ES2194598B2 - Procedimiento de transesterificacion de trigliceridos con monoalcoholes de bajo peso molecular para obtencion de esteres de alcoholes ligeros utilizando catalizadores mixtos. - Google Patents
Procedimiento de transesterificacion de trigliceridos con monoalcoholes de bajo peso molecular para obtencion de esteres de alcoholes ligeros utilizando catalizadores mixtos.Info
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Abstract
Procedimiento de transesterificación de triglicéridos con monoalcoholes de bajo peso molecular para obtención de ésteres de alcoholes ligeros utilizando catalizadores mixtos. La transesterificación de triglicéridos obtenidos de aceites de origen vegetal o animal o de aceites de fritura usados para obtener ésteres de ácidos grasos de alcoholes de bajo peso molecular, se ha realizado con un sistema catalítico mixto, formado por sales de ácidos carboxílicos e hidróxidos de metales alcalinos. Este sistema catalítico permite reducir las etapas de acondicionamiento y disminuir el tiempo de operación del proceso. El proceso se realiza en condiciones moderadas de presión y temperatura, en un reactor tipo tanque agitado, en régimen continuo o discontinuo. Los ésteres obtenidos pueden ser utilizados como carburantes, combustibles y disolventes, entre otros usos.
Description
Procedimiento de transesterificación de
triglicéridos con monoalcoholes de bajo peso molecular para
obtención de ésteres de alcoholes ligeros utilizando catalizadores
mixtos.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de transesterificación de triglicéridos de origen
vegetal o animal o de aceites de fritura usados para obtener ésteres
de ácidos grasos de alcoholes de bajo peso molecular. Como sistema
catalítico se han empleado sales de ácidos carboxílicos e hidróxidos
de metales alcalinos.
La importancia de esta invención radica en el
empleo del exceso de acidez, que presentan todos los aceites o
grasas de origen vegetal o animal, para la obtención del sistema
catalítico (sales de ácidos carboxílicos), eliminando etapas de
acondicionamiento de las materias primas y disminuyendo el coste del
catalizador así como el tiempo en las etapas de purificación.
El proceso se realiza en condiciones moderadas de
presión y temperatura. En este procedimiento la reacción, que puede
llevarse a cabo en régimen continuo o discontinuo, se realiza en un
reactor tanque agitado. El proceso global de producción del éster se
puede realizar de una manera continua o discontinua.
En este procedimiento la reacción se realiza con
un sistema catalítico formado, en parte, por las sales de los ácidos
carboxílicos que se encontraban libres en la materia prima, lo que
permite disminuir las etapas de acondicionamiento y disminuir el
tiempo de operación del proceso.
Durante décadas, los ésteres de ácidos grasos han
sido el grupo más importante de compuestos en la industria de las
grasas y en la química de los aceites, debido a su importante papel
como intermedios para la producción de otros ésteres, aminas,
alcoholes grasos y jabones, entre otros. Dentro de esta vía, los
ésteres de ácidos grasos han encontrado unas excelentes aplicaciones
en la industria de alimentación, textil, cosmética, así como en la
de lubricantes sintéticos.
Otro aspecto que permite aumentar el interés por
este grupo de productos es el uso de los ésteres metílicos y
etílicos de ácidos grasos como una alternativa limpia a los diesel
procedentes de petroquímica. Este tipo de ésteres es lo que se
conoce como Biodiesel (DUNNE, W. "The production of fueis from
biological substances". Int. I. Energy Res., Vol. 18, pp.
71-78, 1994.; PRYDE, E.H. "Vegetable oils as fuel
alternatives". JAOCS, Vol. 61, pp. 1609-1610,
1984). El biodiesel, así obtenido, presenta unas excelentes ventajas
medioambientales, especialmente en lo que se refiere a emisión de
SO_{2}, partículas y humos.
Los ésteres alquílicos de bajo peso molecular de
ácidos grasos se pueden preparar por reacción directa entre los
triglicéridos y el alcohol correspondiente. Como fuente de aquellos,
los aceites de colza y girasol, entre otros, aumentan el interés del
proceso al utilizar como materia prima los excedentes de producción
que, de acuerdo con la normativa europea, no pueden emplearse para
uso alimentario. La reacción de transesterificación se puede llevar
a cabo vía catálisis clásica homogénea, generalmente básica,
heterogénea, o bien utilizando biocatalizadores.
La transesterificación catalítica de aceites
vegetales se ha descrito ya desde mediados del siglo XIX. En 1852,
Duffy (DUFFY, P. "On the constitution of stearine". J. Chem.
Soc., Vol. 5, pp. 303, 1852) presentó un procedimiento en el que se
utilizaba metóxido sódico como catalizador. Sin embargo, es durante
la segunda mitad del siglo XX cuando más información bibliográfica
se puede encontrar sobre el tema. Así, la utilización de distintas
materias primas también ha sido objeto de numerosas
investigaciones.
En 1984, Freedman et al. (FREEDMAN, B.;
PRYDE, E.H. y MOUNTS, T.L. "Variables affecting the yields of
fatty esters from transesterified vegetable oils". JAOCS, Vol.
61, pp. 1638-1643, 1984), estudiaron la alcoholisis
de aceite de semilla de algodón, cacahuete, soja y girasol con
alcoholes monoalquílicos utilizando catalizadores básicos, hidróxido
y metóxido sódico, a 60ºC. El aceite de fritura usado se utilizó
como materia prima en Austria para la obtención de ésteres metílicos
con catalizadores básicos (FRÖLICH, A. y RICE, B. "The preparation
and properties of biodiesel grade methyl éster from waste cooking
oil". Minutes of the activity meeting of the IEA, Viena, pp.
11-18, 1995) y más recientemente se ha descrito la
alcoholisis de sebo animal (MA, F.; CLENIENTS, L.D. y HANNA, M.A.
"Biodiesel fuel from animal fat. Ancillary studies on
transesterifcacion of beef tallow". Ind. Eng. Chem. Res., Vol.
37, pp. 3768-3771, 1998).
Asimismo, existe también información
bibliográfica sobre distintos sistemas catalíticos empleados en los
procesos de transesterificación. En el año 1995 se describe un
proceso patentado por Wimmer Theodor et al.. U.S. Patent nº
5434279, en el que se utiliza como catalizador compuestos básicos
alcalinos o compuestos de metales de transición tales como óxidos,
hidróxidos, alcoholatos, boratos, carbonatos y silicatos de litio,
sodio, potasio y calcio.
En el proceso patentado por Chien Hoang et
al. Patente Francesa FR2698101, se utilizaron otros sistemas
catalíticos heterogéneos y diversos catalizadores mixtos. Así, a
partir de carbonato potásico, se realizaron mezclas de carbonato
sódico-bicarbonato
potásico-carbonato sódico-potásico
y/o fosfatos sódico y potásico entre otros.
Además de los anteriormente descritos, en los
procesos de transesterificación se han usado otros sistemas
catalíticos. En la patente del año 1985, Volpenheim. U.S. Patent nº
US4517360, describe el uso de sales de metales alcalinos de polioles
en altas concentraciones en las reacciones de transesterificación,
sin disolvente, de ésteres alquílicos complejos utilizando
catalizadores básicos tales como metales, aleaciones y alcóxidos
entre otros. Entre los polioles destacan monosacáridos, disacáridos
y otros alcoholes de azúcares.
El estudio cinético de la reacción de
esterificación de glicerina con ácidos grasos en presencia de
jabones de sodio y potasio fue publicado en el año 1998 por Szelag
et al. (SZELAG, H. y ZWIERZYKOWSKI, W. "Esterification
kinetics of glycerol with fatty acids in the presente of sodium and
potassium soaps". Fett-Lipid, Vol. 100 (7),
302-307, 1998). Allí se demuestra que la constante
de velocidad de la reacción aumenta al aumentar la concentración de
jabones en el medio de reacción.
El proceso Cognis, EP1092703 para la producción
de ésteres metílicos de ácidos grasos a partir de triglicéridos
consta de dos etapas. La primera tiene lugar a altas presiones y
altas temperaturas en presencia de sales de metales de transición
como catalizador, como por ejemplo el estearato de magnesio. La
segunda etapa se produce tras la eliminación de la glicerina y
consiste en una transesterificación a baja presión en presencia de
metóxido sódico.
Procedimiento de transesterificación de
triglicéridos con monoalcoholes de bajo peso molecular para
obtención de ésteres de alcoholes ligeros utilizando catalizadores
mixtos.
En la presente invención se describe un nuevo
procedimiento semicontinuo de fabricación de ésteres de alcoholes
ligeros procedentes de ácidos grasos de aceites vegetales crudos,
refinados o usados, de grasas vegetales o animales y otras mezclas
de triglicéridos mediante un proceso de transesterificación. En
dicho proceso se utiliza, como sistema catalítico, un sistema mixto
formado por el jabón sódico o potásico, obtenido del propio ácido
graso de aceites vegetales crudos, refinados o usados, de la grasa
vegetal o animal u otras mezclas de triglicéridos, y los
correspondiente hidróxidos sódicos y potásicos. Estos ésteres están
siendo utilizados como carburante en motores Diesel y como
combustible para usos domésticos.
La presente invención se refiere a la utilización
de sistemas catalíticos mixtos formados por el jabón y el hidróxido
correspondiente de sodio y potasio, para dirigir la
transesterificación de ésteres ligeros de ácidos grasos de aceites
vegetales crudos, refinados o usados, de grasas vegetales o animales
y otras mezclas de triglicéridos para obtener un rendimiento en
éster superior al 99%, utilizando un procedimiento semicontinuo,
siendo el tiempo necesario para alcanzar este rendimiento de 5 a 300
minutos aunque, normalmente, este tiempo está comprendido entre 60 y
150 minutos.
La reacción de transesterificación tiene lugar
según procedimientos convencionales en un reactor continuo o
discontinuo, de tipo tanque agitado, en el que se adiciona el
sistema catalítico.
La reacción se lleva a cabo en un intervalo de
temperaturas de 10ºC a 100ºC, preferiblemente entre 15ºC y 65ºC, y a
presión atmosférica. La reacción de transesterificación se puede
realizar en una o dos etapas.
Si la reacción se realiza en una etapa, la
cantidad de alcohol utilizado para la transesterificación varía en
un intervalo del 70% al 250% de la cantidad estequiométrica,
preferiblemente entre el 100% y el 200%.
Si la reacción se realiza en dos etapas, en la
primera etapa se introduce en el reactor una cantidad de alcohol
entre el 70% y el 200% de la cantidad estequiométrica,
preferiblemente entre el 70% y el 175%. Entonces, la mezcla de
reacción se decanta para eliminar la glicerina formada, que se
transfiere al depósito de glicerina, y se adiciona al reactor la
cantidad de alcohol necesaria para que éste se encuentre en una
cantidad estequiométrica entre el 100% y el 250%, preferiblemente
entre el 100% y el 200%. Entonces, se trasvasa la mezcla de reacción
a un sistema de separación si se trabaja en un reactor continuo o a
un depósito pulmón para su posterior purificación si se trabaja en
un reactor discontinuo.
En las etapas de purificación posteriores a la
reacción de transesterificación, la forma de operación es continua,
independientemente de cómo se haya operado en el sistema de
reacción.
El sistema catalítico usado para la reacción de
transesterificación es un sistema mixto formado por hidróxidos de
metales alcalinos, preferiblemente de sodio y/o potasio, así como
por los jabones de metales alcalinos, preferiblemente los de sodio
y/o potasio, obtenidos a partir de los ácidos grasos libres
contenidos en las materias primas mediante un proceso de
neutralización de los mismos. La neutralización de dichos ácidos
grasos, se realiza mediante disoluciones no acuosas de hidróxidos de
metales alcalinos, preferiblemente de sodio y/o potasio,
produciéndose los correspondiente jabones que actúan como promotores
o coadyuvantes de la reacción de transesterificación.
Dependiendo de la acidez de la materia prima de
partida y de la cantidad de jabones necesaria para la reacción de
transesterificación, será necesario añadir una cantidad de
hidróxidos de metales alcalinos entre 0.1 y 1.0% en peso de la masa
de reacción, preferiblemente entre 0.2 y 0.8%.
El sistema de reacción formado por reactores tipo
tanque agitado estará equipado con un sistema con filtro con el fin
de mantener en el medio de reacción la mayor cantidad de jabones, ya
que estos favorecen el progreso de la reacción de
transesterificación.
Si la reacción de transesterificación se realiza
en un proceso discontinuo, el metanol o etanol sobrante en exceso
será separado del medio de reacción mediante la. operación de
destilación realizada a vacío. Si la reacción de transesterificación
se realiza en un proceso continuo, el metanol o etanol sobrante en
exceso será separado del medio de reacción mediante destilación a
vacío desde el depósito pulmón que alimenta a las operaciones de
separación y purificación del biodiesel. En ambos casos, el metanol
o etanol recuperado será trasvasado al depósito de almacenamiento de
metanol o etanol correspondiente.
La mezcla de la reacción de transesterificación,
tanto si la reacción se lleva a cabo en régimen discontinuo como
continuo, se trasvasará a un depósito pulmón que en el caso de que
la reacción se lleva a cabo de forma continua estará equipado con un
sistema de destilación a vacío para eliminar el metanol o etanol
sobrante de la reacción. Este depósito pulmón, que tendrá entre 2 y
15 veces la capacidad del reactor de transesterificación,
normalmente entre 4 y 10 veces, alimentará en continuo todo el
sistema de separación y purificación de biodiesel y glicerina.
La mezcla procedente del depósito pulmón
alimentará continuamente a un sistema de separación en el que se
obtendrán dos fases diferenciadas: la fase éster (A) y la fase
glicerinosa (B).
A la fase éster (A), formada principalmente por
el éster del alcohol ligero empleado, el catalizador y trazas de
alcohol sin reaccionar, glicerina y jabones, se le someterá a un
lavado con agua y/o una disolución diluida de ácido fuerte, tal como
H_{2}SO_{4}, H_{3}PO_{4}, HCl, etc., y, posteriormente, se
separarán las dos fases formadas. Una de dichas fases (A1), estará
formada fundamentalmente por el éster del alcohol utilizado para la
transesterificación. La otra fase acuosa (A2), se someterá a una
operación de neutralización para que ésta cumpla con las normativas
y regulaciones medioambientales. Estas aguas de lavado, se
destilarán a vacío para recuperar el metanol que hubiera quedado en
las mismas y trasvasarlo al depósito de materia prima
correspondiente.
La fase (A1) sufre, a continuación, una operación
de aditivación de un compuesto orgánico para que el biodiesel
formado cumpla las especificaciones del parámetro "punto de
obturación al filtro frío" (POFF). Posteriormente se realiza una
operación de secado para eliminar las trazas de agua y alcohol que
pudieran quedar.
A continuación, esta corriente con la fase (A1),
sin humedad ni alcohol, se somete a un proceso de filtrado para
eliminar las partículas sólidas que pudiera contener, bien
procedente de la materia prima o del sistema catalítico
empleado.
El producto obtenido tras la etapa de filtración
es un éster alquílico que cumple con las especificaciones de la
Unión Europea para su utilización como biodiesel.
La fase glicerinosa (B) es sometida a una
operación de destilación a vacío para eliminar los restos de metanol
o etanol y posteriormente se somete a una neutralización con
H_{2}SO_{4}, H_{3}PO_{4}, HCl, etc., preferiblemente con
H_{3}PO_{4}. A continuación se realiza una separación de las
tres fases formadas: fase líquida (B1) de glicerina con una pureza
entre el 86% y el 92%, fase líquida (B2) de ácidos grasos (B2) y
fase sólida (B3) de la sal sódica o potásica del ácido empleado en
la etapa de neutralización de la fase glicerinosa.
La presente invención se ilustra adicionalmente
mediante los siguientes ejemplos:
En este ejemplo se muestra la influencia de la
actividad del sistema catalítico utilizando hidróxido potásico como
único componente de dicho sistema catalítico.
La reacción se lleva a cabo en un reactor de
mezcla completa de 125 ml. de capacidad provisto de un sistema de
agitación a 600 rpm donde la temperatura de reacción se mantiene
constante a 25ºC y la presión de operación a presión
atmosférica.
Se introducen al reactor 53.40 g de la materia
prima triglicérida cuya acidez es del 10%, 14.60 g de metanol y
0.2265 g de hidróxido potásico (0.40% en peso, 4.04
miliequivalentes). Después de 60 minutos de reacción, la conversión
de la materia prima triglicérida fue del 99% y el rendimiento en
ésteres metílicos fue del 95% (Rendimiento = kg de metil éster
producidos/100 kg de materia prima triglicérida alimentada).
En este ejemplo se muestra la influencia de la
actividad del sistema catalítico obtenido por neutralización con
hidróxido potásico de los ácidos grasos libres presentes en la
materia prima y que es el único componente del sistema
catalítico.
La reacción se lleva a cabo en un reactor de
mezcla completa de 125 ml de capacidad provisto de un sistema de
agitación a 600 rpm donde la temperatura de reacción se mantiene
constante a 25ºC y la presión de operación a presión
atmosférica.
Se introducen al reactor 53.40 g de la materia
prima triglicérida a transesterificar y cuya acidez es del 10%, y
14.60 g de metanol. La neutralización se realiza,
estequiométricamente, con 8.10 miliequivalentes de hidróxido
potásico, obteniéndose 2.6 g de jabones potásicos, comenzando aquí
la reacción de transesterificación. Después de 60 minutos de
reacción, la conversión de la materia prima triglicérida fue del 18%
y el rendimiento en ésteres metílicos fue del 15%.
En este ejemplo se muestra la influencia de los
miliequivalentes de hidróxido potásico en la composición del sistema
catalítico.
En la siguiente tabla se muestran los
experimentos realizados en las mismas condiciones de operación (tipo
de reactor, temperatura, presión, agitación, cantidad de reactantes
y tiempo de operación) que los ejemplos 1 y 2, variando la acidez de
la materia prima triglicérida a transesterificar (entre 0% y
10%).
| Ensayo | Acidez | Jabón | KOH | Total | Conversión | Rendimiento | |||
| (nº) | Materia | Potásico | (g) | (meq) | (%) | (meq) | (%) | (%) | |
| Prima (%) | (g) | (meq) | |||||||
| 3 | 10.0 | 2.6 | 8.10 | 0.226 | 4.04 | 0.40 | 12.14 | 99 | 95 |
| 4 | 5.0 | 1.3 | 4.05 | 0.226 | 4.04 | 0.40 | 8.09 | 97 | 93 |
| 5 | 1.0 | 0.26 | 0.80 | 0.460 | 8.10 | 0.81 | 9.00 | 100 | 96 |
| 6 | 1.2 | 0.32 | 0.99 | 0.138 | 2.46 | 0.24 | 3.45 | 75 | 72 |
| 7 | 0.7 | 0.23 | 0.71 | 0.223 | 3.97 | 0.39 | 4.68 | 96 | 92 |
| 8 | 0.4 | 0.14 | 0.43 | 0.314 | 5.60 | 0.56 | 6.03 | 100 | 96 |
| 9 | 1.2 | 0.32 | 0.99 | 0.0 | 0.00 | 0.00 | 0.99 | 7 | 4 |
| 10 | 0.0 | 0.0 | 0.00 | 0.138 | 2.46 | 0.24 | 2.46 | 68 | 65 |
| 11 | 0.4 | 0.14 | 0.43 | 0.0 | 0.00 | 0.00 | 0.43 | 4 | 3 |
| 12 | 0.0 | 0.0 | 0.00 | 0.223 | 3.97 | 0.39 | 3.97 | 95 | 91 |
| 13 | 10.0 | 2.6 | 8.10 | 0.0 | 0.00 | 0.00 | 8.10 | 18 | 1 |
Como se puede apreciar en la tabla, la
utilización del sistema catalítico mixto permite aumentar el
rendimiento de ésteres metílicos de la reacción, respecto a la
obtenida con hidróxido potásico como único componente del sistema
catalítico, a igualdad de miliequivalentes de hidróxido potásico
utilizado.
En este ejemplo se muestra la influencia de la
temperatura de reacción.
Se repitió el ensayo número 3, mostrado en la
Tabla 1, con el mismo sistema catalítico y condiciones de operación
a excepción de la temperatura de reacción, que se mantuvo constante
a 65ºC. Después de 60 minutos de reacción, la conversión de la
materia prima triglicérida fue del 100%, con un rendimiento en
ésteres metílicos del 91%.
En este ejemplo se muestra la influencia del
tiempo de reacción.
Se repitió el ensayo número 3, mostrado en la
Tabla I, con el mismo sistema catalítico y condiciones de operación
a excepción del tiempo de reacción, que fue de 20 minutos. La
conversión de la materia prima triglicérida fue del 90%, con un
rendimiento en ésteres metílicos del 86%.
En este ejemplo se muestra la influencia del
tiempo de reacción.
Se repitió el ensayo número 3, mostrado en la
Tabla I, con el mismo sistema catalítico y condiciones de operación
a excepción del tiempo de reacción. Después de 120 minutos de
reacción, la conversión de la materia prima triglicérida fue del
100%, con un rendimiento en ésteres metílicos del 96%.
En este ejemplo se muestra la influencia de la
velocidad de agitación.
Se repitió el ensayo número 3, mostrado en la
Tabla I, con el mismo sistema catalítico y condiciones de operación
a excepción de la velocidad de agitación, que fue de 100 rpm.
Después de 60 minutos, la conversión de la materia prima
triglicérida fue del 40%, con un rendimiento en ésteres metílicos
del 35%.
En este ejemplo se muestra la influencia del tipo
de catión presente en el hidróxido que va a formar parte del sistema
catalítico.
Se repitió el ensayo número 3, mostrado en la
Tabla I, con el mismo sistema catalítico y condiciones de operación
a excepción del hidróxido potásico, que fue sustituido por hidróxido
sódico. Después de 60 minutos, la conversión de la materia prima
triglicérida fue del 99%, con un rendimiento en ésteres metílicos
del 93%.
En este ejemplo se muestra el modo de operación
del proceso de transesterificación.
En un reactor tipo tanque de mezcla completa, de
125 ml de capacidad, provisto de un sistema de agitación se
introducen 53.40 g de la materia prima triglicérida, con una acidez
de 0.4%, y 7.25 g de metanol. La temperatura de reacción se mantiene
constante a 25ºC, a presión atmosférica y la velocidad de agitación
a 600 rpm. La neutralización se realiza estequiométricamente con
0.71 miliequivalentes de hidróxido potásico. Posteriormente se le
añaden 0.32 g de hidróxido potásico a la mezcla de reacción con el
fin de completar el sistema catalítico mixto.
Transcurridos 20 minutos, se separa la glicerina
formada en la transesterificación, obteniendo una conversión de la
materia prima triglicérida del 80%. A continuación se añaden 2.90 g
de metanol al sistema de reacción y transcurridos 20 minutos se
obtiene una conversión de la materia prima triglicérida del 99%, con
un rendimiento en ésteres metílicos del 96%.
En este ejemplo se ilustra la influencia del peso
molecular del alcohol utilizado en la reacción de
transesterificación.
Se repitió el ensayo número 3, mostrado en la
Tabla 1, con el mismo sistema catalítico y condiciones de operación
a excepción de que el alcohol metílico fue sustituido por alcohol
etílico en el proceso de transesterificación. Transcurridos 60
minutos la conversión de la materia prima triglicérida fue del 38%,
con un rendimiento en ésteres metílicos del 35%.
En este ejemplo se muestra el modo de
operación.
La reacción se lleva a cabo en un reactor de
mezcla completa de 2000 ml de capacidad provisto de un sistema de
agitación a 800 rpm donde la temperatura de reacción se mantiene
constante a 25ºC y la presión de operación a presión
atmosférica.
Se introducen al reactor 842.6 g de la materia
prima triglicérida a transesterificar y cuya acidez es del 3%. A
continuación se añade una disolución que contiene 5.0 g de hidróxido
potásico en 88.7 g de metanol. En este momento, se produce la
reacción de neutralización de los ácidos grasos libres, formándose
el jabón potásico correspondiente. Tras esta etapa, se añaden 5.3 g
de hidróxido potásico disueltos en 88.7 g de metanol. La mezcla se
agita, dando comienzo la reacción de transesterificación. Después de
60 minutos, se da por terminada la reacción y se separan las dos
fases líquidas que se han formado.
La fase éster (A), contiene 810.5 g de éster
metílico de ácido graso, 45.1 g de metanol, 3.8 g de triglicéridos,
2.9 g de ácidos grasos y 0.3 g de jabón potásico. La fase
glicerinosa (B), contiene 85.0 g de glicerina, 44.8 g de metanol,
39.7 g de jabón potásico, 5.2 g de hidróxido potásico y 0.2 g de
ésteres metílicos.
La fase éster se somete a una operación de lavado
utilizando 409.1 g de agua. Las dos fases inmiscibles formadas se
separan, obteniéndose la composición siguiente para cada una de
ellas. La fase éster (A1) contiene 808.7 g de ésteres metílicos, 3.8
g de triglicéridos y 2.9 g de ácidos grasos. La fase acuosa (A2)
contiene 409.1 g de agua, 45.1 g de metanol, 1.6 g de ésteres
metílicos y 0.3 g de jabones potásicos. La fase acuosa (A2) se
somete, posteriormente, a una destilación a 25ºC y una presión de 16
mmHg, recogiéndose los 45.1 g de metanol que contenía.
La fase glicerinosa (B), se somete también a una
una destilación a 25ºC y una presión de 16 mmHg, recogiéndose los
44.8 g de metanol que contenía. A continuación, a la fase
glicerinosa (B) exenta de metanol, se le añade una disolución de
21.4 g de ácido orto-fosfórico en 9.1 g de agua. En
este proceso se forman tres diferentes fases: dos fases líquidas y
un precipitado sólido. Estas tres fases se separan, obteniéndose la
siguiente composición para cada una de ellas. La fase (B1) contiene
85.0 g de glicerina, 9.1 g de agua y 0.2 g de ésteres metílicos. La
fase (B2) está compuesta de 34.9 g de ácidos grasos y la fase (B3)
está formada por 27.6 g de un precipitado formado por sales de
fosfato potásico.
Claims (17)
1. Catalizador para reacción de
transesterificación de triglicéridos procedentes de aceites
vegetales crudos, refinados o usados, de grasas vegetales o
animales, así como de mezcla de los mismos, con monoalcoholes de
bajo peso molecular para la obtención de ésteres de alcoholes
ligeros que consiste en un sistema mixto formado por hidróxidos
metálicos alcalinos y sales de ácidos carboxílicos.
2. Catalizador para reacción de
transesterificación de triglicéridos procedentes de aceites
vegetales crudos, refinados o usados, de grasas vegetales o
animales, así como de mezcla de los mismos, con monoalcoholes de
bajo peso molecular para la obtención de ésteres de alcoholes
ligero, según reivindicación 1, donde los hidróxidos metálicos
alcalinos son, preferentemente, hidróxido de sodio o hidróxido de
potasio.
3. Catalizador para reacción de
transesterificación de triglicéridos con monoalcohles de bajo peso
molecular para la obtención de ésteres de alcoholes ligeros, según
reivindicación 1, donde la sales de ácidos carboxílicos son los
jabones obtenidos a partir de los ácidos grasos libres contenidos
en las materias primas mediante un proceso de neutralización con el
hidróxido alcalino y que actúan como promotores de la reacción de
transesterificación aumentando la velocidad inicial de la
reacción.
4. Proceso de obtención de ésteres de alcoholes
ligeros por transesterificación de triglicéridos procedentes de
aceites vegetales crudos, refinados o usados, de grasas vegetales o
animales, así como mezcla de los mismos, con monoalcoholes de bajo
peso molecular caracterizado porque utiliza el catalizador
reivindicado.
5. Proceso de obtención de ésteres de alcoholes
ligeros por transesterificación de triglicéridos procedentes de
aceites vegetales crudos, refinados o usados, de grasas vegetales o
animales, así como mezcla de los mismos, con monoalcoholes de bajo
peso molecular, según reivindicación 4, caracterizado porque
los monoalcoholes ligeros son, preferentemente, metanol o
etanol.
6. Proceso de obtención de ésteres de alcoholes
ligeros por transesterificación de triglicéridos procedentes de
aceites vegetales crudos, refinados o usados, de grasas vegetales o
animales, así como mezcla de los mismos, con monoalcoholes de bajo
peso molecular, según reivindicaciones 4 y 5, donde la cantidad de
hidróxidos alcalinos utilizados en el sistema catalítico mixto está
comprendida entre el 0,1 y 1% de la masa de reacción.
7. Proceso de obtención de ésteres de alcoholes
ligeros por transesterificación de triglicéridos procedentes de
aceites vegetales crudos, refinados o usados, de grasas vegetales o
animales, así como mezcla de los mismos, con monoalcoholes de bajo
peso molecular, según reivindicaciones 4, 5 y 6,
caracterizado porque utiliza reactores discontinuos de tipo
tanque agitado, provistos de un sistema de filtrado a la salida del
sistema de reacción.
8. Proceso de obtención de ésteres de alcoholes
ligeros por transesterificación de triglicéridos procedentes de
aceites vegetales crudos, refinados o usados, de grasas vegetales o
animales, así como mezcla de los mismos, con monoalcoholes de bajo
peso molecular, según reivindicaciones 4 a 7, caracterizado
porque la reacción de transesterificación se realiza a una
temperatura entre 10 y 100ºC y un tiempo de entre 5 y 300 min.
9. Proceso de obtención de ésteres de alcoholes
ligeros por transesterificación de triglicéridos procedentes de
aceites vegetales crudos, refinados o usados, de grasas vegetales o
animales, así como mezcla de los mismos, con monoalcoholes de bajo
peso molecular, según reivindicaciones 4 a 8, caracterizado
porque la reacción de transesterificación se realiza en una etapa
introduciendo en el reactor una cantidad de alcohol entre el 70 y el
250% de la cantidad estequiométrica.
10. Proceso de obtención de ésteres de alcoholes
ligeros por transesterificación de triglicéridos procedentes de
aceites vegetales crudos, refinados o usados, de grasas vegetales o
animales, así como mezcla de los mismos, con monoalcoholes de bajo
peso molecular, según reivindicaciones 4 a 8, caracterizado
porque la reacción de transesterificación se realiza en dos
etapas:
- 1ª.
- Se introduce en el reactor una cantidad de alcohol entre el 70 y el 200% de la cantidad estequiométrica.
- 2ª.
- Se separa la glicerina formada de la mezcla de reacción y se adiciona al reactor la cantidad necesaria de alcohol para que éste se encuentre en una cantidad entre el 100 y 250% de la estequiométrica.
11. Proceso de obtención de ésteres de alcoholes
ligeros por transesterificación de triglicéridos procedentes de
aceites vegetales crudos, refinados o usados, de grasas vegetales o
animales, así como mezcla de los mismos, con monoalcoholes de bajo
peso molecular, según reivindicaciones 4 a 10, caracterizado
porque la reacción de transesterificación se realiza en un proceso
discontinuo, donde el metanol o etanol sobrante en exceso se separa
del medio de reacción mediante una operación de destilación
realizada a vacío.
12. Proceso de obtención de ésteres de alcoholes
ligeros por transesterificación de triglicéridos procedentes de
aceites vegetales crudos, refinados o usados, de grasas vegetales o
animales, así como mezcla de los mismos, con monoalcoholes de bajo
peso molecular, según reivindicaciones 4 a 10, caracterizado
porque la reacción de transesterificación se realiza en un proceso
continuo, donde el metanol o etanol en exceso se separa del medio de
reacción mediante destilación realizada a vacío desde el depósito
pulmón.
13. Proceso de obtención de ésteres de alcoholes
ligeros por transesterificación de triglicéridos procedentes de
aceites vegetales crudos, refinados o usados, de grasas vegetales o
animales, así como mezcla de los mismos, con monoalcoholes de bajo
peso molecular, según reivindicaciones 4 a 12, caracterizado
porque la mezcla de la reacción se trasvasa a un depósito pulmón
para la posterior purificación y obtención de los ésteres de
alcoholes ligeros (biodiesel) y subproductos, que se realiza a
partir de este momento de forma continua.
14. Proceso de obtención de ésteres de alcoholes
ligeros por transesterificación de triglicéridos procedentes de
aceites vegetales crudos, refinados o usados, de grasas vegetales o
animales, así como mezcla de los mismos, con monoalcoholes de bajo
peso molecular, según reivindicaciones 4 a 13, caracterizado
porque la mezcla procedente del depósito pulmón alimenta
continuamente a un sistema de separación del que se obtienen dos
fases: (A) fase éster, formada principalmente por el éster, alcohol
y jabones, y (B) fase glicerinosa formada principalmente por
glicerina, alcohol y jabones.
15. Proceso de obtención de ésteres de alcoholes
ligeros por transesterificación de triglicéridos procedentes de
aceites vegetales crudos, refinados o usados, de grasas vegetales o
animales, así como mezcla de los mismos, con monoalcoholes de bajo
peso molecular, según reivindicaciones 4 a 14, caracterizado
porque a la fase éster se somete a un lavado con agua o con una
disolución diluida de ácido fuerte separándose en:
- (A1).
- Fase formada por el éster del alcohol utilizado para la transesterificación, a la que se adiciona un compuesto orgánico, para proceder a una operación de secado seguida de un proceso de filtrado obteniendo un éster alquílico apto para su utilización como carburante, combustible o disolvente.
- (A2).
- Fase acuosa sometida a una operación de neutralización seguida de una destilación a vacío.
16. Proceso de obtención de ésteres de alcoholes
ligeros por transesterificación de triglicéridos procedentes de
aceites vegetales crudos, refinados o usados, de grasas vegetales o
animales, así como mezcla de los mismos, con monoalcoholes de bajo
peso molecular, según reivindicaciones 4 a 15, caracterizado
porque la fase glicerinosa (B) es sometida a una operación de
destilación a vacío, seguida de una neutralización con ácido fuerte,
preferentemente orto-fosfórico dando lugar a tres
subproductos.
- (B1).
- Fase líquida que contiene glicerina
- (B2).
- Fase líquida que contiene ácidos grasos.
- (B3).
- Fase sólida que contiene sal sódica o potásica del ácido empleado en la neutralización.
17. Utilización de los ésteres obtenidos con el
procedimiento de transesterificación reivindicado, como
carburantes, combustibles y/o disolventes.
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