Método para producir un material sólido derivado de glicerol.

Un procedimiento para producir un material sólido derivado de glicerol,

incluyendo el procedimiento la etapa de combinar glicerol húmedo producido como un subproducto de la producción de bio-diesel o de glicerol húmedo con un óxido de metal, conteniendo opcionalmente el óxido de metal un hidróxido de metal, teniendo el glicerol un contenido en agua entre 5 y 50%, y estando el número de moles de agua por mol de óxido de metal entre 0,1 y 10 de manera que se produce una reacción exotérmica en la que al menos parte del agua presente en el glicerol reacciona con el óxido de metal en la reacción exotérmica y al menos parte se expulsa por el calor producido en la reacción exotérmica para producir el material sólido derivado de glicerol.

Método para producir un material sólido derivado de glicerol.

Esta invención se refiere a un procedimiento eficiente respecto a la energía para producir materiales sólidos derivados de glicerol desde glicerol húmedo y a materiales sólidos derivados de glicerol producidos mediante el procedimiento.

Uno de los objetivos de la presente invención es convertir una mezcla líquida de glicerol y agua en un producto que no sea líquido. Para los fines de esta patente, se debe entender que los "materiales sólidos derivados de glicerol" incluyen materiales en forma de polvos, gránulos, escamas, partículas, piezas y similares así como materiales que son materiales semisólidos, esto es materiales que no fluyen fácilmente, o que no fluyen nada en absoluto, tales como gomas, pastas, cremas, gránulos gomosos y similares.

Se puede producir bio-diesel desde aceites vegetales o grasas animales mediante transesterificación usando un alcohol y una base, y se produce glicerol como subproducto de la producción. Comúnmente, se hace que reaccione el aceite vegetal o la grasa animal con un alcohol tal como metanol en presencia de una base tal como hidróxido de sodio o hidróxido de potasio, o el correspondiente metóxido. El bio-diesel se puede producir en un proceso de reacción de etapa única o de dos etapas pero, en uno u otro proceso, uno de los subproductos es glicerol que constituye entre 10-20% aproximadamente de la masa total del producto. El glicerol se separa habitualmente del biodiesel mediante sedimentación antes del lavado del bio-diesel con agua. El glicerol que se produce con este proceso es impuro y contiene metanol que no ha reaccionado, sales de sodio o de potasio, agua y otras impurezas captadas en el proceso de sedimentación. Por consiguiente, este glicerol es un subproducto indeseable de la producción de bio-diesel, pero se producen no obstante cantidades muy grandes de glicerol en la industria del bio-diesel. Además, el glicerol que se deriva de estas fuentes contiene a menudo agua y otras impurezas.

Los procesos de la técnica anterior para la purificación del glicerol que se produce, por ejemplo, en la fabricación de bio-diesel han implicado calentar el glicerol, opcionalmente al vacío, para recuperar el metanol que no ha reaccionado. Sin embargo, se ha encontrado que es difícil retirar todo el metanol porque la mezcla se vuelve espesa gradualmente aumentando la pérdida de metanol y el glicerol que queda después de que se ha retirado la mayor parte del metanol puede ser tan viscoso como un jarabe. Sin embargo, el glicerol puede ser tan fluido como un aceite de motor ligero, dependiendo de la temperatura, contenido en humedad y contenido en metanol. Un objetivo de esta invención es resolver el problema del secado, recuperación, purificación y uso del glicerol producido en procesos tales como la producción de bio-diesel o la fabricación comercial de glicerol.

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento para producir un material sólido derivado de glicerol, incluyendo el procedimiento la etapa de combinar glicerol húmedo producido como un subproducto de la producción de bio-diesel o de glicerol húmedo con un óxido de metal, conteniendo opcionalmente el óxido de metal un hidróxido de metal, teniendo el glicerol un contenido en agua entre 5 y 50%, y estando el número de moles de agua por mol de óxido de metal entre 0, 1 y 10 de manera que se produce una reacción exotérmica en la que al menos parte del agua presente en el glicerol reacciona con el óxido de metal en la reacción exotérmica y al menos parte se expulsa por el calor producido en la reacción exotérmica para producir el material sólido derivado de glicerol.

El glicerol puede ser glicerol que se produce en la fabricación de bio-diesel. Sin embargo, puede ser glicerol que se deriva de otros procesos.

Típicamente, el glicerol tendrá un contenido en agua entre 9% y 18% (peso/peso) aproximadamente.

El óxido de metal se puede seleccionar entre óxido de calcio, óxido de magnesio, magnesia cáustica calcinada, otros óxidos de metales de los grupos 1A o 2A o de transición o mezclas de los mismos. Preferiblemente, el óxido de metal será óxido de calcio o cal viva. Sin embargo, el óxido de metal puede incluir uno o más hidróxidos de metal.

En una realización de la invención, el óxido de metal se puede combinar con un hidróxido de metal a fin de controlar la exotermia que se produce cuando el óxido de metal reacciona con el agua. Por ejemplo, si el óxido de metal es óxido de calcio, se puede combinar el óxido de calcio con una cantidad predeterminada de hidróxido de calcio u otro hidróxido de metal a fin de controlar la exotermia. Las expresiones óxido de calcio u óxidos de metal en el contexto de esta memoria de patente incluyen por tanto dentro de su alcance óxidos que contienen hidróxidos.

Si el glicerol se deriva de producción de bio-diesel, puede incluir un alcohol tal como metanol y otros subproductos que se producen en el proceso de transesterificación.

El procedimiento puede incluir la etapa previa de determinar las cantidades de agua y alcohol en el glicerol. Diversos factores afectarán a la cantidad de óxido de metal que se va a requerir. Estos pueden incluir, entre otros, la pureza del óxido de metal, la reactividad del óxido de metal, la cantidad de otros óxidos presentes en el óxido de metal y la cantidad de agua presente en el glicerol. La reactividad del óxido de metal estará determinada por la pureza y el estado de división del óxido de metal, cuanto más puro y más finamente dividido esté el material, más reactivo será.

El óxido de calcio que se usa en el procedimiento de la invención tendrá típicamente una pureza por encima de 75% aproximadamente. Preferiblemente, la pureza estará entre 85% y 100% aproximadamente y más preferiblemente entre 90% y 100% aproximadamente.

Por su parte, la cantidad de agua presente determinará la cantidad que reaccionará con el óxido de calcio para producir hidróxido de calcio y la cantidad que se evaporará como resultado de la reacción exotérmica entre el óxido de calcio y el agua.

La cantidad de agua por 1 equivalente molar del óxido de metal, el hidróxido de metal de la mezcla del óxido de metal y el hidróxido de metal en el proceso de la invención con o sin la inclusión de un componente adicional o unos componentes adicionales está entre 0, 1 y 10 aproximadamente y preferiblemente estará entre 0, 4 y 6 aproximadamente. Más preferiblemente estará entre 0, 5 y 3 equivalentes molares.

El producto sólido que se produce en la invención puede ser un material en partículas o en polvo.

La invención proporciona por lo tanto un procedimiento para usar glicerol, por ejemplo glicerol que se produce como subproducto en la producción de bio-diesel, pero también glicerol que se produce mediante otros procesos, para producir de una manera eficiente respecto a la energía un material sólido derivado de glicerol y, preferiblemente un material seco en partículas que se puede usar como fuente de glicerol o como producto intermedio para otros fines.

Un objetivo particular de la invención es proporcionar, desde glicerol húmedo que se produce en la fabricación de bio-diesel, un material que se puede usar como pienso para animales o que se puede combinar con otros componentes del pienso como suplemento del pienso para producir un pienso para animales. El procedimiento de la invención se puede llevar a cabo por tanto en presencia de uno o más componentes adicionales que proporcionarán, por ejemplo, un fosfato, sulfato, o cloruro en el material derivado de glicerol, o un componente orgánico tal como una sal orgánica o un ácido. El material derivado de glicerol será adecuado entonces como pienso para animales o en pienso para animales.

El procedimiento puede incluir por tanto combinar el glicerol y el óxido de metal al menos con un componente adicional, siendo seleccionado cada componente adicional entre ácidos inorgánicos y orgánicos. Los ácidos inorgánicos se pueden seleccionar entre ácido fosfórico, ácido sulfúrico y ácido clorhídrico. Los ácidos orgánicos se pueden seleccionar entre ácidos alquil carboxílicos, ácidos hidroxialquil carboxílicos, aminoácidos y derivados, precursores o análogos de los mismos. Por ejemplo, los ácidos orgánicos se pueden seleccionar entre ácido propiónico, ácido láctico, ácido palmítico y ácido esteárico. Sin embargo, la invención no se limita a ácidos inorgánicos y orgánicos y se puede usar cualquier material que sea compatible con las condiciones de reacción de la invención y que pueda ser o producir un aditivo adecuado de pienso para animales.

El componente... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para producir un material sólido derivado de glicerol, incluyendo el procedimiento la etapa de

combinar glicerol húmedo producido como un subproducto de la producción de bio-diesel o de glicerol húmedo con un óxido de metal, conteniendo opcionalmente el óxido de metal un hidróxido de metal, teniendo el glicerol un contenido en agua entre 5 y 50%, y estando el número de moles de agua por mol de óxido de metal entre 0, 1 y 10 de manera que se produce una reacción exotérmica en la que al menos parte del agua presente en el glicerol reacciona con el óxido de metal en la reacción exotérmica y al menos parte se expulsa por el calor producido en la reacción exotérmica para producir el material sólido derivado de glicerol.

2. Un procedimiento según se describe en la reivindicación 1, en el que el glicerol que tiene un contenido en agua entre 5% y 50% se produce como subproducto de la producción de bio-diesel y, preferiblemente, en el que el glicerol tiene un contenido en agua entre 9% y 18%.

3. Un procedimiento según se describe en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el óxido de metal se selecciona entre óxidos de metales del grupo 1A, óxidos de metales del grupo 2A, óxidos de metales de transición y combinaciones de los mismos.

4. Un procedimiento según se describe en la reivindicación 3, en el que el óxido de metal es óxido de calcio y, preferiblemente, en donde el óxido de calcio tiene una pureza de al menos 75%.

5. Un procedimiento según se describe en una cualquiera de las reivindicaciones previas, en el que el producto sólido es un material en partículas.

6. Un procedimiento según se describe en una cualquiera de las reivindicaciones previas, que incluye combinar el glicerol y el óxido de metal con un componente adicional al menos, siendo seleccionado cada componente adicional entre ácidos inorgánicos, ácidos orgánicos y mezclas de los mismos.

7. Un procedimiento según se describe en la reivindicación 6, en el que los ácidos inorgánicos se seleccionan entre ácido fosfórico, ácido sulfúrico y ácido clorhídrico.

8. Un procedimiento según se describe en la reivindicación 6, en el que los ácidos orgánicos se seleccionan entre ácidos alquil carboxílicos, ácidos hidroxialquil carboxílicos y aminoácidos y, preferiblemente en donde los ácidos orgánicos se seleccionan entre ácido propiónico, ácido láctico, ácido palmítico y ácido esteárico.

9. Un procedimiento según se describe en una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8 inclusive, en el que una cantidad predeterminada de glicerol y, opcionalmente, el componente adicional se añaden a un recipiente de reacción y se añade el óxido de calcio a lo largo de un período entre 1 y 60 minutos para producir una mezcla de reacción.

10. Un procedimiento según se describe en una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8 inclusive, en el que el glicerol y, opcionalmente, el componente adicional y el óxido de metal se añaden al recipiente de reacción en corrientes separadas para producir una mezcla de reacción, y la mezcla se retira periódicamente del recipiente de reacción a intervalos entre 1 y 60 minutos de manera que se mantiene un nivel de producto aproximadamente constante en el recipiente de reacción.

11. Un procedimiento según se describe en una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8 inclusive, en el que el glicerol y el óxido de metal y, opcionalmente, el componente adicional se premezclan rápidamente y se añaden a un recipiente de reacción para producir una mezcla de reacción, y la mezcla se retira periódicamente del recipiente de reacción a intervalos entre 1 y 60 minutos de manera que se mantiene un nivel de producto aproximadamente constante en el recipiente de reacción.

12. Un procedimiento según se describe en la reivindicación 8, en el que una porción del producto producido se recircula al recipiente de reacción en un régimen continuo.

13. Un procedimiento según se describe en una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 12 inclusive, en el que la relación molar del componente adicional o combinación de componentes adicionales por 1 equivalente molar de óxido de metal o mezcla de óxido de metal-hidróxido de metal está entre 0, 001 y 2 equivalentes molares y, preferiblemente, en donde la relación molar está entre 0, 1 y 1 equivalente molar.

14. Un procedimiento según se describe en una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 13 inclusive, en el que el material sólido derivado de glicerol se selecciona o bien de monogliceróxido de calcio, digliceróxido de calcio u octagliceróxido de tricalcio y mezclas de los mismos o bien sales de los ácidos inorgánicos, ácidos orgánicos y mezclas de los mismos.