Procedimiento para la hidrólisis alcalina de derivados de ácidos carboxílicos a ácidos carboxílicos.

Procedimiento para la hidrólisis alcalina de ésteres de ácidos carboxílicos a ácidos carboxílicos,

en el que para la hidrólisis alcalina de los ésteres de ácidos carboxílicos se utiliza lodo rojo, el cual es producido por el proceso Bayer utilizado para la producción de aluminio, como componente fomentador de la reacción, particularmente como fuente de iones hidroxilo, caracterizado porque el éster de ácido carboxílico es componente de un aceite vegetal.

Procedimiento para la hidrólisis alcalina de derivados de ácidos carboxílicos a ácidos carboxílicos.

La invención se refiere a un procedimiento para la hidrólisis alcalina de ésteres de ácidos carboxílicos a ácidos carboxílicos.

El átomo de carbono carbonílico del grupo carbonilo de los derivados de los ácidos carboxílicos es atacado fácilmente por nucleófilos debido a su carga parcial positiva. El producto intermedio de adición resultante puede volver a descomponerse por la disociación de un grupo saliente. De este modo es posible realizar, mediante un mecanismo de adición-eliminación, una sustitución del respectivo grupo funcional y conseguir una transformación mutua de los diferentes derivados de ácidos carboxílicos. La reactividad del carbono carbonílico depende en gran medida de las propiedades del respectivo grupo funcional. Los sustituyentes donadores de electrones con efecto +I o, en su caso, efecto +M, reducen la reactividad, los sustituyentes atractores de electrones con efecto -I la aumentan. De ello resulta la siguiente graduación de la actividad carbonílica, donde para ofrecer clara disposición solamente se indican los derivados de ácidos carboxílicos más corrientes:

Puesto que los ácidos carboxílicos o, en su caso, sus iones de carboxilato desprotonados presentan la menor actividad carbonílica, pueden obtenerse, como se entenderá fácilmente, mediante hidrólisis alcalina a partir de los restantes derivados de ácidos carboxílicos. Por regla general, el equilibrio de estas reacciones inducidas por bases está prácticamente por completo del lado del ácido carboxílico o, en su caso, del ion de carboxilato estabilizado por resonancia, desprotonado en un paso subsiguiente. La reacción se desarrolla según el siguiente mecanismo general:

El experto en la materia conoce, por el estado de la técnica, diferentes variantes para la realización de semejantes reacciones.

Sin embargo, dependiendo del respectivo derivado de ácido carboxílico se necesita para la realización de una reacción de este tipo un exceso molar múltiple de iones hidroxilo. Los procedimientos conocidos tienen el inconveniente de que los iones hidroxilo requeridos, que en la mayoría de los casos son añadidos en forma de hidróxido de sodio o de potasio, son consumidos durante la reacción y constituyen un factor financiero relativamente importante, el cual origina un encarecimiento del procedimiento así como de los productos correspondientes.

Por el documento US 6 036 869 A se conoce un procedimiento en el que un polímero es hidrolizado en líquidos de proceso Bayer. En el caso del polímero se trata de ácidos poliacrílicos esterificados, a los cuales se añade lodo rojo. De esta forma, los ésteres de ácido poliacrílico son hidrolizados paso a paso en un polímero que funciona como agente de floculación.

El objetivo de la presente invención es poner a disposición un procedimiento más barato para la hidrólisis alcalina de ésteres de ácidos carboxílicos a ácidos carboxílicos.

Según la presente invención, este objetivo se alcanza mediante un procedimiento destinado a la hidrólisis alcalina de ésteres de ácidos carboxílicos a ácidos carboxílicos 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, está previsto utilizar, para la hidrólisis alcalina de ésteres de ácidos carboxílicos a ácidos carboxílicos, lodo rojo como componente fomentador de la reacción, particularmente como fuente de iones hidroxilo, siendo el éster de ácido carboxílico componente de un aceite vegetal. El lodo rojo es una mezcla producida por el proceso Bayer utilizado para la obtención de aluminio. El proceso Bayer, que ya es conocido de por sí y que no será afectado por la invención, comprende inicialmente la extracción, mediante sosa cáustica, de AI2O3 a la bauxita finamente molida. De la solución de aluminato de sodio resultante, se obtiene mediante precipitación, y tras 45 la inoculación de gérmenes de cristalización, AI (OH) 3 (gibbsita) pura, la cual se transforma electrolíticamente en aluminio metálico en una serie de pasos adicionales. Queda una mezcla que, desde el punto de vista químico, está compuesta principalmente de óxidos e hidróxidos de hierro (III) , óxidos de titanio, restos de óxido de aluminio, arena de sílice, óxido de calcio, óxido de sodio así como sosa cáustica residual y al que se le denomina lodo rojo o "red mud", debido a su color rojo, originado por el óxido de hierro (III) . 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 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 resultante es la alta alcalinidad del lodo rojo causada por su contenido de sosa cáustica, presentando valores pH de entre 11 y 13. En la actualidad, la eliminación del lodo rojo se realiza fundamentalmente mediante su almacenamiento en vertederos sellados, y la sosa cáustica que sale del fondo del vertedero es acumulada y suministrada de nuevo al proceso Bayer. Sin embargo, esta forma de almacenamiento y aprovechamiento parcial requiere una gran inversion de dinero y otros recursos, ya que los vertederos requieren grandes superficies e instalaciones y el transporte del lodo rojo y de la sosa cáustica 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.

Los alcoholes producidos a partir de ésteres de ácidos carboxílicos constituyen a su vez compuestos valiosos, además de los ácidos carboxílicos disponibles, y son de gran interés comercial. Por este motivo, la utilización de un éster de ácido carboxílico ofrece la posibilidad de obtener varios materiales reciclables en un único procedimiento y de conseguir además una desalcalinización del lodo rojo utilizado. Los aceites vegetales consisten principalmente en mono-, di-, y triglicéridos y están disponibles mundialmente en una gran variedad y en grandes cantidades. Fundamentalmente, para el procedimiento objeto de la invención puede emplearse cualquier aceite vegetal de cualquier grado de calidad. Puesto que para el procedimiento objeto de la invención no es necesario, además, emplear aceites de alta pureza, es posible ahorrar costes adicionales mediante la utilización de aceites vegetales no refinados, aceites vegetales de prensado grueso o aceites vegetales impuros o contaminados. De este modo, incluso los productos residuales de la industria de aceites vegetales pueden ser destinados a una utilización ventajosa y también aprovechados para la obtención de ácidos carboxílicos y de otros materiales reciclables. También puede estar previsto utilizar, en lugar de los aceites vegetales extraídos por prensado, las respectivas tortas de presión o residuos vegetales, puesto que éstos también comprenden cantidades residuales de ésteres de ácidos carboxílicos y además también pueden ocasionar una desalcalinización del lodo rojo. Los aceites vegetales ya poseen un porcentaje determinado de ácidos grasos libres, con los cuales, ya al mezclar, se desalcaliniza una parte de los componentes alcalinos del lodo rojo. Mediante este proceso se forman las correspondientes sales de losácidos grasos, que en este caso se denominan jabones. Éstos pueden separarse del lodo rojo desalcalinizado de forma rápida y fácil, representando también componentes comercialmente valiosos, y utilizados para diferentes propósitos. Alternativamente, el procedimiento objeto de la invención puede utilizarse también para la modificación de un patrón de ácidos grasos del respectivo aceite vegetal. Otro material reciclable que también es producido por la hidrólisis alcalina es la glicerina, la cual es liberada de los glicéridos contenidos en el aceite vegetal. Por consiguiente, la glicerina que se utiliza, por ejemplo, en las industrias farmacológica y cosmética como elemento básico y materia prima valiosa, puede obtenerse en grandes cantidades y a bajo coste mediante la utilización de aceites vegetales. Por consiguiente, al utilizarse aceites vegetales, todos los productos principales y subproductos del procedimiento objeto de la invención pueden ser reutilizados comercialmente y permiten además realizar de manera... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la hidrólisis alcalina de ésteres de ácidos carboxílicos a ácidos carboxílicos, en el que para la hidrólisis alcalina de los ésteres de ácidos carboxílicos se utiliza lodo rojo, el cual es producido por el proceso Bayer utilizado para la producción de aluminio, como componente fomentador de la reacción, particularmente como fuente de iones hidroxilo, caracterizado porque el éster de ácido carboxílico es componente de un aceite vegetal.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por los siguientes pasos: a) mezclar el éster de ácido carboxílico y el lodo rojo; b) calentar la mezcla hasta un valor de temperatura predeterminado y/o entremezclar la mezcla durante

un período temporal predeterminado a una presión predeterminada; y c) separar al menos un primer componente, particularmente líquido, de al menos un segundo componente, particularmente amorfo.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el aceite vegetal es aceite de colza y/o aceite de palma y/o aceite de soja.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque en el paso a) y/o b) se añade adicionalmente agua.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque el paso c) comprende al menos un procedimiento de separación, particularmente un procedimiento de

separación por densidad, preferiblemente un procedimiento de decantación.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque el primer componente, separado en el paso c) , comprende al menos un ácido carboxílico, particularmene un

ácido graso.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque el segundo componente, separado en el paso c) , comprende al menos lodo rojo desalcalinizado.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque el paso c) comprende la separación de un tercer componente, el cual comprende al menos una sal de un

ácido carboxílico.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado porque tras el paso c) se ha previsto otro paso adicional d) , el cual comprende un lavado y/o una extracción del

segundo componente con un disolvente, particularmente con un disolvente no polar.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque el disolvente comprende al menos hexano.

8

11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque tras el paso d) se ha previsto otro paso adicional e) , el cual comprende una separación por evaporación y/o

una recirculación del disolvente tras el paso d) .

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 11,

caracterizado porque tras el paso c) y/o, en su caso, d) y/o, en su caso, e) está previsto otro paso adicional f) , el cual comprende una oxidación y/o reducción al menos parcial, particularmente una combustión controlada del segundo componente.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque una energía de reacción exotérmica originada en el paso f) es utilizada en otro paso adicional g) para la

vaporización de un líquido, particularmente de agua.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque el vapor generado en el paso g) es utilizado para calentar y/o entremezclar la mezcla reactiva en el paso b)

y/o para la generación de energía, particularmente mediante una turbina de gas/de vapor.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12 a 14,

caracterizado porque tras el paso f) y/o, en su caso, g) se ha previsto otro paso adicional h) , el cual comprende una separación y/o un fraccionamiento de productos de reacción sólidos producidos en el paso f) , particularmente de óxidos de hierro.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque el paso h) comprende la separación y/o el fraccionamiento de hematita y/o magnetita y/o jadeíta y/o ilmenita y/o feldespato y/o silicatos.