BRPI0707162A2 - procedimento para obtenção de biodiesel a partir de óleos vegetais de grau de acidez variável em sistema contìnuo e combustìvel biodiesel obtido - Google Patents

Abstract

PROCEDIMENTO PARA OBTENçãO DE BIODIESEL A PARTIR DE óLEOS VEGETAIS DE GRAU DE ACIDEZ VARIáVEL EM SISTEMA CONTìNUO E COMBUSTìVEL BIODIESEL OBTIDO. Método para obtenção de um biodiesel em um sistema contínuo a partir de óleos vegetais de grau de acidez variável, pelo que submete à pressão e temperatura em uma primeira etapa de uma determinada mescla de azeites vegetais de grau de acidez variável e metanol ou etanol em um reator tubular modular horizontal múltiplo e contínuo, na presença de um ácido forte como catalisador até obter-se um azeite vegetal de acidez inferior a um grau. Na segunda etapa se procede a transesterificação deste azeite mesclando-se com Metoxido de sódio ou potássio, separando-se a glicerina e gerando glicerina por um lado e por outro biodiesel, que uma vez purificado e lavado, será apto para o consumo de motores. O número de módulos, tanto na primeira como na segunda etapa, está em função da capacidade do sistema.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO

PROCEDIMENTO PARA OBTENÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR ÓLEOSVEGETAIS DE GRAU DE AClDEZ VARIÁVEL EM SISTEMA CONTÍNUO ECOMBUSTÍVEL BIODIESEL OBTIDO

A presente invenção se refere a um procedimento pelo qual a partir de óleosvegetais ou graxas animais de distintos graus de acidez, que se submetem aprocessos contínuos de homogeneização e transesterificação, se obtém um biodiesellimpo e apto para o consumo como combustível de motores, especialmenteautomoção. Se refere também à instalação industrial necessária para esteprocedimento e do biodiesel por ele obtido.

A patente objeto desta invenção tem seu campo de aplicação na indústriatransformadora de combustíveis alternativos para motores, especificamente doscombustíveis obtidos a partir dos óleos vegetais assim como de graxas animais,denominados biodiesel, capazes não somente de serem utilizados como aditivo doscombustíveis procedentes de hidrocarbonetos, mas também se pode generalizar seuuso para aqueles motores cuja constituição torne possível substituir o hidrocarbonetodiesel que emprega por um substituto deste, ou pelo que tem sido chamado decombustíveis alternativos.

Obter combustíveis alternativos capazes de substituir, parcialmente comoaditivos ou totalmente como combustíveis, os derivados do petróleo é uma pretensãoantiga que se sustenta por diversas razões. Entre as principais há que se destacar afalta de estabilidade do preço do petróleo, o esgotamento paulatino das reservas, aexcessiva dependência energética dos países consumidores em relação aosprodutores, as emissões de dióxido de carbono, monóxido de carbono, dióxido deenxofre e de nitrogênio, Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos derivados de benzenoe partículas, sendo todos estes motivos de desencadeamento da contaminação dascidades e do deterioramento mecânico dos veículos.

É por isso que se conhecem numerosas tentativas de obter combustíveisalternativos, entre os que se destacam o uso de alcoóis como bem se descreve nodocumento U 271553, apesar das dificuldades que apresentam sua resistência àignição prematura, ademais a forte resistência à denotação causada pela altatemperatura e pressão, conforme os ensaios levados à cabo com etanol e metanol,apesar das mudanças significativas efetuadas no motor ou ao fato de serem usadoscomo aditivos, não tem dado resultados apetecíveis.

Conhecem-se também numerosas tentativas de obter aditivos em cujacomposição se encontram compostos metálicos do grupo da platina, comocatalisadores superiores para melhorar a eficiência do combustível e reduzir emissõesperniciosas. Sem embargo, sempre se tropeça na falta de estabilidade destescompostos para o empacotamento e abastecimento do motor, além de não possuirsuficiente solubilidade no combustível e insolubílidade na água que pode estar contidano combustível. Assim como nos documentos US-A-2.086.775 e US-A-2.151432 deLyons e McKone1 ou o US-A-4.295.816 de Robinson ou então o DE-A-2.500.683 deBrantl, apesar de descrever uma ampla variedade de metais catalíticos que podemagrupar-se a hidrocarbonetos combustíveis para reduzir o monóxido de nitrogênio ouoxidar o monóxido de carbono no momento da combustão, não tem sido capazes deresolver este problema.

A patente européia 90901945 trata de dar solução ao problema anteriormentetraçado, ainda que novamente a falta de estabilidade dos compostos de platina e apresença de haluros incorporados, desvantagens significativas para tomar viável oprojeto.

Entre os compostos das invenções anteriormente cotadas e em geral, nosaditivos conhecidos, aparecem para melhorara solubilidade dissolventes que tem oinconveniente de estragar o motor e éteres, ou então alcoóis derivados dos vegetais,aditivos estes que por si só não são capazes de arrancar o motor, sem que limpem oscarburadores, injetores, melhorem os líquidos e os circuitos. Um de seusinconvenientes é seu preço elevado.

Entre estes últimos, os aditivos derivados dos vegetais, destaca-se o biodiesel,conhecendo procedimentos para obtenção do mesmo, que a partir de óleos vegetaisde características e variedades determinadas e de um certo grau de acidez sempreinferior a um, alcançam um biodiesel de qualidade padrão.

São conhecidos igualmente outros procedimentos que se utilizam paraobtenção do biodiesel azeite usado, do qual são eliminados os ácidos graxos bem porextração dos mesmos ou bem por saponificação ou esterificação ácida. Para aextração se requer a montagem de um complicado e custoso sistema de separaçãofísica, além de topar com o inconveniente da comercialização posterior dos ácidosgraxos para seu uso na indústria alimentícia. No caso da saponificação se arrastam osácidos graxos convertendo-se estes em sabões, ficando assim eliminados doprocesso. Porém a verdade é que este processo conduz a uma depredação doproduto final, já que se deprecia o valor da matéria prima útil ao converter boa partedestes sabões de um valor comercial muito inferior a um biodiesel.

No caso da esterificação ácida, o principal inconveniente deste procedimento éo seu alto custo, já que para destilar o óleo uma vez terminado o processo énecessário subir sua temperatura além dos cem graus durante bastante tempo com afinalidade de eliminar a água e o metanol em excesso, com o perigo de decomposiçãodo produto obtido. Porém outro secundário é que se trata de um sistema descontínuode transformação, no qual necessariamente há que esperar que termine uma coladapara iniciar a seguinte. Os problemas destas reações são grandes massas, emgrandes reatores utilizando reativos que não são solúveis em óleo, mas sim que areação química se produz pelo contato molecular que precisa de muito tempo e custosrelativos.

Algo que agrava ainda mais o problema do tempo perdido e dos custosderivados é que se em um reator não se obtém a qualidade desejada ou padrão, háque se afastar ou reiniciar o processo em sua totalidade, com todo o volume demassa, no lugar de; se o processo fora contínuo, tão somente a parte correspondenteda etapa do processo em que se encontra. Ademais, se um reator estraga paralisatoda a produção e não se consegue diminuir a acidez até o grau desejado no tempoestabelecido para este, o reator tem que continuar trabalhando com toda a massa atéconseguir. Também há que se retificar ou corrigir o processo químico adicionandoreativos, estes há de se adicionar em quantidades que cubram toda a massa. Se, porconseguinte, vantagens significativas da presente invenção que se derivam detrabalhar em processos modulares contínuos, nos quais cada módulo funcione comoum reator independente, ainda que vinculado na cadeia ao resto dos módulos, de talmodo que no caso de avaria, atraso na reação ou necessidade de correção, este nãoafeta a totalidade da produção nem a totalidade da massa processada.

Os inconvenientes anteriormente descritos se tornam superados com ainvenção que se propõe neste relatório, consistente de um procedimento paraobtenção de biodiesel por meio de óleos vegetais ou graxas animais de acidez variávelque se submetem a processos de homogeneização e esterificação ácida em umsistema modular contínuo e, posteriormente, a um processo de transesterificação,constando o procedimento da obtenção do biodiesel de duas etapas.

Primeira etapa: Etapa de homogeneização do óleo vegetal ou da graxa animalde acidez variável.

Nesta etapa se diminui progressivamente o grau de acidez do óleo vegetal ouda graxa animal até alcançar menos de um grau. Em um reator tubular modularhorizontal múltiplo e contínuo, no qual cada módulo se encontra disposto em sentidohorizontal e está submetido a pressão e temperatura variável de 45 a 90 graus, semescla óleo vegetal de mais de um grau de acidez com metanol na proporçãoestequiométrica de 1:50 a 1:300, referente aos ácidos graxos livres presentes no meio,na presença de um ácido forte catalisador, como por exemplo, o ácido sulfúrico, emuma proporção de 1 a 10 gramas por quilograma de óleo. Cada um dos módulosdispõe de um sistema de evacuação de gases (vapor de água e metanol ou etanol),controlado por válvulas eletrônicas e ajudado por injeção de ar, nitrogênio ou outro gásinerte que favoreça ainda mais a evacuação, à qual discorre por um tubo que vaidesde a zona superior do módulo até uma coluna de destilação que se condensa oálcool voltando este ao processo industrial. A saída de gases é periódica e vinculadaao passo do óleo de um módulo ao seguinte. Como a saída e controle de gases é umdos problemas sempre a resolver, em um modo de realização do processo deesterificação diferente ao inicialmente exposto, para o caso em que se utilize um únicoreator convencional, propomos a extração controlada e fracionada no tempo destesgases, ajudada com injeção de ar, nitrogênio ou outro gás inerte. Após a evacuaçãode gases e imediatamente antes de se reiniciar o processo, se incorpora a estemetanol ou etanol em uma proporção equivalente à evacuada.

Os módulos do reator modular formam uma série cujo número está em funçãoda capacidade de transformação da instalação industrial. Cada módulo tem umacapacidade aproximada de 300 e 400 Kg de óleo vegetal e um revestimento em modode camisa pelo qual circula a água quente que imprime a temperatura apropriada parao processo ou temperatura de trabalho, a qual é de uns 60 graus com picos de até 105graus, para facilitar a evacuação dos gases.

Os módulos se encontram unidos entre si por meio de válvulas de quatro viasou vias múltiplas, que permitem a conexão tanto vertical quanto horizontal através dasmesmas, tornando possível a entrada de óleo, metanol, ácido sulfúrico e ar, nitrogênioou outro gás inerte ém cada módulo e água de limpeza, assim como a saída de gasesaté a coluna de destilação e de óleo que conduzem estes até o módulo seguinte.

Cada módulo incorpora um sistema de controle de reações que indica o estadoda reação, um sensor de pressão, um sensor de temperatura e um indicador devolume de satisfação, todos integrados em um circuito eletrônico que controla oprocesso.

Em função da graduação do óleo se programa o passo de um módulo a outro,atendendo o avanço da reação, de tal modo que entre um módulo e o seguinte se dêuma diminuição paulatina da graduação do óleo vegetal.

Cada módulo, constituído de material resistente à pressão e aos reativosquímicos empregados, constam de três elementos básicos: o tubo de recepção deóleo mais reativo, a câmara de calefação que o envolve e um sistema de arandelasperfuradas no centro e unidas entre si mediante varetas que se desprendemuniformemente através do tubo, acionadas por um pistão que move um motor elétrico,ao qual, em modos alternativos de realização da presente invenção pode também serum motor hidráulico ou pneumático. Também em uma realização alternativa desteprocedimento, se pode partir de graxas animais no lugar de óleos vegetais, obtendo-seresultados similares.

Com esta primeira etapa se obtém, a partir de um óleo vegetal de mais de umgrau de acidez, um de acidez inferior a um grau.

Segunda etapa: Transesterificação ou esterificação básica (ou alcalina) do óleovegetal de acidez inferior a um grau.

Se mescla óleo vegetal de -1o de acidez com Metóxido de sódio ou potássioem proporção estequiométrica de 1:6 a 1:50 a uma temperatura entre 45 e 60 grauscentígrados em um reator vertical modular múltiplo, no qual cada módulo consta umtubo vertical de materiais resistentes à pressão e aos reativos empregados, queincorporam em seu interior uma série de arandela fixas perfuradas no centro pelas quedesprendem o óleo até acima e abaixo pela ação da cabeça de um pistão ou de umabiela acionado ou acionada por um motor elétrico, hidráulico ou pneumático. Aincorporação de matéria prima e reativos se realiza através da câmara pela qual sedesprende a cabeça do pistão ou biela, na qual pode se colocar válvulas que permitamo passo do liquido, quando este retrocede se produzindo o esvaziamento do seuconteúdo. Estas válvulas permanecem fechadas quando sobe a cabeça do pistão,período em que se produz o enchimento da câmara. As válvulas podem sersubstituídas ou complementadas por tubos. Uma câmara de calefação que revista ocilindro do módulo rio modo de camisa, mantém a zona à temperatura de trabalho. Umconduto de entrada previsto à sua vez com válvula anti-retorno enche de óleo oespaço da câmara vazia, quando a cabeça do pistão avança até em cima. Na câmaraprincipal do módulo, conforme vai subindo o nível do líquido, vai aparecendo vaporesde álcool que são conduzidos através de um tubo situado na zona mais alta do mesmoaté um conduto refrigerado que condensa os gases para seu retorno imediato. Omódulo incorpora uma cobertura praticável em seu extremo superior, assim como umsistema de entrada e saída de água para sua lavagem para efeitos de limpeza.

Um orifício superior conecta o módulo a um tubo pelo qual sai o produto aomenos na mesma medida em que entra, sendo conduzido a um depósito intermediáriono qual celebra a fase de glicerina. No fundo deste depósito intermediário há umsensor de densidade ou de turbidez, que se ativa na presença de glicerina, permitindoa saída desta, até um coletor que se recolhe a glicerina extraída em todos os módulos.O depósito intermediário também tem um tubo em sua parte superior, pelo qual sai oproduto até o módulo seguinte de características similares ao descritos. O número demódulos está em função da capacidade de produção industrial.

Ao largo desta etapa se separa a glicerina, conseguindo ao final a máximaseparação das duas fases, diz-se um produto em que o óleo inicial tenhadesaparecido, restando biodiesel por um lado, glicerina por outro e unida a esta saidos ácidos empregados, assim como uma grande proporção do álcool excedente. Aglicerina recolhida no coletor, passa por um intercambiador de calor e daí para umdepósito de 80° centígrados, no qual o álcool, na forma gasosa, se separa do mesmo,sendo conduzido até uma coluna de destilação. Esta operação se apóia com injeçãode ar, nitrogênio ou outro gás inerte.

No último dos módulos que compõem esta segunda etapa, o biodiesel saiseparado da glicerina, porém portando restos de álcool, passa por um intercambiadorde calor a 80° centígrados e se despeja em um depósito em que os gases de álcool seseparam do biodiesel e também são dirigidos até a coluna de destilação, na qual serecupera o metanol ou etanol para sua re-utilização.

O biodiesel se leva a uma centrifugadora vertical que procede à sua purificaçãoe lavagem, ficando em condições de uso e passando ao circuito comercial para oconsumo.

O procedimento e o combustível biodiesel que se propõe nesta invençãoapresenta como vantagens, além de não ter que extrair a terra e não ter que suportara contaminação das refinarias, o motor que tem uma combustão mais homogêneapara sua maior capacidade lubrificante, consumindo menos combustível, a explosão émais silenciosa, com o que contamina menos acusticamente, a emissão de gases émenor, diminui em' 80% a contaminação da atmosfera e os componentes são menosabrasivos. Por outro lado, é um combustível facilmente degradável e de manipulaçãomuito segura. No que se refere ao custo econômico, seu preço final pode inclusivechegar a ser inferior ao preço final dos combustíveis derivados do petróleo, tendo emconsideração a falta de estabilidade dos preços destes, assim como o custo derefinamento.

A experiência tem demonstrado que neste setor da técnica, primam assoluções sensíveis e efetivas que podem ser versáteis e que não encareçam o produtofinal, sendo possível uma fácil manutenção, abastecimento de peças deterioradas efabricação em série.

A construção e estrutura de todos os componentes são resistentes ao meio emque se encontram e a ação dos reativos, sendo a segurança oferecida total, já queainda que a instalação esteja totalmente protegida pelos meios de segurança queimpedem qualquer acidente, o fato de estar constituída por módulos diminuiextraordinariamente a possibilidade de um acidente de grandes proporções.

Portanto, se aproveita a versatilidade da constituição modular e a continuidadedo sistema para obter as melhores prestações, ao mesmo tempo que a maiorsegurança.Ainda que, em princípio, se fabriquem medidas distintas ou módulos emconcreto, devido a possibilidade do conjunto ser automatizável e poder se fabricar emsérie, as medidas podem ser adaptáveis com uma fácil mecanização a cadanecessidade em concreto, podendo, portanto, realizar-se módulos à medida. Porém,como o número de módulos depende da capacidade de produção que se desejaalcançar, poderá se realizar instalações à medida.

Para a melhor compreensão de quanto resta descrito na presente memória, seacompanham desenhos esquemáticos que, à titulo de exemplo, representa um casoprático de realização da instalação e de seu funcionamento

Nos referidos desenhos:

• Figura 1: Diagrama esquemático da primeira etapa ou etapa dehomogeneização.

• Figura 2: Esquema da segunda etapa ou etapa de esterificação alcalina.

Os detalhes numerados correspondem a:

(1) Módulo de homogeneização.

(2) Sistema de evacuação de gases do módulo homogeneizador.

(3) Válvula reguladora da evacuação de gases.

(4) Injetor de ar.

(5) Coluna de destilação.

(6) Camisa para a água quente do módulo homogeneizador.

(7) Válvula de quatro vias.

(8) Indicador de reações.

(9) Indicador do sensor de pressão.

(10) Indicador do sensor de temperatura.

(11) Indicador do volume de enchimento.

(12) Circuito eletrônico controlador do processo.

(13) Tubo receptor de óleo mais reativo.

(14) Arandelas móveis perfuradas no centro.

(15) Varetas de desprendimento das arandelas.

(16) Pistão do módulo homogeneizador.

(17) Motor do módulo homogeneizador.

(18) Módulo de transesterificação.

(19) Arandelas fixas perfuradas no centro.

(20) Pistão do módulo transesterificação.

(21) Motor da etapa de transesterificação.

(22) Orifícios de não-retomo da cabeça do pistão.

(23) Câmara de calefação.(24) Conduto de entrada do módulo.

(25) Válvula anti-retorno do conduto de entrada.

(26) Orifício de evacuação de gases.

(27) Condução refrigerada para condensação de gases.

(28) Retorno de gases já condensados.

(29) Cobertura praticável para limpeza do módulo.

(30) Abertura superior de saída do produto.

(31) Tubo de condução do produto.

(32) Depósito intermediário para decantação de glicerina.

(33) Sensor de densidade ou turbidez do depósito de glicerina.

(34) Tubo de saída ao módulo seguinte.

(35) Coletor de glicerina.

(36) Intercambiador de calor de glicerina.

(37) Depósito de glicerina.

(38) Tubo de condução de gases do depósito de glicerina à coluna dedestilação.

(39) Centrífuga vertical para purificação e lavagem de biodiesel.

(40) Depósito de biodiesel pronto para comercialização.

A Entrada do produto ao módulo de homogeneização

B Entrada de reativos ao mesmo módulo

C Saída de gases do módulo de homogeneização

D Entrada de água quente

E Saída de água quente

F Saída do produto do módulo de homogeneização

Uma realização preferencial da invenção se constitui a partir da instalação emprocesso contínuo de uma série de 20 módulos de homogeneização (1) em posiçãohorizontal, que constitui a primeira etapa do processo, funcionando cada uma comoreator de uma massa de óleo vegetal de acidez superior a um grau e metanol ouetanol em proporção esquiométrica de 1:50 a 1:300, em relação a quantidade deácidos graxos livres presentes em cada óleo, submetida a pressão e a temperaturavariável de 45 a 105 graus centígrados, na presença de ácido sulfúrico comocatalisador, em uma proporção de 1 a 10 gramas por quilograma de óleo. Cadamódulo está abastecido de um sistema de extração de gases (2) vinculado ao passodo óleo de um módulo ao seguinte, regulado por válvula eletrônica (3) e ajudado peloinjetor de ar (4) que conduz os gases produzidos pelo aumento de temperatura, álcoole vapor de água e condensa o álcool, sendo conduzido este ao módulo seguinte,recuperando-se assim este álcool no processo, na mesma proporção evacuada.Cada módulo, com capacidade de 250 kg de óleo vegetal, tem um revestimentono modo de camisa (6) pelo qual circula a água quente que imprime ao processo umatemperatura média de 60° C com picos de até 105° C para facilitar a evacuação dosgases.

Os módulos se encontram unidos entre si por meio de válvulas de quatro vias(7) que permitem a conexão, tanto vertical quanto horizontal, através das mesmas,tomando possível a entrada de óleo, álcool, ácido sulfúrico e ar em cada módulo,assim como a saída de gases até a coluna de destilação e saída de óleo até o móduloseguinte.

Cada módulo incorpora um sistema de controle de reações (8) que indica oestado da reação, um sensor de pressão (9), um sensor de temperatura (10) e umindicador de volume de quantidade (11), todos integrados em um circuito eletrônico(12) que controla o processo. Em função da graduação do óleo se programa o passode um módulo ao outro, atendendo o avanço da reação, de tal modo que entre ummódulo e o seguinte se dá uma diminuição paulatina da graduação do óleo.

Cada módulo, constituído de material resistente à pressão e aos reativosquímicos empregados, consta de três elementos básicos: o tubo de recepção de óleo(13) mais reativo, a já descrita câmara de calefação que o envolve (6) e um sistema dearandelas perfuradas (14) no centro e unidas entre si mediante varetas (15) que sedeslocam uniformemente através do tubo (1), acionadas por um pistão (16) movido pormotor elétrico, pneumático ou hidráulico (17).

Com esta primeira etapa se obtém a partir de um óleo vegetal de acidezvariável sempre maior que um grau, um de acidez inferior a um grau.

A segunda etapa do procedimento, a de transesterificação ou esterificaçãobásica (ou alcalina) do óleo vegetal de acidez inferior a um grau obtido na etapaanterior, se consegue a partir de um reator vertical modular múltiplo e contínuo em quese mescla óleo vegetal de -1o de acidez com Metóxido de sódio ou de potássio emproporção estequiométrica de 1:6 a 1:50 a uma temperatura entre 45° e 60° C. Cadamódulo de transesterificação (18) consta de um tubo vertical que incorpora no seuinterior uma série de arandelas fixas, porém extraíveis (19) perfuradas no centro pelasque deslocam o óleo até acima pelo empurrão da cabeça do pistão (20) acionado pormotor (21) elétrico, fazendo o referido pistão vezes de uma válvula anti-retomo, aomanter aberta uma série de válvulas com orifícios e tubos (22) quando retrocede, efecha quando avança ou sobre. Ao avançar a cabeça do pistão (20), na mesmamedida em que esta sobe, vai enchendo de óleo o espaço da câmara (23), fazendoatravés de um conduto de entrada (24) abastecendo, por sua vez, a válvula anti-retorno (25). Uma câmara de calefação (23) reveste o cilindro do módulo no modo decamisa, mantendo a massa à temperatura de trabalho, que como descrito é de uns 60°C, como se diz, uma temperatura capaz de produzir vapores na câmara (23) que sãoevacuadas através de um orifício (26) situado na zona mais alta da mesma composterior condução refrigerada (27) que condensa os gases para o seu imediatoretorno (28), uma vez condensada. A câmara incorpora um revestimento praticável(29) para sua lavagem e um sistema de entrada e saída de água para sua lavagem.

Uma abertura superior (30) conecta a um tubo (31) pelo qual sai o produto aomenos na mesma medida em que vai entrando, como já descrito, sendo conduzidopara um depósito intermediário (32) que se propala a fase de glicerina. No fundo destedepósito intermediário (32) há um sensor de densidade ou turbidez (33) que se ativana presença de glicerina, enquanto o resto do produto se dirige por um conduto desaída (34) até o módulo seguinte (18) de características similares ao descrito. Onúmero de módulos (18) desta realização preferencial é de 9.

Ao largo desta etapa se vai separando a glicerina, restando ao final umaseparação máxima de duas fases, como um produto em que o óleo inicial tenhadesaparecido restando biodiesel por um lado, glicerina por outro e unida a glicerinasaem os ácidos empregados, assim como a maior parte do álcool excedente. Aglicerina é recolhida em um coletor (35) inferior, passa por um intercambiador de calor(36) e daí para um depósito (37) de 80° C, donde os gases do álcool são conduzidospor tubos (38) à cóluna de destilação (5) para sua re-utilização. Esta operação seapóia com injeção de nitrogênio.

No último dos módulos (18) que compõem esta segunda etapa, se obtém obiodiesel liberado da glicerina, porém com restos de álcool, por este passa acontinuação por um intercambiador de calor (37) a 80° centígrados, desde que sederrama em um depósito (38) e os vapores vão pelo mesmo sistema de recolhimentode gases até a coluna de destilação (5) na qual se recupera o metanol ou etanol parasua re-utilização.

O biodiesel é levado a uma centrifugadora vertical (39), na qual se procede suapurificação e lavagem, tomando em condições de uso e passando ao circuitocomercial (40) para o consumo.

Claims (11)

1. PROCEDIMENTO PARA OBTENÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEOSVEGETAIS DE GRAU DE ACIDEZ VARIÁVEL EM SISTEMA CONTÍNUOcaracterizado por mesclar em uma primeira etapa óleos vegetais de grau de acidezvariável em um reator tubular modular horizontal múltiplo e contínuo com metanol ouetanol na proporção estequiométrica de 1:50 a 1:300 respectivamente à quantidade deácidos gordurosos livres presentes neste meio, na presença de um ácido forte comocatalizador, em uma proporção de 1 a 10 gramas por quilograma de azeite; cadamódulo tem uma capacidade aproximada entre 300 e 400 kg de azeite vegetal econsta de três elementos básicos: o tubo de recepção de azeite mais reativo, umsistema de arandeia perfurado no centro e unida entre si mediante varetas que sedesprendem uniformemente através do tubo, acionadas por um pistão que move ummotor e um revestimento na forma de camisa pela qual circula água quente a umatemperatura de uns 60 graus; cada módulo dispõe ademais, de um sistema deevacuação de gases, vapor de água e metal ou etanol. que é periódica ou vinculadaao passo do azeite de um módulo ao seguinte, controlada por válvulas eletrônicas eajudada pela injeção de ar, nitrogênio ou qualquer gás inerte, discorrendo os referidosgases por um tubo que vai desde a zona superior do módulo até uma coluna dedestilação na qual se perde a água e se condensa o álcool retomando este aoprocesso industrial ao que se incorpora em uma proporção equivalente à evacuada;os módulos se encontram unidos entre si por meio de válvulas de quatro viasou vias múltiplas, que permitem a conexão tanto vertical quanto horizontal através dasmesmas, tornando possível a entrada de azeite, metanol, ácido forte e ar em cadamódulo, assim como a saída de gases para a coluna de destilação e de azeite para omódulo seguinte;cada módulo incorpora um sistema de controle de reações que indica o estadoda reação, um sensor de pressão, um sensor de temperatura e um indicador devolume de pleno, todos integrados no circuito eletrônico que controla o processo;na função da graduação do azeite se programa o passo de um módulo a outro,atendendo o avanço da reação, de tal modo que entre um módulo e o seguinte se dêuma diminuição paulatina da graduação do azeite vegetal; nesta primeira etapa seobtém a partir de um azeite vegetal de alta ou média acidez, um azeite de acidez demenor grau;na segunda etapa ou etapa de transesterificação ou esterificação básica (oualcalina) se mescla o azeite vegetal de <1° de acidez obtido na etapa anterior comMetoxido de sódio ou potássio na proporção estequiométrica de 1:16 a 1:50 a umatemperatura entre 45 e 60° C em um reator vertical modular múltiplo, no qual cadamódulo consta de um tubo vertical de materiais resistentes à pressão e aos reativosempregados que incorporam no seu interior uma série de arandelas fixas, porémextraídas, perfuradas no centro pelas que deslocam o azeite para cima pela pressãoda cabeça de um pistão acionado por um motor que faz as vezes de uma válvula anti-retorno, baixando depois. Quando desce a cabeça do pistão, se mantém abertos osseus orifícios e tubos através dos quais passa a matéria prima e os reativos desde acâmara do pistão até a câmara principal do módulo e fechados quando avança asubida. As válvulas são complementadas por tubos que facilitam o passo de líquidospara a câmara principal do módulo. Um conduto de entrada previsto a sua vez com aválvula anti-retorno enche de azeite o espaço da câmara do pistão, vazia quando acabeça do pistão avança para cima. Uma câmara de calefação que reveste o cilindrodo módulo a modo de camisa, mantém a zona à temperatura de trabalho; conforme vaisubindo o nível do líquido se produz vapores na câmara principal do módulo que sãoevacuados através de um tubo situado na zona superior da mesma com umacondução refrigerada que condensa os gases para seu imediato retorno uma vezcondensados; a câmara incorpora uma cobertura praticável para sua lavagem, assimcomo um sistema de entrada e saída de água à efeitos de limpeza;uma abertura superior conecta a um tubo pelo qual sai o produto ao menos namesma medida em que vai entrando, sendo conduzido a um depósito intermediário emque se celebra a fase de glicerina; no fundo deste depósito intermediário há um sensorde densidade ou de turbidez que se ativa na presença de glicerina, permitindo suasaída para um coletor em que se recorre a glicerina extraída em todos os módulos; odepósito intermediário também tem um tubo em sua parte superior, pelo qual sai oproduto para o módulo seguinte de características similares ao descrito; o número demódulos está em função da capacidade de produção industrial;ao longo desta etapa vai se separando a glicerina, terminando no final umaseparação máxima das duas fases, é dizer, um produto em que o azeite inicial tenhadesaparecido resultando em biodiesel por um lado e glicerina por outro e unida aglicerina sai dos ácidos empregados, assim como a maior parte do álcool excedente; aglicerina retirada no coletor, passa por um intercambiador de calor e daí a um depósitode 80° centígrados, no qual os gases de álcool se separam, sendo conduzidos portubos à coluna de destilação. Esta operação se apóia com injeção de ar, nitrogênio ouqualquer outro gás inerte;no último dos módulos que compõem esta segunda etapa, o biodiesel saiseparado da glicerina, porém portando restos de álcool, porém há de passar por umintercambiador de calor a 80° centígrados e se dirige a um depósito, no qual os gasesdo álcool se separam do biodiesel e também são dirigidos para a coluna de destilação,na qual se recupera o álcool para sua re-utilizaçãc,o biodiesel é levado a uma centrífugadora vertical na qual se procede apurificação e lavagem, ficando em condições de uso e passando ao circuito comercialpara o consumo.

2. PROCEDIMENTO PARA OBTENÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEOSVEGETAIS DE GRAU DE ACIDEZ VARIÁVEL EM SISTEMA CONTÍNUO a partir deazeites vegetais de grau de acidez variável, conforme reivindicação 1, caracterizadopor partir de gordura animal de mais de um grau de acidez no lugar de azeitesvegetais, obtendo-se resultados similares.

3. PROCEDIMENTO PARA OBTENÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEOSVEGETAIS DE GRAU DE ACIDEZ VARIÁVEL EM SISTEMA CONTÍNUO a partir deazeites vegetais de grau de acidez variável, conforme reivindicação 1, caracterizadopela primeira etapa se submeter a pressão e temperatura a mescla de azeite emetanol ou etanol na presença de ácido sulfúrico como ácido forte.

4. PROCEDIMENTO PARA OBTENÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEOSVEGETAIS DE GRAU DE ACIDEZ VARIÁVEL EM SISTEMA CONTÍNUO a partir deazeites vegetais de grau de acidez variável, conforme reivindicação 1, caracterizadopela primeira etapa utilizar metanol ou etanol.

5. PROCEDIMENTO PARA OBTENÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEOSVEGETAIS DE GRAU DE ACIDEZ VARIÁVEL EM SISTEMA CONTÍNUO a partir deazeites vegetais de grau de acidez variável, conforme reivindicação 1, caracterizadopor um modo de realização diferente ao proposto, em que como se vem fazendoconvencionalmente se utiliza um único reator, extração controlada e fracionada notempo dos gases, se produz novamente ajudada com a injeção de ar, nitrogênio ououtro gás inerte.

6. PROCEDIMENTO PARA OBTENÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEOSVEGETAIS DE GRAU DE ACIDEZ VARIÁVEL EM SISTEMA CONTÍNUO a partir deazeites vegetais de grau de acidez variável, conforme reivindicação 1, caracterizadopelos módulos do reator constituírem uma série cujo número está em função dacapacidade de transformação da instalação industrial.

7. PROCEDIMENTO PARA OBTENÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEOSVEGETAIS DE GRAU DE ACIDEZ VARIÁVEL EM SISTEMA CONTÍNUO a partir deazeites vegetais de grau de acidez variável, conforme reivindicação 1, caracterizadopelo revestimento a modo de camisa pelo que circula a água quente que imprime atemperatura apropriada para o processo ou temperatura de trabalho, que é de uns 60graus, alcançar picos de 105°C, para facilitar a evacuação de gases.

8. PROCEDIMENTO PARA OBTENÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEOSVEGETAIS DE GRAU DE ACIDEZ VARIÁVEL EM SISTEMA CONTÍNUO a partir deazeites vegetais de grau de acidez variável, conforme reivindicação 1, caracterizadoporque para favorecer ainda mais a evacuação de gases utilizar para este ar,nitrogênio ou outro gás inerte, ao invés de deixa-lo sair por sua própria inércia.

9. PROCEDIMENTO PARA OBTENÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEOSVEGETAIS DE GRAU DE ACIDEZ VARIÁVEL EM SISTEMA CONTÍNUO a partir deazeites vegetais de grau de acidez variável, conforme reivindicação 1, caracterizadopelos modos alternativos de realização da presente invenção se utilizar um motorhidráulico ou pneumático para mover o pistão dos módulos.

10. PROCEDIMENTO PARA OBTENÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEOSVEGETAIS DE GRAU DE ACIDEZ VARIÁVEL EM SISTEMA CONTÍNUO a partir deazeites vegetais de grau de acidez variável, conforme reivindicação 1, caracterizadopela segunda etapa, ao se separar os gases de álcool e de glicerina, e seremconduzidos pelos tubos à coluna de destilação, se apóia esta operação na injeção dear, nitrogênio ou outro gás inerte no lugar de deixa-lo sair por sua própria inércia.

11. BIODIESEL caracterizado por ser obtido a partir do procedimento descrito nasreivindicações 1 a 10.8. PROCEDIMENTO PARA OBTENÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEOSVEGETAIS DE GRAU DE ACIDEZ VARIÁVEL EM SISTEMA CONTÍNUO a partir deazeites vegetais de grau de acidez variável, conforme reivindicação 1, caracterizadoporque para favorecer ainda mais a evacuação de gases utilizar para este ar,nitrogênio ou outro gás inerte, ao invés de deixa-lo sair por sua própria inércia.9. PROCEDIMENTO PARA OBTENÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEOSVEGETAIS DE GRAU DE ACIDEZ VARIÁVEL EM SISTEMA CONTÍNUO a partir deazeites vegetais de grau de acidez variável, conforme reivindicação 1, caracterizadopelos modos alternativos de realização da presente invenção se utilizar um motorhidráulico ou pneumático para mover o pistão dos módulos.10. PROCEDIMENTO PARA OBTENÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEOSVEGETAIS DE GRAU DE ACIDEZ VARIÁVEL EM SISTEMA CONTÍNUO a partir deazeites vegetais de grau de acidez variável, conforme reivindicação 1, caracterizadopela segunda etapa, ao se separar os gases de álcool e de glicerina, e seremconduzidos pelos tubos à coluna de destilação, se apóia esta operação na injeção dear, nitrogênio ou outro gás inerte no lugar de deixa-lo sair por sua própria inércia.11. BIODIESEL caracterizado por ser obtido a partir do procedimento descrito nasreivindicações 1 a 10.