BRPI0612750B1 - processo para produção de ácido láctico, e aparelho para produção de ácido láctico - Google Patents
processo para produção de ácido láctico, e aparelho para produção de ácido láctico Download PDFInfo
- Publication number
- BRPI0612750B1 BRPI0612750B1 BRPI0612750A BRPI0612750A BRPI0612750B1 BR PI0612750 B1 BRPI0612750 B1 BR PI0612750B1 BR PI0612750 A BRPI0612750 A BR PI0612750A BR PI0612750 A BRPI0612750 A BR PI0612750A BR PI0612750 B1 BRPI0612750 B1 BR PI0612750B1
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- lactic acid
- production
- alkaline
- hydrothermal reaction
- glycerine
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11C—FATTY ACIDS FROM FATS, OILS OR WAXES; CANDLES; FATS, OILS OR FATTY ACIDS BY CHEMICAL MODIFICATION OF FATS, OILS, OR FATTY ACIDS OBTAINED THEREFROM
- C11C3/00—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom
- C11C3/003—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom by esterification of fatty acids with alcohols
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0006—Controlling or regulating processes
- B01J19/0013—Controlling the temperature of the process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/28—Moving reactors, e.g. rotary drums
- B01J19/285—Shaking or vibrating reactors; reactions under the influence of low-frequency vibrations or pulsations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/02—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides from salts of carboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/41—Preparation of salts of carboxylic acids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00002—Chemical plants
- B01J2219/00004—Scale aspects
- B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
- B01J2219/00094—Jackets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
- B01J2219/00099—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor the reactor being immersed in the heat exchange medium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
- C01B2203/0465—Composition of the impurity
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/06—Integration with other chemical processes
- C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/1205—Composition of the feed
- C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/1217—Alcohols
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
processo para produção de ácido láctico, e aparelho para produção de acido láctico. um processo para produção de ácido iáctico de acordo com a presente invenção é caracterizado pelo fato de uma glicerina ser submetida a uma reação hidrotérmica sob uma condição alcalina em uma temperatura na faixa de 150 até 400<198> c e a uma pressão igual ou superior à pressão de vapor saturado a tal temperatura. é preferencialmente utilizada como material de partida cilicerina produzida de gorduras vegetaisr gorduras animais ou similares, ou na forma de produto puro sintetizado quimicamente, ou um efluente contendo glicerina gerado na produção de óleo combustível tipo diesel a partir de gorduras, em que as gorduras são submetidas a uma transesterificação com álcool na presença de um catalisador alcalino para obtenção de um éster de ácido graxo.
Description
PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ACIDO LÁCTICO, E APARELHO PARA PRODUÇÃO DE ÁCIDO LÁCTICO Área Técnica A presente invenção refere-se a um processo para produção de ácido láctico a partir de glicerina como matéria prima e a um aparelho para produção de ácido láctico. Técnica Anterior Recentemente, na Europa, Nos Estados Unidos da América e em outros países, é ativamente produzido um óleo combustível tipo diesel, a partir de um óleo vegetal usado como ma té ris p ir u-iriti (η o jTIllu Imente designado como combustível de biodiesel ("Bio-Diesel Fuel" - BDF) . Esse óleo diesel combustível é composto de um éster de ácido graxo obtido de uma gordura que consiste em um triéster de glicerina, mediante realização de uma transesterificação da gordura com álcool na presença de um catalisador alcalino. Nesta tecnologia, o éster de ácido graxo retirado de gorduras pode ser utilizado eficazmente como óleo combustível tipo biodiesel. Entretanto, a glicerina contendo o catalisador alcalino é gerada como subproduto na produção do mesmo em uma quantidade correspondente substancialmente a 1/10 da matéria prima por peso; desta forma, existe um problema relativamente à maneira de processar a glicerina que contém o catalisador alcalino. O ácido láctico é uma matéria prima de plásticos (polímero de ácido láctico). 0 polímero de ácido láctico é considerado como sendo um material aplicável em folhas utilizadas na agricultura ou engenharia civil, em embalagens, em bolsas de compras, em áreas internas de automóveis e assim por diante. Na medida em que o polímero de ácido láctico é um material biodegradável (um material passível de ser decomposto por microorganismos), o mesmo tem vindo a atrair atenção como uma possível solução para descarte de material desperdiçado. Adicionalmente, devido ao fato de o polímero de ácido láctico ser derivado de organismos, o mesmo atrai atenção em termos de economia de recursos petrolíferos e redução da quantidade gerada de C 02.
Desta forma, na atual situação de quantidade crescente de materiais descartados, do ponto de vista de redução da quantidade de desperdício, o polímero de ácido láctico tem atraído bastante atenção e é previsto um aumento da demanda futura do mesmo.
Como processos convencionais para produção de ácido láctico que é uma matéria prima de plásticos baseados em polímero de ácido láctico, podem ser citados um processo de fermentação e um processo de síntese. 0 processo de fermentação é um processo em que sacarose, glicose, amido ou similares derivados de plantas cultivadas tais como milho, cana-de-açúcar, mandioca e assim por diante são utilizados como matérias primas e convertidos em ácido láctico através de uma ação de fermentação das bactérias lácticas.
Como processos de síntese, os sequíntes processos podem ser citados: (i) um processo no qual é realizada uma reação de ácido cianidrico com acetaldeido para produção de cianohidrina, com subseqüente hidrólise do produto resultante para obtenção de ácido láctico, e (ii) um processo no qual é realizada uma reação de acetaldeido com monóxido de carbono sob alta pressão para obtenção de ácido láctico.
Entretanto. em ambos os processos existe um problema residente no fato de o preço de custo do ácido láctico se tornar elevado devido às grandes despesas para obtenção de ácido láctico (tal como as despesas decorrentes da terra de cultivo e do período de cultivo de mandioca e assim por diante, um período de tempo necessário para fermentação de açúcares, um tanque de fermentação de grande escala necessário para a fermentação, descarte dos desperdícios gerados após o ácido láctico ter sido obtido, e assim por diante); desta forma existe uma demanda relativamente a um processo para obtenção de ácido láctico de uma forma pouco dispendiosa. A glicerina é produzida como subproduto da produção de óleo combustível tipo biodiesel conforme foi mencionado acima. Adicionalmente, a glicerina é um elemento constituinte de gorduras tais como gorduras vegetais, gorduras animais e assim por diante, sendo abundante no meio ambiente. Isto é, em uma área industrial associada a gorauras, a glicerina pode ser produzida mediante remoção de diversos tipos de gorduras e pode ser obtida em qrande quantidade.
Desta forma, caso o ácido láctico possa ser produzido através de um processo que utiliza glicerina, que é um material que pode ser obtido de forma pouco dispendiosa, um tai processo será desejável na medida em que é possível reduzir o custo de produção do ácido láctico. A patente japonesa n° JP-A-11-342379 divulga um processo para obtenção de ácidos orgânicos a partir de carne de peixes. 0 processo para produção de ácidos orgânicos de acordo com o referido documento utiliza uma carne de peixe como matéria prima e o ácido láctico é citado como sendo um dos ácidos orgânicos podendo ser obtidos alternativamente.
Entretanto, de acordo com o processo, o ácido láctico resultante é um subproduto, sendo produzido como um dos ácidos orgânicos obtidos alternativamente. Ou seja, o processo não é um processo eficiente para obtenção de ácido láctico.
Documento de Patente 1: Patente japonesa JP-A-11-342379 Divulgação da Invenção Problema a ser solucionado pela invenção A presente invenção foi concebida em vista das situações mencionadas acima e pretende proporcionar um processo para produção pouco dispendiosa de ácido láctico, relativamente ao qual é prevista uma demanda industrial, em que é utilizada qlicerina obtida de uma ampla faixa de fontes incluindo produtos puros, óleo de alimentos descartados e similares.
Meios para Solucionar o Problema Para superar o problema mencionado acima, um processo para produção de ácido láctico de acordo com a presente invenção é caracterizado pelo fato de uma glicerina ser submetida a uma reação hidrotérmica em uma condição alcalina.
No processo de acordo com a presente invenção, a glicerina produzida a partir de gorduras vegetais, gorduras animais ou similares, ou na forma de produto puro quimicamente sintetizado, é preferencialmente utilizada como material de partida.
No processo de acordo com a presente invenção, é preferencialmente utilizada como matéria prima um efluente contendo glicerina gerado na produção de um óleo combustível tipo diesel a partir de gorduras, em que as gorduras são submetidas a uma transesterificação com álcool na presença de um catalisador alcalino para obtenção de um éster de ácido graxo.
No processo de acordo com a presente invenção, o processo compreende uma etapa de realização de uma separação gás-líquido no qual uma solução alcalina contendo ácido láctico é separada de um gás de hidrogênio, sendo ambos gerados na reação hidrotérmica.
No processo de acordo com a presente invenção, preferencialmente, o processo compreende adicionalmente uma etapa de concentração de ácido láctico e um componente alcalino presente em uma solução aquosa após a reação hidrotérmica de acordo com um processo de eletrodiálise.
No processo de acordo com a presente invenção, preferencialmente, o processo compreende adicionaimente uma etapa de separação do ácido láctico do componente alcalino presente na solução aquosa após a reação hidrotérmica de acordo com um processo de eletrodiálise com uma membrana bipolar.
No processo de acordo com a presente invenção, um componente alcalino para fabricação da glicerina sob uma condição alcalina é preferencialmente fornecido quando a reação hidrotérmica é realizada.
No processo de acordo com a presente invenção, o componente alcalino é preferencialmente fornecido em várias instâncias.
No processo de acordo com a presente invenção, é preferencialmente utilizado o componente alcalino separado da solução alcalina contendo ácido láctico.
No processo de acordo com a presente invenção, uma glicerina não reagida dissolvida em uma solução contendo o componente alcalino é preferencialmente recuperada para ser reutilizada como matéria prima para produção de ácido láctico.
No processo de acordo com a presente invenção, um gás de hidrogênio é preferenciaimente utilizado como sendo o qás aue deve ser utilizado para uma batería de combustível.
Adicionalmente, um aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a invenção é equipado com um reator em que a glicerina é submetida a uma reação hidrotérmíca sob uma condição alcalina, em que são continuamente realizados um conjunto de procedimentos desde um fornecimento de uma solução alcalina contendo glicerina até uma produção de ácido láctico.
No aparelho de acordo com a presente invenção, preferencialmente, o aparelho é adicionalmente equipado com um separador de gás-líquido que separa uma solução alcalina contendo ácido láctico de um gás de hidrogênio, gerado no reator.
No aparelho de acordo com a presente invenção, preferencialmente, o aparelho é adicionalmente equipado com uma unidade de eletrodiálise com uma membrana bipolar que separa uma solução alcalina contendo ácido láctico do separador de gás-líquido em uma solução contendo ácido láctico e uma solução alcalina.
No aparelho de acordo com a presente invenção, preferencialmente, o aparelho é adicionalmente equipado com um cristalizador de cálcio que separa uma solução alcalina contendo ácido láctico do separador de gás-líquido em um sólido de lactato de cálcio e uma solução alcalina de acordo com um processo de cristalização.
Efeito da Invenção De acordo com a invenção, podem ser obtidos os seguintes efeitos: (1) O ácido láctico pode ser produzido a partir de glicerina descartada de plantas utilizadas na produção de bicdiesel, plantas 5Iec-quimioas c assim por diante, comc matéria prima. (até este momento, é necessário que as safras sejam cultivadas). (2) Em muitos casos, um álcali utilizado como catalisador encontra-se contido na glicerina descartada de plantas utilizadas na produção de biodiesel, plantas óleo-químicas e assim por diante, porém esse álcali pode igualmente ser utilizado de forma eficiente na presente invenção. (3) Uma quantidade de tempo necessária para uma conversão de glicerina para ácido láctico é de vários minutos até várias horas (um processo de fermentação existente requer necessariamente um tempo de reação de vários dias). (4} Uma taxa de conversão de ácido láctico para glicerina pode ser tão elevada quanto 90% e um subproduto de reação pode ser escasso. Desta forma, é relativamente fácil de aplicar um tratamento de água servida (em um processo de fermentação existente, uma solução de cultura para fermentador de ácido láctico tem que ser tratada).
Modo Preferencial para Realização da Invenção São detalhadamente descritos a seguir, com referência aos desenhos, mérodos para utilização de um efluente contendo glicerina. (Configuração 1) A Fig. 1 é um diagrama de fluxo para explicação de um processo realizado com utilização de um reator continuo que constitui um exemplo de um processo para produção de ácido láctico de acordo com a presente invenção.
No processo para produção de ácido láctico de acordo com a presente invenção, no início, uma matéria prima de glicerina é introduzida em um tanque de armazenagem de matéria prima (1) juntamente com água e um componente alcalino tal como hidróxido de sódio ou similar. Uma solução alcalina contendo glicerina armazenada no tanque de armazenagem de matéria prima (1) realiza um percurso através de uma bomba de alta pressão (2), um pré-aquecedor (3), um reator (4) e um refrigerador (5), seqüencialmente, e após passar através de uma válvula para controle de pressão (7), alcança finalmente um tanque para armazenagem de uma solução alcalina contendo ácido láctico (6) .
As respectivas configurações são descritas abaixo. 0 tanque para armazenagem de matéria prima (1) é um tanque no qual uma solução alcalina contendo uma quantidade desejada de glicerina e possuindo uma alcalinidade desejada é preparada mediante adição de uma quantidade apropriada de glicerina, um componente alcalino e água, respectivamente. A glicerina adicionada ao tanque para armazenagem de matéria prima (1) pode ser um produto derivado de uma rlprnmpnqí cãn de norduras tais como qorduras vegetais, gorduras animais ou similares, ou pode consistir em um produto puro sintetizado quimicamente. Alternativamente, a glicerina utilizada como matéria prima pode conter impurezas. For exemplo, como uma tal glicerina contende impurezas, pode ser citada glicerina contida em gorduras passíveis de recuperação a partir de carnes de peixes e outros animais, ou produzida a partir de plantas utilizadas na produção de óleo combustível tipo biodiesel, plantas utilizadas para produção de sabão, e assim por diante.
Uma concentração de glicerina situa-se na faixa de 1 até 80% por peso e preferencialmente 50% por peso ou menos, do ponto de vista de aperfeiçoamento da fluidez graças à redução da viscosidade.
Como componente alcalino podem ser utilizadas quaisquer substâncias alcalinas. Exemplos das mesmas incluem hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, amônia e assim por diante. Adícionalmente, poderá igualmente ser utilizado um catalisador sólido básico tal como hidróxido de cálcio. Uma concentração preferencial de um componente alcalino situa-se em uma faixa de 0,1 até 50%. A bomba de alta pressão (2) aplica uma pressão previamente determinada à solução alcalina contendo glicerina do tanque para armazenagem de matéria prima (1) e a água é fornecida quantitativamente. O pré-aquecedor (3) aquece preliminarmente a solução alcalina contendo glicerina anteriormente a introdução da mesma em um reator (4) em que é realizada uma reação sob uma condição de temperatura elevada e alta pressão. 0 pré-aquecedor (3) pode possuir um aquecedor para aquecimento preliminar. Alternativamente, a solução alcalina contendo glicerina pode ser aquecida per troca térmica em um dispositivo refrigerador (5) provido a jusante do reator (4) .
No reator (4), a solução alcalina contendo glicerina é submetida a uma condição de temperatura elevada e alta pressão para conversão da glicerina na solução alcalina para ácido láctico. Especificamente, a temperatura é ajustada na faixa de 150 até 400° Cea pressão é ajustada para uma pressão igual ou superior à pressão de vapor saturado da água na faixa de temperatura acima para que a água possa manter-se em fase liquida.
Quando é realizada uma reação a uma certa temperatura e a uma pressão inferior à pressão de vapor saturado da água, toda a água se vaporiza e dessa forma um componente alcalino precipita-se na forma de sal sólido. Na reação, a glicerina é feita reagir com um lon de hidróxido OH" em uma solução aquosa possuindo alcalinidade para conversão da mesma para ácido láctico; desta forma, a menos que ocorra em um estado no qual a água é mantida em fase líquida, uma reação é difícil de realizar. Desta forma, uma pressão de reação é desejavelmente ajustada para uma pressão igual ou superior à pressão de vapor saturado a uma temperatura de reação. Um tempo de reação poderá diterrr muito dependendo de uma temperatura de reação. Quanto mais elevada for a temperatura de reação, ou quanto mais elevada for a concentração alcalina, mais breve será o tempo de reação necessário para conversão para ácido láctico. A piicerma na solução alcalina c convertida em ácido láctico através de uma reação no reator (4). Após ser refrigerada pelo dispositivo de refrigeração (5), a solução alcalina resultante contendo ácido láctico é transportada para o tanque de armazenamento de solução alcalina contendo ácido láctico (6) e é armazenada no tanque para armazenagem de solução alcalina contendo ácido láctico (6). A válvula de controle de pressão (7) é disposta entre o reator (4) e o tanque para armazenagem de solução alcalina contendo ácido láctico (6) e o estado de alta pressão da solução alcalina é aliviado pela válvula (7). A solução alcalina contendo ácido láctico armazenada no tanque para armazenagem de solução alcalina contendo ácido láctico (6) pode ser eficientemente concentrada mediante utilização de uma unidade de eletrodiálise quando as concentrações de ácido láctico e componente alcalino são baixas. Adicionalmente, no caso de ser necessário separar o ácido láctico e o componente alcalino, a solução alcalina contendo ácido láctico armazenada no tanque para armazenagem de solução alcalina contendo ácido láctico (6) pode ser separada em ácido láctico e componente alcalino mediante utilização de um separador provido com uma membrana bipolar. Ainda adirinn^lnipnt-p. caso sei a oretendido retirar ácido láctico e um sal de componente alcalino na forma de sólidos da solução alcalina contendo ácido láctico armazenada no tanque para armazenagem de solução alcalina contendo ácido láctico [6) r o ácido láctico 8 o sâ± qo componente alce — ir. c podem ser retirados como sólidos mediante utilização de um cristalizador. (Configuração 2) A Fig. 2 é um diagrama de fluxo para explicação uo aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a configuração 2 .
No aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a configuração 2, inicialmente, um produto contendo glicerina obtido de plantas utilizadas na produção de BDF, plantas óleo-quimicas e assim por diante, é introduzido como matéria prima em um tanque para armazenagem de matéria prima (1). 0 produto contendo glicerina obtido de plantas utilizadas na produção de BDF ou similares e utilizado como matéria prima contém um componente alcalino. Quando um teor do componente alcalino é escasso, é apropriadamente adicionado um componente tal como NaOH ou similar. Adicionalmente, quando uma quantidade de água é escassa, é apropriadamente adicionada água.
Uma solução alcalina contendo glicerina armazenada no tanque para armazenagem de matéria prima (1), após ser apropriadamente adicionada água à mesma, realiza um percurso através de uma bomba de alta pressão (2) , um trnnador de calor ί3ΐ , um reator (4) , o trocador de calor (3) , uma válvula para controle de pressão (3), seqüencialmente, e é finalmente fornecido para o separador (b) de gás-líquido para ali separar a solução em uma solução alcalina contendo ácido láctico e um hidrogênio em forma gasosa. 0 tanque para armazenagem de matéria prima (1), a bomba de alta pressão (2) e o reator (4), ilustrados na Fig. 2, são idênticos aos da configuração 1 ilustrada na Fig. 1; desta forma são aqui omitidas explicações detalhadas dos mesmos.
No aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a configuração 2, após ser pressurizada para uma pressão previamente determinada mediante utilização da bomba de alta pressão (2), a solução alcalina contendo glicerina armazenada no tanque para armazenagem de matéria prima é fornecida para o trocador de calor (3) para ser submetida a troca térmica com um fluido de mistura de gás-líquido (descrito abaixo) após a reação hidrotérmica. Subsequentemente, a solução alcalina contendo glicerina aquecida no trocador de calor (3) é fornecida para o reator (4) . A glicerina fornecida para o reator é aquecida por uma mídia de aquecimento (vapor de água sobreaquecido, óleo de silicone ou similares) transportada de um aquecedor para a mídia de aquecimento (6) para ser mantida a uma temperatura previamente determinada e para ser submetida a uma reação hidrotérmica, que causa uma decomposição da qlicerina em ácido láctico e hidroqênio qasoso. 0 fluido composto por uma mistura de gás-líquido deixa o reator (4) . 0 fluido é submetido a troca térmica com a solução alcalina contendo glicerina a ser fornecida ao reator (4) para reduzir uma temperatura, e é despressurizado pela válvula de controle de pressão (7) sendo subsequentemente fornecido para o separador (5) de gás-liquido. Devido ao fato de um componente gasoso gerado pela reação hidrotérmica no reator (4) consistir praticamente na totalidade em hidrogênio, é possível obter um gás de hidrogênio puro no separador (5) de gás-líquido. Adicronalmente, devido ao fato de um componente liquido gerado pela decomposição da glicerina consistir praticamente na totalidade em uma solução alcalina contendo ácido láctico, é possível obter uma solução alcalina pura contendo ácido láctico. 0 hidrogênio gasoso e a solução alcalina contendo ácido láctico obtidos através da reação mencionada acima são retirados do aparelho após o ajuste de suas pressões mediante utilização de válvulas de controle de pressão (8) e (9), respectivamente. (Configuração 3) A Fig. 3 é um diagrama de fluxo para explicação do aparelho de produção de ácido láctico de acordo com a configuração 3. 0 aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a configuração tem os mesmos elementos constituintes do aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a configuração 2 mencionada acima; desta forma, na descrição abaixo, os elementos constituintes idênticos aos do aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a configuração 2 são identificados com numerais de referência idênticos e são orniLidas explicações detalhadas des mesmos.
No aparelho para produção de ácido láctico de acorde com a configuração 3, um produto contendo glicerina obtido de plantas utilizadas na produção de BDF, plantas óleo-químicas e assim por diante, é introduzido como matéria prima em um tanque para armazenagem de matéria prima (1). uma solução alcalina contendo glicerina armazenada no tanque para armazenagem de matéria prima (1), após ser apropriadamente adicionada água à mesma, é feita passar através de uma bomba de alta pressão (2), do trocador de calor (3), do reator (4), e do trocador de calor (3}, seqüencíalmente. Após passar através de uma válvula de controle de pressão (7), a solução é finalmente fornecida para um separador (5) de gás-líquido para separação da solução em uma solução contendo lactato de sódio e um gás de hidrogênio. A solução contendo lactato de sódio obtida por separação no separador (5) de gás-líquido é fornecida para uma unidade de eletrodiálise provida com uma membrana bipolar (10) para separação da solução em uma solução contendo ácido láctico e uma solução de NaOH. A solução de NaOH resultante é fornecida para o reator (4) após ser armazenada no tanque de armazenagem (11). O aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a configuração 3 é diferente do aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a configuração 2 no fato de o NaOH ser fornecido para o reator (4) ao invés de ser íor necido pdia o tanque de armazenagem de matéria prima (1) . Isto é devido ao fato de ser possível inibir a corrosão do trocador de calor (3) e da bomba de alta pressão (2) devido à alta concentração de NaOH. À medida que a reação prossegue,, é gerado ácido láctico e o mesmo é consumido por neutralização com NaOH; desta forma, o NaOH é fornecido para o reator (4) em várias instâncias. Esse fornecimento de NaOH em múltiplas instâncias impede também a ocorrência de corrosão no reator (4) devida à alta concentração de álcali.
A solução aquosa contendo lactato de sódio proveniente do separador (5) de gás-líquido é potencialmente passível de utilização como matéria prima para agentes umectantes e produtos químicos. No caso em que é utilizada como matéria prima para ácido poliláctico, é necessário realizar uma separação da solução em ácido láctico e componente de sódio. No aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a configuração 3, a solução aquosa contendo lactato de sódio obtida por separação no separador (5) de gás-líquido é separada em uma solução contendo ácido láctico e uma solução de NaOH na unidade de diálise com uma membrana bipolar (10) . A solução de NaOH obtida pela separação com utilização da unidade de diálise r-nm membrana binolar MO) é fornecida para o reator após ser armazenada em um tanque de armazenagem (11) .
Alternativamente, a solução de NaOH obtida pela separação poderá ser reutilizada como catalisador para uma transesteriíícação de gorduras. (Configuração 4) A Fig. 4 é um diagrama de fluxo para explicação do aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a configuração 4. 0 aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a configuração tem os mesmos elementos constituintes do aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a configuração 2; desta forma, os elementos constituintes idênticos aos do aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a configuração 2 são identificados com numerais de referência idênticos e são omitidas explicações detalhadas dos mesmos.
No aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a configuração 4, após a separação de gás-líquido da solução sendo obtida uma solução contendo lactato de sódio e um gás de hidrogênio no separador (5) de gás-liquido, a solução contendo lactato de sódio obtida pela separação é fornecida para um cristalizador de cálcio (12) . A adição de hidróxido de cálcio no cristalizador (12) de cálcio tem como resultado uma precipitação de sal de lactato de cálcio de acordo cora a fórmula abaixo. 0 sal precipitado é separado de uma solução de NaOH de acordo com uma separação de sólido-liquido.
2CH3CH (OH) COONa + Ca (OH) 2 (CH3CH (OH) COO) 2C3 ι + 2NaOH A solução de NaOH obtida pela separação é fornecida para o tanque de armazenagem de matéria prima (1) após ter sido armazenada em um tanque de armazenagem (13). A solução de NaOH obtida pela separação no cristalizador de cálcio (12) dissolve glicerina não reagida. Um fornecimento da solução de NaOH para o tanque de armazenagem de matéria prima (1) causa uma reciclagem da glicerina não reagida; desta forma, é possível aperfeiçoar a eficiência de produção de ácido láctico. 0 gás de hidrogênio gerado mediante utilização do aparelho para produção de ácido láctico ilustrado em cada uma das configurações pode ser submetido a combustão como gás efluente por meio de um queimador de lança ou similar. Alternativamente, devido ao fato de o gás de hidrogênio gerado por cada um dos processos ter uma alta pureza conforme foi mencionado acima, o mesmo poderá ser recuperado para ser utilizado como gás para baterias de combustível, motores alimentados a hidrogênio e assim por diante. 0 ácido láctico gerado mediante utilização do aparelho para produção de ácido láctico ilustrado em cada uma das configurações tem uma forma racêmica na qual os isômeros óticos de formas L e D são igualmente misturados.
Para utilização de ácido lácrico como matéria prima de Árírin polilártico, é necessário aplicar um processo de resolução ótica (resolução racêmica) para separação da mistura em uma forma L e uma forma D. No processo de resolução ótica, podem ser utilizados processos de resoiuçào conhecidos Laís como um processo de cromatografia, um processo preferencial de cristalização, um processo de diastereoisômero, um processo de complexo de inclusão e similares.
Nos exemplos a seguir é dada uma explicação especifica da presente invenção. (Exemplo 1) No exemplo 1, foi utilizado como reator (10) um tubo feito de SUS316 conforme se encontra ilustrado na Fig. 5 e o mesmo foi vedado de forma estanque ao ar com uso de tampas. Um volume do mesmo é de 10 ml, um limite de temperatura permissível é de 400° C e uma pressão suportável é de 300 MPa.
Foi preparada uma solução aquosa contendo 0,33 M de glicerina e 0,25 M de hidróxido de sódio. A solução aquosa obtida foi vertida no reator (10) e o mesmo foi subsequentemente vedado de forma estanque ao ar. Uma taxa de contenção da solução não foi superior a 60% por volume do reator (10).
Em seguida, o reator (10) foi imerso em um dispositivo agitador de aquecimento ilustrado na Fig. 6 e foi submetido a agitação durante um período de tempo previamente determinado.
Na Fig. 6 encontra-se ilustrado um diagrama esquemático do dispositivo agitador de aquecimento. O dispositivo agitador de aquecimento inclui um banho de sal fundido ¢21), um aquecedor (22), um agitador (23), um dispositivo controlador de temperatura (24) e um termopar (25). 0 dispositivo agitador de aquecimento pode ser controlado para uma temperatura na faixa de 170 até 400° C mediante utilização do controlador de temperatura (24) e do termopar (25) .
Uma temperatura de reação e um tempo de reação no dispositivo agitador de aquecimento foram de 300° C e 60 -I w -v-, Λ < 4- 4 -r -r -rvi ,~.vk+-<-L 7\ í λλ 'Ρλπ η ί ii n f g v\ o >■ o —i T"\ y ώ p O 3 ÍU-Liif IcopcuLi vaillcutc * picoüaO -i_ dj ul? i-dud d j-^ de vapor saturado de água a 300° C.
Após a realização do processo de aquecimento, a solução de reação foi imersa em água fria para ser rapidamente esfriada.
Após a realização do esfriamento, a solução contida no reator (10) foi retirada, com subseqüente remoção de um componente sólido mediante utilização de um filtro de 0,45 pm, adicionalmente seguida de controle do pH para um valor neutro com utilização de ácido sulfúrico, e a solução neutralizada foi analisada por um processo de cromatografia liquida de alto desempenho.
Neste caso, a razão de decomposição da glicerina e a razão de conversão para um produto da mesma são definidas conforme é relatado abaixo com base em uma quantidade de C C r t α Γ. G Πα 5 ubà làíiuid .
Razão de conversão UC) = quantidade de carbono em um produto/quantidade de carbono na glicerina de partida x 100 Razão de decomposição (%C) = quantidade de carbono na glicerina decomposta/quantidade de carbono na glicerina de partida x 100 Os resultados de análise de cromatografia liquida de alto desempenho encontram-se ilustrados na Fig. 7 (detector; detector oe aosorção (UV)) e as razoes de decomposição e razões de conversão obtidas com base em substâncias detectadas em uma solução de reação encontram-se ilustradas na Tabela 1 abaixo. [Tabela 1] A partir dos resultados de cromatografia liquida de alto desempenho ilustrados na Fig. 7, puderam ser detectadas as seguintes substâncias em uma solução de reação: glicerina não reagida, ácido láctico consistindo em um produto principal e ácido fórmico, ácido acético e ácido acrílico consistindo em subprodutos. A razão de decomposição da glicerina foi de 59, 8%C e a razão de conversão para ácido láctico foi de 58,6%C. Com base nos resultados, é óbvio que a glicerina pode ser convertida eficientemente para ácido láctico. (Exemplo 2) No exemplo 2, o tempo de reação teve diversas alterações e as razões de decomposição de glicerina e de conversão da mesma para ácido láctico foram medidas. Outras condições foram idênticas às do exemplo 1.
Os resultados do exemplo 2 encontram-se ilustrados na Tabela 2 abaixo. A Fig. 8 é obtida mediante transposição para gráfico dos resultados da Tabela 2.
Com base na Tabela 2 e na Fig. 8, pode ser constatado que conforme a decomposição da glicerina prossegue, aumenta uma quantidade de ácido láctico gerado. [Tabela 2] (Exemplo 3} No exemplo 3, para investigação da estabilidade do ácido láctico em água alcalina sob alta temperatura e alta pressão, foi realizado um experimento de decomposição hidrotérmica de ácido láctico com componente alcalino. As condições de reação tais como uma temperatura, uma pressão e assim por diante foram idênticas às do exemplo 1. A Fig. 9 ilustra os resultados do experimento. Como pode ser obviamente observado na Fig. 9, foi constatado que o ácido Iáctico apresentava araa yiaiíàe estabilidade em uma condição hidrotéimica alcalina. (Exemplo 4) No exemplo 4, foi realizada uma decomposição hidrotérmica de glicerina em uma solução aquosa neutra sem adição de componente alcalino. Foi adotada uma temperatura de reação de 300° C e um tempo de reação de 10 min. A Fig. 10 ilustra os resultados do experimento. A Fig. 11 ilustra um resultado de cromatografia líquida de alto desempenho flnó.s ^ reação. --j.- - “ — _ ~ — -y — Como pode ser constatado na Fig. 10, o ácido Iáctico não foi gerado na reação hidrotérmica em condições neutras. Adicionalmente, conforme pode ser observado na Fig. 11, foi constatado que foram gerados ácido acrílico, acroleina e assim por diante. Desta forma, foi observado que a reação tinha que ser realizada em condição alcalina para obtenção de ácido iáctico. (Exemplo 5) No exemplo 5 foi utilizado como reator (10) um tubo (10a) feito de SUS316 conforme ilustrado na Fig. 12 capaz de ser vedado de forma estanque ao ar por meio de tampas (10b) feitas do mesmo material SUS316, em ambas as extremidades do mesmo. O tubo (10a) do reator (10) tem uma dimensão de diâmetro externo: 12,7 mm, espessura: 1 mm e comprimento: 111,3 mm, um volume de 10 ml, um limite de temperatura permissivel de 400° C, podendo suportar uma pressão de 30 MPa. Uma linha (10c) foi ligada a uma extremidade do tubo (iua) . A linha (lücj toi ligada a uma válvula de alua pressão (lOd). 0 reator (10) é fechado quando a válvula de alta pressão (lOd) é fechada. Quando a válvula de alta pressão (lOd) é aberta, um componente gasoso gerado no reator (10) é extraído do mesmo para o lado externo através da linha (10c; .
Foi realizado um experimento com o reator (10) de acordo com um procedimento descrito abaixo. (1) Foi preparada uma solução aquosa mediante adição de glicerina e NaOH com água para ser obtida uma concentração de glicerina: 0,33 M e uma concentração de NaOh: 0,25 M. (2) A solução aquosa referida em (1) foi carregada no tubo de reação (10) de tal forma que um volume carregado foi de 40% por volume. (3) Para inibir a oxidação de um soluto durante a reação, a solução aquosa foi desaerada e o ar no tubo de reação (10) foi substituído por nitrogênio gasoso. (4) O reator (10) foi rigorosamente vedado mediante fechamento da válvula de alta pressão (lOd) e imerso em um banho de sal fundido (21) (Fig. 13) de um dispositivo agitador de aquecimento (20) mantido a uma temperatura previamente determinada para iniciar uma reação. A temperatura de reação foi definida em 300° C. Na Fig. 13, o banho de sal fundido (21), o aquecedor (22), o controlador de temperatura (24) e o termopar (25) são idênticos aos do dispositivo agitador de aquecimento (20) ilustrado na Fig. 6; dessa formo, são aqui üiiií tidas explicações detalhadas dos mesmos. Um numeral de referência (26) na Fig. 13 indica um agitador. Quando uma barra de rotação semelhante a uma manivela estendendo-se no sentido descendente (26a) é feita rodar, uma barra horizontal (26b) desloca-se em uma direção horizontal. 0 reator (10) suspenso em partes de tampas (10b) nas barras horizontais [26b) e agitado no sentido horizontal. (5) Após aquecimento e agitação durante 60 min, o reator (10) é retirado do agitador de aquecimento e é rapidamente esfriado em água. (6) Um gás gerado foi recuperado e os componentes gasosos do mesmo foram analisados por cromatografia de gás ("Gas Chromatography" - GC). (7) Uma solução de reação em um tubo (10a) do reator (10), após controle do pH para um valor entre 7 e 8, foi filtrada com um filtro de 0,4 5 pm para remoção de um sólido. (8) Os componentes de um filtrado foram analisados por cromatografia liquida de alto desempenho ("High-Performance Liquid Chromatography" - HPLC).
Nas Figs. 14 e 15 são ilustrados os resultados de análises de HPLC de produtos de reação. Um gráfico da Fig. 14 foi obtido mediante medição de absorção de UV e um gráfico da Fig. 15 foi obtido mediante medição do índice de refração.
Como é óbvio na Fig. 14, o produto de reação consistindo quase inLeiramente em ácido láctico constitui uma substância alvo. Outros produtos de reação incluiram ácido acético e ácido acrílico. Considera-se que estes produtos são gerados mediante decomposição adicional do ácido láctico; desta forma, conforme o tempo de reação se torna mais longo, as razões de produção desses produtos serãc mais elevadas. Adicionaimente, conforme se encontra ilustrado no gráfico da Fig. 15, a glicerina permanece parcialmente não reagida.
Como resultado da análise {por GC) de componentes do gás gerado, quase todo o gás consistia em hidrogênio (H2) gasoso, e não foram detectados monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) , oxigênio (02) e similares. (Exemplo 6) No exemplo, foram medidas variações dos produtos de reação com o tempo. As condições de reação foram idênticas às do exemplo 5 com exceção do fato de uma concentração de NaOH ser ajustada para 1,25 M e uma solução de reação ser submetida a uma análise de HPLC e uma análise de GC no início da reação e 20, 40, 60, 80 e 100 min após o início da reação, e a razão residual de glicerina e rendimentos de ácido láctico e hidrogênio serem medidos em cada um dos momentos. O rendimento de ácido láctico (mol %) e a razão residual de glicerina (mol %) foram calculados de acordo com as fórmulas abaixo.
Rendimento de ácido láctico (mol %) = quantidade de produto dc reação (mul/L) /quantidade ae glicerina íornecida imoi/Lj x 100 Razão residual (mol %) = quantidade de glicerina não reagida (mol/L)/quantidade de glicerina fornecida (mol/L) x 100 Os resultados obtidos encontram-se ilustrados na Fig. 16.
Conforme se encontra ilustrado na Fig. 16, o rendimento de ácido láctico alcançou substancialmente 90% aos 90 min após o inicio da reação. O rendimento de hidrogênio também apresentou substancialmente o mesmo comportamento que o do ácido láctico. Adicionalmente, nos respectivos momentos, os rendimentos de ácido láctico foram substancialmente os mesmos que a razão de decomposição de glicerina ((100 - razão residual} %). Ou seja, foi descoberto que a glicerina foi oxidada por desidratação pela reação hidrotérmica alcalina para conversão de quase toda porção da mesma em ácido láctico e hidrogênio. Por outro lado, devido ao fato de ser gerado ácido (ácido láctico) a partir de álcool (glicerina) pela reação, o NaOH é consumido para fins de neutralização. As questões acima podem ser expressas por uma fórmula estequiométrica (1) ilustrada abaixo.
C3H5(OH)3 + NaOH -η, CH3CH (OH) COO‘Na+ + H20 + H2T (D A fórmula estequiométrica demonstra que é necessário uma razão molar de NaOH igual à da glicerina para desenvolvimento de uma reação de 100%. ί. ÜjX diUp _L 'kJ I j No exemplo, a variação com o tempo do rendimento de ácido láctico foi medida com utilização de diversas amostras, cada uma das quais possuindo uma variação de concentração de NaOH de 0 até 2,5 M.
Quanto às condições experimentais, uma temperatura de reação foi de 300°C e uma concentração de gircerina foi de 0,33 Μ. O rendimento de ácido láctico foi medido no início da reação, e 30, 60, 90, 120 e 150 min após o inicio da reação. 0 rendimento de ácido láctico foi obtido mediante cálculos similares aos do exemplo 6. Os resultados obtidos encontram-se ilustrados na Fig. 17.
Conforme se encontra ilustrado na Fig. 17, quando a concentração de NaOH foi de 0 M, não foi detectado ácido láctico e foi ao invés disso detectada acroleina, que é um produto gerado por desidratação da glicerina. Adicionalmente, com um aumento da concentração alcalina, uma taxa de geração de ácido láctico aumentou e o rendimento de ácido láctico após 90 min alcançou substancialmente 90% quando a concentração de NaOH foi de 1,25 M. Desta forma, acredita-se que a presença do componente alcalino em uma razão molar igual ou superior a equivalência molar desempenha um papel muito importante na reação. (Exemplo 8) No exemplo, uma variação do rendimento de ácido láctico com o tempo foi medida utilizando várias condições de tempeiátuid em uma faixa de 22Ü até 340“ C. Quanto às condições experimentais, a concentração de NaOH foi de 1 2 s Mea concentração de glicerina foi de 0,33 Μ. O rendimento de ácido láctico foi medido no inicio da reação e 20, 40, 60, 80 e 100 min após o início da reação. O rendimento de ácido láctico foi obtido através de cálculos similares aos dc exemplo 6. Os resultados obtidos encontram-se ilustrados na Fig. 18.
Conforme se encontra ilustrado na Fig. 18, quando a temperatura de reação foi de 220° Ceo tempo de reação foi de 1 hora, a geração de ácido láctico foi apenas levemente confirmada. Adicionalmente, foi descoberto que o ácido láctico pode ser produzido mediante continuação da reação por um longo tempo mesmo quando a temperatura era 150° C. Ainda adicionalmente, com um aumento da temperatura de reação, a taxa de geração de ácido láctico aumentou e o rendimento de ácido láctico alcançou substancialmente 90% a 300° C e 90 min. Quando a temperatura de reação foi de 340° C, o rendimento alcançou 80¾ aos 10 min; entretanto, o rendimento decresceu subsequentemente. Considera-se que o ácido láctico é significativamente decomposto a uma temperatura superior a 300° C. Foram detectados ácido acético e ácido acrílico como produtos gerados pela decomposição do ácido láctico na condição para reação hidrotérmica alcalina.
Breve Descrição dos Desenhos A Fig. 1 é um diagrama de fluxo para explicação de UITl prCLcSSG dé pluClUÇaü Ü0 dCÍdo iáctlCO CÍ6 dCOldO COIT1 â configuração 1. A Fig. 2 é um diagrama de fluxo para explicação de um aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a configuração 2. A Fig. 3 é um diagrama de fluxo para explicação de uiTi apareinc para produção de ácido iáctico de acordo com a configuração 3. A Fig. 4 é um diagrama de fluxo para explicação de um aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a configuração 4. A Fig. 5 é um diagrama esquemático ilustrando um reator utilizado no exemplo 1. A Fig. 6 é um diagrama esquemático ilustrando um agitador de aquecimento utilizado no exemplo 1. A Fig. 7 é um gráfico de análise de cromatografia liquida de alto desempenho ilustrando resultados do exemplo 1 sendo utilizado um detector de absorção (UV) como detector. A Fig. 8 é um gráfico ilustrativo de resultados do exemplo 2. A Fig. 9 é um diagrama de fluxo para explicação de um aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a configuração 3. A Fig. 10 é um diagrama de fluxo para explicação de um aparelho para produção de ácido láctico de acordo com a configuração 4. A Fig. li é um gráfico ilustrativo de uma análise de cromatografia liquida de alto desempenho após uma reação de acordo com o exemplo 4. A Fig. 12 é um diagrama esquemático ilustrando um reator que é utilizado no exemplo 5. A Fig. 13 é um diagrama esquemático ilustrando um agitador de aquecimento que e utilizado no exemplo b. A Fig. 14 é um gráfico ilustrativo de uma análise de cromatografia liquida de alto desempenho ilustrando resultados do exemplo 5. A Fig. 15 é um gráfico ilustrativo de uma análise de cromatografia liquida de alto desempenho ilustrando resultados do exemplo 5. A Fig. 16 é um gráfico ilustrativo de resultados do exemplo 6. A Fig. 17 é um gráfico ilustrativo de resultados do exemplo 7. A Fig. 18 é um gráfico ilustrativo de resultados do exemplo 8.
Explicação dos Numerais de Referência 1: tanque para armazenagem de uma matéria prima 2: bomba de alta pressão 3: pré-aquecedor 4: coluna de reação 5: refrigerador 6: tanque para armazenagem de uma solução alcalina contendo ácido láctico - REIVINDICAÇÕES -
Claims (18)
1. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DF, ΑΟΤΠΟ τ,αγττγο, caracterizado por uma glicerina ser submetida a uma reação hidrotérmica sob uma condição alcalina.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a reação hidrotérmica ser realizada a uma temperatura na faixa de 150 até 400° Cea uma pressão igual ou superior à pressão de vapor saturado a cada uma das respectivas temperaturas de reação de forma a ser possível manter a água em uma fase de estado líquido.
3. Processo para produção de ácido láctico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser utilizada como material de partida glicerina produzida de gorduras vegetais, gorduras animais ou similares ou na forma de produto puro sintetizado quimicamente.
4. Processo para produção de ácido láctico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser utilizado como matéria prima um efluente contendo glicerina gerado na produção de um óleo combustível tipo diesel a partir de gorduras, em que as gorduras são submetidas a uma transesterificação com um álcool na presença de um catalisador alcalino para obtenção de um éster de ácido graxo.
5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por compreender adicionalmente uma etapa de realização de uma separação gas-nquido em que uma solução alcalina contendo ácido láctico é separada de um hidrogênio gasoen, g^r^Ho na reação hidrotérmica.
6. Processo para produção de ácido láctico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por compreender adicionalmente uma etapa de concentração de ácido láctico e um componente alcalino presente em uma solução aquosa após a reação hidrotérmica de acordo com um processo de eletrodiálise.
7. Processo para produção de ácido láctico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por compreender adicionalmente uma etapa de separação de ácido láctico do componente alcalino presente na solução aquosa após a reação hidrotérmica de acordo com um processo de eletrodiálise com uma membrana bipolar.
8. Processo para produção de ácido láctico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por compreender adicionalmente uma etapa de separação de um sólido de sal de lactato do componente alcalino presente na solução aquosa após a reação hidrotérmica de acordo com um processo de cristalização.
9. Processo para produção de ácido láctico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por um componente alcalino para obtenção da glicerina em uma condição alcalina ser fornecido quando é realizada uma reação hidrotérmica.
10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado Dor o romnnnpntp p!rpií nn fornecido em múltiplas instâncias.
11 . Processo,- de acordo com qualquer um a das reivindicações 9 e 10, caracterizado por ser utilizado no mesmo o componente alcalino separado da solução alcalina contendo ácido láctico.
12. Processo para produção de ácido láctico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 11, caracterizado por a glicerina não reagida dissolvida na solução contendo o componente alcalino ser recuperada para ser reutilizada como matéria prima.
13. Processo para produção de ácido láctico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 12, caracterizado por o gás hidrogênio gerado ser utilizado como gás para utilização em uma batería de combustível.
14. APARELHO PARA PRODUÇÃO DE ÁCIDO LÁCTICO, caracterizado por ser equipado com um reator no qual uma glicerina é submetida a uma reação hidrotérmica sob uma condição alcalina, em que são realizados de forma contínua um conjunto de procedimentos desde um fornecimento de uma solução alcalina contendo glicerina até uma produção de ácido láctico.
15. Aparelho para produção continua de ácido láctico, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por o reator permitir a realização da reação hidrotérmica a uma temperatura na faixa ae ibü até 400' Cea uma pressão igual ou superior à pressão de vapor saturado na temperatura de reação de forma a ser possível manter a água em uma fase de estado líquido.
16. Aparelho para produção de ácido iáctico, de acordo com a reivindicação 14, ou com a reivindicação 15, caracterizado por ser adicionalmente equipado com um separador gás-líquido que separa uma solução alcalina contendo ácido Iáctico de um gás de hidrogênio, gerado no reator.
17. Aparelho para produção de ácido Iáctico, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por ser adicionalmente equipado com uma unidade de eletrodiálise com uma membrana bipolar que separa uma solução alcalina contendo ácido Iáctico em uma solução contendo ácido Iáctico e uma solução alcalina.
18. Aparelho para produção de ácido Iáctico, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por ser adicionalmente equipado com um cristalizador de cálcio que separa uma solução alcalina contendo ácido Iáctico do separador gás-líquido em um sólido de lactato de cálcio e uma solução alcalina de acordo com um processo de cristalização.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005189182 | 2005-06-29 | ||
| JP2005-189182 | 2005-06-29 | ||
| PCT/JP2006/312967 WO2007001043A1 (ja) | 2005-06-29 | 2006-06-29 | 乳酸の製造方法および乳酸製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BRPI0612750A2 BRPI0612750A2 (pt) | 2012-01-03 |
| BRPI0612750B1 true BRPI0612750B1 (pt) | 2015-10-13 |
Family
ID=37595288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BRPI0612750A BRPI0612750B1 (pt) | 2005-06-29 | 2006-06-29 | processo para produção de ácido láctico, e aparelho para produção de ácido láctico |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7829740B2 (pt) |
| JP (1) | JP4906720B2 (pt) |
| BR (1) | BRPI0612750B1 (pt) |
| WO (1) | WO2007001043A1 (pt) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009200862A (ja) * | 2008-02-22 | 2009-09-03 | Hitachi Communication Technologies Ltd | リソース割り当て方法、無線通信システム、端末及び基地局 |
| CN102884038B (zh) * | 2010-05-18 | 2016-08-03 | Lg化学株式会社 | 一种制备乳酸烷基酯的方法以及使用该乳酸烷基酯制备乳酰胺的方法 |
| JP5679411B2 (ja) * | 2010-06-17 | 2015-03-04 | 日立造船株式会社 | ポリ乳酸の製造方法 |
| US9085521B2 (en) | 2011-03-30 | 2015-07-21 | University Of Kansas | Catalyst system and process for converting glycerol to lactic acid |
| JP5780513B2 (ja) * | 2011-04-27 | 2015-09-16 | 学校法人日本大学 | 乳酸エステルの合成方法 |
| JP6340496B2 (ja) | 2011-07-15 | 2018-06-13 | ネイチャーワークス・エル・エル・シー | 分離方法 |
| AT511965B1 (de) | 2011-10-11 | 2013-04-15 | Amitava Dipl Ing Dr Kundu | Verfahren zur herstellung von milchsäure |
| LV14490B (lv) | 2011-12-23 | 2012-05-20 | Rīgas Tehniskā Universitāte | Selektīvi katalizatori pienskābes iegūšanai no glicerīna |
| LU91993B1 (de) * | 2012-05-03 | 2013-11-04 | D 01 P A C Holding | Verfahren zur Umsetzung von Glycerin zu organischen Salzen |
| WO2014081951A1 (en) | 2012-11-21 | 2014-05-30 | University Of Tennesee Research Foundation | Methods, systems and devices for simultaneous production of lactic acid and propylene glycol from glycerol |
| TWI503625B (zh) | 2013-08-23 | 2015-10-11 | Ind Tech Res Inst | 感光性組成物與光阻 |
| US10881133B2 (en) * | 2015-04-16 | 2021-01-05 | R.J. Reynolds Tobacco Company | Tobacco-derived cellulosic sugar |
| CN111514832A (zh) * | 2020-05-30 | 2020-08-11 | 侯梦斌 | 一种介入微界面強化反应的水热碳化设备与工艺 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5034105A (en) * | 1989-07-27 | 1991-07-23 | Michigan Biotechnology Institute | Carboxylic acid purification and crystallization process |
| JP2875634B2 (ja) | 1990-12-05 | 1999-03-31 | 花王株式会社 | カルボニル化合物の製造方法 |
| IT1249956B (it) * | 1991-07-10 | 1995-03-30 | Menon S R L | Procedimento di idrogenazione catalitica della glicerina |
| US5192453A (en) * | 1992-01-06 | 1993-03-09 | The Standard Oil Company | Wet oxidation process for ACN waste streams |
| US5183577A (en) * | 1992-01-06 | 1993-02-02 | Zimpro Passavant Environmental Systems, Inc. | Process for treatment of wastewater containing inorganic ammonium salts |
| ZA955641B (en) * | 1994-07-11 | 1996-02-16 | Duphar Int Res | Process for the separation of lactulose |
| JP3644842B2 (ja) | 1998-03-30 | 2005-05-11 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 廃棄有機物からの有機酸の製造方法 |
| JP4356436B2 (ja) | 2003-12-04 | 2009-11-04 | マツダ株式会社 | 車体補強構造、及び車体補強部材 |
| JP4501028B2 (ja) | 2004-01-15 | 2010-07-14 | 兵治 榎本 | 酢酸の製造方法 |
-
2006
- 2006-06-29 BR BRPI0612750A patent/BRPI0612750B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2006-06-29 JP JP2007523988A patent/JP4906720B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2006-06-29 WO PCT/JP2006/312967 patent/WO2007001043A1/ja active Application Filing
- 2006-06-29 US US11/994,263 patent/US7829740B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-10-27 US US12/606,473 patent/US20100047140A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BRPI0612750A2 (pt) | 2012-01-03 |
| US7829740B2 (en) | 2010-11-09 |
| US20100047140A1 (en) | 2010-02-25 |
| JP4906720B2 (ja) | 2012-03-28 |
| WO2007001043A1 (ja) | 2007-01-04 |
| JPWO2007001043A1 (ja) | 2009-01-22 |
| US20090088589A1 (en) | 2009-04-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| BRPI0612750B1 (pt) | processo para produção de ácido láctico, e aparelho para produção de ácido láctico | |
| BR112017008176B1 (pt) | Método para produzir carbonato de ácido glicérico, um método que compreende a oxidação de heyns e uma mistura de reação útil para realizar o referido método para produzir carbonato de ácido glicérico | |
| CN105693559B (zh) | 一种制备牛磺酸及联产碳酸氢盐的方法 | |
| BRPI0613554A2 (pt) | planta de produção e método para conversão de biomassa | |
| EA024181B1 (ru) | Экстракция молочной кислоты | |
| JP2001514900A (ja) | コハク酸の製造方法および精製方法 | |
| BR112012020172A2 (pt) | processo para a fabricação de ácido succínico. | |
| BRPI0613981A2 (pt) | processo para a produção de ésteres alquìlicos de ácidos carboxìlicos | |
| CN106316832A (zh) | 一种从非钙盐乳酸发酵液分离获取高纯度乳酸的方法 | |
| Meng et al. | Recent advances on purification of lactic acid | |
| BRPI0708623B1 (pt) | método para preparar um complexo de amina orgânica/ácido lático | |
| US8772538B2 (en) | Process for producing formic acid by hydrothermal oxidation reaction with glycerol and their equipment | |
| TW201538477A (zh) | 製備丁二酸酯之方法 | |
| CN103804173A (zh) | 一种发酵有机酸的精制方法 | |
| CN105218366A (zh) | 一种三乙酸甘油酯的制备方法 | |
| CN102690196A (zh) | 一种3，4，5—三甲氧基苯甲酸的制备和提纯方法 | |
| CN103012177B (zh) | 左旋肉碱的制备方法 | |
| CN105218352A (zh) | 一种从乳酸发酵液中提取乳酸的方法 | |
| BRPI0520517B1 (pt) | Processo para a preparação de ácido lático l-(+) | |
| CN106316828A (zh) | 一种α‑酮异亮氨酸钙二水合物和α‑酮缬氨酸钙二水合物的制备方法 | |
| CN104788307B (zh) | 一种山梨酸的纯化方法 | |
| RU2377232C2 (ru) | Способ получения метилформиата | |
| JP6692232B2 (ja) | ３ｈｂの製造方法 | |
| JP2010130908A (ja) | グリセリン酸塩の製造方法 | |
| CN105503578A (zh) | 一种用萃取剂从发酵液中提取丁二酸的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 29/06/2006, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. |
|
| B21F | Lapse acc. art. 78, item iv - on non-payment of the annual fees in time |
Free format text: REFERENTE A 15A ANUIDADE. |
|
| B24J | Lapse because of non-payment of annual fees (definitively: art 78 iv lpi, resolution 113/2013 art. 12) |
Free format text: EM VIRTUDE DA EXTINCAO PUBLICADA NA RPI 2626 DE 04-05-2021 E CONSIDERANDO AUSENCIA DE MANIFESTACAO DENTRO DOS PRAZOS LEGAIS, INFORMO QUE CABE SER MANTIDA A EXTINCAO DA PATENTE E SEUS CERTIFICADOS, CONFORME O DISPOSTO NO ARTIGO 12, DA RESOLUCAO 113/2013. |