Oxidação catalítica do glicerol em reator de Leito Gotejante com produção contínua dos ácidos glicérico, tartrônico e glicólico

Abstract

Objetivando a valorização do biodiesel (B) através do biorrefino do coproduto glicerol (G) foi realizado o desenvolvimento do processo de oxidação do glicerol em reator de leito gotejante. Para tal fim, estudos hidrodinâmicos foram realizados em um reator trifásico de leito fixo, produzindo-se substâncias com elevado valor agregado. Carvões ativados (C) e catalisadores suportados (Ni5%)-Pt(0,5%)/C, Ni(5%)-Pt(1%)/C e Pt(0,5%)/C) foram selecionados e preparados para avaliações em operações em batelada (reator de leito de lama) e contínuas (reator de leito gotejante). Informações hidrodinâmicas do funcionamento do reator de leito gotejante foram obtidas através de medidas de distribuição dos tempos médios de residência - DTR (fase líquida: 5,23x10⁻⁸ a 1,28x10⁻⁷m³.s⁻¹, fase gasosa: 5,28x10⁻⁷ m³.s⁻¹, 303 K, 1,0 bar). Das avaliações em DTR foram estimados os valores, respectivamente para os dois sistemas G(10%)-O₂-C e G(10%)-C: i) número de misturadores (N = 7 e N = 3); ii) coeficiente global de transferência de massa (km = 2,38x10⁻³ m.s⁻¹ e km = 8,92x10⁻⁶m.s⁻¹); iii) dispersão axial líquida (Dax = 1,40x10⁻⁵ – 9,84x10⁻⁵ m².s⁻¹ e Dax = 1,44x10⁻⁵ – 8,98x10⁻⁵ m².s⁻¹); iv) retenção líquida (hL = 0,27 – 0,31); v) fator de molhabilidade (fe = 0,36 – 0,42); vi) perda de carga (ΔP/H = 800 – 1500 Pa.m⁻¹ e ΔP/H = 100 – 400 Pa.m⁻¹). As avaliações em reator de leito de lama indicaram que os melhores desempenhos, em termos de conversão e seletividade, para os catalisadores de níquel e platina, apresentaram conversão e seletividade (ácido glicérico) médias de 66,63% e 67%, respectivamente. As operações em reator de leito gotejante foram planejadas via otimização experimental 2³, em termos da conversão do glicerol em função da temperatura, vazão da fase móvel líquida e tipo de catalisador. A temperatura e a vazão da fase móvel líquida foram indicadas como causando maiores impactos sobre a conversão do glicerol. Nas condições selecionadas (30-60°C, 1 atm, 5,23x10⁻⁸ - 9,29x10⁻⁸ m³.s⁻¹e 5,00x10⁻⁷ m³.s⁻¹), procederam-se as operações de oxidação catalítica do glicerol, atingindo-se o regime estacionário, em cerca de 10 min, quando se obteve com o catalisador Pt(0,5%)/C uma conversão média de 84,1% e seletividade 50% em ácido glicólico, e com o sistema Ni(5%)-Pt(0,5%)/C uma conversão média de 66,79% e seletividade 70% em ácido glicérico.