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Title:
PROCESS FOR PRODUCING A RENEWABLE ADDITIVE FOR USE IN MARINE DIESEL CONTAINING PARTIAL GLYCERIDES AND PRODUCT THUS OBTAINED
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/036390
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a process for producing a renewable additive for use in marine diesel containing partial glycerides and a product thus obtained, and pertains to the technical field of chemistry. More particularly, the invention is based on developing additives with a high energy value from renewable materials for use and/or mixing with marine diesel and for other uses substituting traditional petrochemical materials. The main benefits of said additives are that they are sulfur-free, high in calorific power, have multiple performance properties, provide energy and act as lubricating agents at a competitive cost and can be mixed with petrochemical materials in various proportions. The process comprises steps of: loading a reactor with residual palm fatty acid with an oleic acid value of 45%, 97% pure SAFREE glycerin, and potassium hydroxide 85%; stirring and heating the product in a vacuum; resting the product at a controlled temperature and cooling the product at a controlled temperature.

Inventors:
SATO SETSUO (BR)
Application Number:
PCT/BR2023/050266
Publication Date:
February 22, 2024
Filing Date:
August 18, 2023
Export Citation:
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Assignee:
BRASIL BIO FUELS S A (BR)
International Classes:
C12P7/00; C10L1/10; C11C3/02
Domestic Patent References:
WO2003060139A12003-07-24
Foreign References:
BRPI0606422A22009-06-30
BR112022005715A22022-06-21
BRPI1101412A22014-01-07
US20030163949A12003-09-04
CN104894175A2015-09-09
JP2004208539A2004-07-29
US6956125B22005-10-18
Attorney, Agent or Firm:
SOUZA, Marcelo Oliveira De et al. (BR)
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Claims:
REIVINDICAÇÕES 1. Processo de produção de aditivo renovável para uso em diesel marítimo contendo glicerídeos parciais de ácido graxo caracterizado por compreender as seguintes etapas: a) carregar um reator com glicerídeos parciais de ácido graxo; b) ligar a agitação com 50 a 70 rpm e iniciar o aquecimento para uma temperatura entre 200 e 220ºC, aplicando um vácuo entre 90 e 110 mmhg; c) manter o produto em repouso entre 1 e 2 horas a uma temperatura entre 200 e 220ºC; e d) resfriar o produto a uma temperatura entre 70 e 90ºC. 2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os glicerídeos parciais de ácido graxo são selecionados do grupo que compreende: glicerídeos parciais de ácido graxo de palma, palmiste, sebo, soja, girassol, canola, amendoim, com índice de acidez oleica de 20% a 90%, produzidos a partir de óleos e/ou ácidos graxos residuais, com composição de 5% a 20% de glicerina combinada e glicerina livre abaixo de 3%. 3. Processo, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que, na etapa a), os glicerídeos parciais de ácido graxo e suas respectivas quantidades em % em peso carregados no reator são: 80 – 90% de ácido graxo de palma residual com índice de acidez oleica de 45%; 10 – 15% de glicerina SAFREE 97% de pureza; e 0,2 – 1,0% de hidróxido de potássio 85%. 4. Aditivo renovável para uso em diesel marítimo contendo glicerídeos parciais de ácido graxo obtido através do processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3 caracterizado por apresentar um poder calorífico na faixa de 6800 kcal/kg a 7800 kcal/kg, um teor de enxofre na faixa de 0 ppm a 12 ppm; um ponto de flash na faixa de 190 a 197ºC; um índice de acidez na faixa de 0,8% a 1,6%; e um teor de glicerina combinado na faixa de 12,8% a 30%.
Description:
“PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ADITIVO RENOVÁVEL PARA USO EM DIESEL MARITIMO CONTENDO GLICERIDEOS PARCIAIS E PRODUTO ASSIM OBTIDO” CAMPO DE APLICAÇÃO [0001] Trata-se a presente invenção de um processo de produção de aditivo renovável para uso em diesel marítimo contendo glicerídeos parciais e produto assim obtido, pertencente ao setor técnico de química, mais particularmente a invenção se baseia no desenvolvimento de aditivos contendo alto poder energético com materiais renováveis para ser usado e/ou misturado em diesel marítimo e em outras aplicações substituindo os tradicionais materiais de origem petroquímica. Tais aditivos tem como principais benefícios serem isentos de enxofre, alto poder calorifico, múltiplas performances fornecem energia e atuam como agentes de lubricidade com custo competitivo e podem ser misturados nos materiais petroquímicos em inúmeras proporções. FUNDAMENTOS DA TÉCNICA [0002] O mercado atual é regulamentado pela Agência Nacional de Petróleo (ANP) e existe uma norma específica que regula o seu uso através da portaria Resolução ANP nº 51/2010. Um dos grandes impactos no diesel marítimo é o teor de enxofre que no passado tinha como limite 3% e foi reduzido para 0,5% a partir de 2020. Mesmo com esta redução no limite isto ainda significa 10 vezes mais comparado ao diesel rodoviário que é de 0,05%. O uso de materiais não petroquímicos como, por exemplo biodiesel ainda não é permitido devido ao seu impacto no custo, porém existe na própria portaria que é periodicamente revisada e a permissão deve ser dada quando o seu custo for viabilizado. [0003] Globalmente existe uma pressão muito forte para reduzir os impactos ambientais devido à emissão de gases tóxicos como o SO3, CO2 e outros nocivos à saúde humana. [0004] Diversos estudos estão sendo conduzidos para viabilizar o uso de novos materiais. A empresa Quadrise Fuels desenvolveu uma mistura de combustível pesado com glicerina denominada bioMSAR, o combustível pesado é o resíduo do refino de petróleo. [0005] A patente US810105399B2 descreve a produção de um diesel renovável composto de ácidos graxos, glicerídeos de ácidos graxos, glicerina com baixo teor de enxofre e glicerina livre. [0006] A empresa Maine Maritime Academy (MMA) desenvolveu uma formulação contendo alto teor de glicerina chamado Eco-Hybride e submeteram uma patente que deve estar pendente. [0007] Publicações, citações, projetos de pesquisa, revisões bibliográficas vem se intensificando de uma forma exponencial em sites de domínio público demonstrando a pressão e o interesse público e privado sobre o assunto. Muito provavelmente novos materiais feitos a partir de fontes renováveis estarão disponíveis em um futuro bem próximo. OBJETIVO DA INVENÇÃO [0008] Com base no acima descrito, a presente invenção vem exatamente preencher essa lacuna no mercado e proporcionar um processo de produção de aditivo renovável para uso em diesel marítimo contendo glicerídeos parciais e produto assim obtido que tem como objetivos: - Utilizar materiais graxos de fontes renováveis, e materiais residuais que não competem com a cadeia alimentícia; - Utilizar processo simples de esterificação e transesterificação; - Utilizar catalizador alcalino, mais especificamente o hidróxido de potássio; - Utilizar glicerina SAFREE de alta pureza e custo competitivo; - Utilizar concentração da glicerina SAFREE; - Obter com isto produto com alto poder calorífico; - Obter teores de enxofre isento de concentração, garantindo baixíssimas emissões comparado ao diesel convencional; - Obter produtos com flash point que garanta uma maior segurança no manuseio e estocagem dos produtos; - Obter aditivos que possam ser misturados com o diesel marítimo petroquímico. DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO [0009] O processo de produção de aditivo renovável para uso em diesel marítimo contendo glicerídeos parciais compreende as etapas de: carregamento de um reator com ácido graxo de palma residual com índice de acidez oleica de 45%; glicerina SAFREE 97% de pureza; e hidróxido de potássio 85%; agitação e aquecimento do produto aplicando-se um vácuo; repouso do produto com temperatura controlada e resfriamento do produto com temperatura controlada. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0010] O processo de produção de aditivo renovável para uso em diesel marítimo contendo glicerídeos parciais compreende as seguintes etapas: 1 - Em um reator carrega-se o mesmo com os seguintes materiais em peso: 80 – 90% de ácido graxo de palma residual com índice de acidez oleica de 45%; 10 – 15% de glicerina SAFREE 97% de pureza; e 0,2 – 1,0% de hidróxido de potássio 85%; onde os glicerídeos parciais de ácido graxo são: de palma, palmiste, sebo, soja, girassol, canola, amendoim, produzidos a partir de óleos e/ou ácidos graxos residuais, com composição de 5% a 20% de glicerina combinada e glicerina livre abaixo de 3% para garantir um produto homogêneo, sem separação; 2 - Liga-se a agitação com 50 a 70 rpm e inicia-se o aquecimento para uma temperatura entre 200 e 220ºC (Graus Celsius) aplicando um vácuo entre 90 e 110 mmhg; 3 – Mantém o produto em repouso entre 1 e 2 horas a uma temperatura entre 200 e 220ºC; 3 – Resfria-se o produto a uma temperatura entre 70 e 90ºC. [0011] O produto obtido através do processo de produção de aditivo renovável para uso em diesel marítimo contendo glicerídeos parciais compreende as seguintes características: Poder calorifico e teor de enxofre dos produtos: 6800 kcal/kg, enxofre isento; 7200 a 7800 kcal/kg, enxofre com 4 a 12ppm; Flash point dos produtos: 190 a 197ºC Graus Celsius; Índice de acidez de 0,8%; e Teor de glicerina combinado de 12,8%. EXEMPLOS DE OBTENÇÕES Exemplo 1: [0012] Em um reator de 2000ml carregou 1000grs de ácido graxo de palma residual com índice de acidez oleica de 45%, 150grs de glicerina SAFREE 97% de pureza e 3grs de hidróxido de potássio 85%; [0013] Ligou-se a agitação com 60 rpm e iniciou-se o aquecimento para 215ºC Graus Celsius aplicando um vácuo de 100 mmhg; [0014] Após 1hora a 215ºC Graus Celsius mediu-se o índice de acidez e obteve-se o valor de 0,8%; [0015] Produto foi resfriado a 80ºC Graus Celsius e o teor de glicerina combinado obtido foi de 12,8%; [0016] Obteve-se um produto com as seguintes características: Poder calorifico e teor de enxofre dos produtos: 7400 kcal/kg, enxofre 4ppm; Flash point dos produtos: 190ºC Graus Celsius. Exemplo 2: [0017] Em um reator de 2000ml carregou 1000grs de óleo de palma com índice de acidez oleica de 3%, 50grs de glicerina SAFREE 97% de pureza e 3grs de hidróxido de potássio 85%; [0018] Ligou-se a agitação com 60 rpm e iniciou-se o aquecimento para 215ºC Graus Celsius aplicando um vácuo de 100 mmhg; [0019] Após 2 horas a 215ºC Graus Celsius mediu-se o índice de acidez e obteve-se o valor de 0,8% e glicerina livre 2,1%; [0020] Produto foi resfriado a 80ºC Graus Celsius e o teor de glicerina combinado obtido foi de 30%; [0021] Obteve-se um produto com as seguintes características: Poder calorifico e teor de enxofre dos produtos: 7800 kcal/kg, enxofre 8ppm; Flash point dos produtos: 182ºC Graus Celsius. Exemplo 3: [0022] Em um reator de 2000ml carregou 1000grs de ácido graxo de borra de soja hidrolisado com índice de acidez oleica de 65%, 140grs de glicerina SAFREE 97% de pureza e 3grs de hidróxido de potássio 85%; [0023] Ligou-se a agitação com 60 rpm e iniciou-se o aquecimento para 215ºC Graus Celsius aplicando um vácuo de 100 mmhg; [0024] Após 2 horas a 215ºC Graus Celsius mediu o índice de acidez e obteve se o valor de 1,2% e glicerina livre 3,2%; [0025] Produto foi resfriado a 80ºC Graus Celsius e o teor de glicerina combinado obtido foi de 14,1%; [0026] Obteve-se um produto com as seguintes características: Poder calorifico e teor de enxofre dos produtos: 7200 kcal/kg, enxofre 12ppm; Flash point dos produtos: 192ºC Graus Celsius. Exemplo 4: [0027] Em um reator de 2000ml carregou 1000grs de óleo de soja bruto com índice de acidez oleica de 4%, 70grs de glicerina SAFREE 97% de pureza e 3grs de hidróxido de potássio 85%; [0028] Ligou-se a agitação com 60 rpm e iniciou-se o aquecimento para 215ºC Graus Celsius aplicando um vácuo de 90 mmhg; [0029] Após 2 horas a 215ºC Graus Celsius mediu-se o índice de acidez e obteve-se o valor de 1,6% e glicerina livre 2,0%; [0030] Produto foi resfriado a 80ºC Graus Celsius e o teor de glicerina combinado obtido foi de 15,2%; [0031] Obteve-se um produto com as seguintes características: Poder calorifico e teor de enxofre dos produtos: 6800 kcal/kg, enxofre isento; Flash point dos produtos: 197ºC Graus Celsius. VANTAGENS DO INVENTO [0032] O processo de produção de aditivo renovável para uso em diesel marítimo contendo glicerídeos parciais e produto assim obtido, oferece as seguintes vantagens: - Proporciona um aditivo para ser misturado no diesel petroquímico reduzindo seus impactos ambientais; - Utiliza glicerídeos parciais de ácido graxo como: de palma, palmiste, sebo, soja, girassol, canola, amendoim, produzidos a partir de óleos e/ou ácidos graxos residuais, com composição de 5% a 20% de glicerina combinada e glicerina livre abaixo de 3% para garantir um produto homogêneo, sem separação; - Estas características químicas conferem múltiplas performances para o produto sendo as mais relevantes o alto poder calorifico, lubricidade, isenção de enxofre e custo extremamente competitivo; - Adicionalmente a glicerina utilizada nestas composições é isenta de sais, porém sem a necessidade de destilação um processo caro e que gera resíduos ambientais; e - Trata-se da glicerina produzida pela tecnologia SAFREE (salt free) que utiliza o processo extração líquido/líquido. [0033] A presente invenção trata de um dos temas mais sensível na atualidade porque está diretamente ligado ás mudanças climáticas que afeta diretamente o nosso dia a dia. Emissões de gases diversos tem alterado o clima de nosso planeta de uma forma bastante negativa. [0034] A abrangência da presente patente de invenção, portanto, não deve ser limitada aos exemplos de obtenção, mas sim, apenas aos termos definidos nas reivindicações e seus equivalentes.