ES2884940T3 - Método de preparación de alquil éteres de glicerol - Google Patents
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Abstract
Un proceso para la producción de alquil éteres de glicerol (26) mediante eterificación de glicerol con hidrocarburos olefínicos lineales, ramificados o cíclicos (12) que tienen de 2 a 10 átomos de carbono, en presencia de un catalizador ácido homogéneo (13), que comprende una etapa de reacción (1) para la reacción de eterificación de glicerol (11) y dichos hidrocarburos olefínicos (12), y una etapa de neutralización (2) del catalizador ácido con cáustico y separación (23) de la sal formada, en donde la etapa de reacción (1) comienza en un sistema multifásico que comprende una fase de glicerol polar que comprende principalmente glicerol y el catalizador ácido homogéneo, y una fase de olefina no polar que comprende hidrocarburos olefínicos que tienen de 2 a 10 átomos de carbono, y en donde una primera parte de la reacción se lleva a cabo en la fase de glicerol polar, mientras que a medida que avanza la reacción, el sistema multifásico se convierte en una sola fase líquida como una consecuencia del consumo de olefinas y del aumento de la concentración de alquil éteres de glicerol, en cuya una fase líquida la reacción avanza más, en donde la etapa de reacción se lleva a cabo en un reactor del tipo de flujo pistón de forma discontinua o continuamente en una cascada de reactores de tanque con agitación continua (CSTR).
Description
DESCRIPCIÓN
Método de preparación de alquil éteres de glicerol
Campo de la invención
Esta invención se refiere a un proceso avanzado para producir alquil éteres de glicerol con baja cantidad de monoalquil éter mediante la reacción de glicerol e hidrocarburos olefínicos lineales, ramificados o cíclicos, y/o los correspondientes aldehídos, cetonas y alcoholes, en presencia de un catalizador ácido homogéneo que permite la producción de éteres de glicerol libres de subproductos formados por oligomerización de olefinas.
Antecedentes de la invención
En los últimos años, las restricciones ambientales sugirieron la aplicación de biocombustibles como combustible para el transporte. El biodiesel se ha implementado en muchos países como un componente obligatorio del combustible diésel tradicional a base de aceite y la producción de biodiesel a partir de fuentes renovables está rápidamente en aumento. En el proceso de biodiesel, además del biodiesel, derivado de aceites y grasas naturales por transesterificación con alcoholes inferiores como metanol o etanol, también se produce aproximadamente 10 % de glicerol en forma de solución (acuosa) como subproducto. El aumento de la producción de biodiesel resultó en un exceso de glicerol en el mercado químico y alteró los precios del glicerol en el mercado mundial. Una de las posibles soluciones para la sobreproducción de glicerol es la transformación en alquil éteres de glicerol, particularmente en terc-butil éteres de glicerol que se pueden explotar como un aditivo de combustible diésel y biodiesel.
La preparación de alquil éteres de glicerol es una reacción conocida. Los alquil éteres de glicerol pueden formarse mediante la síntesis de Williamson (Ver la patente de Estados Unidos 2,255,916) cuando se añade alcóxido a un haluro de alquilo adecuado para formar el éter, o se puede formar mediante la reacción de alcohol u olefina en presencia de un catalizador ácido. Se han publicado muchas patentes relativas a la producción de alquil éteres de glicerol mediante la reacción de eterificación de glicerol y olefina. Una de las primeras patentes aplicadas en este campo es la US 1,968,033 (publicada en 1934) que describe la formación de éter terciario a partir de glicerol e isobutileno con la ayuda de ácido sulfúrico como catalizador homogéneo.
En general, el procedimiento se lleva a cabo al hacer reaccionar glicerol e isobutileno mediante el uso de un catalizador ácido. Como se describe en la patente US 5,476,971 uno de los métodos para producir butil éter diterciario de glicerol es la reacción de glicerol e isobutileno en un sistema de reacción de dos fases. La mezcla de reacción se separa en fases en un glicerol más pesado y un catalizador que contiene una fase polar y una fase de hidrocarburo más ligera de la que se pueden separar fácilmente los éteres del producto. Como catalizador homogéneo se usó ácido p-toluenosulfónico o metanosulfónico. Otro proceso convencional (US 2007/0238905 A1) describe el proceso para convertir glicerol en alquil éteres de glicerol a partir de glicerol, alcohol alquílico y un catalizador de eterificación para obtener un producto de reacción que comprende alquil éteres de glicerol.
Los alquil éteres de glicerol son excelentes aditivos de oxígeno para combustible diésel y biodiesel. Los di- y trialquil éteres muestran una buena miscibilidad con el combustible diésel comercial y, por tanto, pueden usarse en las concentraciones requeridas para la reducción de emisiones deseada. Como se indica en la patente de Estados Unidos 6,015,440 los terc-butil éteres de glicerol añadidos al combustible de biodiesel demostraron la disminución del punto de enturbiamiento y la mejora de las propiedades de viscosidad del combustible de biodiesel mezclado con terc-butil éteres de glicerol. De acuerdo con la patente US 5,308,365 el uso de derivados de éter de glicerol que, cuando se incorporan en combustible diésel estándar que contiene 30-40 % de aromáticos, proporciona emisiones reducidas de materia particulada, hidrocarburos, monóxido de carbono y emisión de aldehídos no regulados. La solicitud internacional WO 2007/061903 A1 se refiere a composiciones que incluyen un alcohol y una mezcla de éteres de glicerol, potencialmente derivados de fuentes renovables. Cuando se combinan con mezclas de gasolina/etanol, los éteres de glicerol pueden reducir la presión de vapor del etanol y aumentar la economía de combustible. Cuando se añaden a mezclas de combustible diésel/alcohol, los éteres de glicerol mejoran el índice de cetano de las mezclas. La patente US 5,578,090 describe una composición de aditivo para combustible que incluye alquil ésteres de ácidos grasos y éteres de glicerilo preparada mediante eterificación de glicerol con una o más olefinas en presencia de catalizador ácido. La utilización de glicerol crudo del proceso de transesterificación se indica en la patente US 2007/0283619 A1. En el proceso de transesterificación se aplicó un catalizador heterogéneo. El subproducto de glicerol de este proceso está libre de catalizador y tiene al menos un 98 % de pureza. No contiene metales, sales de neutralización y no requiere purificación adicional. El glicerol obtenido se puede usar directamente en una reacción de eterificación con isobutileno en presencia de un catalizador ácido. Varias propiedades típicas de las solicitudes de patente citadas se enumeran a continuación:
El documento US 2,255,916 por Doelling se relaciona con los éteres de glicerol producidos por la síntesis de Williamson.
El documento US 1,968,033 por Evans enseña la reacción para preparar éteres terciarios de glicerol mediante el uso de glicerol e isobutileno en presencia de ácido sulfúrico.
El documento US 5,476,971 por Gupta describe el proceso para la preparación de la preparación de butil éter diterciario en las dos fases líquidas separadas compuestas por glicerol e isobutileno mediante el uso de un catalizador homogéneo.
El documento US 2007/0238905 por Arredondo patenta la forma de producir alquil éteres de glicerol al hacer reaccionar glicerol con el correspondiente alcohol alquílico.
El documento US 6,015,440 de Noureddini se refiere a la composición mejorada de biodiesel compuesta de ésteres metílicos y éteres de glicerol producidos a partir del subproducto de glicerol purificado formado en el proceso de transesterificación.
El documento US 5,308,365 por Kesling describe la influencia positiva de los derivados dialquilo y trialquilo de glicerol sobre las emisiones de materia particulada cuando se incorporan en el combustible diésel convencional. El documento WO 2007/061903 por Bradin se refiere a composiciones que incluyen una mezcla de éteres de glicerol, que cuando se combinan con mezclas de gasolina/etanol, pueden reducir la presión de vapor del etanol. El documento US 5,578,090 por Bradin trata de la composición de combustible que incluye alquil ésteres de ácidos grasos y éteres de glicerilo, preparados mediante eterificación de glicerol con una o más olefinas en presencia de catalizador ácido.
El documento US 2007/0283619 por Hill proporciona un proceso donde el subproducto de glicerol no tratado (de la transformación de triglicéridos) se hace reaccionar con un hidrocarburo olefínico para formar éteres de glicerol. Breve descripción de la invención
La presente invención se define mediante el proceso como se reivindica en la reivindicación 1.
Se describe el proceso de producción de alquil éteres de glicerol por reacción de glicerol con hidrocarburos olefínicos lineales, ramificados o cíclicos, y/o los correspondientes aldehídos, cetonas y alcoholes, que tienen de 2 a 10 átomos de carbono en presencia de un catalizador ácido homogéneo. De acuerdo con la invención, la primera y más importante parte de la reacción con olefina, preferentemente isobutileno, se lleva a cabo en la fase de glicerol polar de un sistema multifásico. El catalizador ácido homogéneo como ácido p-toluenosulfónico, ácido metanosulfónico, pero preferentemente ácido sulfúrico debido a su bajo precio, se disuelve en la fase de glicerol polar donde tiene lugar la reacción de eterificación. La solubilidad del hidrocarburo olefínico en esta fase es demasiado baja para formar dímeros de olefina. A medida que avanza la reacción, aumentan las concentraciones de productos de reacción y disminuye la cantidad de fase de olefina. En esto, para la oligomerización de olefinas, se forma una fase de reacción menos crítica de la reacción de eterificación. El proceso consta de dos etapas secuenciales y esenciales: 1) etapa de eterificación donde el glicerol se hace reaccionar por catálisis homogénea con una olefina que contiene 2-10 átomos de carbono en una fase de glicerol polar, donde se elimina la oligomerización de olefinas debido a la concentración insuficiente del catalizador en la fase de hidrocarburo olefínico; 2) etapa de neutralización donde el catalizador ácido se neutraliza con cáustico y la sal formada se separa con un método de separación apropiado. Además de neutralizar el catalizador, esta etapa es la salida de sales. En caso de que las sales estén presentes en la alimentación de glicerol, esta etapa, a través de la salida de sal, evita la acumulación de sales causada por el reciclaje de componentes de alto punto de ebullición. Opcionalmente, se pueden integrar operaciones unitarias adicionales al proceso, pero no son necesarias, por ejemplo: una unidad de destilación donde los componentes de bajo punto de ebullición, glicerol y monoalquil éter pueden separarse del producto de di- y tri-alquil éter; etc.
Descripción detallada de la invención
De acuerdo con la presente invención se describe un proceso para la producción de alquil éteres de glicerol con una baja cantidad de monoéteres y libres de subproductos formados por la oligomerización de olefinas catalizada con catalizador homogéneo. Con referencia a la figura 1, se muestra una modalidad de un proceso que describe una reacción de eterificación realizada en el reactor de eterificación 1 que puede incluir, por ejemplo, un reactor de funcionamiento continuo o discontinuo. La figura 1 muestra que las corrientes de alimentación comprenden el glicerol 11; olefina 12, preferentemente isobutileno y catalizador homogéneo 13, preferentemente ácido sulfúrico. La corriente reciclada 25 de operaciones unitarias adicionales puede conducirse al primer paso de reacción junto con los componentes de alimentación. Dicha corriente de alimentación de glicerol se puede obtener mediante cualquier método, pero preferentemente se puede usar glicerol tratado o sin tratar a partir de un proceso de transesterificación. El término "olefina" se refiere a un hidrocarburo insaturado lineal, ramificado o cíclico, que contiene de 2 a 10 átomos de carbono, pero preferentemente etileno, propileno y/o isobutileno, y/o los correspondientes aldehídos, cetonas y alcoholes. La relación molar de hidrocarburo olefínico y/o los correspondientes aldehídos, cetonas y alcoholes, y glicerol es de al menos 0,1:1 y puede ser tan alta como 10:1, pero preferentemente 2:1 donde el rendimiento de dialquiléter de dialquilo de glicerol es el más alto. En la siguiente parte de la descripción, solo se usan olefinas como posible alimentación. La primera y para la reacción de oligomerización olefínica también el período más crítico de la reacción opera en un sistema de dos fases. La fase de
glicerol polar inferior comprende principalmente glicerol y el catalizador ácido homogéneo, la fase de hidrocarburo no polar superior consiste principalmente en olefina, preferentemente etileno, propileno y/o isobutileno. El catalizador homogéneo, predominantemente disuelto en la fase polar, evita la formación de dímeros de olefina debido a la baja solubilidad del hidrocarburo olefínico en la fase de glicerol polar y la reacción entre glicerol y olefina es más factible que la reacción entre dos moléculas de olefina. Además, el catalizador homogéneo es casi insoluble en la fase de olefina no polar y, por lo tanto, se minimiza la oligomerización de la olefina. El catalizador es un catalizador ácido homogéneo tal como ácido p-toluenosulfónico, ácido metanosulfónico, pero preferentemente ácido sulfúrico económico que no tiene que ser reciclado.
A medida que avanza la reacción, la concentración de alquil éteres de glicerol en la fase de glicerol aumenta, lo que resulta una polaridad más baja y una solubilidad más alta de la olefina en esta fase. Además, la olefina se consume continuamente mediante la reacción de eterificación. Como una consecuencia, el sistema de reacción se convierte en una sola fase líquida. Ahora, la concentración de isobutileno ya ha disminuido hasta tal punto que casi no se produce una oligomerización olefínica extra. La concentración absoluta de olefinas puede ser baja, sin embargo, la concentración de olefinas es relativamente alta en comparación con la concentración de olefinas en la fase de glicerol polar al comienzo de la reacción. Esta concentración de olefinas relativamente alta resulta en una velocidad de reacción de eterificación bastante alta. Las ventajas de la presente invención son que las propiedades positivas de un sistema de dos fases al comienzo de la reacción (baja cantidad de oligomerización de olefinas por formación de producto) se combinan con las propiedades positivas de un sistema de una fase en la última etapa de la reacción (velocidad de reacción relativamente alta). El reactor de eterificación puede operar de forma discontinua o continuamente. Si se usa un reactor discontinuo, el sistema de dos fases líquidas se transfiere a un sistema de una fase en función del tiempo. La reacción de eterificación es una reacción consecutiva y, por lo tanto, se puede ejecutar mejor en un reactor de flujo pistón. Para un funcionamiento continuo, el comportamiento del flujo pistón se puede abordar con varios CSTR en serie. En dependencia del número de CSTR en serie, las dos fases líquidas existen en el primer o varios primeros reactores, en los siguientes reactores solo se puede encontrar una fase líquida.
Las temperaturas de reacción pueden variar entre 40 °C y 180 °C, preferentemente entre 60 °C y 90 °C. El catalizador homogéneo se puede usar en una cantidad de 0,1 % en peso a 10 % en peso, preferentemente de 0,5 % en peso a 6 % en peso. Las presiones del proceso, en las diversas etapas del proceso, varían desde: 0,1 MPa (1 atm) hasta 10,1 MPa (100 atm) pero preferentemente están en el intervalo de 0,3 MPA (3 atm) hasta 5,1 MPa (50 atm).
La mezcla de reacción de la etapa de reacción 1 pasa por la línea 14 a las unidades de operación opcionales A. La corriente 21 comprende principalmente la mezcla de mono-, di- y trialquil éteres de glicerol, glicerol, isobutileno, agua y catalizador. Esta mezcla se neutraliza en la siguiente etapa de neutralización 2 al añadir cáustico 22 en forma pura o en forma de solución acuosa, por ejemplo, pero sin limitarse a KOH, NaOH, Ca(OH)2, NaHCO3 , etc. La sal formada a partir del catalizador cáustico y ácido añadido se elimina con un método apropiado de la mezcla de productos a través de la línea 23. Las sales y diversas impurezas posiblemente presentes en la alimentación de glicerol crudo procesado originada en el proceso de transesterificación se eliminan del sistema mediante la etapa de neutralización y separación 2. Esta operación evita que las sales se acumulen en el proceso a través del reciclaje 25. La corriente de flujo de producto 24 se puede alimentar a unidades operativas adicionales tales como, por ejemplo, una unidad de destilación donde los alquil-éteres de glicerol 26 finales se purifican a partir de posibles componentes de bajo punto de ebullición. El producto de fondo de la unidad de destilación consiste predominantemente en glicerol y monoalquil éter de glicerol y se puede reciclar a la reacción de eterificación a través de la línea 25, o se puede separar en un proceso de separación aguas abajo opcional y usarse como tal.
La ventaja de este proceso es que el producto final está libre de oligómeros olefínicos que no se forman en la reacción debido a las condiciones de reacción apropiadas, un catalizador homogéneo insoluble en la fase olefínica y que lleva a cabo el primer período de eterificación en fases separadas. Una segunda ventaja de este proceso es que debido a la salida de sal, el glicerol con un cierto contenido de sal se puede procesar en combinación con un reciclado de monoalquil éter y glicerol sin reaccionar. Además, el producto de reacción final tiene un bajo contenido de monoéter de glicerol que, cuando se añade al biodiesel, combustible diésel o gasolina, aumenta la solubilidad del agua en el combustible.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos de la etapa de reacción para preparar alquil éteres de glicerol, de acuerdo con la invención, ilustran los excelentes rendimientos de éteres de glicerol obtenidos mediante parámetros variables.
Descripción de la configuración experimental
Los experimentos se ejecutaron en un reactor lacio agitado operado de forma discontinua con un volumen total de 8 litros. El reactor estaba equipado con deflectores, una camisa, un manómetro, un indicador de temperatura, una válvula de drenaje, un embudo, un sistema de dosificación de isobutileno, un sistema de dosificación de ácido y una válvula de alivio de presión. Para las reacciones modelo se usó isobutileno como hidrocarburo olefínico. El sistema
de dosificación de isobutileno consta de una botella de gas de isobutileno, una bomba de gas de 300 ml y un tubo de interconexión con válvulas manuales. El reactor se calienta con ayuda de un baño termostático estándar con control de temperatura. La velocidad de agitación se puede manipular con ayuda de un convertidor de frecuencia.
El esquema se presenta en el diagrama de flujo de la Figura 2.
Se inició un experimento al añadir la cantidad solicitada de glicerol en el reactor mediante el uso de la línea de suministro de líquido con embudo. A continuación, se añadió la cantidad solicitada de isobutileno (como un líquido) mediante llenado y vaciado consecutivos de la bomba de gas de 300 ml. Subsecuentemente, se desconectó el embudo y se realizó la conexión de suministro de ácido al reactor. La cantidad solicitada de un catalizador homogéneo se disolvió en algo de glicerol y se añadió al recipiente de suministro de ácido de 75 ml conectado a la válvula manual debajo del embudo. La temperatura del baño termostático se estableció en el punto de referencia solicitado. Cuando la temperatura dentro del reactor se acercó al punto de ajuste solicitado, se suministró la mezcla de ácido/glicerol al recipiente del reactor y se encendió el agitador. Cada experimento continuó hasta que se notificó una caída significativa de la presión (varios bares). Al final de cada experimento se tomó una muestra líquida para su análisis. Se usó un cromatógrafo de gases para el análisis.
Ejemplo (Comparativo) Núm. 1
Temperatura 60 °C
Relación inicial Isobutileno: Glicerol 0,5 mol: 1 mol
Conversión de glicerol en equilibrio 38 %
Tiempo de reacción 10 horas
Tipo de catalizador Heterogéneo
Catalizador Amberlyst 15 seco
Concentración de catalizador 5 % en peso de la cantidad inicial de glicerol
Ejemplo (Comparativo) Núm. 2
Temperatura 60 °C
Relación inicial Isobutileno: Glicerol 2 mol: 1 mol
Conversión de glicerol en equilibrio 94 %
Tiempo de reacción 7 horas
Tipo de catalizador Heterogéneo
Catalizador Amberlyst 15 seco
Concentración de catalizador 5 % en peso de la cantidad inicial de glicerol
Ejemplo (Comparativo) Núm. 3
Temperatura 60 °C
Relación inicial Isobutileno: Glicerol 5 mol: 1 mol
Conversión de glicerol en equilibrio 100 %
Tiempo de reacción 7 horas
Tipo de catalizador Heterogéneo
Catalizador Amberlyst 35 seco
Concentración de catalizador 5 % en peso de la cantidad inicial de glicerol
Ejemplo Núm. 4
Temperatura 80 °C
Relación inicial Isobutileno: Glicerol 0,5 mol: 1 mol
Conversión de glicerol en equilibrio 33 %
Tiempo de reacción 7 horas
Tipo de catalizador Homogéneo
Catalizador Ácido sulfúrico
Concentración de catalizador 1 % en peso de la cantidad inicial de glicerol
Ejemplo (Comparativo) Núm. 5
Temperatura 80 °C
Relación inicial Isobutileno: Glicerol 2 mol: 1 mol
Conversión de glicerol en equilibrio 90 %
Tiempo de reacción 7 horas
Tipo de catalizador Heterogéneo
Catalizador Amberlyst 35 seco
Concentración de catalizador 5 % en peso de la cantidad inicial de glicerol
Ejemplo (Comparativo) Núm. 6
Temperatura 80 °C
Relación inicial Isobutileno: Glicerol 5 mol: 1 mol
Conversión de glicerol en equilibrio 99 %
Tiempo de reacción 7 horas
Tipo de catalizador Heterogéneo
Catalizador Amberlyst 35 seco
Concentración de catalizador 5 % en peso de la cantidad inicial de glicerol
Ejemplo (Comparativo) Núm. 7
Temperatura 100 °C
Relación inicial Isobutileno: Glicerol 0,5 mol: 1 mol
Conversión de glicerol en equilibrio 27 %
Tiempo de reacción 7 horas
Tipo de catalizador Heterogéneo
Catalizador Amberlyst 15 seco
Concentración de catalizador 5 % en peso de la cantidad inicial de glicerol
Ejemplo Núm. 8
Temperatura 100 °C
Relación inicial Isobutileno: Glicerol 2 mol: 1 mol
Conversión de glicerol en equilibrio 84 %
Tiempo de reacción 7 horas
Tipo de catalizador Homogéneo
Catalizador Ácido sulfúrico
Concentración de catalizador 5 % en peso de la cantidad inicial de glicerol
Ejemplo (Comparativo) Núm. 9
Temperatura 100 °C
Relación inicial Isobutileno: Glicerol 5 mol: 1 mol
Conversión de glicerol en equilibrio 99 %
Tiempo de reacción 7 horas
Tipo de catalizador Heterogéneo
Catalizador Amberlyst 35 seco
Concentración de catalizador 5 % en peso de la cantidad inicial de glicerol
Ejemplo (Comparativo) Núm. 10
Temperatura 68 °C
Relación inicial Isobutileno: Glicerol 2 mol: 1 mol
Conversión de glicerol en equilibrio 100 %
Tiempo de reacción 7 horas
Tipo de catalizador Heterogéneo
Catalizador Amberlyst 35 seco
Concentración de catalizador 5 % en peso de la cantidad inicial de glicerol
Ejemplo Núm. 11
Temperatura 66 °C
Relación inicial Isobutileno: Glicerol 2 mol: 1 mol
Conversión de glicerol en equilibrio 97,2 %
Tiempo de reacción 10 horas
Tipo de catalizador Homogéneo
Catalizador Ácido sulfúrico
Concentración de catalizador 0,5 % en peso de la cantidad inicial de glicerol
Ejemplo Núm. 12
Temperatura 65 °C
Relación inicial Isobutileno: Glicerol 4 mol: 1 mol
Conversión de glicerol en equilibrio 100 %
Tiempo de reacción 12 horas
Tipo de catalizador Homogéneo
Catalizador Ácido sulfúrico
Concentración de catalizador 1 % en peso de la cantidad inicial de glicerol
Ejemplo Núm. 13
Temperatura 78 °C
Relación inicial Isobutileno: Glicerol 4 mol: 1 mol
Conversión de glicerol en equilibrio 100 %
Tiempo de reacción 13 horas
Tipo de catalizador Homogéneo
Catalizador Ácido sulfúrico
Concentración de catalizador 1 % en peso de la cantidad inicial de glicerol
Ejemplo Núm. 14
Temperatura 60 °C
Relación inicial Isobutileno: Glicerol 5 mol: 1 mol
Conversión de glicerol en equilibrio 74 %
Tiempo de reacción 10 horas
Tipo de catalizador Homogéneo
Catalizador Ácido sulfúrico
Concentración de catalizador 1 % en peso de la cantidad inicial de glicerol
Ejemplo (Comparativo) Núm. 15
Temperatura 80 °C
Relación inicial Isobutileno: Glicerol 2 mol: 1 mol
Conversión de glicerol en equilibrio 44 %
Tiempo de reacción 8 horas
Tipo de catalizador Heterogéneo
Catalizador Amberlyst 15 seco
Concentración de catalizador 5 % en peso de la cantidad inicial de glicerol
Ejemplo Núm. 16
Temperatura 100 °C
Relación inicial Isobutileno: Glicerol 0,5 mol: 1 mol
Conversión de glicerol en equilibrio 13 %
Tiempo de reacción 9 horas
Tipo de catalizador Homogéneo
Catalizador Ácido sulfúrico
Concentración de catalizador 1 % en peso de la cantidad inicial de glicerol
Claims (12)
1. Un proceso para la producción de alquil éteres de glicerol (26) mediante eterificación de glicerol con hidrocarburos olefínicos lineales, ramificados o cíclicos (12) que tienen de 2 a 10 átomos de carbono, en presencia de un catalizador ácido homogéneo (13), que comprende
una etapa de reacción (1) para la reacción de eterificación de glicerol (11) y dichos hidrocarburos olefínicos (12) , y
una etapa de neutralización (2) del catalizador ácido con cáustico y separación (23) de la sal formada, en donde la etapa de reacción (1) comienza en un sistema multifásico que comprende una fase de glicerol polar que comprende principalmente glicerol y el catalizador ácido homogéneo, y una fase de olefina no polar que comprende hidrocarburos olefínicos que tienen de 2 a 10 átomos de carbono, y
en donde una primera parte de la reacción se lleva a cabo en la fase de glicerol polar, mientras que a medida que avanza la reacción, el sistema multifásico se convierte en una sola fase líquida como una consecuencia del consumo de olefinas y del aumento de la concentración de alquil éteres de glicerol, en cuya una fase líquida la reacción avanza más,
en donde la etapa de reacción se lleva a cabo en un reactor del tipo de flujo pistón de forma discontinua o continuamente en una cascada de reactores de tanque con agitación continua (CSTR).
2. El proceso de la reivindicación 1, en donde en la segunda parte de la reacción en donde solo se observa una fase, la velocidad de la reacción de eterificación es relativamente alta.
3. Un proceso de la reivindicación 1 o 2, que comprende un reciclado (25) del glicerol y/o monoéter.
4. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la reacción se lleva a cabo de manera continua, y en donde la fase de glicerol polar y la fase de olefina no polar existen en el primer o varios primeros reactores, y en los siguientes uno o más reactores solo se encuentra una fase líquida.
5. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 4, en donde la reacción se lleva a cabo en un intervalo de temperatura de 40 a 180 °C, y preferentemente de 60 a 90 °C, y a una presión de proceso, que varía de 0,1 MPa (1 atm) hasta 10,1 MPa (100 atm), preferentemente en el intervalo de 0,3 MPa (3 atm) hasta 5,1 MPa (50 atm).
6. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde se usa glicerol tratado o sin tratar, que contiene un cierto nivel de sal.
7. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el catalizador ácido homogéneo (13) se selecciona del grupo que comprende ácido sulfúrico, ácido p-toluenosulfónico y ácido metanosulfónico.
8. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la cantidad de catalizador ácido está entre 0,1 - 10 % en peso, preferentemente entre 0,5 y 6 % en peso.
9. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el hidrocarburo olefínico (12) que tiene de 2 a 10 átomos de carbono y glicerol se aplican en un intervalo de relación molar de 0,1:1 y 10:1.
10. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde el hidrocarburo olefínico es isobutileno.
11. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el cáustico se añade en forma pura o en forma de solución en agua.
12. El proceso como se reivindicó en la reivindicación 11, en donde el cáustico se elige de KOH, NaOH, Ca(OH)2 y NaHCOa.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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