A NMP (N-Metilpirrolidona) é produzida principalmente através da via de síntese BDO. Isto envolve primeiro a síntese de γ-butirolactona (GBL) a partir de 1,4-butanodiol (BDO), que depois reage com metilamina para formar NMP. Este método é atualmente a via de produção industrial mais fiável e madura. Com uma longa história de utilização industrial, este processo está altamente optimizado, oferecendo produção em grande escala, elevada eficiência e baixos custos.

Principais caraterísticas da via BDO:

Utiliza catalisadores à base de cobre reforçados com aditivos como o zinco, o alumínio, o crómio e o manganês para aumentar a reatividade e a seletividade.

Taxas de conversão elevadas: 98% para BDO, 95% de seletividade e >90% de rendimento.

Sem dependência de fontes externas de hidrogénio (é gerado hidrogénio como subproduto).

Escala de produção flexível: Pode ser adaptado para pequenas ou grandes operações, utilizando 1,4-butanodiol facilmente disponível como matéria-prima.

A viabilidade económica depende do custo e da disponibilidade do 1,4-butanodiol.

Processo de produção de γ-butirolactona (GBL)

1. Preparação da matéria-prima:

O 1,4-butanodiol é bombeado para um aquecedor, aquecido com óleo térmico e misturado com hidrogénio reciclado num misturador estático.

A mistura é ainda aquecida para vaporizar completamente o BDO antes de entrar num reator de desidrogenação.

2. Reação e Separação:

A reação de desidrogenação ocorre sob temperatura e pressão controladas.

Após a reação, os produtos e o hidrogénio trocam calor num permutador de calor produto-hidrogénio e, em seguida, arrefecem através da circulação de água.

A mistura arrefecida entra num separador gás-líquido:

O produto líquido (GBL em bruto) flui para o armazém.

O hidrogénio é parcialmente reciclado (após compressão e reaquecimento) ou purificado para outras utilizações.

3. Purificação:

A GBL bruta é bombeada para uma coluna azeotrópica para remover as impurezas leves.

Posteriormente refinada numa coluna de destilação do produto para obter GBL de elevada pureza, que é depois armazenada.

Processo de síntese de NMP

1. Preparação da reação:

A GBL pura e uma solução aquosa de metilamina 40% são doseadas num pré-aquecedor de vapor, misturadas num misturador estático e introduzidas num reator de aminação.

2. Reação a alta pressão:

A reação ocorre a 230-260°C e a uma pressão de 7,0-8,0 MPa.

Os produtos são arrefecidos e despressurizados à pressão atmosférica num tanque de pressão constante, sendo depois armazenados como NMP em bruto.

3. Etapas de purificação:

Desaminação: O NMP bruto é bombeado para uma coluna de desaminação para recuperar ~30% de solução de metilamina (reciclada para reutilização).

Desidratação: O líquido residual da desaminação vai para uma coluna de desidratação; a água do topo é enviada para o tratamento de águas residuais.

4. Destilação:

O produto desidratado entra numa coluna de fração intermédia para uma separação preliminar.

O refinamento final numa coluna de destilação do produto produz NMP puro, que é armazenado e embalado.

5. Manuseamento de resíduos: Os resíduos de fundo da destilação são recolhidos e enviados para recicladores autorizados ou incinerados.

Este processo assegura uma produção eficiente e escalável de NMP com um mínimo de resíduos e uma elevada recuperação de subprodutos como o hidrogénio e a metilamina.