Procedimiento para purificar glicerina derivada de la obtención de biodiesel.

Se describe un procedimiento para purificar glicerina derivada de la obtención de biodiesel, el procedimiento comprende acidificar la glicerina; neutralizar la glicerina acidificada; alimentar la glicerina a una unidad de electrodiálisis que comprende al menos una membrana de intercambio catiónico y por lo menos una membrana de intercambio aniónico separadas entre un ánodo y un cátodo, de tal forma que definen por lo menos un compartimiento diluido y por lo menos un compartimiento concentrado localizados entre el ánodo y el cátodo, en donde la glicerina se alimenta en el compartimiento diluido y en el compartimiento concentrado se alimenta una disolución de NaCI; aplicar una diferencia de potencial a fin de que los iones presentes en la glicerina migren a través de las membranas de intercambio aniónico y catiónico, desde los compartimentos de diluido a los compartimientos concentrados, donde quedan atrapados, purificando la glicerina; y extraer la glicerina purificada.

PROCEDIMIENTO PARA PURIFICAR GLICERINA DERIVADA DE LA OBTENCIÓN DE BIODIESEL

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención está relacionada con las técnicas empleadas en la industria química para la purificación de sustancias, y más particularmente, está relacionada con un procedimiento para la purificación de glicerina que es obtenida como subproducto en la elaboración de biodiesel.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La glicerina tiene el potencial de ser un "building block" extremadamente versátil en la biorrefinería. Sin embargo, la glicerina cruda derivada de la producción de biodiesel es de muy baja calidad debido a la presencia de impurezas, variando su porcentaje de concentración entre el 50 y 80% aproximadamente. Las sustancias que acompañan a la glicerina son principalmente agua, metanol, sales inorgánicas, ácidos grasos, triglicéridos que no han reaccionado y otra materia en cantidades variables.

La decisión de cómo refinar posteriormente la glicerina cruda depende de la economía de la escala de producción y/o de la disponibilidad de instalaciones de purificación.

Los grandes productores de biodiesel suelen refinar la glicerina obtenida y la colocan en el mercado para otras industrias. Generalmente, las operaciones que se utilizan para purificar glicerina son: filtración, adición de productos químicos y destilación fraccionada al vacío, obteniendo diversas calidades o grados comerciales.

Sin embargo, si se desea utilizar la glicerina en alimentación, cosmética y farmacia, se requiere un mayor grado de purificación que incluye etapas de blanqueamiento, desodorización e intercambio iónico para la eliminación de trazas de impurezas y sales.

La purificación hasta tal grado, es costosa y generalmente queda fuera de la capacidad económica de las plantas de pequeña y media escala. A causa de ello, en numerosas ocasiones la glicerina es incinerada, lo que puede dar lugar a emisiones tóxicas de acroleína.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Para superar los problemas del arte previo, se provee un nuevo procedimiento para la purificación de glicerina, mediante un tratamiento viable económicamente y adaptable a pequeñas y medianas empresas para llevar a cabo la purificación de la glicerina, particularmente el procedimiento de la presente invención se basa en tecnología de membrana, y concretamente, la electrodiálisis.

Más particularmente, el procedimiento de la presente invención comprende:

a) acidificar la glicerina;

b) tratar la glicerina acidificada con una base;

c) alimentar la glicerina a una unidad de electrodiálisis que comprende al menos una membrana de intercambio catiónico y por lo menos una membrana de intercambio aniónico separadas entre un ánodo y un cátodo, de tal forma que definen por lo menos un compartimiento diluido y por lo menos un compartimiento concentrado localizados entre el ánodo y el cátodo, en donde la glicerina se alimenta en el compartimiento diluido y en el compartimiento concentrado se alimenta una disolución de NaCl;

d) aplicar una diferencia de potencial entre el ánodo y el cátodo a fin de que los iones presentes en la glicerina migren a través de las membranas de intercambio aniónico y catiónico, desde los compartimentos de diluido a los compartimientos concentrados, donde quedan atrapados, purificando la glicerina; y

e) extraer la glicerina purificada de la unidad de electrodiálisis.

En una realización de la invención, tras la etapa de neutralización con la base, la glicerina se diluye con agua hasta el 50% para mejorar la electrodiálisis. En otra realización más, la glicerina que se extrae de la unidad de electrodiálisis es clarificada con un agente adsorbente. En otra realización adicional, se elimina el agua de la glicerina tratada, preferiblemente mediante evaporación.

El procedimiento de la presente invención permite purificar glicerina de una forma práctica y económica y de forma continua.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de esta descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1 es una representación esquemática de un ejemplo de una unidad de electrodiálisis donde se realiza la etapa principal del método de la presente invención.

La figura 2 muestra un espectro infrarrojo de la glicerina obtenida mediante el procedimiento de la invención.

La figura 3 muestra un espectro infrarrojo de referencia con glicerina al 85%.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

DE LAS REALIZACIONES PREFERENTES DE LA INVENCIÓN

El procedimiento de la presente invención inicia con la acidificación de la glicerina con un ácido inorgánico, la acidificación permite eliminar jabones, grasas, etc. de la glicerina a tratar, de manera preferida, para esta etapa se utiliza acido clorhídrico aunque también se puede utilizar ácido sulfúrico, ácido fosfórico u otro ácido. La acidificación se realiza hasta un pH de 4 a 5. La concentración de ácido empleada suele ser de 2-3 mol/l. En el caso del HCl como su pureza en grado comercial es del 36% se suele utilizar concentrado.

Posteriormente, la glicerina acidificada se trata con una base tal como hidróxido de sodio, borohidruro sódico, hidróxido de calcio, hidróxido de potasio, mezclas de los mismos y otras bases similares. El tratamiento con la base se realiza hasta alcanzar pH=6 y se lleva a cabo con un 15% aproximadamente de la base utilizada.

Una vez que la glicerina se ha tratado con la base, se realiza un tratamiento electrolítico en una unidad de electrodiálisis 10, como la que se representa en la figura 1, la electrodiálisis es una tecnología de membrana que, bajo la influencia de un campo eléctrico continuo permite extraer, sustancias orgánicas e inorgánicas ionizadas disueltas en disolución acuosa a través de membranas selectivas de intercambio iónico. En una realización de la invención, antes de someter la glicerina a electrodiálisis la glicerina se diluye utilizando hasta un 50% de agua.

Más particularmente, en la figura 1 se aprecia que la unidad de electrodiálisis 10 comprende por lo menos una membrana de intercambio catiónico 20 (permeables sólo a los cationes) y por lo menos una membrana de intercambio aniónico 30 (permeables sólo a los aniones) dispuestas de forma alternada entre un ánodo 11 y un cátodo 12, de tal forma que dan lugar a por lo menos un compartimiento diluido 13 y por lo menos un compartimiento concentrado 14.

En cada compartimento diluido 13 se ingresa y circula la disolución de glicerina cuyos iones se desean extraer y en cada compartimiento concentrado 14, se ingresa y circula una disolución de NaCl con una concentración de hasta 30 g/l, preferiblemente 10 g/l en la que dichos iones se van a concentrar. Al aplicar una diferencia de potencial entre el ánodo y el cátodo 11 y 12 los aniones X- migran a través de las membranas de intercambio aniónico 30, desde los compartimentos 13 a los compartimientos 14, donde quedan atrapados, pues en su camino se interpone la barrera iónica constituida por alguna de las membranas de intercambio catiónico 20.

Análogamente, los cationes M+ migran, a través de las membranas de intercambio catiónico 20, desde los compartimentos 13 a los 14, donde se concentran al impedirles las membranas aniónicas su migración hacia el cátodo. Las reacciones electródicas sólo se utilizan a efectos de proporcionar el campo eléctrico necesario para que se produzca el proceso.

En la unidad de electrodiálisis, la membrana aniónica puede ser del tipo Neosepta AMX, Neosepta AFN o AFX, mientras que la membrana catiónica es Neosepta CMX u otras bien conocidas en el arte. Para hacer más eficiente esta etapa el proceso, la densidad de corriente aplicada es de 100 a 500 A/m2.

Posterior a la electrodiálisis, si es necesario, la glicerina se somete a un paso de clarificación, para ello se utiliza un agente adsorbente, tal como carbón activado, arcillas y resinas de intercambio iónico.

Asimismo, con el fin de concentrar la glicerina, ésta se somete a un paso... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para purificar glicerina derivada en la obtención de biodiesel, el procedimiento estando caracterizado porque comprende:

a) acidificar la glicerina;

b) tratar la glicerina acidificada con una base;

c) alimentar la glicerina a una unidad de electrodiálisis que comprende al menos una membrana de intercambio catiónico y por lo menos una membrana de intercambio aniónico separadas entre un ánodo y un cátodo, de tal forma que definen por lo menos un compartimiento diluido y por lo menos un compartimiento concentrado localizados entre el ánodo y el cátodo, en donde la glicerina se alimenta en el compartimiento diluido y en el compartimiento concentrado se alimenta una disolución de NaCl;

d) aplicar una diferencia de potencial entre el ánodo y el cátodo a fin de que los iones presentes en la glicerina migren a través de las membranas de intercambio aniónico y catiónico, desde los compartimentos de diluido a los compartimientos concentrados, donde quedan atrapados, purificando la glicerina.

e) extraer la glicerina purificada de la unidad de electrodiálisis.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente el paso de diluir la glicerina neutralizada antes de ser alimentada a la unidad de electrodiálisis.

3. El proceso de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la glicerina se diluye con agua hasta el 50%.

4. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende adicionalmente el paso de clarificar la glicerina extraída con un agente adsorbente.

5. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el agente adsorbente se selecciona del grupo que comprende carbón activado, arcillas y resinas de intercambio iónico.

6. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comprende el paso adicional de eliminar el agua presente en la glicerina que ha sido tratada. 7. El proceso de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la eliminación de agua se realiza mediante evaporación.

8. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque, en la unidad de electrodiálisis, la densidad de corriente aplicada es de 100 a 500 A/m2.

9. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la acidificación se realiza hasta obtener un pH de 4 a 5.

10. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la acidificación se realiza con acido clorhídrico, ácido sulfúrico ó ácido fosfórico.

11. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el tratamiento con la base se realiza hasta obtener un pH de 6.

12. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la acidificación se realiza con hidróxido de sodio, borohidruro sódico, hidróxido de calcio, hidróxido de potasio ó mezclas de los mismos.

13. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el procedimiento se realiza de forma continua.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

Nº solicitud: 201031399

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 20.09.2010

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional DOCUMENTOS RELEVANTES

9. 100. 1-13 A WO 2009005767 A1 (ARCHER DANIELS MIDLAND CO et al.) 08.01.2009, ejemplos 1, 9. 1-13 A EP 2198947 A1 (AQUAFUEL RES LTD) 23.06.2010, párrafos [1-2], [19-32]. 1-13 A SCHAFFNER, F. et al. "Comparison of diester waste treatment by conventional and bipolar electrodialysis". Desalination 170 (2004.

11. 121. 1-13 A SDRULA, N. "A study using classical or membrane separation in the biodiesel process". Desalination 250 (2010) 1070-1072. 1-13 Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº : Fecha de realización del informe 21.09.2011 Examinador B. Aragón Urueña Página 1/4

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 201031399

CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD

B01D61/42 (2006.01) B01D61/44 (2006.01) B01D61/58 (2006.01) C07C29/76 (2006.01)

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)

B01D, C07C

Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados)

INVENES, EPODOC, WPI, XPESP

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OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201031399

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 21.09.2011

Declaración

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986) .

Base de la Opinión.

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

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OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201031399

1. Documentos considerados.

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

9. 100.

2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración El objeto de la presente invención es un proceso para purificar glicerina derivada en la obtención de biodiesel.

El documento D01 divulga un proceso para purificar glicerina derivada en la obtención de biodiesel que comprende las etapas de acidificar la glicerina hasta pH de 4 a 5, tratar la glicerina acidificada con una base hasta alcanzar un pH de 6 para después ser diluida al 50% en agua, alimentar la glicerina a una unidad de electrodiálisis, aplicar una diferencia de potencial entre el ánodo y el cátodo con una densidad de corriente d.

10. 500 A/m2 y extraer la glicerina purificada. La glicerina extraída se clarifica con un agente adsorbente y finalmente se elimina el agua mediante evaporación El objeto de la invención recogido en las reivindicaciones 1-13 de la solicitud relativo a un procedimiento para purificar glicerina mediante electrodiálisis ya es conocido a la vista del documento D01. Por lo tanto dichas reivindicaciones no son nuevas (Art. 6.1 Ley Patentes) .

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