BR102019014533A2

BR102019014533A2 - fracionamento de material baseado em biomassa

Info

Publication number: BR102019014533A2
Application number: BR102019014533A
Authority: BR
Inventors: Vikman Kim; Nevanlinna Ville
Original assignee: Neste Oyj
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2019-07-15
Publication date: 2020-02-04
Also published as: KR102123579B1; PL3594317T3; JP2020044530A; CN110713845A; PT3594317T; FI20180083A1; US20200017800A1; KR20200007679A; CA3049417C; MY196614A; EP3594317B1; CL2019001915A1; FI128591B; CN110713845B; RU2715065C1; US10876071B2; EP3594317A1; JP6741827B2; CA3049417A1; ES2836762T3

Abstract

fracionamento de material baseado em biomassa um processo é revelado para fracionar material baseado em biomassa. o processo compreende evaporar uma parte evaporável de material baseado em biomassa (104) em um evaporador de percurso curto, spe (105), para produzir uma fração de resíduos leves sem piche (106) em forma líquida, e uma fração de piche mais pesada (107). a fração de resíduos leves sem piche (106) pode compreender tal-oil sem piche em forma líquida, e a fração de piche mais pesada (107) pode conter piche de tall-oil, top.

Description

FRACIONAMENTO DE MATERIAL BASEADO EM BIOMASSA

CAMPO DA INVENÇÃO [0001] A presente invenção se refere a fracionamento de tall-oíl bruto e/ou outro material baseado em biomassa, e mais particularmente a retirada de piche de tail-oil bruto e/o outro material baseado em biomassa. ANTECEDENTES [0002] A técnica de descrição de antecedentes a seguir pode incluir insights, descobertas, entendimentos ou divulgações ou associações juntamente com divulgações não conhecidas na técnica relevante antes da presente invenção, porém fornecida pela presente divulgação. Algumas dessas contribuições reveladas aqui podem ser especificamente indicadas abaixo, ao passo que para outras dessas

contribuições	abrangidas pela	presente	divulgação	a
invenção será	evidente a partir de	seu contexto.
[0003]	Em fracionamento de	tall-oil	bruto (CTO),	o
piche é removido do tall-oil bruto usando	evaporadores	de

filme fino em série. US 3 644 179 por Krems-Chemie revela o uso de evaporadores de filme fino Luwa para desidratação, retirada de piche e troca de calor para fervura em colunas de fracionamento acondicionado. Essa abordagem minimiza o tempo durante o qual compostos sensíveis a calor em talloil foram expostos a temperatura elevada.

[0004] tall-oil bruto e produtos obtidos de talloil bruto são muito sensíveis ao calor. Temperatura excessiva ou exposição à alta temperatura por um longo período causa degradação e perda subsequente de produto, ou pelo menos um produto descolorido. Isso pode ser

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2/37 neutralizado pelo uso de vácuo muito alto para as colunas de destilação e evaporadores de filme fino como os refervedores. A aplicabilidade de destilação seca não somente é influenciada pela composição CTO, porém também é altamente dependente em condições, por exemplo, pressão de operação e temperatura e tempo de residência dos produtos no meio de retirar piche. Vaporização e compressão de produtos vaporizáveis, como separação de ácido graxo e ácido resínico a partir de compostos de piche nativos em CTO e a partir de piche formado por aquecimento, exigem uma alta temperatura (250-320°C), mesmo em baixa pressão (8001300 Pa) , na entrada de vapor em uma coluna de destilação de colofónia ou uma primeira coluna de fracionamento. SUMÁRIO [0005] O que se segue apresenta um sumário simplificado de características reveladas na presente invenção para fornecer uma compreensão básica de alguns aspectos exemplificadores da invenção. Esse sumário não é uma visão geral extensa da invenção. Não se pretende identificar elementos críticos/principais da invenção ou delinear o escopo da invenção. Sua finalidade exclusiva é apresentar alguns conceitos revelados na presente invenção em uma forma simplificada como um prelúdio para uma descrição mais detalhada.

[0006] De acordo com um aspecto, é fornecida a matéria das reivindicações independentes. As concretizações são definidas nas reivindicações dependentes.

[0007] Um ou mais exemplos de implementações são expostos em mais detalhe nos desenhos em anexo e na

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3/37 descrição abaixo. Outras características serão evidentes a partir da descrição e desenhos e a partir das reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0008] A seguir a invenção será descrita em maior detalhe por meio de concretizações preferidas com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

[0009] A figura 1 ilustra processos de retirada de piche e destilação exemplificadores em fracionamento de material baseado em biomassa como CTC;

[00010] A figura 2 ilustra um processo exemplifleader para fracionamento de material baseado em biomassa como CTC.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES [00011] As seguintes concretizações são exemplificadoras. Embora o relatório descritivo possa se referir a um, uma ou alguma(s) concretização(ões) em vários locais, isso não significa necessariamente que cada tal referência seja a(s) mesma(s) concretização(ões) , ou que a característica se aplique somente a uma concretização única. Características únicas de concretizações diferentes podem ser também combinadas para fornecer outras concretizações. Além disso, palavras compreendendo, contendo e incluindo devem ser entendidas como não limitando as concretizações descritas para consistir somente naquelas características que foram mencionadas e tais concretizações podem conter também caracter!sticas/estruturas que não foram especificamente mencionadas. Em uma concretização, as etapas de método ou

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4/37 concretizações podem ser executadas em combinação entre si. Em outra concretização, somente algumas das etapas de método ou concretizações podem ser executadas.

[00012] Para diminuir os efeitos indesejados de degradação de calor durante a retirada de piche de talloíl, um processo e aparelho aperfeiçoados são revelados, nos quais uma série de pelo menos um evaporador de filme fino (TFE) e pelo menos um evaporador de percurso curto (SPE) é usado para a retirada de piche. Um processo e aparelho exemplificadores permitem diminuir adicionalmente a exposição dos insumos à alta temperatura em retirada de piche, desse modo permitindo um rendimento mais alto de destilados e tamanho reduzido do evaporador de retirada de piche em comparação a soluções conhecidas. Um processo exemplificador também tem um efeito sobre o diâmetro de coluna de destilação de colofónia de modo que o volume total da coluna de destilação de colofónia é diminuído. O tamanho reduzido obtido do evaporador de retirada de piche e coluna de destilação de colofónia permite diminuir custos de investimento de uma usina de fracionamento de tall-oíl bruto.

[00013] As temperaturas usadas para a retirada de piche são as mais altas do processo de fracionamento de CTO total. Um processo exemplificador permite uma diminuição considerável nas temperaturas usadas para a retirada de piche; a temperatura de retirada de piche pode mesmo ser diminuída por 20°C ou mais.

[00014] Um processo exemplificador também permite diminuir a perda de pressão na parte superior da coluna de

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5/37 destilação de colofónia devido a alimentação parcialmente liquefeita. Isso fornece um parâmetro de design adicional para otimização de perfil de pressão de coluna de destilação de colofónia. Finalmente, queda de pressão geral mais baixa na coluna de destilação de colofónia pode ser obtida, desse modo permitindo rendimentos mais altos do produto de colofónia, sem aumentar a temperatura inferior na coluna de destilação de colofónia.

[00015] tall-oil bruto compreender água, terebintina, neutros leves (por exemplo, não saponificáveis como álcoois, ésteres leves, cetonas), ácido graxo, ácido resinico, neutros pesados (por exemplo, ésteres, dimeros, anidridos, e/ou álcoois como esteróis), sais e material sólido. O material sólido é principalmente material sólido derivado de lignina. Os constituintes são derivados de licor negro que é um subproduto a partir de formação de pasta de madeira resinosa (como pinheiro) ou madeira folhosa (como bétula). Os constituintes como terebintina e/ou ácido resinico também podem ser deriváveis a partir de árvores por extração de resina, que é um método para colher resina. Reações secundárias em fracionamento de CTO são limitadas por cinética, e podem ser reduzidas por reduzir temperatura e tempo de residência. Além da redução da taxa de reação, pressão mais baixa também aumenta a separação de colofónia de tall-oíl a partir de componentes neutros mais pesados. A composição de tall-oil bruto pode depender de sua origem, e as quantidades (% em peso) dos constituintes de tall-oil bruto podem variar dependendo da origem do tall-oil bruto.

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6/37 [00016] Deve ser observado que ao invés de, ou além de tall-oíl bruto, qualquer outro material de lipideo baseado em biomassa ou material de lipideo que se origina de material biológico, como material biológico que se origina de plantas ou animais ou seus produtos residuais, como óleo de palma de resíduos (SPO), óleo de cozinha usado (UCO) e/ou gordura animal (AF) , também pode ser usado como a matéria prima no processo de fracionamento e/ou retirada de piche. Basicamente, material baseado em biomassa se refere a qualquer material produzido pelo crescimento de microorganismos, planta e/ou animais.

[00017] Em uma concretização, um processo para fracionar material baseado em biomassa pode compreender evaporar uma parte evaporável de material baseado em biomassa em um evaporador de percurso curto, SPE, para produzir uma fração de resíduos leves sem piche em forma líquida e uma fração de piche mais pesada.

[00018] Em uma concretização, CTO é usada como a matéria prima, em que a fração de resíduos leves sem piche pode conter tall-oíl sem piche em forma líquida, e a fração de piche mais pesada pode conter piche de tall-oíl, TOP. Entretanto, ao invés de ou além de CTO, outro material baseado em biomassa e/ou biológico pode ser usado como a matéria prima, como sludgepalmoil (SPO), óleo de cozinha usado (UCO) e/ou gordura animal (AF).

[00019] A figura 1 ilustra um processo exemplificador para retirada de piche e destilação de talloíl bruto. No fracionamento de tall-oíl bruto, a retirada de piche é executada à jusante de desidratação. Em uma

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7/37 concretização, a retirada de piche é executada para remover piche a partir do tall-oil bruto desidratado 101 usando um evaporador de filme fino (TFE) 102 e um evaporador de percurso curto (SPE) 105 em série. Vapor aéreo 103 obtido na retirada de piche a partir de TFE 102, consiste principalmente em ácido resinico e ácido graxo, porém também de compostos não ácidos. Os compostos não ácidos no vapor aéreo 103 podem ser compostos não ácidos residuais como terebintina e água que resta na alimentação 101 após desidratação. O vapor aéreo 103 também compreende goticulas de líquido aprisionado que pode então causar problemas de cor para produtos de ácido resinico ou destilado de ácido graxo a partir da coluna de destina de colofónia 108. Um separador de fase 130 pode ser desse modo fornecido para remover líquido do fluxo de gás 103 obtido de TFE 102 e o líquido removido 128 pode ser retornado à fase de retirada de piche (isto é, para SPE 105 ou TFE 102) ou recuperada como produto. O vapor aéreo separado em fase 129 de TFE 102 é alimentado após separação de fase 130 em uma coluna de destilação de colofónia 108 para recuperar colofónia de tall-oíl (TOR) como uma fração inferior 110 (liquido), ou como extração secundária 131 (gasosa ou líquida), a partir da parte inferior da coluna de destilação 108.

[00020] Em uma concretização, a fração TOP 107 é recuperada em uma temperatura de frações inferiores de SPE de 240°C a 320°C, preferencialmente, 260°C a 300°C, mais preferencialmente, 270°C a 290°C.

[00021] Em uma concretização, a temperatura de alimentação da vapor aéreo separado em fase 129 para a

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8/37 coluna de destilação de colofónia 108 é 180°C a 240°C, preferencialmente, em torno de 220°C a 230°C, e somente um TFE único é usado em evaporação do CTO desidratado 101 para obter o vapor aéreo 103. Fração inferior de TFE 104 (isto é, fração de CTO desidratada da qual vapor aéreo 103 foi removido por evaporação em TFE) compreendendo resíduo de TFE é alimentada para o SPE 105. O SPE 105 é operado em uma pressão mais baixa do que aquela de TFE 102. O líquido 128 removido do vapor aéreo de TFE 103 por separação de fase 130, também é alimentado para o SPE 105. Em SPE 105, ácido graxo e ácido resínico restantes são evaporados da fração inferior de TFE 104 e do líquido 128.

[00022] SPE difere do design de TFE em que SPE tem um condensador localizado no interior do corpo de SPE. SPE é operável em uma pressão de operação inferior (como 300 Pa a 1000 Pa) em comparação com TFE. A pressão de operação inferior de SPE também permite uma temperatura operacional inferior. SPE pode ser operado em pressão diferente (isto é, mais baixa) porque o destilado de SPE 106 é condensado e pode ser bombeado para um equipamento à jusante (isto é, a coluna de destilação de colofónia 108) . O destilado de SPE (isto é, líquido de SPE) 106 contém tall-oil sem piche. A coluna de destilação de colofónia 108 tem duas alimentações: vapor aéreo separado em fase 129 a partir da separação de fase 130 na pressão de seção de alimentação de coluna de destilação, e alimentação de líquido de SPE 106 a partir de SPE 105 com uma bomba ou por gravidade dependendo do layout de planta. A alimentação de líquido de SPE 106 a partir de SPE 105 e/ou o vapor aéreo separado em fase 129

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9/37 para a coluna de destilação de colofónia 108 pode ser alimentada em uma ou mais alturas (diferentes) da coluna de destilação de colofónia 108. Isso permite que um projetista case mais flexivelmente a alimentação com o perfil de composição da coluna 108. Isso minimiza as perdas de mistura encontradas na seção de alimentação. Por sua vez, isso diminui o consumo de energia por reduzir carga de refervura. Como resultado de evaporação em SPE 105, uma fração compreendendo piche de tall-oíl (TOP) 107 é obtido como resíduo líquido. O tall-oil sem piche em forma líquida 106 pode ser obtido como destilado líquido SPE de 106. O piche de tall-oil obtido 107 pode ser dirigido para processamento adicional (não mostrado na figura 1).

[00023] Em soluções existentes, TEE tem as temperaturas mais altas (acima de 300°C) no processo de refino de tall-oil bruto inteiro. Em uma concretização, o SPE 105 pode ser operado em pressão parcial superior de coluna de destilação de colofónia (tipicamente 400 Pa, ou menos), enquanto a pressão de operação de TFE é pressão de coluna de destilação de colofónia (tipicamente 400 Pa, ou menos + a queda de pressão da seção de coluna de destilação de colofónia acima, tipicamente 1000 Pa de queda de pressão, ou menos, com coluna de acondicionamento estrutura). A pressão operacional de TFE é desse modo aproximadamente 1400 Pa. A diminuição de pressão resulta em uma diminuição de temperatura de 15 a 30°C. SPE permite o uso de uma pressão operacional muito baixa, porque na estrutura de SPE não há linha de vapor entre a superfície de evaporador e o condensador. SPE pode, na prática ser

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10/37 operado em uma pressão de 1 Pa, ou acima, também em um sistema de fracionamento de CTO em escala industrial. SPE pode ser operado em uma pressão de 1400 Pa ou menos, preferencialmente, em 100 Pa a 1000 Pa, mais preferencialmente, em 200 Pa a 700 Pa, ainda mais preferencialmente, a 250 Pa a 400 Pa. Em uma concretização, SPE é operado em uma pressão parcial superior de coluna de destilação, por exemplo, a 100 Pa até 1000 Pa, tipicamente em aproximadamente 4 00 Pa ou menos. A operação abaixo da pressão parcial superior da coluna de destilação requer um sistema a vácuo separado para SPE, por exemplo, no caso de ser esperado que a planta de f racionamento de CTO tenha alto ponto de reações indesejáveis.

[00024] Desse modo, há dois tipos diferentes de unidades evaporadoras 102, 105, e adicionalmente, há dois tipos de fluxos diferentes (líquido 106 e vapor 129 (ou 103 se não houver separação de fase 130)) que são alimentados a partir dos evaporadores 102, 105 para a coluna de destilação 108. A fração de CTO 104 compreendendo resíduo de TFE é submetida à evaporação em SPE 105 diretamente após

a evaporação	em TFE	102	, θ	a fração	106 é submetida	à
destilação na	coluna	de	destilação 108	diretamente após	a
evaporação em	SPE 105.
[00025]	Destilação	de	colofónia	é executada	na

coluna de destilação 108. Antes de fracionamento na coluna de destilação 108, o vapor aéreo 103 a partir do TFE 102 pode ser submetido à separação de fase em um separador de fase 130 para remover líquido aprisionado. A coluna de destilação 108 pode ser uma coluna acondicionada, como uma

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11/37 coluna de acondicionamento aleatória, coluna de acondicionamento estrutura ou coluna de bandeja. 0 vapor aéreo 103, 129 a partir do TFE 102 e alimentação de líquido (isto é, tall-oil sem piche) 106 a partir de SPE 105 são alimentados para a coluna de destilação de colofónia 108 para recuperar colofónia de tall-oíl 110, 131 como uma fração inferior 110 em fase líquida, ou como extração secundária 131 em fase de líquido ou vapor, dependendo da especificação de qualidade do produto de colofónia 110, 131 e qualidade de CTO. O destilado (fluxo secundário 109 a partir da parte superior da coluna de destilação 108) é uma fração intermediária de ácido graxo bruto (CEA) 109 que pode conter aproximadamente 3% em peso a 8% em peso de ácido resínico, preferencialmente, aproximadamente 5% em peso de ácido resínico.

[00026] Devido à temperatura mais baixa de retirada de piche e carga de calor, o meio de retirar o piche requer uma área de troca de calor significativamente menor. A área de troca de calor de refervedor de coluna de destilação de colofónia 108 pode aumentar. Como a qualidade da alimentação para a coluna de destilação 108 muda para incluir líquido mais saturado, a carga de gás mais baixa na parte superior da coluna é reduzida. Portanto, o diâmetro da seção de retificação da coluna de destilação de colofónia 108 e o volume total da coluna de destilação de colofónia 108 diminuem. Isso significa menos acondicionamento e menos custos de material para a coluna de destilação 108.

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12/37 [00027] Deve ser observado que a separação de fase 130 é opcional, e também é possível alimentar o vapor aéreo de TFE 103 a partir de TFE 102 sem separação de fase para a coluna de destilação de colofónia 108.

[00028] Uma concretização melhora a parte de meio de retirar piche do processo de fracionamento de tall-oil bruto. Ao invés de TFEs em série, dois tipos diferentes de evaporadores, TFE 102 e SPE 105 em série são usados na retirada de piche.

[00029] Desse modo, em uma concretização, a parte de meio de retirar piche compreende pelo menos um TFE 102 seguido por pelo menos um SPE 105 em série com TFE 102.

[00030] Em outra concretização, a parte de meio de retirar piche do processo de fracionamento de tall-oíl bruto compreende dois ou mais TFEs e/ou SPEs em série e/ou em paralelo.

[00031] A figura 2 ilustra um processo exemplificador para fracionamento de tall-oil bruto. A sequência de processamento para o fracionamento de tall-oil bruto pode incluir as seguintes fases de fracionamento: purificação, desidratação, retirada de piche, separação de ácido graxo/resínico (isto é, destilação de colofónia), nova destilação de colofónia , separação de resíduos principais, e/ou separação de TOFA. Um aparelho é revelado para submeter tall-oil bruto às fases.

[00032] Em uma concretização, um processo e aparelho são fornecidos a tall-oil bruto em questão (CTO) 121 para uma etapa de purificação 122, e separação de terebintina e

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13/37 água 125 por desidratação 124, para a produção de tall-oil bruto desidratado 101.

[00033] Na purificação 122, CTO é colocado em contato com água, em que a quantidade de água usada é menor que aproximadamente 5% do peso do CTO que entra. A água usada para a purificação 122 pode conter aditivos. O contato entre CTO e a água pode ser realizado por misturar (por exemplo, durante 15 min.) em um misturador dinâmico ou qualquer outro equipamento que seja capaz de fornecer um contato intimo entre CTO e a água. A água remove um pouco das impurezas de CTO (sais inorgânicos e ácido residual (H2SO4)) 12 6, ao passo que aditivo de água remove outras impurezas 126 como metais de transição e metais alcalino terrosos bem como vários sabões. A purificação 122 pode ser executada em uma temperatura elevada para melhorar a viscosidade e solubilidade de sal. Por exemplo, uma temperatura mais alta que 90°C, preferencialmente, aproximadamente 95°C pode ser usada. Um agente de quelação como ácido oxálico, ácido cítrico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, e/ou ácido etileno-di-amina tetra acético (EDTA) ou outro ácido fraco orgânico pode ser usado como aditivo na água. Centrifugação, sedimentação e/ou decantação da mistura pode ser executado na etapa 122 para extrair as impurezas 126 e produzir tall-oil bruto purificado 123. O tall-oil bruto purificado 123 é subsequentemente submetido à desidratação na etapa 124 para remover água e voláteis como terebintina 125. A desidratação pode ser executada, por exemplo, por evaporação de filme fino em vácuo moderado (3-10 kPa) e a uma temperatura de 50-240°C.

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14/37 [00034] Entretanto, deve ser observado que a purificação é uma etapa opcional, e pode ser desse modo omitida. Também é possível executar a purificação ou remoção de impurezas em um estágio posterior, por exemplo, para o fluxo de processo 107 (piche de tall-oil) e/ou para o ácido graxo bruto 109, ácido graxo bruto estabilizado 114 ou TOFA 116 se o produto purificado adicional for destilado na planta, ao invés de ou além da etapa 122. Os fluxos 101, 110, 117, 120, 109, 112, 116, 119, 131 e 127 podem ser purificados juntamente com os fluxos acima mencionados ou alguma outra combinação dependendo do produto de planta de destilação de tall-oil e portfolio de alimentação. Se a purificação for executada em um estágio posterior, por exemplo para o fluxo de processo 107 e/ou 109, uma remoção ou purificação de sal mais econômica é obtenível. Os fluxos de processo 107, 109 são menores em comparação com o fluxo de processo 121; portanto, uma quantidade menor de fluxo necessita ser purificada, se a dessalinização, purificação ou remoção de impurezas for executada no estágio posterior, por exemplo, para o fluxo de processo 101, 107, 109, 110, 112, 117 120, 112, 116, 119, 127 e 131 ou qualquer combinação dos fluxos acima mencionados. Isso fornece uma possibilidade de purificar cada fluxo no modo mais eficaz e econômico em termos de custos de investimento, custos de operação e eficiência de purificação de impureza.

[00035] Em uma concretização, o fluxo 101, 107, 109, 110, 112, 117, 120, 131, ou qualquer combinação dos mesmos, é purificado para obter uma qualidade melhorada do(s) fluxo (s), de modo que possa ser usado como combustível,

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15/37 produto químico intermediário para outros produtos químicos, insumo para produção de combustíveis renováveis ou fabricação de bioquímico. As exigências de processos à jusante ou usos finais variam muito e os métodos de purificação compreendem filtração (normal e/ou filtração profunda com meio auxiliar de filtro), separação centrífuga, decantação, mistura com água pura ou água incluindo um aditivo como ácido oxálico, ácido cítrico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico e/ou ácido etileno-diamina tetra acético (EDTA) ou outro ácido fraco orgânico, e seguido ou precedido por qualquer combinação das etapas acima mencionadas (água ou água com um aditivo pode ser adicionada de 0,05% em peso (500 ppm) a 25% em peso de fluxo tratado), tratamento com água, tratamento de ácido, degomagem ou alvejamento, purificação em um leito catalítico contendo uma peneira molecular, absorvente ou adsorvente, desodorização, nova destilação, extração, preparação para o inverno, retirada de cera, e/ou tratamento de calor a 200 - 300°C com ou sem água adicionada seguida por qualquer combinação das etapas de purificação acima mencionadas.

[00036] Os métodos de purificação acima mencionados ou combinações dos mesmos são usados para evitar um efeito prejudicial do fluxo onde as impurezas atuam como catalisador envenenam ou evitam o funcionamento do processo à jusante de algum outro modo como incrustação, corrosão etc. Os processos onde o material purificado pode ser usado são, por exemplo, processos catalíticos como hidrotratamento, hidrocraqueamento, isomerização,

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16/37 hidrodesoxigenação, isomerização catalítica, craqueamento catalítico de fluido, craqueamento termocatalítico, desidratação catalítica, cetonização catalítica, ou esterificação catalítica. Outros usos podem incluir produção de energia em uma caldeira ou forno, produção química a granel, aditivo de asfalto, recuperação de sitosterol, polímeros, solventes e/ou agente de emulsificação.

[00037] As impurezas removidas ou contaminantes compreendem metais, sais, outros componentes inorgânicos, compostos de enxofre, cinza ou lignina.

[00038] A temperatura de operação dos métodos de purificação acima mencionados pode ser de 70°C a 300°C. Para os fluxos contendo TOP ou a maior parte do fluxo de TOP 107, temperaturas são preferencialmente, pelo menos 100°C ou mais altas.

[00039] Os mesmos métodos de purificação podem ser usados para purificação dos fluxos 109, 112, 116 e 127 que contêm mais ácido graxo, ácido resinico e componentes neutros leves. Esses fluxos são mais leves e contêm menos impurezas do que os fluxos com componentes neutros pesados (componentes de piche) assim temperaturas mais baixas (em torno de 100°C) são tipicamente suficientes. Os métodos mais preferidos para remoção de impureza para esses fluxos são tratamento com água, tratamento com ácido, degomagem ou alvejamento antes de alimentação para um processo a jusante como hidrotratamento, hidrocraqueamento, isomerização, hidrodesoxigenação, isomerização catalítica, craqueamento catalítico de fluido, craqueamento termocatalítico,

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17/37 desidratação catalítica, cetonização catalítica ou esterificação catalítica. A purificação em um leito catalítico contendo uma peneira molecular, absorvente ou adsorvente também pode ser um método preferido.

[00040] A fração de terebintina 125 compreende compostos orgânicos como terpenos, e tipicamente ferve na faixa de 120-180°C em pressão atmosférica. O tall-oíl bruto desidratado produzido 101 é subsequentemente tratado no evaporador de filme fino (TFE) 102 seguido por separação de fase 130 para o vapor aéreo de TFE 103, e SPE 105 em série, para remoção de passe de tall-oil (TOP) 107, como descrito acima com relação à figura 1. Itens/etapas/fluxos de processo 101 a 110 e 128 a 131 apresentados na figura 2 correspondem àqueles apresentados acima com relação à figura 1 (retirada de piche + destilação de colofónia) e portanto, não necessitam ser repetidos aqui.

[00041] O destilado 109 obtido a partir da coluna de destilação 108 como descrito acima com relação à figura 1, é recuperado e (pelo menos parcialmente) alimentado para uma coluna de destilação de frações leves 111 para remover resíduos principais leves 112 como o destilado. A fração de resíduos principais leves 112 obtida a partir da coluna de destilação de frações leves 111 e opcionalmente pelo menos parte da fração de ácido graxo bruto 109 obtido como o destilado a partir da coluna de destilação de colofónia 108, pode ser alimentada como uma fração de biomaterial 113 para refino adicional para produzir combustíveis renováveis ou fabricar produtos bioquímicos.

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18/37 [00042] Uma fração de ácido graxo bruto destilado/purifiçado adicional 114 é obtida como a fração inferior da coluna de destilação de frações leves 111. A fração de ácido graxo bruto 114 obtida a partir da coluna de destilação de frações leves 111, é subsequentemente alimentada para uma coluna de destilação de ácido graxo (isto é, coluna de TOFA 115) para fracionamento, onde ácido graxo de tall-oil (TOFA) 116 é obtido como o destilado, e óleo inferior 117 é obtido como a fração inferior da coluna de TOFA 115.

[00043] Desse modo, o refino de destilado contendo ácido graxo 109 a partir da coluna de destilação de colofónia 108 é tipicamente refinada na coluna de resíduos principais 111 e coluna de TOFA 115. A pressão de operação pode ser igual ou levemente maior na coluna de resíduos principais 111 e na coluna de TOFA 115 em comparação com a coluna de destilação de colofónia 108, porque as frações inferiores de colunas 111 e 115 contêm menos componentes neutros pesados do que os fundos da coluna 108.

[00044] Pelo menos parte da fração inferior 110 obtida a partir da coluna de destilação de colofónia 108, pode ser opcionalmente alimentada para uma coluna de nova destilação de colofónia 118 para executar nova destilação/purificação de colofónia de tall-oíl 110, em que uma colofónia a de tall-oil purificado contendo destinado (TOR) 119 é obtida. Colofónia de frações inferiores 120 é obtida como a fração inferior 120 a partir da coluna de nova destilação de colofónia 118. A coluna de nova destilação 118 permite melhorar a qualidade de ácido

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19/37 resinico de tall-oil (TOR) . Permite a produção de um corte TOR (isto é, a colofónia de tall-oil 119) tendo 95-96% de ácido resinico de tall-oil (TOR). A pressão operacional na coluna de nova destilação 118 pode ser próxima àquela da coluna de destilação de colofónia 108. A pressão de operação exigida na coluna de nova destilação 118 pode mesmo ser 100 Pa a 300 Pa mais baixa que na coluna de destilação de colofónia 108, dependendo da quantidade de componentes neutros pesados transferidos a partir de retirada de piche de CTO e o número de estágios separados necessários na coluna de nova destilação de colofónia 118. A temperatura inferior da nova destilação de colofónia está entre a temperatura de retirada de piche e a temperatura inferior da coluna de destilação de colofónia. As colunas de f racionamento/destilação 108, 111, 115, 118 podem ser equipadas com uma disposição de refluxo perto da extremidade superior de coluna, em que uma razão de refluxo adequada pode ser selecionada.

[00045] O fluxo recuperado compreendendo os componentes desejados pode ser descarregado de uma bandeja de extração instalada abaixo de um acondicionamento superior, ou de uma bandeja de extração instalada abaixo de um acondicionamento intermediário, da coluna de fracionamento/destilação 108, 111, 115, 118.

[00046] Uma concretização permite diminuir a temperatura operacional máxima da planta de fracionamento de CTO em locais críticos. Isso fornece a possibilidade de reduzir o custo geral do sistema de aquecimento que provê

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20/37 energia para a evaporação e refervura na planta de racionamento de CTO.

[00047] Uma concretização permite a recuperação de calor eficiente em alta temperatura, em que as etapas de desidratação 124 podem ser aquecidas com calor residual.

[00048] Calor pode ser recuperado de bombeamento e SPE para produzir vapor para o sistema ejetor. O sistema ejetor é o modo mais típico de gerar vácuo para a planta de fracionamento de CTO. Uma concretização pode utilizar condensação de contato direto nas seções superiores das colunas de destilação. A recuperação eficiente de calor torna o sistema autossuficiente em termos de vapor exigido na planta de fracionamento de CTO. A recuperação de calor também diminui a exigência por meio de aquecimento de nível de temperatura alta (vapor de pressão alta ou óleo quente) .

[00049] Em uma concretização, a coluna de destilação de colofónia 108 e/ou a coluna de nova destilação 118 incluem uma bandeja de extração total, um distribuidor de alimentação, um distribuidor de gravidade de coletor e/ou um novo coletor, para aumentar a separação de componentes.

[00050] Em uma concretização, vapor de extração é utilizado em SPE 105 para aumentar a evaporação e diminuir a temperatura em retirada de piche de tall-oíl.

[00051] Em uma concretização, o líquido de SPE 106 é alimentado para a coluna de destilação 108 em uma altura de coluna diferente daquela da alimentação gasosa 103, 129. O líquido de SPE é mais pesado que a alimentação gasosa 103, 129; portanto, o líquido de SPE 106 pode ser alimentado em altura mais baixa (parte inferior) para a coluna de

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21/37 destilação 108 em comparação com a alimentação gasosa 103, 129.

[00052] Em uma concretização, pelo menos uma das frações 103, 106 e 129 pode ser alimentada para a coluna de destilação 108 em uma ou mais alturas diferentes da coluna de destilação 108.

[00053] Em uma concretização, um aparelho de fracionamento de tall-oíl bruto compreende um evaporador de filme fino, TFE 102, para evaporador tall-oil bruto desidratado, CTO 101, para produzir uma fração de vapor aéreo de TFE 103 contendo pelo menos ácido resínico e ácido graxo, e uma fração de resíduo de TFE 104, e um evaporador de percurso curto, SPE 105, para evaporar a fração de resíduo de TFE 104 para produzir uma fração de tall-oil sem piche 106 compreendendo tall-oil sem piche em forma líquida, e uma fração de piche de tall-oil 107 compreendendo piche de tall-oil, TOP. O aparelho compreende ainda uma coluna de destilação 108 para destilar a fração de vapor aéreo separado em fase 129 e fração de tall-oil sem piche 106 para produzir uma fração de ácido graxo bruto 109 compreendendo ácido graxo bruto, uma fração de colofónia de tall-oil 110, 131 compreendendo colofónia de tall-oil, TOR, em forma líquida, e uma fração de colofónia de tall-oil 131 compreendendo colofónia de tall-oil, TOR, em forma gasosa. O aparelho compreende ainda meio para recuperar a fração de TOP 107, fração de CFA 109 e frações de TOR 110, 131.

[00054] Em outra concretização, o processo para fracionamento de tall-oil bruto compreende executar

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22/37 evaporação de uma fração de CTO em SPE, para produzir uma fração de tall-oil sem piche em forma liquida, e uma fração de piche de tall-oil, em que outras etapas de processo como descrito acima são opcionais e podem ser omitidas.

[00055] Em uma concretização, o processo mostrado na figura 1 pode ser utilizado para retirar piche e destilar material baseado em biomassa. Em uma concretização, o processo mostrado na figura 2 pode ser utilizado para fracionamento de material baseado em biomassa. Desse modo, UCO, SPO, AF, CTO e/ou qualquer outro material baseado em biomassa pode ser usado como a matéria prima/insumo na figura 1 e/ou figura 2.

[00056] Desse modo, em uma concretização, o processo compreende evaporar uma parte evaporável de material baseado em biomassa em um evaporador de percurso curto,

SPE,	105 para	produzir uma	fração	de	resíduos	leves sem
piche	106 em	forma líquida,	e uma	fração de	piche mais
pesada.
	[00057]	Em uma concretização,	o	processo	compreende

evaporar material baseado em biomassa desidratado em um evaporador de filme fino, TFE, 102 para produzir uma fração de vapor aéreo de TFE 103 contendo pelo menos ácidos orgânicos e componentes neutros orgânicos, e uma fração de resíduo de TFE 105, em que a fração de resíduos leves sem piche 106 em forma líquida, e a fração de piche mais pesada 107 são obtidas por evaporar a fração de resíduo de TFE 104 no SPE 105. A fração de vapor aéreo de TFE 103 e fração de resíduos leves sem piche 106 são destiladas em uma coluna de destilação 108 para produzir uma fração de componentes

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23/37 orgânicos neutros e ácido orgânico mais leve, 109, uma primeira fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais pesado 110, 131 em forma líquida e uma segunda fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais pesado 131 em forma gasosa, e o processo compreende obter como produtos fração de piche mais pesada 107, fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais leve 109, primeira fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais pesado 110, 131, e segunda fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais pesado 131.

[00058] Em uma concretização, a fração de resíduos leves sem piche 106 em forma líquida compreende uma fração de tall-oíl sem piche em forma líquida, e a fração de piche mais pesada 107 compreende uma fração de piche de tall-oíl, TOP, e o processo compreende evaporar tall-oíl bruto desidratado 101 em um evaporador de filme fino, TFE 102, para produzir uma fração de vapor aéreo de TFE 103 contendo pelo menos ácido resínico e ácido graxo, e uma fração de tall-oíl bruto, CTO, 104 compreendendo resíduo de TFE, em que a fração de tall-oíl sem piche 106 em forma líquida, e a fração de TOP 107 são obtidas por evaporar a fração de CTO 104 no SPE 105. A fração de vapor aéreo de TFE 103 e a fração de tall-oíl sem piche 106 são destiladas em uma coluna de destilação 108 para produzir uma fração de ácido graxo bruto, CEA 109, fração de colofónia de tall-oíl, TOR 110, 131, em forma líquida, e uma fração de colofónia de tall-oíl, TOR 131, em forma gasosa, e o processo compreende

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24/37 obter como produtos a fração de TOP 107, a fração de CFA 109 e as frações de TOR 110, 131.

[00059] Em uma concretização, a fração de vapor aéreo de TFE 103 é submetida à separação de fase 130 antes da destilação na coluna de destilação 108, para remover líquido a partir da fração de vapor aéreo de TFE 103.

[00060] Em uma concretização, a fração de resíduos leves sem piche 106 é submetida à destilação na coluna de destilação 108 diretamente após a evaporação em SPE 105.

[00061] Em uma concretização, a fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais leve 109 (que pode compreender, por exemplo, CFA) compreende ainda aproximadamente 3% em peso a 8% em peso de ácido resínico, preferencialmente, aproximadamente 5% em peso de ácido resínico.

[00062] Em uma concretização, a fração de piche mais pesado 107 (que pode compreender, por exemplo, TOP) é recuperada em uma temperatura de frações inferiores de SPE de 240°C a 320°C, preferencialmente, 260°C a 300°C, mais preferencialmente, 270°C a 290°C.

[00063] Em uma concretização, a coluna de destilação 108 é uma coluna acondicionada, como uma coluna de acondicionamento aleatório, coluna de acondicionamento estruturado ou coluna de bandeja.

[00064] Em uma concretização, a evaporação em SPE 105 é executada em uma pressão de 1400 Pa, ou menos, preferencialmente, de 100 Pa a 1000 Pa, mais preferencialmente, de 200 Pa a 700 Pa, ainda mais preferencialmente, de 250 Pa a 400 Pa.

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25/37 [00065] Em uma concretização, o processo compreende ainda desidratar 124 material baseado em biomassa 121 para remover água, ácidos orgânicos leves, componentes orgânicos neutros leves e impurezas orgânicas e inorgânicas evaporáveis como compostos de enxofre leves 125, para produzir o material baseado em biomassa desidratado 101, e/ou desidratar 124 CTO 121 para remover terebintina 125 e água 125, para produzir o tall-oíl bruto desidratado 101, em que a desidratação 124 é executada por evaporar em uma temperatura de 50-240°C e em uma pressão de 3-10 kPa.

[00066] Em uma concretização, o processo compreende ainda destilar novamente, em uma coluna de nova destilação, a primeira fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais pesado e/ou a fração TOR em forma líquida, para produzir uma fração purificada adicional 119 e uma fração de colofónia de frações inferiores 120, em que a nova destilação 118 é executada abaixo de uma temperatura de retirar piche, e na pressão da coluna de destilação de colofónia 108 ou mais baixa.

[00067] Em uma concretização, o processo compreende ainda destilar, em uma coluna de resíduos principais leve 111, pelo menos parte da fração de CFA 109 e/ou fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais leve 109, para produzir uma fração de resíduos principais leve 112 como um destilado de coluna de resíduos principais, e uma fração de CFA adicional 114 e/ou uma fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais leve adicional 114 como uma fração inferior de coluna resíduos principais, destilar em uma coluna de ácido graxo 116, a

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26/37 fração adicional 114 para produzir uma fração de ácido graxo 116 obtida como um destilado de coluna de ácido graxo, e óleo inferior 117 obtido como uma fração inferior de coluna de ácido graxo, e recuperar a fração de resíduos principais leve 112, a fração de ácido graxo 116, e óleo inferior 117, em que a pressão operacional da coluna de resíduos principais leve 111 está próxima à pressão de operação da coluna de destilação 108 e pressão de operação da coluna de ácido graxo 115.

[00068] Em uma concretização, um aparelho de fracionamento compreende um evaporador de filme fino, TFE 102, configurado para evaporar material baseado em biomassa, como tall-oíl bruto desidratado 101, para produzir uma fração de vapor aéreo de TFE 103 contendo pelo menos ácido resinico e ácido graxo, e uma fração de resíduo de TFE 104, um evaporador de percurso curto, SPE 105, configurado para evaporar a fração de resíduo de TFE 104 para produzir uma fração de resíduos leves sem piche 106 em forma líquida, e uma fração de piche mais pesado 107, uma coluna de destilação 108 configurada para destilar a fração de vapor aéreo de TFE produzida 103 e a fração de resíduos

leves	sem piche	106 para produzir uma	fração de ácido graxo
bruto	109, uma	primeira fração de colofónia 110, 131 em
forma	líquida,	e uma segunda fração	de	colofónia 131 em
forma	gasosa, e	meio para recuperar	as	frações 107, 109,
110,	131.
	[00069] Em uma concretização,	o	TFE 102 é um

evaporador de filme limpo ou um evaporador de filme em queda.

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27/37 [00070] Em uma concretização, pelo menos um evaporador de percurso curto, SPE, 105 é usado em série ou em paralelo com pelo menos um evaporador de filme fino, TFE, 102 para retirar piche de material baseado em biomassa, como tall-oíl bruto desidratado 101, em que o SPE 105 é localizado após o TFE 102.

[00071] Em uma concretização, o processo compreende desidratar 124 material baseado em biomassa 121 para remover água, ácidos orgânicos leves, componentes orgânicos neutros leves e impurezas orgânicas e inorgânicas evaporáveis como compostos de enxofre leves 125, para produzir o material baseado em biomassa desidratado 101, e/ou desidratar 124 CTO 121 para remover terebintina 125 e água 125, para produzir tall-oíl bruto desidratado 101, evaporar o tall-oíl bruto desidratado 101 em um evaporador de filme fino, TFE, 102 para produzir uma fração de vapor aéreo TFE 103 contendo pelo menos ácido resínico e ácido graxo, e uma fração de CTO 104 compreendendo resíduo de TFE, evaporar a fração de CTO produzida 104 em um evaporador de percurso curto, SPE, 105 para produzir uma fração de tall-oíl sem piche 106 compreendendo tall-oíl sem piche em forma líquida, e uma fração de piche de tall-oíl, TOP, 107, destilar a fração de vapor aéreo de TFE produzida 103 e fração de tall-oíl sem piche 106 em uma coluna de destilação 108 para produzir uma fração de ácido graxo bruto, CEA, 109, compreendendo ácido graxo bruto, uma fração compreendendo colofónia de tall-oíl, TOR, 110, 131 em forma líquida, e uma fração compreendendo colofónia de tall-oíl, TOR, 131 em forma gasosa, recuperar a fração de

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TOP 107, fração de CFA 109 e frações TOR 110, 131, destilar novamente, em uma coluna de nova destilação 118, a fração de TOR 110 compreendendo colofónia de tall-oil, TOR, em forma liquida, para produzir uma fração de TOR purificada adicional 119 e uma fração de colofónia de frações inferiores 120, destilar, em uma coluna de resíduos principais leve 111, pelo menos parte da fração de CFA 109 compreendendo ácido graxo bruto, para produzir uma fração de resíduos principais leve 112 como um destilado de coluna de resíduos principais, e uma fração de ácido graxo bruto adicional 114 como uma fração inferior de coluna de resíduos principais, destilar, em uma coluna de ácido graxo 115, a fração de ácido graxo bruto adicional 114 para produzir fração de ácido graxo de tall-oil 116 obtido como um destilado de coluna de ácido graxo, e óleo inferior 117 obtido como uma fração inferior de coluna de ácido graxo, e recuperar a fração de resíduos principais leve 112, fração de ácido graxo de tall-oil 116 e óleo inferior 117.

[00072] Em uma concretização, a pressão operacional da coluna de resíduos principais leve 111 está próximo à pressão operacional de coluna de destilação 108 e pressão operacional de coluna de ácido graxo 115, a desidratação 124 é executada por evaporar em uma temperatura de 50-240°C e em uma pressão de 3-10 kPa, e/ou a nova destilação é executada abaixo de uma temperatura de retirar piche, e na pressão da coluna de destilação de colofónia 108 mais baixa.

[00073] Em uma concretização, o processo compreende ainda tratamento de pelo menos um dentre material baseado

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29/37 em biomassa 121, tall-oil bruto 121, a fração de TOP 107, a fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais leve 108, a fração de piche mais pesada 107, e a fração de CFA 109 por purificação 122 para remover impurezas 126.

[00074] Em uma concretização, o processo compreende ainda submeter a fração de vapor aéreo de TFE 103 à separação de fase 130 antes de destilação na coluna de destilação 108, para remover líquido a partir da fração de vapor aéreo de TFE 103.

[00075] Uma concretização permite minimizar a quantidade de TOP/fração de piche mais pesada produzido no material baseado em biomassa e/ou fracionamento de CTO, e obter um alto rendimento de matéria prima para a produção de produtos químicos e combustíveis renováveis valiosos.

[00076] Uma concretização exemplificadora permite um processo onde menos água residual para tratamento com água é produzida, menos refugo sólido é produzido para filtração de auxílio de filtro, menos meios de aquecimento e resfriamento são necessários, filtração mais fácil de certo fluxos pode ser obtida, e níveis mais baixos de impureza de certos fluxos podem ser obtidos.

[00077] Um processo exemplificador permite custos inferiores de investimento de uma planta de fracionamento de CTO enquanto um rendimento melhor de resina de tall-oíl é obtenível. Estima-se que condições operacionais mais brandas resultam em um aumento no rendimento de colofónia de tail-oil (TOR) por 2% (4.5 EUR aumento de margem/t de

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30/37 alimentação de CTO) por reduzir a conversão de reação e por um equilíbrio de líquido-vapor mais favorável.

[00078] No fracionamento de tall-oil bruto (CTO), piche é removido a partir de tall-oil bruto desidratado usando TFE(s) e SPE(s) em série, onde CTO tipicamente compreende 20 a 40% em peso de ácido resínico, 35 a 60% em peso de ácido graxo e 5 a 30% em peso de componentes neutros como não saponificáveis, terpenos e água.

Exemplo 1: Retirada de piche de evaporador de filme fino vs. Retirada de piche de evaporador de percurso curto, perdas de ácido graxo e colofónia para o piche [00079] O Exemplo 1 destaca as diferenças em retirada de piche de CTO com dois TFEs em série e uma concretização descrita na figura 1. Estudos foram conduzidos nessas alternativas de retirada de piche. Os evaporadores de filme fino foram modelados como estágios flash. No modelo de evaporador de percurso curto, um estágio de condensação foi adicionado após os estágios flash.

[00080] A alimentação para a retirada de piche consistiu em tall-oil bruto desidratado com 31% em peso isento de ácido resínico, 45% em peso isento de ácido graxo e 24% em peso de componentes neutros como não saponificáveis, colofónia oxidada e ésteres.

[00081] Ao usar dois TFEs em série (isto é, o 2^oevaporador de retirada de piche é TFE), a temperatura final do último TFE é o fator de limitação, que é tipicamente 250-320°C. a preocupação geral é que temperaturas demasiadamente altas aumentam reações de degradação e

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31/37 afetam a qualidade final do produto, por exemplo, escurecem o produto de colofónia. Nesse estudo, a temperatura foi ajustada em 300°C. A pressão nos evaporadores de retirada de piche depende das quedas de pressão na coluna de destilação de colofónia e a linha de alimentação a partir da retirada de piche para a coluna de destilação de colofónia.

[00082] Por alterar o 2^o TFE para SPE de acordo com a figura 2, uma pressão consideravelmente mais baixa podería ser usada, porque a seção de condensação minimizou o fluxo de gás que é orientado, por exemplo, para a parte superior da coluna de destilação de colofónia ou para um sistema a vácuo separado. Nesse exemplo, SPE operou em uma pressão de 3 mbar (300 Pa).

[00083] A Tabela 1 mostra a diferença entre retirada de piche de SPE e TFE. Dois pontos de operação para a alternativa TFE+TFE foram estudados, a 280°C e 300°C. A alternativa TFE+SPE (isto é, o 2^o evaporador de retirada de piche é SPE) foi estudada a 280°C. Como pode ser visto a partir da tabela 1, utilizando SPE como o 2^o evaporador de retirada de piche resultou em uma recuperação consideravelmente melhor da colofónia de tall-oil e ácido graxo a partir do piche de tall-oil mesmo em uma diferença de 20°C na saída inferior. Na prática, isso transfere para melhores rendimentos para ácido graxo e ácido resínico. Também a carga de aquecimento é reduzida devido a equilíbrios de líquido-vapor aperfeiçoados. A carga de condensação pode ser utilizada, por exemplo, para geração de vapor em baixa pressão.

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32/37 [00084] Pode ser também concluído que se as duas alternativas foram operadas na mesma temperatura, perdas de ácido resínico para o piche se tornariam não econômicos. Portanto, é evidente que SPE como o último equipamento de retirada de piche é benéfico em comparação com a solução típica com TFE como o 2^o equipamento de retirada de piche. Tabela 1. Comparação de evaporação de filme fino e evaporação de percurso curto como o 2^o evaporador de retirada de piche

	2^o evaporador de retirada de piche
Unidade comparada	Evaporador de filme fino	Evaporador de filme fino	Evaporador de percurso curto
Carga de calor (kW)	869	762	696
Carga de condensação (kW)			999
Temperatura de saída de piche (°C)	300	280	280
Pressão (mbar)	15	15	3
Ácidos resínicos livres em piche % em peso	8,3%	17,7%	3,2%
Ácidos graxos	2, 0%	4,3%	0,8%

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livres	em
piche %	em
peso
Componentes		89, 7%	78, 0%	96, 1%
neutros	em
piche %	em
peso

Exemplo 2: Retirada de piche de evaporador de filme fino vs. Retirada de piche de evaporador de percurso curto, reações de degradação [00085] Ácido graxo de tall-oíl e ácido resínico são

conhecidos	como	decompondo em	destilação.	As	reações de
degradação	são	dependentes de	tempo-temperatura	. Comumente
conhecidos	na	indústria há	um princípio	simples para
estimar a	taxa	de degradação:	acima de 2 60	°C,	o grau de

decomposição dobra para cada 5°C de aumento em temperatura.

[00086] No exemplo 2, uma reação de esterificação entre ácido graxo e esteróis foi estudada em mais detalhe no 2^o evaporador de retirada de piche. Entretanto, a finalidade não foi de modo algum para apresentar um modelo cinético detalhado para as reações, mas ao invés para ilustrar o potencial de uma temperatura de retirada de piche mais baixa no 2^o evaporador de retirada de piche. A temperatura inferior considerada foi 300°C em TFE, e 280°C em SPE.

[00087] Dados cinéticos para esterificação de ácido linoléico com esteróis foram usados para aproximar as reações de esterificação entre todos os ácidos graxos (Tolvanen, P. e outros, 2014, Esterification of fatty acids

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34/37 and short-chain carboxylic acids with stearyl Alcohol and sterols, ACS Sustainable chemical Engineering, volume 2, pág. 537-545) . Os resultados da estimação de esterificação são apresentados na tabela 2. Como pode ser visto, SPE como o 2^o evaporador de retirada de piche diminuiu eficazmente reações possíveis. Deve ser também observado que a esterificação entre ácido graxo e esteróis não é a única reação de degradação encontrada em refino de tall-oíl. Outras reações, por exemplo, descarboxilação, dimerização e esterificação de ácido resinico, ocorrem também em temperaturas elevadas. Como mostrado na Tabela 2, uma percentagem mais baixa de ácido graxo esterificado corresponde a um coeficiente de taxa de reação mais baixo kl, e uma quantidade mais alta de produtos de fracionamento obtidos (isto é, uma percentagem mais baixa do material de alimentação é degradada, por exemplo, por esterificação).

Tabela 2. Estimação de reação em 2°s evaporadores de retirada de piche diferentes

Unidade comparada	TFE	SPE
Ácidos graxos esterifiçados no 2^o estágio de retirada de piche (em comparação com alimentação inicial para	0,41%	0, 11%

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destilaria)
Seção de evaporador	Parte superior	Parte inferior	Parte superior	Parte inferior
Coeficiente de taxa de reação kl (mol/minL)	0,49	3, 36	0, 03	1, 62
Concentração de ácidos graxos (mol/L)	0,86	0, 06	0, 86	0,02
Concentração de esteróis (mol/L)	0,19	0, 37	0, 19	0,34

Exemplo 3: 0 efeito de retirada de piche de percurso curso, efeitos sobre o design de coluna de colofónia [00088] Por utilizar SPE na retirada de piche, a alimentação para a coluna de colofónia é parcialmente liquefeita. Em comparação, somente com retirada de piche de TFE a alimentação é totalmente em fase de vapor a menos que condensadores separados sejam usados. Com a alimentação sendo totalmente vaporizada, carga de vapor maior está presente na parte superior da coluna de colofónia. Portanto, design de coluna de colofónia onde a seção de retificação é significativamente maior que a seção de extração, é necessário. De acordo com a experiencia dos requerentes, a seção superior está causando tipicamente a maior parte da queda de pressão na coluna de colofónia, o que aumenta a temperatura de reservatório inferior da

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36/37 coluna de colofónia. Em outras palavras, a seção de retificação é tipicamente demasiadamente estreita.

[00089] Com retirada de piche de SPE, a carga de vapor na seção de retificação é diminuída. Por outro lado, a carga de vapor é aumentada na seção de extração devido a carga de refervedor levemente aumentada. O design de coluna geral resulta em uma coluna muito mais igualmente distribuída, que também facilita sua fabricação. Isso é especialmente bem-vindo para colunas de colofónia grandes, onde o diâmetro da seção de retificação pode exceder 4 mm. Uma preocupação é que uma coluna grande com acondicionamentos aleatórios ou estruturados pode aumentar o risco de má distribuição e desse modo diminuir o número de estágios teóricos na coluna. Isso ajusta mais tensão para um design de distribuidor de líquido robusto.

[00090] A tabela 3 apresenta uma comparação entre as alternativas acima apresentadas com uma alimentação igual à unidade de retirada de piche. Além de uma coluna de colofónia mais igualmente dimensionada, a coluna geral e volume de acondicionamento diminuíram também. Isso transfere diretamente para economia em custos de acondicionamento e recipiente.

Tabela 3. Comparação de design de coluna de colofónia com 2°s evaporadores de retirada de piche diferentes

Design de coluna de colofónia
Unidade comparada	Com retirada de piche de evaporador de filme fino	Com retirada de piche de percurso curto

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Diâmetro de coluna (m)	Seção de retificação: 2,4 Seção de extração: 1,2	Seção de retificação: 2,2 Seção de extração: 1,6
Volume de coluna (m³)	82.4	75, 6

[00091] Será óbvio para um técnico versado no assunto que à medida que a tecnologia avança, o conceito inventivo pode ser implementado de vários modos. A invenção e suas concretizações não são limitadas aos exemplos descritos acima, porém podem variar no escopo das reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para fracionar material à base de biomassa, caracterizado pelo fato de que o processo compreende evaporar uma parte evaporável de material à base de biomassa em um evaporador de percurso curto, SPE, para produzir uma fração de resíduos leves sem piche em forma líquida, e uma fração de piche mais pesada, em que o processo compreende evaporar o material à base de biomassa (101) em um evaporador de filme fino, TFE (102) para produzir uma fração de vapor aéreo de TFE (103) contendo pelo menos ácidos orgânicos e componentes orgânicos neutros, e uma fração de resíduo de TFE (104);

em que a fração de resíduos leves sem piche (106) em forma líquida, e a fração de piche mais pesada (107) são

obtidas por evaporar a fração de resíduo de TFE (104) no SPE (105); destilar, em uma coluna de destilação (108), a fração de vapor aéreo de TFE (103), e a fração de resíduos leves

sem piche (106) em forma líquida, para produzir uma fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais leve (109), uma primeira fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais pesado (110, 131) em forma líquida, e uma segunda fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais pesado (131) em forma gasosa.

2/10 mais leve (109), primeira fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais pesado (110, 131) e segunda fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais pesado (131).

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processo compreende obter como produtos a fração de piche mais pesada (107), fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico

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3/10 destilação na coluna de destilação (108) para remover líquido a partir da fração de vapor aéreo de TFE (103).

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a fração de resíduos leves sem piche (106) em forma líquida compreende uma fração de tall-oíl sem piche em forma líquida, e a fração de piche mais pesada (107) compreende uma fração de piche de tall-oíl (TOP), e o processo compreende evaporar tall-oíl bruto (101) em um evaporador de filme fino, TFE (102), para produzir uma fração de vapor aéreo de TFE (103) contendo pelo menos ácido resínico e ácido graxo, e uma fração de tall-oíl bruto, CTO (104) compreendendo resíduo de TFE;

em que a fração de tall-oíl sem piche (106) em forma líquida, e a fração de TOP (107) são obtidas por evaporar a fração de CTO (104) no SPE (105);

destilar a fração de vapor aéreo de TFE (103) e a fração de tall-oíl sem piche (106) em uma coluna de destilação (108) para produzir uma fração de ácido graxo bruto, CFA (109), fração de colofónia de tall-oíl, TOR (110, 131) em forma líquida, e uma fração de colofónia de tall-oíl, TOR (131) em forma gasosa;

obter como produtos a fração TOP (107), fração de CFA (109) e frações de TOR (110, 131).

4/10

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caraterizado pelo fato de que a evaporação em SPE (105) é executada em uma pressão de 1400 Pa ou menos, preferencialmente em 100 Pa a 1000 Pa, mais preferencialmente em 200 Pa a 700 Pa, ainda mais

preferencialmente em 250 Pa a 400 Pa. 11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 10, caraterizado pelo fato de que o processo compreende ainda

desidratar (124) material à base de biomassa (121) para remover água, ácidos orgânicos leves, componentes orgânicos neutros leves e impurezas orgânicas e inorgânicas evaporáveis como compostos de enxofre leves (125) para produzir material à base de biomassa desidratada (101) e ou desidratar (124) CTO (121) para remover terebintina (125) e água (125) para produzir tall-oíl bruto desidratado (101);

em que a desidratação (124) é executada por evaporação em uma temperatura de 50-240°C e em uma pressão de 3-10 kPa.

12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 11, caracterizado pelo fato de que o processo compreende ainda tratar pelo menos uma das frações (107, 109, 121) por purificação (122) para remover impurezas (126).

13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 12, caraterizado pelo fato de que o processo compreende ainda destilar novamente, e uma coluna de re-destilação (118), a primeira fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais pesado (110) e/ou a fração de TOR (110)

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4. Processo, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a fração de vapor aéreo de TFE (103) é submetida à separação de fase (130) antes da

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5/10 em forma líquida, para produzir uma fração de colofónia purificada adicional (119) e uma fração de colofónia de frações inferiores (120), em que a nova destilação (118) é executada abaixo de uma temperatura de retirada de piche, e na pressão da coluna de destilação (108) ou mais baixa.

14. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 13, caracterizado pelo fato de que o processo compreende ainda destilar, em uma coluna de resíduos principais leve (111) , pelo menos parte da fração de CFA (109) e/ou fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais leve (109), para produzir uma fração de resíduos principais leve (112) como um destilado de coluna de resíduos principais, e uma fração de CFA adicional (114) e/ou uma fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais leve adicional (114) como uma fração inferior de coluna de resíduos principais;

destilar, em uma coluna de ácido graxo (115), a fração adicional (114) para produzir uma fração de ácido graxo (116) obtida como um destilado de coluna de ácido graxo, e óleo inferior (117) obtido como uma fração inferior de coluna de ácido graxo; e recuperar a fração de resíduos principais leve (112), a fração de ácido graxo (116) e óleo inferior (117);

em que a pressão de operação da coluna de resíduos principais leve (111) está próxima à pressão de operação de coluna de destilação (108) e pressão de operação de coluna de ácido graxo (115).

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5. Processo, de acordo com a reivindicação 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que a fração de resíduos leves sem piche (106) e/ou a fração de tall-oíl sem piche (106) é submetida à destilação na coluna de destilação (108) diretamente após a evaporação em SPE (105).

6/10

15. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o processo compreende desidratar (124) CTO (121) para remover terebintina (125) e água (125) para produzir tall-oíl bruto desidratado (101);

evaporar o tall-oíl bruto desidratado (101) em um evaporador de filme fino (TFE, 102) para produzir uma fração de vapor aéreo de TFE (103) contendo pelo menos ácido resínico e ácido graxo, e uma fração de CTO (104) compreendendo resíduo de TFE;

evaporar a fração de CTO produzida (104) em um evaporador de percurso curto (SPE, 105) para produzir uma fração de tall-oíl sem piche (106) compreendendo tall-oíl sem piche em forma líquida, e uma fração de piche de talloíl, TOP (107);

destilar a fração de vapor aéreo de TFE produzida (103) e fração de tall-oíl sem piche (106) em uma coluna de destilação (108) para produzir uma fração de ácido graxo bruto, CFA (109), compreendendo ácido graxo bruto, uma fração compreendendo colofónia de tall-oíl, TOR (110, 131) em forma líquida, e uma fração compreendendo colofónia de tall-oíl, TOR (131) em forma gasosa;

recuperar a fração de TOP (107), fração de CFA (109) e fração de TOR (110, 131);

destilar novamente, em uma coluna de re-destilação (118), a fração de TOR (110) compreendendo colofónia de talloíl (TOR) em forma líquida, para produzir uma fração de TOR purificada adicional 119 e uma fração de colofónia de frações inferiores (120);

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6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que a fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais leve (109) e/ou a fração de CFA (109) compreende ainda aproximadamente 3% em peso a 8% em peso de ácido resínico, preferencialmente aproximadamente 5% em peso de ácido resínico.

7/10 destilar, em uma coluna de resíduos principais leve (111), pelo menos parte da fração de CFA (109) compreendendo ácido graxo bruto, para produzir uma fração de resíduos principais leve (112) como um destilado de coluna de resíduos principais, e uma fração de ácido graxo bruto adicional (114) como uma fração inferior de coluna de resíduos principais;

destilar, em uma coluna de ácido graxo (115), a fração de ácido graxo bruto adicional (114) para produzir fração de ácido graxo de tall-oíl (116) obtida como um destilado de coluna de ácido graxo, e óleo inferior (117) obtido como uma fração inferior de coluna de ácido graxo; e recuperar a fração de resíduos principais leve (112), fração de ácido graxo de tall-oíl (116), e óleo inferior (117).

16. Processo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a pressão de operação da coluna de resíduos principais leve (111) está próxima à pressão de operação de coluna de destilação (108) e pressão de operação de coluna de ácido graxo (115);

a desidratação (124) é executada por evaporar em uma temperatura de 50-240°C e em uma pressão de 3-10 kPa; e/ou a re-destilação é executada abaixo de uma temperatura de retirada de piche, e na pressão da coluna de destilação (108) ou mais baixa.

17. Processo, de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que o processo compreender ainda

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7. Processo, de acordo, com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado pelo fato de que a fração de piche mais pesada (107) e/ou a fração de TOP (107) é recuperada em uma temperatura de frações inferiores de SPE de 240°C a 320°C, preferencialmente 260°C a 300°C, mais preferencialmente 270°C a 290°C.

8/10 tratar pelo menos um entre tall-oil bruto (121), a fração de TOP (107), e a fração de CFA (109) por purificação (122) para remover impurezas (126).

18. Processo, de acordo com a reivindicação 15, 16 ou 17, caracterizado pelo fato de que o processo compreende ainda submeter a fração de vapor aéreo de TFE (103) à separação de fase (130) antes da destilação na coluna de destilação (108), para remover líquido a partir da fração de vapor aéreo de TFE (103).

19. Aparelho de fracionamento caracterizado pelo fato de que o aparelho compreende um evaporador de filme fino, TFE (102), configurado para evaporar material à base de biomassa, para produzir uma fração de vapor aéreo de TFE (103) contendo pelo menos ácido resínico e ácido graxo, e uma fração de resíduo de TFE (104);

um evaporador de percurso curto, SPE (105), configurado para evaporar a fração de resíduo de TFE (104) para produzir uma fração de resíduos leves sem piche (106) em forma líquida e uma fração de piche mais pesada (107);

uma coluna de destilação (108) configurada para destilar a fração de vapor aéreo de TFE produzida (103), e a fração de resíduos leves sem piche (106) em forma líquida compreendendo uma fração de tall-oil sem piche (106) em forma líquida, para produzir uma fração de ácido graxo bruto, CFA (109), uma primeira fração de colofónia (110, 131) em forma líquida, e uma segunda fração de colofónia (131) em forma gasosa; e meio para recuperar a fração de piche mais pesada (107), fração de CFA (109) e frações de colofónia (110, 131).

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8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 7, caraterizado pelo fato de que TFE (102) é um evaporador de filme limpo ou um evaporador de filme em queda.

9/10

20. Aparelho, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que TFE (102) é um evaporador de filme limpo ou um evaporador de filme em queda.

21. Aparelho, de acordo com a reivindicação 19 ou 20, caracterizado pelo fato de que a coluna de destilação é uma coluna de acondicionamento aleatória, coluna de acondicionamento estruturada ou coluna de bandeja.

22. Uso de pelo menos um evaporador de percurso curto (SPE, 105) em série ou em paralelo com pelo menos um evaporador de filme fino TFE (102) para retirar piche de material à base de biomassa em que SPE (105) está localizado após o TFE (102) caracterizado pelo fato de evaporar uma parte evaporável de material à base de biomassa em um evaporador de percurso curto, SPE, para produzir uma fração de resíduos leves sem piche em forma líquida, e uma fração de piche mais pesada;

material evaporador à base de biomassa (101) em um evaporador de filme fino, TFE (102), para produzir uma fração de vapor aéreo TFE (103) contendo pelo menos componentes ácidos orgânicos e orgânicos neutros e uma fração de resíduo de TFE (104);

em que a fração de resíduos leves sem piche (106) em forma líquida, e a fração de piche mais pesada (107) são obtidas por evaporar da dita fração de resíduo de TFE (104) no dito SPE (105);

destilar, em uma coluna de destilação (108), a fração de vapor aéreo de TFE (103), e a fração de resíduos leves sem piche (106) em forma líquida, para produzir uma fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais leve

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9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 8, caraterizado pelo fato de que a coluna de destilação (108) é uma coluna acondicionada, como uma coluna de acondicionamento aleatório, coluna de acondicionamento estruturado ou coluna de bandeja.

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10/10 (109), uma primeira fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais pesado (110, 131) em forma líquida, e uma segunda fração de componentes orgânicos neutros e ácido orgânico mais pesado (131) em forma gasosa.