BR102021013284A2

BR102021013284A2 - Processo de hidrorrefinamento de matérias-primas biológicas

Info

Publication number: BR102021013284A2
Application number: BR102021013284-1A
Authority: BR
Inventors: Dominic Debonis
Original assignee: Axens
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2021-07-05
Publication date: 2022-03-03
Also published as: US20220010220A1; CN113913210A; EP3936587A1; US11549061B2

Abstract

A presente invenção refere-se a um aparelho aperfeiçoado e a processo de gerenciamento e de utilização de hidrocarbonetos leves utilizados e criados durante o hidrorrefinamento de matérias-primas biológicas na fabricação de carburantes à base de destilados médios.

Description

PROCESSO DE HIDRORREFINAMENTO DE MATÉRIAS-PRIMAS BIOLÓGICAS

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se a um aparelho aperfeiçoado e a processos de gerenciamento de utilização de frações leves, a saber: propano, gerados durante o hidrorrefinamento de matérias-primas biológicas na fabricação de carburantes à base de destilados médios.

ESTADO DA TÉCNICA

[002] Os últimos anos têm sido marcados pelo crescimento rápido da demanda por carburantes, em particular carburantes à base de Diesel na Comunidade Europeia, bem como pela importância dos problemas ligados ao aquecimento climático e à emissão de gás de efeito estufa. Daí resulta um desejo de reduzir a dependência energética das matérias-primas à base fóssil, bem como as emissões de CO2.

[003] Neste contexto, a procura de novos processos de fabricação de carburantes a partir de fontes renováveis, facilmente integráveis ao esquema tradicional de refinamento e de produção de carburantes constitui uma questão de importância crescente. Assim, a integração ao processo de refinamento de novos produtos de origem biológica, resultante da conversão de biomassa lignocelulósica ou da produção de óleos vegetais e de matérias gordurosas animais, foi objeto, nos últimos anos, de um interesse crescente devido ao custo cada vez mais importante dos carburantes fósseis. A invenção do requerente se concentra neste último ponto, a produção corrente de biocarburantes a partir dos subprodutos de óleos vegetais e de matérias gordurosas animais. Para uma visão de conjunto das tecnologias Diesel verdes e de catalisadores que são utilizados nas mesmas, faz-se referência a “Green Diesel: Biomass Feedstocks, Production Technologies, Catalytic Research, Fuel Properties and Performances in Compression Ignition Internal Combustion Engines” por Douvartizides S., Charisiou N., Parageridis K. et Goula M. Energies 2019, 12, 809, que é incorporado ao presente pedido por referência.

[004] Além disso, os processos conhecidos atualmente que utilizam óleos vegetais ou matérias gordurosas animais consomem muitos recursos e produzem CO2, conhecido por seus efeitos negativos sobre o meio ambiente. Um processo melhor integrado para a produção dos biocarburantes constituiria, portanto, uma vantagem significativa.

[005] A produção de bases de carburante é conhecida cada vez mais como uma nova abertura atrativa para o setor agrícola, em particular para os produtores de óleos vegetais que trituram grãos oleaginosos como os grãos de colza, de soja ou de girassol. Acontece que esses óleos vegetais são constituídos de ácidos graxos sob a forma de triglicerídeos compreendendo cadeias alquílicas longas, cuja estrutura corresponde às parafinas normais das frações de gasóleo e de querosene (comprimento de cadeia de 12 a 24 átomos de carbono, em função da natureza do óleo vegetal). Incompatíveis com os motores diesel modernos em seu estado normal, esses óleos vegetais devem ser transformados antes de utilização.

[006] Duas vias químicas de conversão dessas matérias-primas biológicas em carburantes à base de destilados médios são usadas correntemente: a transesterificação e o hidrorrefinamento.

[007] A reação de transesterificação utiliza um álcool tal como o metanol para obter ésteres metílicos de óleo vegetal (EMHV) correntemente designado pelo termo “biodiesel”. Hoje, essa via é utilizada largamente na Europa na medida em que a produção de EMHV aumentou de maneira espetacular no curso dos dez últimos anos, atingindo 1,5 Mt em 2003 (a taxa de crescimento anual média era de 35% entre 1992 e 2003). Esta produção é particularmente sustentada pela diretiva europeia que visa a promover a utilização de biocarburantes (2003/20/CE), que define objetivos crescentes de consumo de biocarburantes no setor de transportes. Esses consumos devem representar pelo menos 2% em 2005, 5,75% em 2010 e 8% em 2015 (percentagens medidas em energia) em relação ao consumo global de gasolina e de diesel nos transportes. Entretanto, esse tipo de processo é relativamente oneroso e necessita limitar o tipo de óleos vegetais para atender as especificações do biodiesel. Além disso, as cargas desse tipo de processo devem ser selecionadas com cuidado, o que implica que alguns óleos vegetais não podem ser tratados dessa maneira. Finalmente, as propriedades de fluidez a frio desses produtos constituem igualmente um fator limitante.

[008] Como mencionado acima, a abordagem hidrorrefinamento consiste na exploração direta de óleos vegetais via sua transformação em derivados de ácidos graxos elementares, por meio de processos de hidrotratamento ou de hidroconversão, cujos catalisadores são bem conhecidos de um técnico no assunto por suas propriedades de hidrodesoxigenação (vide, por exemplo, E. Laurent, Delmon B., Catal.App., 1994, Vol. 109, saída 1, p. 77 - 97 e “Sunflower oil to green diesel over Raney-tipe Ni-catalist” por Onyestyak G., Harnow S., SZegedi A. et Kallo D, todos incorporados ao presente pedido por referência).

[009] O hidrorrefinamento foi utilizado mais frequentemente em aplicações comerciais graças à sua capacidade de produzir produtos hidrocarbonados com uma melhor estabilidade e uma maior facilidade de mistura com hidrocarbonetos derivados de óleo mineral. Nesse caso, os triglicerídeos são convertidos em derivados principalmente parafínicos e saturados, o que constitui excelentes bases hidrecarbonadas para as misturas de carburantes diesel devido a seus bons índices de cetano.

[0010] Em uma configuração de instalação de produção de diesel renovável típico, o hidrogênio de uma instalação de produção de hidrogênio é introduzido com uma matéria-prima biológica pré-tratada para hidrorrefinamento, que inclui uma etapa de hidrotratamento e uma etapa de isomerização.

[0011] A matéria-prima biológica geralmente deve ser pré-tratada, pois os contaminantes, que contribuem para a presença de traços de elementos nas matérias graxas animais e/ou nos óleos vegetais, entravam a capacidade de conversão catalítica dessas matérias-primas em hidrocarbonetos durante o hidrorrefinamento. Por exemplo, certos elementos e compostos contendo esses elementos (por exemplo, o fósforo, compostos fosforados e metais tais como o cálcio e o magnésio) envenenam ou reduzem a atividade dos catalisadores de hidrorrefinamento, reduzindo assim sua duração de vida útil e aumentando, consequentemente, o custo global da produção de biocarburantes. As propriedades de tratamento visando a reduzir certos contaminantes do componente que contém os ácidos graxos ou os triglicerídeos (e, portanto, os contaminantes da matéria-prima), tanto quanto possível proporcionam vantagens comerciais importantes no hidrorrefinamento de matérias-primas biológicas em produtos à base de destilados médios. Um grande leque de esquemas de pré-tratamento diferentes foi descrito, cada um oferecendo diversas vantagens e desvantagens.

[0012] O hidrotratamento de triglicerídeos inclui várias reações diferentes. Na primeira reação, hidrogênio é acrescentado para saturar as ligações duplas dos triglicerídeos de óleo vegetal insaturados. Na segunda reação, hidrogênio é acrescentado para eliminar o esqueleto propano, convertendo assim os triglicerídeos de óleo vegetal saturados em ácidos graxos. Finalmente, os ácidos graxos sofrem ou uma hidrodesoxigenação (por acréscimo de uma quantidade suplementar de hidrogênio, o oxigênio escapa sob forma de H2O), ou uma descarboxilaçoão (o oxigênio escapa sob forma de CO2 sem acréscimo suplementar de hidrogênio), ou uma combinação das duas. Daí resulta uma mistura de hidrocarbonetos parafínicos de cadeia linear. O esquema reacional do processo de hidrotratamento está ilustrado abaixo.

[0013] A etapa de isomerização dos alcanos e de craqueamento leva, em seguida, o biocarburante até uma qualidade igual ou superior às especificações dos carburantes à base de petróleo clássicos.

[0014] O afluente de seção de hidrorrefinamento é tratado em seguida para separar os componentes aliviados da parte líquida do efluente. Isto pode ser realizado de várias maneiras, inclusive o envio para uma coluna de dessorção, na qual um ou vários componentes são retirados de uma corrente líquida por uma corrente de vapor de dessorção, frequentemente vapor d’água superaquecido, para obter o carburante hidrocarbonado. De maneira alternativa, o efluente pode ser enviado para uma coluna de destilação para nova fervura para separar as frações leves.

[0015] Na coluna de destilação em que as frações leves são separadas ou em uma coluna de destilação distante, é igualmente corrente separar o efluente líquido em produtos líquidos distintos; esses líquidos frequentemente podem incluir um produto do tipo nafta, um produto do tipo querosene e/ou um produto do tipo diesel ou gasóleo.

[0016] A presente invenção se concentra à interação entre a zona de hidrorefinamento e a seção de instalação de produção de hidrogênio. A seção de hidrotratamento cria vários subprodutos; alguns produtos, como a água, resultam das reações de hidrotratamento e algumas frações leves são produzidas por meio de um leve craqueamento que se realiza a título de reação secundária. Um dos principais subprodutos do hidrotratamento dos triglicerídeos é o propano. O gerenciamento do propano constitui, portanto, uma questão importante. Quando o efluente do reator é separado em vapor e em líquido, o propano deve ser eliminado do lupe de hidrotratamento. Em caso de eliminação inadequada, o propano se acumula no gás de reciclagem, diluindo o hidrogênio enviado para o reator de hidrotratamento e diminuindo sua pureza.

[0017] No atual estado da técnica, existem duas maneiras correntes de liberar o propano. A primeira descarga de propano frequentemente é uma purga de vapor a pressão elevada a partir do lupe de hidrotratamento; isso pode ser útil para enviar o propano para a instalação de produção de hidrogênio ou para a purificação. Entretanto, a corrente de purga contém uma concentração elevada de hidrogênio gasoso, que é precioso, o que pode tornar mais complexa a destinação da carga de purga e superdimensioná-la. A segunda descarga de propano é frequentemente uma evacuação a baixa pressão a partir de uma coluna que retira as frações leves do efluente de hidrotratamento líquido; este processo utiliza frequentemente o propano como carburante de baixo vapor ou requer uma compressão significativa para enviar o propano para outro destino. O propano gerado pelas reações de hidrotratamento está, muitas vezes, em uma quantidade muito grande para ser utilizado como combustível para o funcionamento da instalação de produção de hidrogênio e, portanto, acontece que o propano seja queimado em vão, sem gerar vapor. À luz do que precede, existe uma necessidade de um esquema de transformação que gere e utilize, de maneira mais eficiente e eficaz, o propano gerado pelo hidrorrefinamento de matérias-primas biológicas na fabricação de destilados médios.

[0018] Portanto, a presente invenção tem por objeto a criação de um processo de utilização eficiente e eficaz das correntes de frações leves em conjunto com o hidrorefinamento de matérias-primas biológicas compreendendo:

[0019] introduzir uma matéria-prima biológica pré-tratada e uma corrente de hidrogênio em uma zona de hidrorrefinamento que utiliza pelo menos um catalisador sólido para catalisar reações de hidrotratamento e produzir um efluente líquido de hidrorrefinamento;

[0020] introduzir o dito efluente líquido de hidrorrefinamento e um fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves em uma zona de recuperação de frações leves, o dito fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves sendo posto em contato com o dito efluente líquido de hidrorrefinamento para criar uma corrente de frações leves recuperadas e uma corrente de efluente líquido, cujos gases foram dessorvidos; e

[0021] introduzir a dita corrente de frações leves recuperadas em uma zona de produção de hidrogênio, a dita zona de produção de hidrogênio utilizando os hidrocarbonetos presentes na dita corrente de frações leves recuperadas como matéria-prima para criar uma parte da dita corrente de hidrogênio utilizado na etapa (a).

[0022] A presente invenção tem por objeto ainda a criação de um processo de utilização eficiente e eficaz das correntes de frações leves em conjunto com o hidrorrefinamento de matérias-primas biológicas compreendendo:

[0023] introduzir uma matéria-prima biológica pré-tratada de uma corrente de hidrogênio em uma zona de hirrorefinamento que utiliza pelo menos um catalisador sólido para catalisar reações do hidrorrefinamento e produzir um efluente líquido de hidrorrefinamento;

[0024] introduzir o dito efluente líquido de hidrorrefinamento e um fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves na zona de recuperação de frações leves, o dito fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves sendo posto em contato com o dito efluente líquido de hidrorrefinamento para criar uma corrente de frações leves recuperadas e uma corrente de efluente líquido após dessorção;

[0025] introduzir a dita corrente de frações leves recuperadas em uma zona de separação de frações leves para criar uma corrente de GPL e uma corrente de gases residuais leves; e

[0026] introduzir a dita corrente de gases residuais leves em uma zona de produção de hidrogênio, a dita zona de produção de hidrogênio utilizando os hidrocarbonetos presentes na dita corrente de gases residuais leves como matéria-prima para criar pelo menos uma parte da dita corrente de hidrogênio usado na etapa (a).

[0027] A presente invenção tem por objeto suplementar a criação de um processo de utilização eficiente e eficaz das correntes de frações leves em conjunto com hidrorrefinamento de matérias-primas biológicas compreendendo:

[0028] introduzir uma matéria-prima biológica pré-tratada de uma corrente de hidrogênio em uma zona de hidrorrefinamento que utiliza pelo menos um catalisador sólido para catalisar reações de hidrotratamento e produzir um efluente líquido de hidrorrefinamento;

[0029] introduzir o dito efluente líquido de hidrorrefinamento e um fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves em uma zona de recuperação de frações leves, o dito fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves sendo posto em contato com o dito efluente líquido de hidrorrefinamento para criar uma corrente de frações leves recuperadas e uma corrente de efluente líquido cujos gases foram dessorbidos;

[0030] introduzir a dita corrente de efluente líquido cujos gases foram dessorbidos em uma zona de hidrorrefinamento secundário que utiliza pelo menos um catalisador sólido secundário para catalisar reações de hidrorrefinamento suplementares para produzir um efluente líquido de hidrorrefinamento secundário;

[0031] introduzir a dita corrente de frações leves recuperadas em uma zona de produção de hidrogênio, a dita zona de produção de hidrogênio utilizando os hidrocarbonetos presentes na dita corrente de frações leves recuperadas como matéria-prima para criar uma corrente de efluente vapor rico em hidrogênio;

[0032] introduzir a dita corrente de efluente vapor rica em hidrogênio na dita zona de hidrorrefinamento secundário; e na qual o hidrogênio em excesso procedente da dita zona de hidrorrefinamento secundário é introduzido em seguida, em cascada, na dita zona de hirrorrefinamento.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0033] A presente invenção refere-se a um processo de utilização eficiente e eficaz de correntes de frações leves durante o processo de conversão de matérias-primas biológicas em carburantes hidrocarbonados à base de destilados médios.

[0034] Em um primeiro objeto/uma primeira modalidade, a invenção refere-se a um processo de hidrorrefinamento de matérias-primas biológicas compreendendo:

[0035] introduzir uma matéria-prima biológica pré-tratada e uma corrente de hidrogênio em uma zona de hidrorrefinamento que utiliza pelo menos um catalisador sólido para catalisar reações de hidrotratamento e produzir um efluente líquido de hidrorrefinamento;

[0036] introduzir o dito efluente líquido de hidrorrefinamento e um fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves em uma zona de recuperação de frações leves, o dito fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves sendo posto em contato com o dito efluente líquido de hidrorrefinamento para criar uma corrente de frações leves recuperadas e uma corrente de efluente líquido, cujos gases foram dessorvidos; e

[0037] introduzir a dita corrente de frações leves recuperadas em uma zona de produção de hidrogênio, a dita zona de produção de hidrogênio utilizando os hidrocarbonetos presentes na dita corrente de frações leves recuperadas como matéria-prima para criar uma parte da dita corrente de hidrogênio utilizado na etapa (a).

[0038] Em um segundo objeto/segunda modalidade, a invenção refere-se a um processo de hidrorrefinamento de matérias-primas biológicas em carburantes hidrocarbonados à base de destilados médios compreendendo:

[0039] introduzir uma matéria-prima biológica pré-tratada de uma corrente de hidrogênio em uma zona de hirrorrefinamento que utiliza um catalisador sólido para catalisar reações do hidrorrefinamento e produzir um efluente líquido de hidrorrefinamento;

[0040] introduzir o dito efluente líquido de hidrorrefinamento e um fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves na zona de recuperação de frações leves, o dito fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves sendo posto em contato com o dito efluente líquido de hidrorrefinamento para criar uma corrente de frações leves recuperadas e uma corrente de efluente líquido após dessorção;

[0041] introduzir a dita corrente de frações leves recuperadas em uma zona de separação de frações leves para criar uma corrente de GPL e uma corrente de gases residuais leves; e

[0042] introduzir a dita corrente de gases residuais leves em uma zona de produção de hidrogênio, a dita zona de produção de hidrogênio utilizando os hidrocarbonetos presentes na dita corrente de gases residuais leves como matéria-prima para criar pelo menos uma parte da dita corrente de hidrogênio usado na etapa (a).

[0043] Em um terceiro objeto/uma terceira modalidade, a invenção refere-se a um processo de hidrorrefinamento de matérias-primas biológicas compreendendo:

[0044] introduzir uma matéria-prima biológica pré-tratada de uma corrente de hidrogênio em uma zona de hidrorrefinamento que utiliza pelo menos um catalisador sólido para catalisar reações de hidrotratamento e produzir um efluente líquido de hidrorrefinamento;

[0045] introduzir o dito efluente líquido de hidrorrefinamento e um fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves em uma zona de recuperação de frações leves, o dito fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves sendo posto em contato com o dito efluente líquido de hidrorrefinamento para criar uma corrente de frações leves recuperadas e uma corrente de efluente líquido cujos gases foram dessorvidos;

[0046] introduzir a dita corrente de efluente líquido cujos gases foram dessorbidos em uma zona de hidrorrefinamento secundária que utiliza pelo menos um catalisador sólido secundário para catalisar reações de hidrorrefinamento suplementares para produzir um efluente líquido de hidrorrefinamento secundário;

[0047] introduzir a dita corrente de frações leves recuperadas em uma zona de produção de hidrogênio, a dita zona de produção de hidrogênio utilizando os hidrocarbonetos presentes na dita corrente de frações leves recuperadas como matéria-prima para criar uma corrente de efluente vapor rico em hidrogênio;

[0048] introduzir a dita corrente de efluente vapor rica em hidrogênio na dita zona de hidrorrefinamento secundária; e na qual o hidrogênio em excesso procedente da dita zona de hidrorrefinamento secundário é introduzido em seguida, em cascada, na dita zona de hirrorrefinamento.

[0049] O processo de acordo com a invenção, notadamente de acordo com o primeiro e o segundo objetos/a primeira e a segunda modalidade da invenção, pode ser concebido de modo que a dita corrente de efluente líquido cujos gases foram dessorvidos é transformada, em seguida, mais adiante para a fabricação de carburantes hidrocarbonados à base de destilados médios com o auxílio de um ou vários processos escolhidos no grupo constituído pela eliminação dos gases dissolvidos, o fracionamento do produto líquido, uma etapa de reação de isomerização e/ou uma etapa de reação de hidrocraqueamento.

[0050] O processo de acordo com a invenção, notadamente de acordo com o primeiro e o segundo objetos/a primeira e a segunda modalidades da invenção, pode ser concebido de modo que a corrente de efluente líquido cujos gases foram dessorvidos é transformada, em seguida, mais adiante, para a fabricação de carburantes hidrocarbonados à base de destilados médios com o auxílio de uma etapa de isomerização, a dita etapa de isomerização criando uma corrente de efluente vapor rico em hidrogênio e o dito efluente vapor rico em hidrogênio sendo introduzido, em seguida, em retorno em cascata, na dita zona de hidrorrefinamento.

[0051] O processo de acordo com a invenção, notadamente o primeiro e o segundo objetos/a primeira e a segunda modalidades, pode ser concebido de modo que a corrente de efluente líquido cujos gases foram dessorvidos é transformada, em seguida, mais adiante, para a formação de carburantes hidrocarbonados à base de destilados médios com o auxílio de uma etapa de hidrocraqueamento, a dita etapa de hidrocraqueamento criando uma corrente de efluente vapor rico em hidrogênio e o dito efluente vapor rico em hidrogênio sendo introduzido, em seguida, em retorno, em cascata, na dita zona de hidrorrefinamento.

[0052] No processo de acordo com a invenção, a zona de hidrorrefinamento e/ou a zona de hidrorrefinamento secundário podem funcionar a uma temperatura compreendida entre 145°C e 400°C, uma pressão compreendida entre 10 bar e 150 bar e uma VSHL compreendida entre 0,1 e 10 h-1.

[0053] No processo de acordo com a invenção, o catalisador sólido pode compreender uma função de hidrodesoxigenação compreendendo pelo menos um metal do grupo VIII escolhido entre o cobalto e o níquel, pelo menos um metal do grupo VIB escolhido entre o molibdênio e o tungstênio ou uma mistura de pelo menos um metal do grupo VIII escolhido entre o cobalto e o níquel e de pelo menos um metal do grupo VIB escolhido entre o molibdênio e o tungstênio, sobre um suporte compreendendo alumina, sílica, sílica-alumina, magnésia, argilas ou uma mistura de pelo menos dois desses minerais.

[0054] De acordo com a invenção, a zona de recuperação de frações leves pode funcionar a uma pressão superior a 5 bars.

[0055] No processo de acordo com a invenção, a dita zona de hidrorrefinamento da etapa a) pode produzir um efluente vapor, e o dito efluente vapor pode ser separado mais adiante em uma corrente enriquecida com hidrocarbonetos e uma corrente enriquecida com hidrogênio, por exemplo, com o auxílio de uma membrana; e a dita corrente enriquecida com hidrocarbonetos pode ser misturada, em seguida, à dita corrente de frações leves recuperadas, e a dita corrente enriquecida com hidrogênio e a mistura da dita corrente enriquecida com hidrocarbonetos e da dita corrente de frações leves recuperadas podem ser enviadas separadamente para a dita zona de produção de hidrogênio.

[0056] No processo de acordo com a invenção, uma parte da dita corrente de hidrogênio criada na etapa c) ou d) pode ser utilizada no hidrorrefinamento no exterior da dita zona de hidrorrefinamento.

[0057] No processo de acordo com a invenção, notadamente de acordo com o primeiro objeto/a primeira modalidade da invenção, pelo menos uma parte do dito hidrogênio procedente da dita zona de produção de hidrogênio pode ser enviada para uma etapa de isomerização antes de introduzir, em cascata, o hidrogênio em excesso na zona de hidrorrefinamento, e o efluente líquido cujos gases foram dessorvidos pode ser transformado, mais adiante na dite etapa de isomerização, para a fabricação de carburantes hidrocarbonados à base de destilados médios.

[0058] No processo de acordo com a invenção, o fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves pode ser uma corrente compreendendo metano, etano, gás natural, gás combustível, um produto leve de desetanisador, um produto leve de desmetanisador, uma corrente obtida a partir de uma outra fonte renovável, como por exemplo, um gás leve procedente de uma unidade de pirólise de biomassa ou de uma unidade de digestão de gás ou de uma unidade de pirólise de resíduos e/ou de plásticos ou de qualquer outra unidade de transformação de uma matéria-prima renovável, ou das misturas dos mesmos.

[0059] No processo de acordo com a invenção, a dita zona de hidrorrefinamento pode incluir uma etapa de hidrotratamento e uma etapa de isomerização e/ou uma zona de hidrorrefinamento secundário pode incluir uma etapa de isomerização.

[0060] No processo de acordo com a invenção, a dita zona de hidrorrefinamento pode incluir uma etapa de hidrotratamento e uma etapa de isomerização, e/ou a dita zona de hidrorrefinamento secundário inclui uma etapa de isomerização, a dita etapa de isomerização pode utilizar pelo menos um catalisador de isomerização sólido que é diferente do dito catalisador sólido.

[0061] No caso em que o processo de acordo com a invenção inclui a etapa de isomerização mencionada acima, o catalisador de isomerização sólido que pode ser utilizado compreende notadamente uma função de isomerização compreendendo pelo menos um metal escolhido entre o paládio (Pd) e a platina (Pt), e o suporte compreendendo zeolita, alumina, sílica, sílica-alumina, magnésia, argilas.

[0062] No caso em que o processo de acordo com a invenção inclui a etapa de isomerização mencionada acima, o catalisador de isomerização sólido que pode ser utilizado compreende notadamente uma função de isomerização compreendendo uma mistura de pelo menos dois dos minerais ou de pelo menos um metal do grupo VIB escolhido entre o molibdênio e o tungstênio, pelo menos um metal do grupo VIII escolhido entre o níquel e o cobalto ou uma combinação de pelo menos um metal do grupo VIB escolhido entre o molibdênio e o tungstênio e de pelo menos um metal do grupo VIII escolhido entre o níquel e o cobalto, sobre um suporte compreendendo zeolita, alumina, sílica, sílica-alumina, magnésia, argilas e misturas de pelo menos dois desses minerais.

[0063] No processo de acordo com a invenção, a zona de hirrorrefinamento e/ou a zona de hidrorrefinamento secundário podem incluir uma etapa de hidrotratamento e uma etapa de isomerização, e a dita etapa de isomerização funciona preferivelmente a uma VSHL compreendida entre 0,1 e 10 h-1.

[0064] No processo de acordo com a invenção, a dita zona de hidrorrefinamento pode incluir uma etapa de hidrotratamento e uma etapa de isomerização e pode haver uma etapa de separação interestágio entre a dita etapa de hidrotratamento e a dita etapa de isomerização, os gases leves sendo separados dos ditos carburantes hidrocarbonados à base de destilados médios.

[0065] A corrente de frações leves recuperadas pode ser misturada a uma corrente de alimentação suplementar antes da introdução na dita zona de produção de hidrogênio.

[0066] A corrente de frações leves recuperadas pode ser misturada a uma corrente de alimentação suplementar antes da introdução na dita zona de produção de hidrogênio; ou a dita corrente de alimentação suplementar pode ser fornecida pela mesma fonte que fornece o dito fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves, ou a dita corrente de alimentação suplementar pode ser fornecida por uma fonte diferente daquela que fornece o dito fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves.

[0067] De acordo com a invenção, a zona de recuperação de frações leves pode compreender ainda uma etapa de absorção por aminas para eliminar os gases ácidos.

[0068] De acordo com a invenção, a dita zona de recuperação de frações leves pode compreender ainda um adsorvente para eliminar os componentes H2O, H2S, CO2, os hidrocarbonetos sulfurados, leves, ou qualquer de suas combinações.

[0069] De acordo com a invenção, a matéria-prima biológica pode ser escolhida no grupo que compreende: óleo de colza, óleo de soja, óleo de milho, óleo de coco, azeite de oliva, olho de linhaça, óleo de girassol, óleo de dendê, óleo de jatropha, óleo de mostarda, óleo de amendoim, óleo de cânhamo, óleo de algodão, a matéria graxa de porco, a matéria graxa de ave, banha, manteiga, sebo, ou qualquer de suas combinações.

[0070] Notadamente de acordo com o segundo objeto/a segunda modalidade da invenção, a dita zona de separação de frações leves pode criar uma corrente de produto líquido compreendendo hidrocarbonetos da gama de naftas mais pesadas do que o n-butano além da dita corrente de GPL e da dita corrente de gases residuais leves.

[0071] Notadamente de acordo com o terceiro objeto/a terceira modalidade da invenção, a corrente de efluente líquido de hidrorrefinamento secundário pode ser transformado, em seguida, mais adiante para a fabricação de carburantes hidrocarbonados à base de destilados médios com o auxílio de um ou vários processos escolhidos no grupo constituído pela eliminação dos gases dissolvidos e/ou o fracionamento do produto líquido.

[0072] Notadamente de acordo com o terceiro objeto/a terceira modalidade da invenção, a dita zona de recuperação de frações leves pode incluir uma etapa de eliminação dos gases dissolvidos, os gases leves sendo separados dos ditos carburantes hidrocarbonados à base de destilados médios após a posta em contato do efluente líquido de hidrorrefinamento com o fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves.

[0073] De acordo com a invenção, a dita matéria-prima biológica pode ser uma mistura ou uma corrente de alimentação combinada com uma matéria-prima à base de hidrocarbonetos de petróleo, e a matéria-prima à base de hidrocarboneto de petróleo pode sr cotransformada com a dita matéria-prima biológica. Eventualmente, a matéria-prima à base de hidrocarbonetos de petróleo é escolhida no grupo que compreende LCO (óleo leve de reciclagem), diesel, querosene, HCGO, LCGO, VGO ou óleo de pirólise ou qualquer de suas combinações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0074] A figura 1 apresenta um esquema do novo processo do requerente para a utilização eficiente e eficaz das correntes de frações leves durante o processo de conversão de matérias-primas biológicas em hidrocarbonetos na gama dos destilados médios.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0075] A figura 1 apresenta um esquema do novo processo do requerente para utilização eficiente e eficaz de correntes de frações leves durante o processo de conversão de matérias-primas biológicas em carburantes à base de hidrocarbonetos na gama de destilados médios.

[0076] Tal como usado na presente invenção, “hidrotratar” ou “hidrotratamento” designa reações químicas entre a matéria-prima hidrocarbonada e o hidrogênio, inclusive hidrodesnitrificação, hidrodessulfuração, hidrodesoxigenação, a saturação dos alcenos e a saturação das olefinas; este termo será utilizado igualmente na presente invenção para incluir a descarboxilação e a descarbonilação, na medida em que essas reações ocorrem simultaneamente e em competição com hidrogenólise nas condições de reação dadas.

[0077] Tal como usada na presente invenção uma “zona de hidrorrefiamento” designa uma zona na qual as reações de hidrotratamento e/ou de hidrorrefinamento ocorrem entre a matéria-prima hidrocrbonada e o hidrogênio quando da posta em contato com o dito catalisador. A zona de hidrorrefinamento pode incluir igualmente, além do ou dos leitos catalíticos, uma ou várias das seguintes: separação da ou das correntes líquidas e da ou das correntes vapor a jusante do ou dos leitos catalíticos, um ciclo de reciclagem de gases, um ou vários ciclos de reciclagem de líquido, uma separação por aminas para eliminação do sulfeto de hidrogênio e/ou do dióxido de carbono. Além disso, a zona de hidrorrefinamento pode incluir igualmente uma etapa de disomerização e/ou de hidrocraqueamento com diferentes catalisadores para facilitar a isomerização/o hidrocraqueamento dos hidrocarbonetos parafínicos.

[0078] Tal como usado na presente invenção, “destilados médios” designa os carburantes hidrocarbonados compreendendo, em geral, principalmente componentes hidrocarbonados de temperatura de ebulição superior a 150°C, o que inclui, por exemplo, o querosene, o diesel ou o gasóleo.

[0079] Tal como usado na presente invenção, “matérias-primas biológicas” designa os óleos vegetais, as matérias graxas animais, óleo de tal (“l’huile de tal”) e as matérias derivadas tais como os ésteres alquílicos de ácidos graxos ou suas combinações. Os óleos vegetais incluem, sem limitação aos mesmos, óleo de colza, óleo de soja, óleo de milho, óleo de coco, azeite de oliva, óleo de linhaça, óleo de girassol, óleo de palma, óleo de jatropha, óleo de mostarda, óleo de amendoim, óleo de cânhamo e óleo de algodão. As matérias graxas animais incluem, sem limitação aos mesmos, a matéria graxa de porco, a matéria graxa de ave, a banha, a manteiga e o sebo.

[0080] Tal como usado na presente invenção, o termo “frações leves” ou “hidrocarbonetos leves” designa compostos químicos mais leves do que o pentano, o que inclui o metano, o etano, o propano, o n-butano ou o isobutano. Tais hidrocarbonetos leves ou “frações leves” são utilizados frequentemente em certos esquemas de transformação de hidrocarbonetos como matérias-primas e/ou como combustível.

[0081] Tal como usada na presente invenção a “VSHL” é a velocidade espacial horária do líquido, que é a razão do débito de volume de líquido por hora para o volume de catalisador. Um sistema que apresente um débito de 2 m3/h e 1 m3 de catalisador terá uma VSHL de 2 (as unidades são 1/h). A VSHL é inversamente proporcional ao tempo de residência.

[0082] A corrente de matéria-prima biológica pré-tratada 11 é introduzida ao mesmo tempo que uma corrente de hidrogênio 16 de uma zona de produção de hidrogênio 15 para a zona de hidrorrefinamento 17. A zona de produção de hidrogênio 15 geralmente é uma seção na qual a corrente de alimentação com hidrocarboneto é utilizada para produzir quimicamente o hidrogênio gasoso.

[0083] Embora isso não esteja ilustrado, a corrente de matéria-prima biológica pré-tratada pode ser transformada com uma outra corrente compatível, em particular uma corrente de alimentação de origem petrolífera, como o LCO (óleo leve de reciclagem), o diesel, o querosene, HCGO, LCGO, VGO ou o óleo de pirólise, ou qualquer de suas combinações, com a condição de que alguns ajustes sejam feitos na concepção, como um técnico no assunto reconhecerá. Em particular, em função da quantidade de matéria-príma cotransformada, a invenção é suscetível de incluir uma etapa de eliminação de enxofre, como um tratamento por aminas ou um adsorvente de aprisionamento do enxofre na seção de recuperação de frações leves além da pré-coluna de proteção contra o enxofre que é utilizado para proteger a unidade de produção de H2. De fato, o catalisador utilizado em reformação do metano a vapor (SMR) ou em outras tecnologias, exige pequenas quantidades de H2S na corrente de alimentação. O teor de matéria-prima biológica pré-tratada pode estar compreendido entre 100 e 50% da corrente de alimentação total, preferivelmente entre 99 e 60%, mais preferivelmente entre 95 e 60% em peso, mais preferivelmente entre 93 e 80% em peso da corrente de alimentação total. Esses intervalos são ótimos para poder utilizar o propano produzido, mais especificamente durante o hidrotratamento da matéria-prima biológica.

[0084] Entretanto, em uma modalidade da invenção em que o hidrorrefinamento da corrente de alimentação compatível produz quantidades significativas de frações leves, poderia ser interessante cotransformar mais de 50% da corrente de alimentação combinada e até 90% desta. Um dos exemplos desta modalidade seria o caso em que a corrente de alimentação compatível se compõe de hidrocarbonetos na faixa de ebulição de VGO e a zona de hidrorrefinamento inclui um catalisador de hidrocraqueamento. Como descrito na literatura, a transformação por hidrocraqueamento de componentes hidrocarbonados produz uma quantidade significativa de componentes hidrocarbonados do tipo frações leves. Esta modalidade da invenção permite, em seguida aos componentes do tipo frações leves, serem recuperados para completar o propano bioderivado na produção de hidrogênio.

[0085] Embora isso não esteja ilustrado, ele utiliza uma “etapa de geração de hidrogênio” tal como uma reforma do metano a vapor (SMR), uma reforma autotérmica ou uma oxidação parcial. Esta zona inclui frequentemente uma pré-coluna de proteção contra o enxofre a montante da etapa de geração de hidrogênio e uma etapa de purificação de hidrogênio a jusante da etapa de geração de hidrogênio. Além disso, a etapa de purificação de hidrogênio utiliza, em geral, a adsorção por inversão de pressão (PSA), mas pode usar igualmente outros meios, como a absorção por aminas, a metanação, etc. Embora o requerente se refira a reforma a vapor na presente invenção, qualquer tecnologia de produção de hidrogênio conhecida de um técnico no assunto poderia ser usada com a mesma finalidade.

[0086] Na etapa de hidrotratamento, o hidrogênio procedente da corrente de hidrogênio 16 é acrescentado para saturar as ligações duplas dos triglicerídeos de óleo vegetal saturadas procedentes da matéria-prima biológica 11 e eliminar o esqueleto propano, convertendo assim os triglicerídeos de óleo vegetal saturados em ácidos graxos. Finalmente, os ácidos graxos sofrem ou uma hidrodesoxigenação (por acréscimo de uma quantidade suplementar de hidrogênio, o oxigênio escapa sob forma de H2O), ou uma descarboxilação (o oxigênio escapa sob forma de CO2) sem acréscimo suplementar de hidrogênio), ou uma combinação das duas. Resulta uma corrente de efluente de hidrorrefinamento líquido 18 compreendendo uma mistura de hidrocarbonetos parafínicos e de frações leves. Esta etapa de hidrotratamento na zona de hidrorrefinamento 17 utiliza um catalisador sólido para catalisar as reações de hidrotratamento.

[0087] Os catalisadores descritos na literatura utilizam frequentemente metais do grupo VIII como o níquel ou o cobalto, sozinhos ou em combinação com metais do grupo VIB como o molibdênio ou o tungstênio. Os tipos de catalisador muito largamente descritos na literatura incluem as formas sulfuradas NiMo, CoMo e NiW sobre um suporte de alumina, bem como o níquel reduzido. Em função da matéria-prima biológica especificamente considerada, a reação se desenrola tipicamente a temperaturas reacionais geralmente compreendidas entre 180° e 400°C, uma pressão entre 10 bar e 150 bar e uma VSHL compreendida entre 0,1 e 10-1.

[0088] A zona de hidrorrevinamento pode incluir igualmente um catalisador que permita aos hidrocarbonetos parafínicos de cadeia linear sofrer uma isomerização dos alcenos e um craqueamento após as reações de hidrotratamento. O catalisador de isomerização/craqueamento pode estar presente igualmente em um estágio independente das reações de hidrotratamento ou compartilhar um estágio com as reações de hidrotratamento. Nos cenários em que a zona de hidrorrefinamento 17 inclui uma etapa de isomerização/hidrocraqueamento, a corrente de efluente de hidrorrefinamento 18 compreende o efluente líquido procedente da etapa de isomerização/hidrocraqueamento.

[0089] A zona de hidrorrefinamento 17 pode incluir um equipamento que permita ao excesso de hidrogênio e/ou de efluente líquido no reator ou nos reatores ser reciclado e voltar para a cuba ou as cubas de reação. A zona de hidrorrefinamento pode separar também, seletivamente, o dióxido de carbono do efluente de reator com o auxílio de técnicas tais como a absorção por aminas ou a separação sobre membrana.

[0090] A corrente de efluente de hidrorrefinamento líquido 18 compreendendo uma mistura de hidrocarbonetos parafínicos é introduzida, em seguida, ao mesmo tempo que um fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves 10a em uma zona de recuperação de frações leves 19. A zona de recuperação de frações leves pode utilizar um contatador de estágio único, mas utilizará tipicamente um receptáculo único de vários estágios, tal como uma coluna de destilação.

[0091] A zona de recuperação de frações leves 19 da invenção do requerente funciona a pressão elevada, e o fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves 10a que serve para eliminar o propano do efluente líquido do reator de hidrorrefinamento é adaptado e utilizado igualmente como corrente de alimentação para a zona de produção de hidrogênio, como detalhado mais adiante na presente invenção. O fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves 10a é tipicamente uma corrente de vapor principalmente composta de hidrocarbonetos leves, tais como o metano ou o gás natural.

[0092] Embora isto não esteja ilustrado na figura 1, é igualmente possível obter o fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves a partir de uma outra fonte renovável, como por exemplo, um gás leve procedente de uma unidade de pirólise de biomassa ou de uma unidade de digestão de gás ou de uma unidade de pirólise de resíduos e/ou de plásticos ou de qualquer outra unidade de transformação de uma matéria-prima renovável.

[0093] A utilização do mesmo fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves como corrente de alimentação na zona de produção de hidrogênio 15 é vantajosa no sentido de que ele deve estar presente a uma pressão moderada para poder entrar no sistema de produção de hidrogênio, tal como um vaporreformador.

[0094] Assim, sua utilização como fluido de dessorção na zona de recuperação de frações leves 19 lhe permite funcionar a pressão elevada.

[0095] O propano, um subproduto importante das reações de hidrotratamento, constitui uma matéria-prima adaptada a numerosos procedimentos de produção de hidrogênio. Utilizando a zona de recuperação de frações leves, as frações leves produzidas na zona de hidrorrefnamento, a saber: o propano, podem ser utilizadas na produção de hidrogênio. Isto permite ao hidrogênio ser produzido, pelo menos em parte, a partir de uma matéria-prima renovável e reduzir a quantidade de matéria-prima que deve ser importada a partir de outras fontes.

[0096] A corrente de efluente líquido de hidrorrefinamento 18 é separada na zona de recuperação de frações leves 19 em uma corrente de vapor de frações leves recuperadas 20 e uma corrente de efluente líquido, cujos gases foram dessorvidos 22. A corrente de frações leves recuperadas 20 compreende geralmente propano, outras frações leves produzidas na zona de hidrorrefinamento 17 e componentes do fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves 10a.

[0097] A corrente de efluente líquido cujos gases foram dessorvidos 22 compreende tipicamente hidrocarbonetos parafínicos e, portanto, está adaptada a uma transformação posterior um número qualquer de processos conhecidos de um técnico no assunto de produtos comerciáveis, inclusive o carburante diesel, o querosene, o carburante dos aviões a reação, o gasóleo e/ou a nafta. A corrente de efluente líquido cujos gases foram dessorvidos 22 pode conter igualmente frações leves dissolvidas procedentes da zona de recuperação dos hidrocarbonetos leves. Essas frações leves, após separação seguindo a transformação posterior, podem ser utilizadas como gás carburante.

[0098] A zona de produção de hidrogênio 15 compreende tipicamente uma pré-coluna de proteção contra o enxofre, um vaporreformador e uma seção de adsorção por inversão de pressão (PSA) (todos não ilustrados). Uma corrente de purga de zona de hidrorrefinamento 14 compreendendo hidrogênio e outras frações leves é enviada igualmente para a zona de produção de hidrogênio 15 a montante da pré-coluna de proteção contra o enxofre, do vaporreformador ou da PSA. Se eles forem enviados a montante do vaporreformador, os hidrocarbonetos da corrente de purga da zona de hidrorrefinamento 14 podem ser convertidos em hidrogênio. A corrente de purga da zona de hidrorrefinamento 14 pode ser enviada alternativamente à PSA se a conversão das frações leves da corrente não for requerida; isto pode ser mais desejável em certos casos na medida em que a corrente frequentemente é rica em hidrogênio.

[0099] Como mencionado acima, a utilização do mesmo fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves 10a como corrente de alimentação da zona de produção de hidrogênio 15 gera eficácia no processo. A figura 1 ilustra a modalidade em que a corrente de alimentação com hidrocarbonetos leves 10 é utilizada, ao mesmo tempo, como fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves 10a e como corrente de alimentação da zona de produção de hidrogênio 10b. a corrente de alimentação de produção de hidrogênio 10b é combinada em seguida com a corrente de frações leves recuperadas 20 e a corrente combinada 12 é utilizada como combustível e enviada para a zona de produção de hidrogênio 15.

[00100] Frequentemente, a corrente de alimentação da zona de produção de hidrogênio 15, quer se trate de gás natural quer de outro, precisa de uma compressão para atingir a instalação. Neste cenário, a corrente de alimentação comprimida pode ser utilizada como fluido de dessorção como descrito acima, mas é igualmente possível obter um efeito semelhante fazendo funcionar a zona de recuperação de frações leves 19 à baixa pressão com o gás da corrente de alimentação com frações leves 10a à baixa pressão, depois introduzindo, em cascata, a corrente de frações leves recuperadas 20 na etapa de compressão; isto permite à corrente de frações leves recuperadas 20 e à corrente de alimentação da zona de produção de hidrogênio 10b compartilhar um mesmo equipamento de compressão.

[00101] Embora isso não esteja ilustrado na figura 1, é igualmente possível enviar, primeiramente, a corrente de efluente líquido cujos gases foram dessorvidos 22, com a corrente de hidrogênio 16, para uma etapa de isomerização ou de hidrocraqueamento para criar os carburantes à base de destilados médios e na qual o hidrogênio em excesso não utilizado no processo de isomerização ou de hidrocraqueamento é introduzido, em seguida, em cascata, na zona de hidrorrefinamento1 7.

[00102] Embora isso não esteja ilustrado e em função das características da instalação particular considerada, a corrente de alimentação de produção de hidrogênio 10b e o fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves 10a podem provir de fontes diferentes. Além disso, e embora isso igualmente não esteja ilustrado, a corrente de alimentação de produção de hidrogênio 10b e a corrente de frações leves recuperadas 20 podem ser enviadas para a zona de produção de hidrogênio 15 sob forma de correntes distintas.

[00103] Em algumas aplicações, pode ser interessante recuperar o componente propano da corrente de frações leves recuperadas 20 como produto líquido comercializável. Neste caso e embora isso não esteja ilustrado na figura 1, a corrente de frações leves recuperadas 20 pode ser enviada para uma seção de recuperação de gás de petróleo liquefeito (GPL).

[00104] O “gás de petróleo liquefeito ou GPL” se compõe geralmente de propano, de butano, ou de uma mistura dos mesmos. A seção de recuperação de GPL pode recuperar o propano com o auxílio de membranas, de um fracionamento ou de qualquer combinação dos mesmos. Nesta etapa, o propano líquido comercializável ou o GPL é eliminado da corrente de frações leves recuperadas 20. A corrente de frações leves recuperadas 20 restante, que compreende gases leves tais como o metano e/ou o etano, pode ser utilizada, em seguida, como corrente de alimentação para o vaporreformador ou como combustível.

[00105] A invenção descrita aqui foi divulgada em termos de modalidades e de aplicações específicas. Entretanto, esses detalhes não podem ser considerados como sendo limitantes, e outras modalidades, à luz desta demonstração, seriam evidentes para os técnicos no assunto. Assim, deve-se entender que os desenhos e as descrições são ilustrativos de princípios da invenção e não deveriam ser interpretados como limitando seu campo de aplicação.

[00106] Exemplo:

[00107] A presente invenção vai ser descrita mais adiante pelo exemplo seguinte, que não deve ser interpretado como limitante de seu campo de aplicação.

[00108] Uma corrente de matéria-prima biológica pré-tratada 11 compreendendo óleo de soja é transformada em uma unidade de acordo com a figura 1, ao mesmo tempo que uma corrente de hidrogênio 16 procedente de uma zona de produção de hidrogênio 15. A zona de produção de hidrogênio 15 é uma unidade de reforma do metano a vapor (SMR).

[00109] As propriedades pertinentes dessa corrente de alimentação são repertoriadas na Tabela 1 abaixo:

[00110] Na etapa de hidrotratamento, hidrogênio é acrescentado para saturar as ligações duplas dos triglicerídeos de óleo vegetal insaturados procedentes da matéria-príma biolótica 11 e eliminar o esqueleto propano, convertendo assim os triglicerídeos de óleo vegetal saturados em ácidos graxos. Finalmente, os ácidos graxos sofrem ou uma hidrogesoxigenação (por acréscimo de uma quantidade suplementar de hidrogênio, o oxigênio escapa sob forma de H2O), ou uma descarboxilação (o oxigênio escapa sob forma de CO2 sem acréscimo suplementar de hidrogênio), ou uma combinação das duas. Daí resulta uma corrente de efluente de hidrrorrefinamento líquido 18 compreendendo uma mistura de hidrocarbonetos parafínicos e de frações leves.

[00111] Esta etapa de hidrotratamento na zona de hidrorrefinamento 17 utiliza um catalisador de NiMo sulfurado sobre um suporte de alumina. O catalisador se compões de 4% em peso de níquel e de 14% em peso de molibdênio.

[00112] A tabela 2 abaixo apresenta as condições da unidade de hidrotratamento:

[00113] A zona de hidrorrefinamento 17 não inclui separação seletiva do dióxido de carbono com o efluente de reator.

[00114] A corrente de efluente de hidrorrefinamento líquido 18 compreendendo uma mistura de hidrocarbonetos parafínicos é introduzida, em seguida, ao mesmo tempo que um fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves 10a em uma zona de recuperação de frações leves 19. A zona de recuperação de frações leves utiliza uma coluna de destilação funcionando a pressão elevada (3 MPa), e o fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves 10a que serve para eliminar o propano do efluente líquido do reator de hidrorrefinamento é utilizado como corrente de alimentação para a zona de produção de hidrogênio. O fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves 10a é uma corrente de vapor composta de hidrocarbonetos leves com uma composição apresentada na Tabela 3 abaixo.

[00115] A corrente de efluente líquido de hidrorrefinamento 18 é separada na zona de recuperação de frações leves 19 em uma corrente de vapor de frações leves recuperadas 20 e uma corrente de efluente líquido cujos gases estão dessorvidos 22. A corrente de frações leves recuperadas 20 compreende propano, outras frações leves produzidas na zona de hidrorrefinamento 17 e componentes no fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves 10a.

[00116] A Tabela 4 apresenta os rendimentos em produtos de acordo com a invenção e o estado da técnica.

[00117] O propano é enviado para a unidade de SMR com as frações leves da zona de recuperação. Isto permite produzir hidrogênio, pelo menos em parte, a partir de uma matéria-prima renovável e de reduzir, ao mesmo tempo, a matéria-prima importada na unidade de SMR. O hidrogênio procedente da seção de hidrorrefinamento que é purgado na SMR nos esquemas do estado da técnica necessita de um consumo suplementar de combustível e de uma capacidade hidráulica para a SMR sem contribuir favoravelmente para a produção de hidrogênio. Uma purga importante de hidrogênio para a SMR representa assim uma ineficácia significante do processo. De fato, de acordo com a tabela 4, o H2 purgado da seção de hidrorrefinamento para a SMR é reduzido em 50% em peso e o propano pode ser recuperado e dirigido para a SMR sem compressão suplementar. Dessa maneira, a presente invenção permite fornecer as vantagens de uma eliminação de propano a pressão elevada como a baixa pressão, sem apresentar as ineficácias maiores de uma ou outra das opções. Isto pode ser quantificado grosseiramente pelos “equivalentes de economia de H2”, que representam a diferença entre a capacidade de produção estequiométrica de hidrogênio do propano enviado para a SMR e a soma do H2 purgado para a SMR e perdido em combustível.

[00118] À luz do que precede, o esquema de transformação de acordo com a invenção é mais eficiente e utiliza o propano gerado pelo hidrorrefinamento de matérias-primas biológicas na fabricação de destilados médios.

Claims

Processo de hidrorrefinamento de matérias-primas biológicas, caracterizado pelo fato de que compreende:
- a) introduzir uma matéria-prima biológica pré-tratada e uma corrente de hidrogênio em uma zona de hidrorrefinamento que utiliza pelo menos um catalisador sólido para catalisar reações de hidrotratamento e produzir um efluente líquido de hidrorrefinamento;
- b) introduzir o dito efluente líquido de hidrorrefinamento e um fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves em uma zona de recuperação de frações leves, o dito fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves sendo posto em contato com o dito efluente líquido de hidrorrefinamento para criar uma corrente de frações leves recuperadas e uma corrente de efluente líquido, cujos gases foram dessorvidos; e
- c) introduzir a dita corrente de frações leves recuperadas em uma zona de produção de hidrogênio, a dita zona de produção de hidrogênio utilizando os hidrocarbonetos presentes na dita corrente de frações leves recuperadas como matéria-prima para criar pelo menos uma parte da dita corrente de hidrogênio utilizado na etapa (a).
Processo de hidrorrefinamento de matérias-primas biológicas em carburantes hidrocarbonados à base de destilados médios, caracterizado pelo fato de que compreende:
- a) introduzir uma matéria-prima biológica pré-tratada e uma corrente de hidrogênio em uma zona de hidrorrefinamento que utiliza um catalisador sólido para catalisar reações de hidrotratamento e produzir um efluente líquido de hidorrefinamento;
- b) introduzir o dito efluente líquido de hidrorrefinamento e um fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves na zona de recuperação de frações leves, o dito fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves sendo posto em contato com o dito efluente líquido de hidrorrefinamento para criar uma corrente de frações leves recuperadas e uma corrente de efluente líquido após dessorção;
- c) introduzir a dita corrente de frações leves recuperadas em uma zona de separação de frações leves para criar uma corrente de GPL e uma corrente de gases residuais leves; e
- d) introduzir a dita corrente de gases residuais leves em uma zona de produção de hidrogênio, a dita zona de produção de hidrogênio utilizando os hidrocarbonetos presentes na dita corrente de gases residuais leves como matéria-prima para criar pelo menos uma parte da dita corrente de hidrogênio utilizado na etapa (a).
Processo de hidrorrefinamento de matérias-primas biológicas, caracterizado pelo fato de que compreende:
- a) introduzir uma matéria-prima biológica pré-tratada e uma corrente de hidrogênio em uma zona de hidrorrefinamento que utiliza pelo menos um catalisador sólido para catalisar reações de hidrotratamento e produzir um efluente líquido de hidrorrefinamento;
- b) introduzir o dito efluente líquido de hidrorrefinamento e um fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves em uma zona de recuperação de frações leves, o dito fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves sendo posto em contato com o dito efluente líquido de hidrorrefinamento para criar uma corrente de frações leves recuperadas e uma corrente de efluente líquido cujos gases foram dessorvidos;
- c) introduzir a dita corrente de efluente líquido cujos gases foram dessorvidos em uma zona de hidrorrefinamento secundário que utiliza pelo menos um catalisador sólido secundário para catalisar reações de hidrorrefinamento suplementares para produzir um efluente líquido de hidrorrefinamento segundário;
- d) introduzir a dita corrente de frações leves recuperadas em uma zona de produção de hidrogênio, a dita zona de produção de hidrogênio utilizando os hidrocarbonetos presentes na dita corrente de frações leves recuperadas como matéria-prima para criar uma corrente de efluente vapor rico em hidrogênio;
- e) introduzir a dita corrente de efluente vapor rico em hidrogênio na dita zona de hidrorrefinamento secundário; e
na qual o hidrogênio em excesso procedente da dita zona de hidrorrefinamento secundário é introduzido, em seguida, em cascata, na dita zona de hidrorrefinamento.
Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a dita corrente de efluente líquido cujos gases foram dessorvidos é transformada, em seguida, mais adiante para a fabricação de carburantes hidrocarbonados à base de destilados médios com o auxílio de um ou vários processos escolhidos no grupo constituído por eliminação dos gases dissolvidos, fracionamento do produto líquido, uma etapa de reação de isomerização e/ou uma etapa de reação de hidrocraqueamento.
Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a dita corrente de efluente líquido cujos gases foram dessorvidos é transformada, em seguida, mais adiante para a fabricação de carburantes hidrocarbonados à base de destilados médios com o auxílio de uma etapa de isomerização, no qual a dita etapa de isomerização cria uma corrente de efluente vapor rico em hidrogênio e no qual o dito efluente vapor rico em hidrogênio é introduzido, em seguida, em cascata, na dita zona de hidrorrefinamento.
Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a dita corrente de efluente líquido cujos gases foram dessorvidos é transformada, em seguida, mais adiante para a fabricação de carburantes hidrocarbonados à base de destilados médios com o auxílio de uma etapa de hidrocraqueamento, no qual a dita etapa de hidrocraqueamento cria uma corrente de efluente vapor rico em hidrogênio e no cal o dito efluente vapor rico em hidrogênio é introduzido, em retorno, em cascata, na zona de hidrorrefinamento.
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita zona de recuperação de frações leves funciona a uma pressão superior a 5 bars.
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a zona de hidrorrefinamento da etapa a) produz um efluente vapor e no qual o dito efluente vapor é separado mais adiante em uma corrente enriquecida com hidrocarbonetos e uma corrente enriquecida com hidrogênio, e no qual a dita corrente enriquecida com hidrocarbonetos e misturada, em seguida, à dita corrente de frações leves recuperadas e no qual a dita corrente enriquecida com hidrogênio e a mistura da dita corrente enriquecida com hidrocarbonetos e da dita corrente de frações leves recuperadas são enviadas separadamente para a dita zona de produção de hidrogênio.
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma parte da dita corrente de hidrogênio criada na etapa c) ou d) é utilizada no hidrorrefinamento no exterior da dita zona de hidrorrefinamento.
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte do dito hidrogênio procedente da dita zona de produção de hidrogênio é enviada para uma etapa de isomerização antes de introduzir, em cascata, hidrogênio em excesso na dita zona de hidrorrefinamento e no qual o efluente líquido cujos gases foram dessorvidos é transformado mais adiante na dita etapa de isomerização para a fabricação de carburantes hidrocarbonados à base de destilados médios.
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dito fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves pode ser uma corrente compreendendo metano, etano, gás natural, gás combustível, um produto leve de desetanisador, um produto leve de desmetanizador, uma corrente obtida a partir de uma outra fonte renovável, um gás leve procedente de uma unidade de pirólise de biomassa ou de uma unidade de digestão de gás ou de uma unidade de pirolise de resíduos e/ou de plásticos ou de qualquer outra unidade de transformação de uma matéria-prima renovável, ou de misturas das mesmas.
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita zona de hidrorrefinamento inclui uma etapa de hidrotratamento e uma etapa de isomerização e/ou a zona de hidrorrefinamento secundário inclui uma etapa de isomerização.
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dito hidrorrefinamento inclui uma etapa de hidrotratamento e uma etapa de isomerização e/ou a zona de hidrorrefinamento secundário inclui uma etapa de isomerização e no qual a dita etapa de isomerização utiliza pelo menos um catalisador de isomerização sólido que é diferente do dito catalisador sólido.
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dito hidrorrefinamento inclui uma etapa de hidrotratamento e uma etapa de isomerização e no qual há uma etapa de separação e no qual há uma etapa de separação interestágio entre a dita etapa de hidrotratamento e a dita etapa de isomerização na qual os gases leves são separados dos ditos carburantes hidrocarbonados à base de destilados médios.
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita corrente de frações leves recuperadas é misturada a uma corrente de alimentação suplementar antes da introdução na dita zona de produção de hidrogênio.
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita corrente de frações leves recuperadas é misturada a uma corrente de alimentação suplementar antes da introdução da dita zona de produção de hidrogênio e no qual: ou a dita corrente de alimentação suplementar é fornecida a partir da mesma fonte que fornece o dito fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves, ou a dita corrente de alimentação suplementar e fornecida a partir de uma fonte diferente daquela que fornece o dito fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves.
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita matéria-prima biológica é escolhida no grupo compreendendo: óleo de colza, óleo de soja, óleo de milho, óleo de coco, azeite de oliva, olho de linhaça, óleo de girassol, óleo de dendê, óleo de jatropha, óleo de mostarda, óleo de amendoim, óleo de cânhamo, óleo de algodão, a matéria graxa de porco, a matéria graxa de ave, banha, manteiga, sebo, ou qualquer de suas combinações.
Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a dita zona de separação de frações leves cria uma corrente de produto líquido compreendendo hidrocarbonetos da gama das naftas mais pesadas do que o n-butano além da dita corrente de GPL e da dita corrente de gases residuais leves.
Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a dita corrente de efluente líquido de hidrorrefinamento secundário é transformada, em seguida, mais adiante para a fabricação de carburantes hidrocarbonados à base de destilados médios com o auxílio de um ou de vários processos escolhidos no grupo constituído pela eliminação dos gases dissolvidos e/ou o fracionamento do produto líquido.
processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a dita zona de recuperação de frações leves inclui uma etapa de eliminação dos gases dissolvidos na qual os gases leves são separados dos ditos carburantes hidrocarbonados à base de destilados médios após a posta em contato do efluente líquido de hidrorrefinamento com o fluido de dessorção de hidrocarbonetos leves.
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita matéria-prima biológica está em uma mistura ou uma corrente de alimentação combinada com uma matéria-prima à base de hidrocarbonetos de petróleo, e a matéria-prima à base de hidrocarbonetos de petróleo é cotransformada com a dita matéria-prima biológica, eventualmente no qual a matéria-prima à base de hidrocarbonetos de petróleo é escolhida no grupo que compreende LCO (óleo leve de reciclagem), diesel, querosene, HCGO, LCGO, VGO ou óleo de pirólise ou qualquer de suas combinações.