PROCEDIMIENTO DESTINADO A LA TRANSESTERIFICACIÓN DE ÉSTER.
Procedimiento destinado a la transesterificación de al menos un componente,
que comprenda al menos un grupo éster, con al menos un componente que comprenda al menos un grupo hidroxilo, caracterizado porque al procedimiento se le agrega lodo rojo, el cual es producido por el proceso Bayer utilizado para la producción de aluminio, como componente fomentador de la reacción
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2007/054062.
Solicitante: KRAUSE-RÖHM-SYSTEME AG.
Nacionalidad solicitante: Alemania.
Dirección: POSTFACH 40 14 66 80714 MUNCHEN ALEMANIA.
Inventor/es: KRAUSE,EBERHARD, ROHM,VALENTIN.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 25 de Abril de 2007.
Fecha Concesión Europea: 1 de Septiembre de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C05D9/00 QUIMICA; METALURGIA. › C05 FERTILIZANTES; SU FABRICACION. › C05D FERTILIZANTES INORGANICOS NO CUBIERTOS POR LAS SUBCLASES C05B, C05C; FERTILIZANTES QUE PRODUCEN DIOXIDO DE CARBONO. › Otros fertilizantes inorgánicos.
- C05F7/00B
- C07C67/03 C […] › C07 QUIMICA ORGANICA. › C07C COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos macromoleculares C08; producción de compuestos orgánicos por electrolisiso electroforesis C25B 3/00, C25B 7/00). › C07C 67/00 Preparación de ésteres de ácidos carboxílicos. › por reacción de un grupo éster con un grupo hidroxilo.
- C11C3/00B
Clasificación PCT:
- C01F7/06 C […] › C01 QUIMICA INORGANICA. › C01F COMPUESTOS DE BERILIO, MAGNESIO, ALUMINIO, CALCIO, ESTRONCIO, BARIO, RADIO, TORIO O COMPUESTOS DE LOS METALES DE LAS TIERRAS RARAS (hidruros metálicos C01B 6/00; sales de oxácidos de halógenos C01B 11/00; peróxidos, sales de los perácidos C01B 15/00; sulfuros o polisulfuros de magnesio, calcio, estroncio o bario C01B 17/42; tiosulfatos, ditionitos, politionatos C01B 17/64; compuestos que contienen selenio o teluro C01B 19/00; compuestos binarios del nitrógeno con metales C01B 21/06; azidas C01B 21/08; amidas metálicas C01B 21/092; nitritos C01B 21/50; fosfuros C01B 25/08; sales de los oxácidos del fósforo C01B 25/16; carburos C01B 32/90; compuestos que contienen silicio C01B 33/00; compuestos que contienen boro C01B 35/00; compuestos que tienen propiedades de tamices moleculares pero que no tienen propiedades de cambiadores de base C01B 37/00; compuestos que tienen propiedades de tamices moleculares y de cambiadores de base, p. ej. zeolitas cristalinas, C01B 39/00; cianuros C01C 3/08; sales del ácido ciánico C01C 3/14; sales de cianamida C01C 3/16; tiocianatos C01C 3/20; procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; obtención a partir de mezclas, p. ej. a partir de minerales, de compuestos metálicos que son los compuestos intermedios de un proceso metalúrgico para la obtención de un metal libre C22B; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › C01F 7/00 Compuestos de aluminio. › por tratamiento de minerales aluminosos con hidróxidos alcalinos.
- C05D9/00 C05D […] › Otros fertilizantes inorgánicos.
- C07C67/03 C07C 67/00 […] › por reacción de un grupo éster con un grupo hidroxilo.
- C07C69/24 C07C […] › C07C 69/00 Esteres de ácidos carboxílicos; Esteres del ácido carbónico o del ácido halofórmico. › esterificados por compuestos monohidroxilados.
- C07C69/52 C07C 69/00 […] › Esteres de ácidos acíclicos carboxílicos insaturados cuyo grupo carboxilo esterificado está unido a un átomo de carbono acíclico.
- C07C69/533 C07C 69/00 […] › Esteres de ácidos monocarboxílicos con un solo enlace doble carbono-carbono.
- C11C3/10 C […] › C11 ACEITES, GRASAS, MATERIAS GRASAS O CERAS ANIMALES O VEGETALES; SUS ACIDOS GRASOS; DETERGENTES; VELAS. › C11C ACIDOS GRASOS OBTENIDOS A PARTIR DE GRASAS, ACEITES O CERAS; VELAS; GRASAS, ACEITES O ACIDOS GRASOS OBTENIDOS POR MODIFICACION QUIMICA DE GRASAS, ACEITES O ACIDOS GRASOS. › C11C 3/00 Grasas, aceites o ácidos grasos obtenidos por modificación química de grasas, aceites o ácidos grasos, p. ej. por ozonólisis (grasas o aceites sulfonados C07C 309/62; grasas epoxidadas C07D 303/42; aceites vulcanizados, p.ej. pseudocaucho C08H 3/00). › por interesterificación.
- C11D1/00 C11 […] › C11D COMPOSICIONES DETERGENTES; UTILIZACION DE UNA SOLA SUSTANCIA COMO DETERGENTE; JABON O SU FABRICACION; JABONES DE RESINA; RECUPERACION DE LA GLICERINA. › Composiciones de detergentes a base esencialmente de compuestos tensioactivos; Utilización de estos compuestos como detergentes.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
Fragmento de la descripción:
Procedimiento destinado a la transesterificación de éster.
Campo técnico
La invención se refiere a un procedimiento destinado a la transesterificación de al menos un componente, que comprenda al menos un grupo éster, con al menos un componente que comprenda al menos un grupo hidroxilo.
Estado de la técnica
En la producción de aluminio según el proceso Bayer, se le extrae a la bauxita finamente molida Al2O3 mediante sosa cáustica. De la solución de aluminato de sodio así obtenida, se obtiene mediante precipitación, y tras la inoculación de gérmenes de cristalización, Al(OH)3 (gibbsita) pura, de la cual se obtiene electrolíticamente aluminio metálico después de varios pasos adicionales. Queda una mezcla que, desde el punto de vista químico, se compone principalmente de óxidos o, en su caso, de hidróxidos de hierro (III), óxidos de titanio, restos de óxido de aluminio, arena de sílice, óxido de calcio, óxido de sodio y la sosa cáustica residual. Debido a su color rojo, originado por el óxido de hierro (III), a este residuo se le denomina lodo rojo o "red mud".
Dependiendo de la calidad de la bauxita utilizada, la cantidad de lodo rojo que resulta como factor acompañante inevitable es de 1 a 1,5 toneladas por cada tonelada de aluminio producido. La cantidad que resulta anualmente de este modo es de varios millones de toneladas y constituye, junto con los desechos de lodo rojo ya presentes, un grave problema medioambiental y de eliminación de desechos. El problema principal es la alta alcalinidad del lodo rojo causada por su contenido de sosa cáustica, presentando valores pH de entre 11 y 13. Además, los iones de aluminio con sus efectos tóxicos constituyen, junto con los compuestos de hierro, un gran peligro para el agua subterránea y plantean una dificultad adicional con respecto a un almacenamiento ecológicamente aceptable. En la actualidad, la eliminación del lodo rojo se realiza fundamentalmente mediante su almacenamiento en vertederos sellados. La sosa cáustica que sale del fondo del vertedero es acumulada y suministrada de nuevo al proceso Bayer. Sin embargo, esta forma de almacenamiento requiere una gran inversión de dinero y otros recursos, ya que los vertederos requieren grandes superficies e instalaciones y el transporte del lodo rojo origina costes altos. Por otra parte, los costes originados a largo plazo por el vertido son difíciles de calcular y plantean un problema económico adicional.
Se han hecho numerosos intentos para convertir en materiales útiles el lodo rojo, que hasta ahora se ha considerado como producto residual, y someterlo a una utilización económica. El documento EP-A2-0093 339 revela la utilización del lodo rojo en la hidrolicuefacción del carbón. En este contexto, cualquier planteamiento razonable tendrá que ser dirigido en primer lugar a la reducción del valor pH fuertemente alcalino, pero en segundo lugar también debería aprovechar plenamente el potencial contenido en el lodo rojo y ofrecer una amplia utilización de los componentes contenidos en él. El tratamiento es dificultado por el hecho de que, debido al proceso de producción, las partículas del lodo rojo presentan como promedio un diámetro muy pequeño del orden de 0,1 μm a 1 μm.
Un procedimiento relativamente reciente de Virotec International LTD, protegido como "BaseconTM Technology", consigue una reducción del valor pH a aproximadamente 9 mediante la transformación del lodo rojo con agua marina, ofreciendo de este modo diferentes posibilidades de aplicación para el lodo rojo desalcalinizado, como por ejemplo su empleo como agente de floculación o como agente de tratamiento para aguas residuales ácidas o, en su caso, para suelos ácidos.
Este procedimiento tiene el inconveniente de que la utilización anual de aproximadamente 1 millón de toneladas para este procedimiento corresponde a menos del 2% de la producción anual y que por ello no es apropiado para hacer frente a la cantidad de lodo rojo producida cada año y, en particular, no ofrece una solución con respecto a los residuos de lodo rojo ya depositados en los vertederos. Además de ello, puede considerarse como desventajoso el hecho de que no se realice una amplia utilización de los diferentes materiales útiles reciclables contenidos en el lodo rojo y por ello no se aproveche el potencial económico y ecológico existente.
Por consiguiente, el objetivo de la presente invención es crear un procedimiento que permita una utilización material lo más amplia posible del lodo rojo ya vertido así como de las nuevas cantidades anualmente producidas.
Descripción del invento
Según la presente invención, este objetivo se alcanza mediante un procedimiento destinado a la transesterificación de un éster con un alcohol utilizando lodo rojo como componente catalizador con las características contenidas en la reivindicación 1.
Algunas configuraciones ventajosas con desarrollos apropiados y no triviales de la invención están descritas en las reivindicaciones adicionales.
De acuerdo con la invención se utiliza el lodo rojo como componente catalizador en un procedimiento destinado a la transesterificación de uno o varios compuestos, que comprenden por lo menos un grupo éster, con uno o varios compuestos que comprenden por lo menos un grupo hidroxilo. Un procedimiento de este tipo ofrece múltiples ventajas. El lodo rojo contiene, además de grandes cantidades de sosa cáustica, diferentes óxidos e hidróxidos de metal y sirve, por ende, como componente reactivo altamente básico y de efecto fuertemente catalítico, el cual transforma los compuestos alcohólicos en alcoholatos y permite la reacción de transesterificación. Aparte de esta alcohólisis de ésteres, al mismo tiempo se desarrollan también, debido a los restos de agua ligadas en el lodo rojo, hidrólisis básicas de ésteres, en las que los componentes que contienen los grupos éster son separados en los correspondientes ácidos carboxílicos y alcoholes. En esta reacción se consumen iones hidroxilo, de tal manera que se reduce el valor pH del lodo rojo. El hecho de que en el transcurso de la reacción se consuman componentes alcalinos constituiría un claro inconveniente bajo condiciones normales, puesto que o habría que reemplazar constantemente los componentes alcalinos o bien habría que renunciar a la reutilización del catalizador. Sin embargo, en el procedimiento de la presente invención estos hechos son aprovechados de manera ventajosa, puesto que el lodo rojo está disponible en cantidades prácticamente ilimitadas y los componentes alcalinos contenidos en el lodo rojo no constituyen un factor financiero, sino que, por el contrario, representan el mismo núcleo del problema y deben ser consumidos en cantidades lo más grandes posible. Por ello, el procedimiento de la presente invención proporciona, en un paso, productos transesterificados, compuestos alcohólicos libres, sales de ácidos carboxílicos libres y lodo rojo desalcalinizado, los cuales pueden ser separados normalmente con gran facilidad. De esta manera, el procedimiento de la presente invención permite una utilización material del lodo rojo, obteniéndose distintos materiales útiles, pudiéndose emplear y utilizar en grandes cantidades tanto los lodos rojos ya vertidos como también las nuevas cantidades de lodo rojo que se producen.
En una configuración ventajosa de la invención, el procedimiento comprende los siguientes pasos: a) Mezclar el componente que comprende al menos un grupo éster, el componente que comprende al menos un grupo hidroxilo, y el lodo rojo; b) calentar y/o entremezclar la mezcla obtenida durante un intervalo temporal predeterminado; y c) separar al menos una primera fase líquida de al menos una segunda fase, comprendiendo la fase líquida al menos un éster alquílico de ácido carboxílico y comprendiendo la segunda fase al menos lodo rojo desalcalinizado. En muchos casos, las transesterificaciones ya son iniciadas por el mezclado de los reactantes. En muchas ocasiones, sin embargo, estas reacciones se desarrollan tan lentamente que es necesario el calentamiento de la mezcla reactiva. Por ello, el componente que comprende un grupo éster, el componente alcohólico y el lodo rojo son mezclados y a continuación calentados durante un tiempo determinado, mientras se sigue removiendo la mezcla. De este modo es posible proporcionar a la reacción la energía de activación necesaria y conseguir la conversión más rápida y completa posible de los eductos, neutralizándose en gran parte el lodo...
Reivindicaciones:
1. Procedimiento destinado a la transesterificación de al menos un componente, que comprenda al menos un grupo éster, con al menos un componente que comprenda al menos un grupo hidroxilo,
caracterizado porque
al procedimiento se le agrega lodo rojo, el cual es producido por el proceso Bayer utilizado para la producción de aluminio, como componente fomentador de la reacción.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por los siguientes pasos:
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque
el componente que comprende al menos un grupo éster comprende un aceite vegetal, particularmente aceite de colza y/o aceite de palma y/o aceite de soja.
4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque
el componente que comprende al menos un grupo hidroxilo comprende al menos un compuesto del grupo de los monoalcoholes de C1 a C4.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque
al menos un componente está disuelto en un disolvente y/o él mismo ejerce la función de disolvente.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 5,
caracterizado porque
en el paso a), al principio el componente que comprende al menos un grupo hidroxilo es mezclado con el lodo rojo y, a continuación, se realiza la adición a la mezcla del componente que comprende al menos un grupo éster.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 6,
caracterizado porque
una temperatura de al menos uno de los componentes es ajustada a un valor de temperatura predeterminado antes de su adición a la mezcla.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 7,
caracterizado porque
la mezcla es calentada en el paso b) a aproximadamente 60ºC durante un intervalo temporal de aproximadamente 60 minutos y/o es entremezclada al menos temporalmente.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 8,
caracterizado porque
tras el paso a), especialmente durante el paso b), se recoge un cuarto componente que comprende al menos un componente gaseoso bajo condiciones de temperatura ambiental y presión normal.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 9,
caracterizado porque
el procedimiento comprende, tras el paso b), un paso adicional d) que comprende la separación conjunta de la mezcla de al menos un quinto y un sexto componente, comprendiendo el quinto componente al menos un compuesto del grupo de los monoalcoholes de C1 a C4 y comprendiendo el sexto componente al menos agua.
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque
el paso d) comprende al menos una variación de condiciones de temperatura y/o de presión.
12. Procedimiento según la reivindicación 11,
caracterizado porque
la variación de las condiciones de temperatura comprende una regulación del valor de la temperatura a aproximadamente 98ºC.
13. Procedimiento según la reivindicación 11,
caracterizado porque
la variación de las condiciones de temperatura comprende una regulación del valor de la temperatura a aproximadamente 80ºC, y la variación de las condiciones de presión comprende una regulación del valor de la presión a un valor fuertemente reducido con respecto a la presión normal, preferentemente a un valor inferior a 250 hPa.
14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 10 a 13,
caracterizado porque
el procedimiento comprende, tras el paso d), un paso adicional e), en el cual el quinto y el sexto componente, que han sido separados conjuntamente en el paso d), es separado el uno del otro.
15. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque
el paso e) comprende al menos un procedimiento para la separación de mezclas homogéneas, particularmente un procedimiento de destilación extractiva.
16. Procedimiento según la reivindicación 15,
caracterizado porque
el procedimiento para la separación de mezclas homogéneas comprende un agente de arrastre, particularmente glicerina y/o aceite parafínico y/o etanodiol.
17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 16,
caracterizado porque
el paso c) comprende al menos un procedimiento de destilación y/o de filtración y/o de sedimentación y/o de decantación.
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque
al menos un procedimiento de sedimentación comprende una separación de sedimentos de lodo rojo.
19. Procedimiento según la reivindicación 18,
caracterizado porque
al menos un procedimiento de filtración comprende un paso de filtración por medio de sedimentos de lodo rojo.
20. Procedimiento según la reivindicación 17,
caracterizado porque
al menos un procedimiento de filtración comprende un paso de filtración por medio de un filtro de vacío.
21. Procedimiento según la reivindicación 20,
caracterizado porque
el filtro al vacío está configurado de forma multietapa.
22. Procedimiento según una de las reivindicaciones 19 a 21,
caracterizado porque
al menos un porcentaje de una torta de filtración producida por el paso de filtración es utilizado térmicamente, particularmente quemado.
23. Procedimiento según la reivindicación 22,
caracterizado porque
a la torta de filtración se le añaden mezclando, antes de la utilización térmica, desechos de plástico y/o de madera y/o desechos biológicos.
24. Procedimiento según la reivindicación 22 ó 23,
caracterizado porque
la energía térmica producida durante el aprovechamiento térmico es suministrada a por lo menos uno de los pasos a) a c) y/o, en su caso, d) y/o e).
25. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 24,
caracterizado porque
tras el paso c), un paso adicional f) comprende una separación de al menos un componente que comprende al menos glicerina.
26. Procedimiento según la reivindicación 25,
caracterizado porque
tras el paso f), el al menos un componente que comprende al menos glicerina es separado, en un paso adicional g), en al menos dos grados de calidad.
27. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 26,
caracterizado porque
tras el paso c), al menos una sal, provista de iones de sodio, de al menos un ácido carboxílico, es separada, en un paso adicional h), a partir de al menos una fase separada.
28. Utilización de la al menos una sal de al menos un ácido carboxílico (jabón), la cual contiene iones de sodio, separada en el paso h) según la reivindicación 27, como producto destinado al tratamiento de las plantas, especialmente para el tratamiento de la infestación por parásitos.
29. Utilización según la reivindicación 28, estando la al menos una sal de al menos un ácido carboxílico, la cual contiene iones de sodio, diluida con al menos un disolvente, particularmente agua.
30. Utilización de la al menos una sal de al menos un ácido carboxílico, la cual contiene iones de sodio, separada en el paso h) según la reivindicación 27, como detergente, especialmente en los productos de limpieza y/o de lavado.
31. Utilización del lodo rojo desalcalinizado, separado en el paso c) según la reivindicación 2, como componente ferroso de un abono de hierro utilizable particularmente en la agricultura.
32. Utilización según la reivindicación 31, caracterizada porque el abono de hierro comprende adicionalmente al menos piedra caliza.
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