PROCEDIMIENTO DE VAPORIZACIÓN DE GLICEROL.

Procedimiento de vaporización de soluciones acuosas de glicerol en un lecho fluidizado que contiene un sólido inerte mantenido a una temperatura comprendida entre 220 y 350ºC

La presente invención tiene por objeto un procedimiento de vaporización de soluciones acuosas de glicerol en un lecho fluidizado que contiene un sólido inerte, permitiendo eliminar simultáneamente las 10 impurezas presentes en estas soluciones o generadas durante la evaporización.

El glicerol es un producto químico, el 1, 2, 3-propanotriol, que puede ser obtenido ya sea por síntesis química a partir del propileno, ya sea como coproducto formado durante la metanólisis de los aceites vegetales.

La metanólisis de los aceites vegetales puede efectuarse según diferentes procedimientos,

15 particularmente utilizando una catálisis homogénea tal como la soda o el metilato de sodio en solución en el metanol, o utilizando una catálisis heterogénea. Se podrá consultar sobre este tema en el artículo de D. Ballerini et al. en la actualidad química de noviembre-diciembre de 2002. La metanólisis de los aceites vegetales conduce, de una parte a ésteres metílicos, y de otra parte al glicerol. Los ésteres metílicos son empleados particularmente como carburantes o combustibles en el gasóleo y el combustible doméstico. Con el desarrollo de los carburantes de orígenes renovables, y particularmente de ésteres metílicos de aceites vegetales (EMHV), la producción de glicerol según esta vía de obtención aumenta fuertemente, representando al glicerol del orden del 10% del peso del aceite transformado.

El glicerol proveniente de aceites vegetales es un producto natural de origen renovable que es 25 cada vez más y más disponible. En el marco actual del nuevo concepto de química verde, y más generalmente del desarrollo sostenido, se hace más y más interesante valorizar este producto.

Sin embargo, los procedimientos de producción de los EMVH conducen al glicerol más o menos puro y más o menos diluido en agua. Generalmente, estas son soluciones acuosas de glicerol más o menos puras que son denominadas glicerina, según la definición adoptada por “The Soap and Detergent Association” (Soaps and Detergents: A theoretical and Practical Review, Miami Beach Fla., Oct 12-14 1994, chapter 6 pp 172-206. Ed: L Spitz, AOCS Press, Champaign). La glicerina bruta tiene en general una composición del orden de 88….% de glicerol, 9-10% de agua y 2-3% de impurezas. Particularmente, puede contener impurezas tales como sales básicas (por ejemplo sodio o potasio), de compuestos orgánicos no glicerinados, metanol o residuos de aceites vegetales. En ciertas aplicaciones del glicerol, la presencia de estas impurezas es particularmente perjudicial para las reacciones utilizadas o para la calidad de los productos finales. Por ejemplo, en el caso de la producción de acroleína, la presencia de sales de sodio o de potasio es perjudicial para la reacción catalítica de deshidratación del glicerol en acroleína, pues estas sales son capaces de envenenar los sitios ácidos de los catalizadores utilizados.

Por consiguiente, las soluciones acuosas de glicerol brutas o glicerina necesitan generalmente un 40 tratamiento previo antes de la utilización, o un tratamiento de purificación para considerar nuevas aplicaciones.

Además, es a menudo necesario no solamente eliminar las impurezas indeseables para la aplicación considerada, sino también concentrar la solución acuosa, incluso vaporizar la solución acuosa, empleando ciertos procedimientos industriales el glicerol bajo forma de vapor. Estas operaciones son delicadas pues es conocido que el glicerol puede descomponerse, en particular en acroleína, y conducir a polímeros tales como el poliglicerol.

Diferentes tecnologías de purificación del glicerol han sido descritas en la literatura. En efecto, se trata de un producto del que se conocen más de 1.500 aplicaciones diferentes, necesitando todas calidades particulares, en particular existe un grado “Farmacopea” que necesita una alta pureza de glicerol.

10 Entre los métodos utilizados o estudiados para la purificación y la evaporación del glicerol, se citará particularmente los que son descritos por G.B. DSouza, dans J. Am. Oil ChemistsSoc. November

1.979 (Vol 56) 812A, par Steinberner U et al., dans Fat. Sci. Technol. (1.987), 89 Jahrgang Nr.8, pp 297303, et par Anderson D.D. et al. dans Soaps and Detergents: A theoretical and Practical Review, Miami Beach Fla., Oct. 12-14 1.994, chapter 6 pp 172-206. Ed: L Spitz, AOCS Press, Champaign.

15 Los tratamientos de soluciones brutas de glicerol propuestas apuntan la eliminación de sales disueltas e impurezas orgánicas provenientes de cuerpos grasos, la eliminación del color, un aumento del contenido en glicerol, o la vaporización del glicerol, según la aplicación final considerada.

En particular, para alcanzar estos objetivos, pueden ser realizados una evaporación, una destilación, un tratamiento con calor (para neutralizar los ácidos grasos residuales) seguido de una 20 filtración, un tratamiento por intercambio iónico, o por exclusión iónica, una separación por ósmosis

inversa o una electrodiálisis.

Evaporadores con múltiples efectos son utilizados por ejemplo para concentrar soluciones de glicerol diluidas. Con un evaporador de triple efecto, es así posible evaporar 2,4 Kg de agua con 1 Kg de vapor.

25 La destilación es una de las técnicas utilizadas para concentrar y purificar la glicerina. Como el glicerol comienza a descomponerse hacia los 202ºC, sea bien por debajo de su punto de ebullición (293ºC), es necesario destilar en varias etapas la glicerina utilizando una presión reducida. En ciertos casos, la destilación se hace por operaciones discontinuas hasta que las sales y los compuestos no volátiles sean acumulados suficientemente en la mezcla. La operación es detenida entonces y la mezcla descargada de impurezas antes de reiniciar la destilación. La evaporación se efectúa bajo vacío, y la condensación parcial del glicerol (que va a condensar antes el agua) que sale de la unidad permite obtener directamente un glicerol concentrado. Típicamente, se utilizan presiones de 10 mm de Hg, para una temperatura de 160165ºC, lo que da presiones bajas parciales de glicerol en fase de vapor.

La glicerina destilada contiene entonces compuestos coloreados. Es entonces necesario decolorar 35 la glicerina para aplicaciones farmacéuticas y alimentarias. Típicamente se añade carbón activado a la glicerina para decolorarla.

Se ha desarrollado también la purificación de la glicerina por exclusión iónica y se utilizan resinas iónicas para separar las sales iónicas solubles en solución acuosa de los compuestos no iónicos como el glicerol. Es una técnica que evita el consumo de calor y de regenerantes químicos, y que permite

40 purificar flujos fuertemente contaminados como la glicerina bruta, utilizando solamente el agua como regenerante químico.

Las soluciones acuosas de glicerol que están débilmente contaminadas por sales pueden ser intercambiadas simplemente sobre resinas ácidas y básicas. Las soluciones de glicerol así purificadas pueden entonces ser concentradas por evaporación.

5 La técnica de ósmosis inversa, basada sobre una separación sobre membrana semipermeable aplicando una presión ha sido propuesta para la concentración de flujos particularmente diluidos en glicerol.

Soluciones de glicerina y de soda en metanol obtenidas después de la transesterificación del aceite de colza han sido desmineralizadas por electrodiálisis por membrana para producir glicerina pura. 10 Esta técnica se describe en la referencia: Schaffner, F. et al. Proc. – World Filtr. Congr. 7th, Volume 2,

629-633.

En los métodos propuestos para evaporar las soluciones acuosas de glicerol, el control de la temperatura es muy crítico pues pueden tener lugar ciertas reacciones indeseables, tales como la formación de compuestos nitrogenados por degradación de materia proteínica presente en la glicerina, la formación de éster de glicerina volátil por reacción con jabones de baja masa molar, la formación de poliglicerol, la formación de glicerina, la formación de acroleína que contribuye a los olores del producto final. Es por lo tanto importante limitar los tiempos de permanencia de la glicerina a alta temperatura, así como esta temperatura. Los procedimientos de evaporación utilizados de forma tradicional no permiten por lo tanto tener presiones parciales elevadas de glicerol en fase de vapor. Por otro lado, es a menudo

20 necesario...

5 Reivindicaciones

1. Procedimiento de vaporización de soluciones acuosas de glicerol en un lecho fluidizado que contiene un sólido inerte mantenido a una temperatura comprendida entre 220 y 350ºC.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el sólido inerte es arena, polvo de vidrio o de cuarzo, carburo de silicio, o un sólido de superficie específica baja.

10 3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el sólido se regenera en un segundo lecho fluidizado operado en continuo.

4. Utilización de un lecho fluidizado que contiene un sólido inerte para vaporizar y purificar soluciones acuosas de glicerol.