic Acid, and Benzoic Acid with Trialkylphosphine Oxide”, J. Chem. Eng. Data, vol. 48, pp. 621624 (2003). Métodos convencionais para extração de ácido acrílico a partir de água são descritos por William Bauer, Jr. in “Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,” Vol. 1, pp. 342-369 (2003).

[3] O ácido acrílico é um produto químico de bem de consumo alto do volume. Pode ser produzido pela oxidação de propileno ou propano. No entanto, seria desejável ser capaz de produzir economicamente o ácido acrílico a partir de recursos biorrenováveis. O ácido acrílico pode ser preparado a partir de ácido 3-hidróxi-propiônico (3HP). Sabe-se que o 3HP pode ser preparado a partir de recursos renováveis, tais como açúcares. Os métodos convencionais requerem a recuperação de 3HP a partir de uma solução aquosa e depois passagem do 3HP através de um reator de desidratação em fase de vapor para converter o 3HP em ácido acrílico. No entanto, isto requer a recuperação de 3HP diretamente a partir da solução aquosa, o que é difícil e dispendioso de realizar, uma vez que o 3HP, tal como outros ácidos hidróxi-carboxílicos tais como ácido láctico e ácido glicólico, é relativamente hidrofílico, tornando difícil a extração a partir de uma solução aquosa ou de um caldo de fermentação.

[4] A produção de um ácido carboxílico insaturado a partir de fontes biorrenováveis é um processo complexo que requer operações de unidade múltiplas. Nenhuma das abordagens da técnica anterior combina a desidratação química de um composto de ácido hidróxi-carboxílico com a extração simultânea do produto da reação. Seria desejável ter um processo simples para produzir e recuperar ácido acrílico e outros ácidos carboxílicos insaturados.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[5] A invenção é um processo que compreende: (a) fornecer uma dispersão compreendendo um solvente de extração, um catalisador ácido, água e um ácido alfa ou beta-hidróxi- carboxílico e/ou um sal do mesmo, em que a dispersão compreende uma fase orgânica e uma solução aquosa, (b) desidratar o ácido hidróxi-carboxílico para formar o produto de ácido carboxílico insaturado correspondente, extraindo simultaneamente o produto na fase orgânica, (c) separar as fases e (d) recuperar o produto da fase orgânica.

[6] Surpreendentemente, a reação para formar um produto de ácido carboxílico insaturado a partir do ácido hidróxi- carboxílico correspondente pode ser conduzida simultaneamente enquanto se extrai o produto a partir da mistura de reação.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[7] O processo da invenção emprega um catalisador ácido, um solvente de extração e uma solução aquosa compreendendo um ácido hidróxi-carboxílico e/ou um sal do mesmo.

[8] Como usado aqui, "um", "uma", "o, a", "pelo menos um" e "um ou mais" são usados indiferentemente. Os termos "compreende", "inclui", e as suas variações não têm um significado limitativo quando estes termos aparecem na descrição e reivindicações. Assim, por exemplo, a desidratação de "um" ácido hidróxi-carboxílico para formar "um" produto de ácido carboxílico insaturado correspondente pode ser interpretada como significando a desidratação de "um ou mais" ácidos hidróxi- carboxílicos para formar "um ou mais" produtos de ácido carboxílico insaturados correspondentes.

[9] Também aqui, as recitações de faixas numéricas por pontos de referência incluem todos os números subsomados nessa faixa (por exemplo, 1 a 5 inclui 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4, 5, etc.). Para os propósitos da invenção, deve ser entendido, de acordo com o que um versado na matéria entenderá, que uma faixa numérica pretende incluir e suportar todas as subfaixas possíveis que estão incluídas nesta faixa. Por exemplo, a faixa de 1 a 100 destina-se a transportar de 1,01 a 100, de 1 a 99,99, de 1,01 a 99,99, de 40 a 60, de 1 a 55, etc.

[10] Também aqui, as recitações de faixas numéricas e/ou valores numéricos, incluindo tais recitações nas reivindicações, podem ser lidas para incluir o termo "cerca de". Em tais casos, o termo "cerca de" refere-se a faixas numéricas e/ou valores numéricos que são substancialmente os mesmos que os aqui citados.

[11] C omo usado aqui, o uso do termo "solvente hidrofóbico" significa que a solubilidade do solvente em água é inferior a 5% em peso e a solubilidade da água no solvente é inferior a 5% em peso, medida a 25°C.

[12] C omo usado aqui, o uso do termo "(met)" seguido por outro termo tal como acrilato refere-se tanto a acrilatos como a metacrilatos. Por exemplo, o termo "(met)acrilato" refere-se a acrilato ou metacrilato; o termo "(met)acrílico" refere-se a acrílico ou metacrílico; e o termo "ácido (met)acrílico" refere- se quer ao ácido acrílico ou ao ácido metacrílico.

[13] Salvo indicação em contrário, ou implícita a partir do contexto, todas as partes e porcentagens são baseadas no peso e todos os métodos de teste são atuais a partir da data de depósito deste pedido. Para fins da prática de patentes dos Estados Unidos, o conteúdo de qualquer patente, pedido de patente ou publicação referenciada é incorporado por referência na sua totalidade (ou a sua versão equivalente nos EUA é assim incorporada por referência), especialmente no que se refere à divulgação de definições (na extensão não consistente com quaisquer definições especificamente fornecidas nesta divulgação) e conhecimento geral na técnica.

[14] Em uma modalidade da invenção, em que o ácido hidróxi- carboxílico é 3HP, a invenção fornece um modo eficiente de converter 3HP aquoso através de desidratação para ácido acrílico dentro de um caldo de fermentação e, simultaneamente, seletivamente a extração do ácido acrílico no solvente de extração longe da maior parte da água e das várias impurezas presentes no caldo, incluindo, por exemplo, detritos celulares, proteínas, açúcares residuais e sais inorgânicos tais como sulfato de amônio. O ácido acrílico pode então ser isolado a partir da fase solvente, por exemplo, através de métodos de destilação convencionais. Para os objetivos da invenção, o termo "simultaneamente", quando usado em conexão com a reação de desidratação e extração do produto da reação, significa que em algum momento a reação de extração e desidratação ocorrem ao mesmo tempo. Como será reconhecido pelos versados na técnica, no início da reação haverá muito pouca ou nenhuma extração ocorrendo. A velocidade de extração aumentará à medida que mais produto se tornar disponível na mistura reacional.

[15] A invenção supera as dificuldades bem conhecidas que surgem utilizando métodos de extração ou destilação convencionais para recuperar primeiro o 3HP altamente hidrofílico a partir de água e em uma etapa subsequente, converter o produto de 3HP em ácido acrílico. O processo da invenção converte o 3HP em ácido acrílico dentro do caldo aquoso e então, assim que o ácido acrílico é formado, extrai seletivamente o produto de ácido acrílico em uma fase de solvente orgânico. Esta abordagem também minimiza vantajosamente a polimerização e degradação indesejáveis do produto. O processo da invenção é vantajosamente realizado com a reação e a extração conduzidas simultaneamente em uma operação unitária única (denominada desidratação extrativa ou extração reativa). A invenção permite o ajuste independente de variáveis de processo incluindo temperaturas, concentrações de hidroxiácidos, catalisador e tempo de residência de cada fase líquida de modo a fornecer flexibilidade de processo para a conversão de 3HP em ácido acrílico e a extração do produto de ácido acrílico na fase de solvente.

[16] Exemplos do ácido alfa- ou beta- hidróxi-carboxílico de partida incluem ácido 3-hidróxi-propiônico, ácido láctico, ácido 3-hidroxibutírico, ácido 3-hidróxi-2-metilpropiônico ou ácido 2- hidróxi-2-metilpropiônico. De preferência, o ácido alfa ou beta- hidróxi-carboxílico é um ácido beta-hidróxi-carboxílico. Com mais preferência, o ácido beta-hidróxi-carboxílico é 3HP. Os sais do ácido hidróxi-carboxílico de partida podem ser empregados como o ácido hidróxi-carboxílico de partida. As misturas do ácido hidróxi-carboxílico de partida, incluindo os sais dos mesmos, podem ser usadas. O ácido alfa ou beta hidróxi- carboxílico pode ser derivado de células microbianas ou vegetais que contêm ou produzem ácidos alfa ou beta hidróxi-carboxílicos.

[17] Em uma modalidade da invenção, o ácido hidróxi- carboxílico de partida é fornecido em um caldo de fermentação. Os processos de fermentação para produzir ácidos hidróxi- carboxílicos e seus sais são bem conhecidos dos versados na técnica. Em uma modalidade da invenção, uma fermentação microbiana aquosa é conduzida para produzir o sal de amônio de um ácido hidróxi-carboxílico em um caldo de fermentação.

[18] O caldo pode ser pré-tratado antes da reação para remover a biomassa, por exemplo, por meio de centrifugação e/ou microfiltração ou outro método, para ajustar o pH e/ou para concentrar o caldo por remoção de água tal como, por exemplo, por evaporação ou por permeação de água através de uma membrana. Assim, o caldo pode ser fornecido ao processo como um caldo clarificado. Em uma modalidade da invenção, o caldo não é pré- tratado.

[19] Em uma modalidade da invenção, o caldo pré-tratado é processado para converter um ácido hidróxi-carboxílico ao ácido carboxílico insaturado correspondente via desidratação química utilizando um catalisador ácido homogêneo ou heterogêneo.

[20] O processo emprega um catalisador ácido para a desidratação de um ácido hidróxi-carboxílico para o ácido carboxílico insaturado correspondente. Os catalisadores ácidos são bem conhecidos dos versados na técnica. O catalisador ácido pode ser usado na forma de solução ou como um catalisador sólido. Exemplos de catalisadores ácidos sólidos incluem meios de troca iônica sulfonados, vários materiais de alumina e zeólito, catalisadores de NAFION e semelhantes. Exemplos de outros ácidos catalíticos adequados incluem ácido sulfúrico, ácido clorídrico, ácido metanossulfônico, e ácido p- toluenossulfônico. Podem ser empregadas misturas de catalisadores ácidos. O ácido é usado em uma quantidade catalítica. Vantajosamente, a concentração de ácido no líquido de reação na zona de reação é tal que o pH do líquido é 2 ou menos.

[21] O solvente de extração é o solvente usado para a recuperação do ácido carboxílico insaturado a partir do meio de reação. Vantajosamente, o solvente é um solvente não aquoso, hidrofóbico com as propriedades corretas tanto para a extração de ácido carboxílico insaturado a partir da mistura de reação quanto para a remoção subsequente do ácido carboxílico insaturado a partir do solvente. Por exemplo, o solvente deve ser adequado para a extração seletiva de ácido carboxílico insaturado a partir do meio reacional, deixando o ácido hidróxi- carboxílico inicial na fase aquosa. Vantajosamente, o solvente é um solvente hidrofóbico não aquoso tendo uma razão de partição de pelo menos 0,1 onde a razão de partição é definida como a % em peso de ácido carboxílico insaturado no solvente dividido pela % em peso de ácido carboxílico insaturado na fase aquosa em equilíbrio a 25°C. Exemplos de solventes adequados incluem cetonas hidrofóbicas, nitrometano, nitroetano e solventes clorados tais como diclorometano, diclorometano e percloroetileno. São preferenciais os solventes clorados e o 1,2-dicloroetano é o mais preferencial. Podem ser usadas misturas de solventes.

[22] O solvente é usado em uma quantidade suficiente para permitir a recuperação de ácido carboxílico insaturado a partir do meio reacional e para permitir a remoção subsequente de ácido carboxílico insaturado a partir do solvente. Vantajosamente, a razão em peso de solvente para alimentação aquosa para a zona de reação é de 10:1 a 1:10, de preferência, de 7:1 a 2:1.

[23] Em uma modalidade da invenção, a água é o meio para a reação biológica, por exemplo, a fermentação, que produz o ácido hidróxi-carboxílico. Em uma modalidade da invenção, é fornecida água suficiente para o processo da invenção pelo caldo de fermentação ou outra fonte de ácido hidróxi-carboxílico. Contudo, se desejado, pode-se adicionar água adicional ao recipiente de reação. Em várias modalidades da invenção, a quantidade de água presente no início da reação de desidratação é de 30 a 98, 50 a 90, ou 60 a 80 por cento em peso do peso total de água e de ácido hidróxi-carboxílico presente.

[24] Os inibidores de polimerização podem opcionalmente ser adicionados ao processo para minimizar a perda de rendimento devido à polimerização do ácido acrílico. Uma multiplicidade de inibidores de polimerização e métodos para uso dos mesmos é conhecida pelos versados na técnica. Exemplos de inibidores incluem hidroquinona, éter monometílico de hidroquinona (MEHQ), 4-hidróxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidina 1-oxil (4HT) e fenotiazina. Misturas de inibidores podem ser usadas. O inibidor pode ser uma mistura de inibidores fugitivos e inibidores cativos, tais como os descritos no documento EP 2 683 748.

[25] O ácido hidróxi-carboxílico é processado sob condições reativas de extração em uma mistura reacional, que compreende o ácido hidróxi-carboxílico, o catalisador, a água e o solvente, de modo que uma porção principal do ácido hidróxi-carboxílico é convertida através de uma reação de desidratação para o ácido carboxílico insaturado correspondente. A extração do ácido carboxílico insaturado prossegue quando existe um ácido carboxílico insaturado na mistura reacional.

[26] Em uma modalidade da invenção, um solvente de extração é adicionado ao caldo aquoso durante o decurso da reação do ácido hidróxi-carboxílico, por exemplo, 3HP, ao produto de ácido carboxílico insaturado, por exemplo, ácido acrílico, de tal modo que uma porção do produto de ácido acrílico é extraído para a fase de solvente orgânico e afastado da maioria de água e impurezas orgânicas presentes na fase aquosa, por exemplo, caldo de fermentação.

[27] A temperatura na zona de reação é vantajosamente de 100 a 250°C. Em várias modalidades da invenção, a temperatura é de 125 a 200°C, ou de 150 a 180°C. Os tempos de residência dentro da zona de reação podem variar da ordem dos segundos às horas. Por exemplo, o tempo de residência pode ser de 5 segundos a 1 hora ou mais, de 10 segundos a 30 minutos, ou de 20 segundos a 10 minutos. O tempo de residência não é particularmente crítico. Tempos de residência mais longos permitem alta conversão para ácido acrílico. O tempo de residência adicional também permite uma redução na temperatura de reação requerida e/ou na concentração de ácido. No entanto, o tempo de residência adicional pode também permitir que ocorram reações secundárias indesejadas, tais como polimerização de ácido acrílico ou degradação de ácido acrílico. Assim, o tempo de residência e a temperatura empregados são amplamente uma questão de escolha para o operador do processo.

[28] O processo pode ser projetado utilizando a fase orgânica ou a fase aquosa como a fase dispersa ou a fase contínua. Esta escolha dependerá de muitos fatores, incluindo principalmente o tipo de equipamento usado e as condições de operação do processo, como é conhecido dos versados na técnica.

[29] A pressão do processo não é particularmente crítica. Em uma modalidade da invenção, a pressão selecionada está próxima da pressão de vapor total exercida pelo solvente de extração e a água à temperatura média da zona de reação. Por exemplo, uma temperatura de 150°C corresponde a uma pressão de vapor de água de 55 psig, uma temperatura de 180°C corresponde a uma pressão de vapor de água de 130 psig e uma temperatura de 200°C corresponde a uma pressão de vapor de água de 210 Psig. A presença de ácido forte irá suprimir a pressão de vapor. A pressão de vapor do solvente também terá um impacto na pressão na zona de reação. Em várias modalidades da invenção, a pressão absoluta média na zona de reação é de 0,2 bar a 30 bar, de 0,5 a 20 bar, ou de 0,8 a 15 bar.

[30] A desidratação extrativa combina desidratação química do ácido hidróxi-carboxílico, por exemplo, 3HP, ao produto de ácido carboxílico insaturado, por exemplo, ácido acrílico, com a capacidade de extrair seletivamente o produto para fora da fase aquosa, afastado da zona de reação e afastado de água. Além de servir como uma forma eficiente de isolar o produto de ácido carboxílico insaturado, a extração in situ do ácido carboxílico insaturado da zona de reação pode vantajosamente ajudar a conduzir a conversão nos casos em que a reação de desidratação se torna limitada pelo equilíbrio químico.

[31] Por exemplo, o ácido hidróxi-carboxílico, por exemplo, 3HP, não é extraído no solvente em grande extensão. O fator de extração é muito maior para a transferência de ácido acrílico para a fase de solvente. Assim, o 3HP permanece substancialmente na zona de reação até ser convertido em ácido acrílico.

[32] Pode ocorrer coextração de outros ácidos carboxílicos, mas as proteínas, açúcares e outras impurezas hidrofílicas permanecem vantajosamente no refinado aquoso. Se for usado o caldo inteiro, o processo é vantajosamente operado de tal forma que pelo menos 50% em peso da biomassa permanece com a fase aquosa. A quantidade de biomassa que permanece com a fase aquosa variará dependendo do tipo de biomassa usada.

[33] Uma corrente de efluente de uma zona de reação compreende principalmente o produto de ácido carboxílico insaturado e o solvente. Após a extração do ácido carboxílico insaturado da zona de reação, esta corrente de efluente é separada em uma corrente que compreende principalmente o ácido carboxílico insaturado e outra corrente que compreende principalmente o solvente. A separação do ácido carboxílico insaturado do solvente pode ser realizada utilizando métodos bem conhecidos dos versados na técnica, tais como destilação.

[34] O processo pode ser conduzido de uma maneira contínua, em semibatelada ou em batelada. Em uma modalidade da invenção, o processo é contínuo, o que minimiza vantajosamente o tempo de contato do solvente e o ácido carboxílico insaturado em condições de reação de modo a minimizar o potencial de reações secundárias indesejadas, incluindo polimerização e/ou decomposição.

[35] Qualquer equipamento adequado pode ser usado. Os versados na técnica serão prontamente capazes de projetar o equipamento adequado utilizando materiais apropriados de construção. Por exemplo, o recipiente de reação pode ser um reator de tanque agitado associado a um decantador. Os recipientes de extração líquido/líquido podem ser usadas, por exemplo, colunas de extração estáticas, tais como colunas ou torres empacotadas ou revestidas, para um processo contínuo. Colunas de extração mecanicamente agitadas, tais como, por exemplo, extratores de placas de movimento alternativo ou extratores de impulsos rotativos podem ser usados. Os extratores centrífugos podem também ser vantajosamente usados tendo em conta o seu curto tempo de residência.

[36] O produto de ácido alfa, beta- carboxílico insaturado formado pelo processo da invenção é um composto de fórmula (I)

em que R1 é H ou C1-C8 alquil, R2 é H ou C1-C4 alquil, e R3 é H, metil ou etil.

[37] A fração C1-C4 alquil pode ser uma fração de carbono linear ou ramificado tal como, por exemplo, metil, etil, propil, isopropil, butil, terc-butil, sec-butil ou isobutil.

[38] A fração C1-C8 alquil, para os fins da presente invenção pode ser uma fração alquil linear ou ramificado tal como, por exemplo, metil, etil, isopropil, n-propil, n-butil, isobutil, sec-butil, 2-etilbutil, 1,3-dimetilbutil, terc-butil, isopentil, 1-metilpentil, n-pentil, n-hexil, 1-metil-hexil, 2- etilhexilo ou isso-heptil.

[39] O ácido acrílico é o ácido alfa, beta-carboxílico insaturado preferencial. O produto de ácido carboxílico pode ser usado para uma grande variedade de usos conhecidas. Por exemplo, ácidos carboxílicos insaturados, especialmente ácido acrílico, podem ser empregados em aplicações tais como a preparação de polímeros superabsorventes, látexes, adesivos, etc. MODALIDADES ESPECÍFICAS DA INVENÇÃO

[40] Os exemplos seguintes são dados para ilustrar a invenção e não devem ser interpretados como limitando o seu escopo. Exemplo 1 - Experimento em batelada em um recipiente agitado

[41] Um caldo de fermentação bacteriano aquoso contendo 3- hidroxipropionato de amônio (A3HP) é filtrado utilizando membranas de microfiltração (comercialmente obtidas junto à Amafilter GmbH) para remover os detritos celulares e os sólidos de biomassa relacionados para produzir 100 mL de solução aquosa clarificada. A solução aquosa é adicionada a um recipiente ventilado contendo um impulsor para misturar os conteúdos. Adiciona-se à solução uma quantidade suficiente de ácido fosfórico aquoso concentrado (85% em peso) para ajustar o pH a 2, convertendo o 3-hidroxipropionato de amônio dissolvido em ácido 3-hidróxi-propiônico (3HP) e amoníaco, alguns dos quais deixam o recipiente através da ventilação. A solução resultante contém 0,1% em peso de glicose residual, 0,5% em peso de matéria proteica e 5% em peso de 3HP. 1000 mL de 1,2-dicloroetano e 20 mL de ácido fosfórico concentrado (85% em peso) são misturados com a solução aquosa no recipiente e aquece-se então o conteúdo até 120°C e mantém-se durante 45 minutos a uma pressão correspondente à pressão de vapor da solução, que não é medida, pois não é um parâmetro crítico de controle do processo. Após 45 minutos, o aquecimento é interrompido e a solução aquosa é deixada resfriar durante uma hora com agitação. A agitação é então parada e os conteúdos são deixados sedimentar em duas camadas líquidas à temperatura ambiente. A camada aquosa superior contém matéria proteinácea, açúcar residual e compostos relacionados, mais 1 a 2 gramas de ácido acrílico. A camada de solvente inferior contém também 1 a 2 gramas do produto de ácido acrílico. Uma porção menor do ácido acrílico forma oligômeros acrílicos. O solvente é então drenado do recipiente e destilado para produzir ácido acrílico como um produto de fundo com uma pureza de 90% em peso. Outras destilações são realizadas para aumentar a pureza do produto de ácido acrílico para 99,5% em peso.

[42] Um método de cromatografia líquida de gradiente (LC) é usado para determinar concentrações de 3HP, ácido acrílico e oligômeros. As amostras são neutralizadas até pH 2-4 antes da análise a 30°C. O sistema de LC é uma unidade Agilent 1200 com aquisição de dados Atlas 8.2. Ele inclui um desgaseificador de vácuo, bomba quaternária de mistura de baixa pressão, amostrador automático e detector de UV variável. A análise é realizada utilizando uma coluna Waters T3 (3 mícrons, 4,6 x 150 mm), tamanho de amostra de 5 microlitros e detecção de UV de 210 nm. A fase móvel A é de 0,1% em peso de ácido fosfórico em água. A fase móvel B é de 0,1% em peso de ácido fosfórico em acetonitrila. A vazão total da fase móvel é de 1 mL/min. A composição da fase móvel é programada da seguinte forma (em termos de % em volume): 0%, 45%, 90%, 0% e 0% a 0, 3, 15, 17 e 25 minutos, respectivamente. O cálculo do padrão externo é usado para quantificação. Exemplo 2 - Experimento Contínuo em uma Coluna de Extração Estática

[43] 1000 L de solução aquosa clarificada são preparados a partir do caldo de fermentação como no Exemplo 1. A solução é adicionada a um recipiente ventilado contendo um impulsor para misturar o conteúdo. Ácido fosfórico aquoso concentrado (85% em peso) é adicionado à solução em uma razão de 20 partes de ácido aquoso para cada 100 partes de alimentação aquosa por volume. O ácido fosfórico converte o A3HP dissolvido em 3HP e amônia volátil, pelo menos 30% em peso deixa o recipiente através do respiradouro. O excesso de ácido fosfórico está presente para servir como um catalisador de desidratação.

[44] A solução aquosa resultante é bombeada continuamente para uma coluna de extração estática de escala piloto a uma taxa de 100 mL/min utilizando uma bomba de dosagem de deslocamento positivo Milton Roy. A coluna de extração tem 3,5 polegadas de diâmetro e é empacotada com ^ em selas cerâmicas Intalox. A coluna é construída a partir de Hastelloy C e tem cerca de 7 metros de altura com uma seção de 6 pés empacotada que se estende a partir do topo e deixando uma seção de 1 pé não empacotada na parte inferior. A alimentação aquosa é alimentada ao fundo da seção empacotada da coluna, a cerca de 1 pé do fundo. O solvente de 1,2-dicloroetano é alimentado ao topo da coluna a uma taxa de 1 L/min utilizando uma segunda bomba de dosagem Milton Roy de deslocamento positivo. O solvente injetado se decompõe em gotas que passam para baixo da coluna através da fase aquosa que preenchem a coluna. A coluna é revestida para controlar a temperatura dentro da coluna para 120 a 130°C. A coluna é projetada para funcionar à pressão de vapor da mistura líquido-líquido, que está acima da pressão atmosférica. O tempo de residência médio do líquido aquoso na coluna é entre 45 minutos e 2 horas. A seção inferior de 1 pé da coluna abaixo da seção embalada serve para permitir que as gotículas de solvente dispersas se coalesçam em uma camada de solvente no fundo. A interface entre a fase aquosa e a camada de solvente coalescida no fundo é mantida em uma localização entre 3 polegadas e 6 polegadas a partir do fundo da coluna, drenando periodicamente o fundo da coluna através de uma válvula de descarga para controlar o nível de interface líquido-líquido. O solvente que sai do fundo da coluna é resfriado abaixo de 60°C à medida que sai da coluna passando-o através de uma serpentina de tubo resfriada com água. O solvente resfriado contém a maior parte do produto de ácido acrílico produzido pela reação. Ele é destilado para recuperar o produto de ácido acrílico a partir do solvente.

Claims (11)

1. Processo, caracterizado pelo fato de que compreende (a) fornecer uma dispersão compreendendo um solvente de extração, um catalisador ácido, água e um ácido alfa ou beta-hidróxi- carboxílico e/ou um sal do mesmo, em que a dispersão compreende uma fase orgânica e uma fase aquosa; (b) desidratar o ácido hidróxi-carboxílico para formar o produto de ácido carboxílico insaturado correspondente, extraindo simultaneamente o produto na fase orgânica, (c) separar as fases e (d) recuperar o produto da fase orgânica.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ácidos alfa ou beta hidróxi-carboxílicos e/ou um sal dos mesmos são, respectivamente, ácido 3-hidróxi propiônico e amônio-3-hidroxipropionato.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o produto de ácido carboxílico insaturado compreende ácido acrílico.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o solvente de extração é um solvente hidrofóbico inerte.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o solvente é um solvente orgânico clorado.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o solvente é 1,2- dicloroetano.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as etapas (b) e (c) são feitas na mesma peça de equipamento.

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as etapas (b) e (c) são realizadas em uma coluna de extração estática, em uma coluna de extração agitada mecanicamente ou em um reator de tanque agitado.

9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que as etapas (b) e (c) são realizadas em um extrator centrífugo.

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o ácido alfa ou beta- hidróxi-carboxílico e/ou um sal do mesmo é derivado de um material de fonte biológica renovável.

11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a fase aquosa da dispersão compreende de 30 e 98% em peso de água, com base no peso da fase aquosa.