Produção seletiva de ácido acrílico a partir da desidratação catalítica do ácido lático em sistemas batelada homogêneo e leito fixo - SANTOS, Bruno Ferreira dos (2018)
O ácido acrílico é uma importante matéria-prima para a produção de diversos produtos e tem perspectiva de crescimento da sua demanda em torno de 5% por ano. Porém, a produção de ácido acrílico ainda está ligada diretamente à produção de petróleo. Há uma crescente tendência mundial de substituição de produtos oriundos do petróleo em produtos baseados em fontes renováveis. Logo, a desidratação do ácido lático em ácido acrílico pode ser uma alternativa para a substituição do propeno que é proveniente do petróleo. O objetivo deste trabalho foi à obtenção de ácido acrílico através da desidratação do ácido lático em sistema descontínuo e contínuo. Inicialmente, foram feitos ensaios em reator batelada nas seguintes temperaturas: 280°C (7 Mpa), 300°C (10 Mpa) e 320°C (13 Mpa). Sendo a temperatura de 300°C, a que proporcionou melhor resultado com rendimento em ácido acrílico igual a 24,7%. Nessa temperatura, foram realizados testes com adição de ácido sulfúrico e ácido fosfórico nas concentrações de 5, 10 e 20 mM. A adição do ácido fosfórico foi mais efetiva do que o ácido sulfúrico, onde se observou um aumento da conversão, rendimento em 2,3 – Pentadiona e acetaldeído. Entretanto, ambos os ácidos proporcionaram rendimento inferiores ao rendimento em ácido acrílico em comparação a reação sem adição de ácido. O maior rendimento em ácido acrílico obtido, para a reação com ácido fosfórico, foi igual a 19,7% para concentração igual a 5 mM. A modelagem matemática para a reação em batelada apresentou uma correlação com erro médio igual a 6,8% para a temperatura de 280°C. As caracterizações da hidroxiapatita sintetizada em laboratório usadas como catalisador mostraram que o material sintetizado consistia realmente de hidroxiapatita principalmente devido a composição química mostrada na fluorescência de raios-X e à comparação dos picos do espectro do IV e do difratograma de DRX entre as amostras e a literatura. Em sistema contínuo, foi observada a formação de coque no reator que este pode favorecer a produção de ácido acrílico provavelmente por diminuir a degradação do ácido lático e do ácido acrílico, assim melhorando o rendimento da reação, onde os rendimentos em ácido acrílico com reator sem coque e o reator coqueado foram iguais a 9% e 51%, respectivamente, ambas com vazão do gás de arraste igual a 20 mL.min⁻¹. No estudo do efeito da temperatura na reação, o aumento da temperatura alterou a vazão do gás de arraste ótima para 25 mL.min⁻¹, o teste na temperatura de 380°C apresentou o maior valor de rendimento igual a 25,5%. Um estudo da temperatura de calcinação foi realizado nas temperaturas de 450°C, 550°C e 650°C, onde se observou que o aumento da temperatura de calcinação na hidroxiapatita de cálcio reduz a conversão e o rendimento em ácido acrílico. Em relação ao rendimento em ácido acrílico, as temperaturas de calcinação de 450°C, 550°C e 650°C apresentaram valores iguais a 9%, 6,6% e 6,2%, respectivamente. O sistema de leito fixo possibilita a obtenção de rendimento em ácido acrílico maiores que o rendimento em sistema batelada.