BR112013012876B1 - Processo e sistema para produzir componenetes de combustível a partir de um material de origem biológica, componentes de combustível, uso de componentes de combustível, mistura, e, uso de uma mistura - Google Patents
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Abstract
processo e sistema para produzir componentes de combustível a partir de um material de origem biológica, componentes de combustível, uso de componentes de combustível, mistura, e, uso de uma mistura a presente invenção refere-se a um processo e sistema para produzir componentes de combustível, e mais particularmente a um processo e system para produzir componentes de combustível a partir de um material de origem biológica. o processo é um processo de duas etapas ou de três etapas compreendendo purificar o material de alimentação por evaporação e refino do material de alimentação purificado na presença de, pelo menos, um catalisador para formar uma mistura de compostos hidrocarbonetos, a mistura a partir da qual os compostos hidrocarbonetos líquidos são separados e ainda fracionados em componentes de combustível. a presente invenção refere-se ainda a componentes de combustível obtidos pelo processo da presente invenção assim como ao uso dos componentes de combustível e uma mistura compreendendo os componentes de combustível.
Description
PROCESSO E SISTEMA PARA PRODUZIR COMPONENTES DE COMBUSTÍVEL A PARTIR DE UM MATERIAL DE ORIGEM BIOLÓGICA, COMPONENTES DE COMBUSTÍVEL, USO DE COMPONENTES DE COMBUSTÍVEL, MISTURA, E, USO DE UMA MISTURA
CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se a um processo e um sistema para produzir componentes de combustível e, mais particularmente, a um processo e um sistema para produzir componentes de combustível a partir de um material de origem biológica. O processo é um processo compreendendo purificar o material de alimentação e refinar o material de alimentação purificado para formar uma mistura de compostos hidrocarbonetos e, a partir desta mistura, os compostos hidrocarbonetos líquidos são separados e ainda fracionados em componentes de combustível. A presente invenção refere-se ainda a componentes de combustível obtidos pelo processo da presente invenção, bem como ao uso dos componentes de combustível, e uma mistura compreendendo os componentes de combustível.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [002] As matérias-primas de origem biológica são fontes potenciais de vários biocombustíveis ou componentes biocombustíveis. Estas matériasprimas podem ser convertidas em biocombustíveis, alimentando a matéria prima através de um reator catalítico por contato do mesmo simultaneamente com gás hidrogênio. O produto resultante é retirado do reator, como uma corrente de produto que pode ser ainda fracionada, por exemplo, por destilação de modo a formar biocombustível/ componentes biocombustíveis.
[003] No entanto, existem vários problemas relacionados com os processos de produção de biocombustíveis a partir de matérias-primas de origem biológica, tais como o envenenamento e entupimento do material de catalisador usado nos processos de produção. Existem impurezas das
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 7/52 / 38 matérias-primas de origem biológica, tais como metais e sólidos que causam a inativação do material catalisador e impedem que ele funcione apropriadamente. A fim de evitar a inativação do catalisador e prolongar a sua vida útil, a matéria-prima pode ser purificada e/ou pré-tratada antes da alimentação da mesma para o processo de hidrotratamento. A purificação das matérias-primas de origem biológica, para serem apropriadas para alimentação para um processo catalítico, também é difícil. O estado da técnica descreve várias maneiras de alcançar isso. No entanto, todas apresentam problemas e a qualidade da matéria-prima não é sempre no nível desejado para a etapa catalítica ser capaz de funcionar de forma mais eficiente.
[004] Uma possibilidade de purificação e/ou um pré-tratamento de matéria-prima de origem biológica, a ser alimentada com processos de hidrotratamento catalítico é de troca iônica com uma resina de troca iônica ácida. Outra possibilidade é o uso de métodos tais como adsorção sobre um material apropriado, troca iônica, ou lavagem com ácido para remover os metais alcalinos e metais de alcalinos-terrosos (Na, K, Ca). Ainda outra possibilidade é o uso de desengomagem para remover metais na alimentação. Desengomagem é realizada por lavagem da alimentação biológica a 90 105°C, 300-500 kPa (a), com H3PO4, NaOH e água mole e separando as gomas formadas. Uma grande quantidade de componentes metálicos, que são prejudiciais para o catalisador de hidrotratamento, é removida a partir da carga de alimentação, durante a fase de desengomagem.
[005] Se a matéria-prima de origem biológica contém talol, a remoção de piche do talol bruto pode ser usada para remover impurezas do talol. Talol sem piche é obtido por evaporação de talol bruto, por exemplo, evaporador de película fina. Documento de patentes US 5.705.722 descreve a conversão de ácidos graxos insaturados, por exemplo, ácidos graxos de talol à nafta e melhoradores de cetano dos combustíveis diesel. De acordo com o documento, uma carga de alimentação compreendendo talol é alimentada
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 8/52 / 38 através de um reator de hidrodeoxigenação contendo Catalisador NiMo/CoMo onde ele é colocado em contato com gás hidrogênio. O produto resultante é retirado do reator, como uma corrente de produto que é ainda fracionada por destilação, em nafta e destilado médio, que é dito como sendo usado como um melhorador de cetano. Além disso, um resíduo é retirado do reator. No entanto, este processo tem desvantagens, como por exemplo, o rendimento de biocombustíveis e componentes biocombustíveis, por exemplo, melhoradores de nafta e de cetano é baixo. Isto é devido ao fato de, na remoção de piche, uma grande quantidade de matéria-prima valiosa para hidrogenação é perdida como resíduo, isto é, piche. De acordo com o documento, o resíduo é usado como tal como combustível para caldeiras.
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [006] Um objeto da presente invenção é, assim, prover um processo e um sistema para implementar o processo, de modo a superar os problemas acima mencionados. Os objetos da invenção são conseguidos por um processo e um sistema, os quais são caracterizados pelo que está estabelecido nas reivindicações independentes. As formas de realização preferidas da invenção são descritas nas reivindicações dependentes.
[007] A invenção é baseada na ideia de purificar o material de origem biológica e hidroprocessar o material purificado de origem biológica para formar uma mistura de compostos hidrocarbonetos, separar os compostos gasosos a partir da referida mistura de compostos hidrocarbonetos, para formar compostos hidrocarbonetos líquidos e fracionar referidos compostos hidrocarbonetos líquidos para obter componentes de combustível. A purificação do material de origem biológica é realizada por evaporação.
[008] Por evaporação significa-se neste contexto qualquer método apropriado de separação para separar dois ou mais componentes um do outro, tais como os gases de líquido, cujo método de separação é baseado no uso das diferenças na pressão de vapor dos componentes. Exemplos de tais métodos
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 9/52 / 38 de separação são evaporação, destilação instantânea ‘flash’ e destilação. Exemplos de métodos de evaporação apropriados são aqueles que usam a tecnologia de evaporação de película fina. Os evaporadores podem, assim, ser selecionados dentre o grupo de evaporador de película fina, evaporador de película descendente, evaporador de trajeto curto, aparelho de destilação molecular de placa e ainda qualquer outro evaporador usando tecnologia de evaporação de película fina. A unidade de evaporação pode compreender um, dois, três ou mais evaporadores, que podem ser qualquer um do mesmo tipo ou de tipo diferente e são selecionados independentemente dentre os métodos de separação apropriados apresentados acima. Se a unidade de evaporação compreende mais de um evaporador, os evaporadores são dispostos em série. [009] Uma vantagem do processo e sistema da invenção é que quando o material de origem biológica é evaporado, as impurezas, tais como metais e os sólidos são retidos no concentrado e o condensado recuperado a partir da evaporação está pronto para ser alimentado ao reator de hidroprocessamento. Se a evaporação é realizada em duas etapas, ou seja, a unidade de evaporação compreende dois evaporadores, água e componentes leves são primeiro evaporados a partir do material de origem biológica, a fim de tornar a segunda etapa de evaporação mais eficiente. Além disso, o risco de ser transportado é reduzido de uma forma controlada. Se a evaporação é realizada em três etapas, isto é, a unidade de evaporação compreende três evaporadores, água e componentes leves são primeiramente evaporados a partir do material de origem biológica, na primeira etapa de evaporação, a fim de tornar as seguintes etapas de evaporação mais eficientes. Na segunda e terceira etapas de evaporação a fração residual contendo piche é minimizada por evaporação do produto líquido da primeira etapa de evaporação. A vantagem de utilizar uma unidade de evaporação de três etapas é que a segunda etapa de evaporação pode ser um evaporador pequeno e barato que remove os componentes leves a partir do material. A terceira etapa de evaporação
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 10/52 / 38 seguinte também pode ser menor e mais barata do que a segunda etapa em evaporação de duas fases. Consequentemente, uma unidade de evaporação de três etapas pode ser mais barata do que uma unidade de evaporação de duas etapas. A fração pesada a partir da segunda etapa de evaporação é dirigida para o terceiro evaporador, a partir do qual a fração pesada é removida.
[0010] Uma vantagem de tal purificação com uma evaporação de duas, três ou mais etapas é que a ebulição acontece de uma forma mais controlada, porque os componentes leves de baixo ponto de ebulição, isto é, componentes com um ponto de ebulição de 150 - 210°C, preferivelmente 150 - 170°C, em pressão normal, não causam tanto “transporte, isto é, a migração de compostos tendo uma faixa de ponto de ebulição na extremidade superior das faixas do ponto de ebulição acima, bem como para impurezas para o vapor na etapa de evaporação subsequente. Os componentes leves podem ser, se desejado, retornados de volta para o material de origem biológica ou refinadas ainda em outro processo ou vendidos como tal.
[0011] Uma vantagem da presente invenção em comparação com as conhecidas na técnica anterior é que o material de origem biológica purificado de acordo com a presente invenção está pronto para ser alimentado para o hidroprocessamento e o hidroprocessamento é capaz de produzir componentes de combustível com um rendimento excelente. Especialmente quando a alimentação contém talol, o processo da invenção é vantajoso em comparação com os que são conhecidos da técnica anterior. Uma vantagem da presente invenção é que o piche pode ser evitado nas frações de produto. Outra vantagem da presente invenção é que as propriedades de fluxo frio do combustível são melhoradas quando os componentes de combustível da presente invenção são usados em uma poça de combustíveis.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0012] No que se segue a invenção será descrita em maior detalhe por meio de formas de realização preferidas com referência aos desenhos anexos, em
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 11/52 / 38 que:
- A Figura 1 mostra um sistema de acordo com a presente invenção para o processo de produção dos componentes de combustível;
- A Figura 2 mostra outro sistema de acordo com a presente invenção para a produção dos componentes de combustível;
- A Figura 3 mostra como o gráfico de barras de pontos de névoa (CP) e pontos de entupimento de filtragem a frio (CFPP) das amostras preparadas no Exemplo 3.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0013] A presente invenção refere-se a um processo para produzir componentes de combustível a partir de um material de origem biológica, o processo compreendendo as seguintes etapas:
a) evaporar o material de origem biológica para remover impurezas a partir do material de origem biológica para produzir material biológico purificado,
b) hidroprocessar referido material biológico purificado na presença de gás hidrogênio e, pelo menos, um catalisador, para formar uma mistura de compostos hidrocarbonetos,
c) separar os compostos gasosos a partir da referida mistura de compostos hidrocarbonetos para obter compostos hidrocarbonetos líquidos,
d) fracionar referidos compostos hidrocarbonetos líquidos para obter componentes de combustível.
[0014] O processo ainda compreende uma etapa e) para reciclar uma porção dos compostos hidrocarbonetos líquidos obtidos a partir da separação ou fracionamento de volta para o hidroprocessamento.
[0015] O material de origem biológica é qualquer material de origem biológica. Preferivelmente, o material de origem biológica, é selecionado dentre um grupo consistindo de:
i) qualquer tipo de gorduras, qualquer tipo de ceras, gorduras
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 12/52 / 38 vegetais, óleos vegetais, ceras vegetais, gorduras animais, óleos animais, ceras animais; gorduras de peixe, óleos de peixe, ceras de peixe, e ii) ácidos graxos ou ácidos graxos livres obtidos a partir de gorduras vegetais, óleos vegetais, ceras vegetais, gorduras animais, óleos animais, ceras animais, as gorduras de peixe, óleos de peixe, ceras de peixe e as misturas dos mesmos, por hidrólise, transesterificação ou pirólise, e iii) ésteres obtidos a partir de gorduras vegetais, óleos vegetais, ceras vegetais, gorduras animais, óleos animais, ceras animais, gorduras de peixe, óleos de peixe, ceras de peixe e misturas dos mesmos por transesterificação, e iv) sais de metal de ácidos graxos obtidos a partir de gorduras vegetais, óleos vegetais, ceras vegetais, gorduras animais, óleos animais, ceras animais; gorduras de peixe, óleos de peixe, ceras de peixe e as misturas dos mesmos por saponificação, e
v) anidridos de ácidos graxos a partir de óleos vegetais, gorduras vegetais, ceras vegetais, gorduras animais, óleos animais, ceras animais, gorduras de peixe, óleos de peixe, ceras de peixe e misturas dos mesmos, e vi) ésteres obtidos por esterificação de ácidos graxos livres de origem vegetal, animal e de peixe com alcoóis, e vii) alcoóis graxos ou aldeídos obtidos como produtos de redução de ácidos graxos a partir de óleos vegetais, gorduras vegetais, ceras vegetais, gorduras animais, óleos animais, ceras animais; gorduras de peixe, óleos de peixe, ceras de peixe e as misturas dos mesmos, e viii) gorduras e óleos de tipo de alimento reciclado, e gorduras, óleos e ceras obtidos por engenharia genética, ix) ácidos dicarboxílicos, incluindo dióis ou polióis, hidroxicetonas, hidroxialdeídos, ácidos hidroxicarboxílicos, e compostos de enxofre di- ou multifuncionais correspondentes, compostos de nitrogênio diou multifuncionais correspondentes, e
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x) compostos derivados de algas, mofos, leveduras, fungos e/ou outros microrganismos capazes de produzir os compostos mencionados em de i) a ix), ou compostos semelhantes aos mesmos, xi) misturas do referido material de origem biológica.
[0016] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o material de origem biológica é selecionado dentre o grupo constituído por óleos de peixe, tais como óleo de arenque do Báltico, óleo de salmão, óleo de arenque, óleo de atum, óleo de anchova, óleo de sardinha, óleo de cavala; e óleos vegetais como óleo de semente de colza, óleo de colza, óleo de canola, talol, talol bruto, óleo de semente de girassol, óleo de soja, óleo de milho, óleo de cânhamo, óleo de semente de linho, azeite, óleo de semente de algodão, óleo de mostarda, óleo de palma, óleo de amendoim, óleo de mamona, óleo de semente de jatrofa, óleo de semente de Pongamia pinnata, óleo de semente de palma, e óleo de coco, e gorduras animais tais como banha, sebo, banha derretida e coada e sebo derretido e coado, e gorduras e óleos de tipo de alimento reciclado e residual, bem como gorduras, ceras e óleos produzidos por engenharia genética; ceras animais tais como cera de abelha, cera chinesa (cera de insetos), cera de shellac, e lanolina (cera de lã), ceras vegetais, tais como cera de carnaúba, cera de Ouricouri, óleo de semente de jojoba, cera de candelila, cera de esparto, cera do japão, óleo de farelo de arroz, terpenos, terpinóis e triglicerídeos ou misturas dos mesmos.
[0017] De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, o material de origem biológica é talol ou talol bruto.
[0018] A evaporação no processo é realizada com qualquer unidade de evaporação apropriado disponível comercialmente. Preferivelmente, a evaporação é efetuada em um evaporador usando tecnologia de evaporação de película fina. Nesta forma de realização da invenção, o evaporador, portanto, pode ser selecionado dentre o grupo de evaporador de película fina, evaporador de película descendente, evaporador de trajeto curto, aparelho de
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 14/52 / 38 destilação molecular de placa e ainda qualquer outro evaporador usando tecnologia de evaporação de película fina. O evaporador de película descendente refere-se a um evaporador de tubo de película descendente.
[0019]Em uma forma de realização da invenção, a evaporação compreende uma combinação de evaporação de película fina e evaporação de trajeto curto. Em outra forma de realização da invenção, a evaporação compreende uma combinação de evaporação de película fina, evaporação em dispositivo de destilação molecular de placa e evaporação de trajeto curto. Ainda em outra forma de realização da invenção, a evaporação compreende uma combinação de evaporação de película descendente e evaporação de película fina.
[0020] Quando a evaporação é realizada, as impurezas, tais como metais e os sólidos contidos no material de origem biológica são retidos no concentrado, recuperado a partir da unidade de evaporação. A evaporação do material de origem biológica pode ser realizada em uma, duas, três ou mais etapas. Tendo mais do que uma etapa de evaporação proporciona a vantagem de que a ebulição nas etapas de evaporação após a primeira etapa ocorre de uma forma mais controlada, porque os componentes leves de baixo ponto de ebulição não causam tanto “transporte, isto é, a migração das impurezas para o vapor. Os compostos leves separados na primeira etapa podem ser reciclados de volta para a unidade de evaporação ou para outra etapa de processo e refinados na outra linha de produção ou vendidos assim. No caso em que a alimentação é talol bruto, os compostos leves compreendem componentes com ponto de ebulição de 150-210°C em pressão normal, preferivelmente 150 - 170°C, tais como componentes de terebentina e componentes leves com ponto de ebulição em uma faixa de ebulição semelhante à de terebentina. De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a evaporação é efetuada em um evaporador usando tecnologia de evaporação de película fina. O evaporador pode, assim, ser selecionado dentre o grupo de evaporador de película fina, evaporador de
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 15/52 / 38 película descendente, evaporador de trajeto curto, aparelho de destilação molecular de placa e ainda qualquer outro evaporador usando tecnologia de evaporação de película fina.
[0021] A evaporação no processo compreende uma, duas, três ou mais etapas de evaporação.
[0022] Os metais e sólidos removidos a partir do material de origem biológica são, por exemplo, lignina, vários metais consistindo principalmente de Na, Fe, P, Si e sulfatos, por exemplo, Na2SO4 e H2SO4.
[0023] O processo da presente invenção compreende ainda uma etapa e) para reciclar uma porção dos compostos hidrocarbonetos líquidos obtidos a partir da separação ou fracionamento de retorno ao hidroprocessamento.
[0024] De acordo com uma forma de realização preferida da invenção, a evaporação é efetuada em duas etapas, alimentando o material de origem biológica para uma unidade de evaporação compreendendo dois evaporadores.
[0025] Na primeira etapa da evaporação, a água e componentes leves são removidos a uma temperatura entre 50 - 250°C e uma pressão de 5-100 mbar, preferivelmente a uma temperatura de 120-200°C e uma pressão de 10 55 mbar. O evaporador é preferivelmente um evaporador de película fina, ou um evaporador de película descendente. Na segunda etapa, a fração contendo piche é minimizada por evaporação do produto líquido da primeira etapa de evaporação a uma temperatura de 200-450°C e uma pressão de 0-50 mbar, preferivelmente 300-390°C e uma pressão de 0,01 - 15 mbar. O evaporador é preferivelmente um evaporador de película fina.
[0026] De acordo com outra forma de realização preferida da invenção, a evaporação é efetuada em três etapas por alimentação do material de origem biológica para uma unidade de evaporação compreendendo três evaporadores. [0027] Na evaporação em três etapas, na primeira etapa, água e componentes leves, leves e água são removidas a uma temperatura entre 50
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250°C e uma pressão de 5-100 mbar, preferivelmente a uma temperatura de 120-200°C e uma pressão de 10 - 55 mbar. O evaporador é preferivelmente um evaporador de película fina, ou um evaporador de película descendente. Na segunda etapa, o produto líquido da primeira etapa de evaporação é evaporado a uma temperatura de 180-350°C e uma pressão de 0,1-40 mbar, preferivelmente a uma temperatura de 200-270°C e uma pressão de 0,1-20 mbar. O evaporador é preferivelmente um aparelho de destilação molecular de placa ou um evaporador de película fina. Mais preferivelmente, o evaporador é um evaporador de película fina. O destilado da segunda etapa é recuperado como material purificado e a fração de líquido é dirigido para a terceira etapa de evaporação. Na terceira etapa, a fração contendo piche é minimizada por evaporação do produto líquido da segunda fase de evaporação a uma temperatura de 200-450°C e uma pressão de 0-50 mbar, preferivelmente a uma temperatura de 300-390°C e uma pressão de 0,01-10 mbar. O evaporador é preferivelmente um evaporador de trajeto curto, ou um evaporador de película fina. O material purificado recuperado a partir da terceira etapa é combinado com o material purificado da segunda etapa e usado como material de alimentação para hidroprocessamento.
[0028] Como um resultado da purificação, metais, tais como Na, P e Si são removidos a partir do material de origem biológica. Metais desativam catalisadores e, portanto, não são desejáveis em uma alimentação para um reator de hidroprocessamento. Uma vantagem da presente invenção é que o rendimento do material biológico purificado obtido a partir da evaporação é muito bom, 65-95%, em uma forma de realização preferível, 80-95% e em uma forma de realização mais preferível 88-94%. Após a purificação por evaporação, o material biológico purificado é alimentado para o hidroprocessamento.
[0029] No processo de acordo com a presente invenção, a evaporação é realizada de tal modo que a quantidade de resíduo da evaporação é muito
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 17/52 / 38 pequena, na faixa de 5 a 15%, preferivelmente menos de 10% e mais preferivelmente de cerca de 5 a 6% a partir da alimentação. Na remoção de piche de acordo com a técnica anterior, a quantidade de piche a partir da evaporação é de 20 a 30% da alimentação. No processo da invenção, as condições do processo (temperatura, pressão) da evaporação são controladas de tal modo que os componentes neutros pesados na alimentação são retirados com o condensado, e não retirados com a fração pesada como na técnica anterior de remoção de piche. Quando a quantidade da fração pesada é pequena, isso significa que a quantidade de material biológico purificado é maior do que a dos processos da técnica anterior.
[0030] Em uma forma de realização da invenção, a evaporação compreende mais do que uma das etapas de evaporação e os componentes leves são removidas a partir da primeira etapa de evaporação.
[0031] Em outra forma de realização da invenção, a evaporação compreende mais do que uma das etapas de evaporação e o condensado da primeira etapa de evaporação é recuperado e alimentado para uma segunda etapa de evaporação.
[0032] Além da seleção das condições ótimas de processo de evaporação, o catalisador no hidroprocessamento é selecionado de modo que seja capaz de transformar estes componentes neutros pesados no material purificado para os componentes biocombustíveis. Um catalisador HDO da técnica anterior não é capaz de fazer isso, o que pode ser claramente visto dos resultados do teste (Tabela 2), que são apresentados adiante no presente relatório descritivo: a curva de destilação mostra que a amostra 100% corte do meio CTO HDO não pode ser destilado até o final, mas uma quantidade de 9% do produto foi recuperada como um resíduo pesado. Nas amostras 100% corte do meio CTO HDO e 100% corte do meio CTO HDO + HW (Tabela 3), preparadas pelo processo da invenção, nenhum resíduo foi recuperado, mas as amostras puderam ser destiladas até o final (FBP <350°C).
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 18/52 / 38 [0033] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, entre a evaporação e hidroprocessamento, pode ocorrer eventualmente uma purificação adicional. A purificação adicional pode ser realizada usando um leito de guarda, isto é, um leito separado de pré-tratamento/purificação antes do hidroprocessamento. A purificação adicional pode também ser realizada por um leito de purificação ou seção localizada em conexão com o reator de hidroprocessamento. O processo da presente invenção compreende, opcionalmente, um ou mais leitos de guarda. O um ou mais leitos de guarda podem ser dispostos, quer para separar as unidades de leito de guarda e/ou no reator de hidroprocessamento.
[0034] O leito de guarda tem a tarefa de atuar contra substâncias nocivas na alimentação. O leito de guarda é tipicamente óxido de alumínio gama ativado ou algum catalisador de purificação disponível comercialmente. O material do leito de guarda também pode compreender materiais catalisadores que são capazes de catalisar reações de hidroprocessamento. O material do catalisador pode compreender o mesmo material/materiais que são usados no reator de hidroprocessamento. O leito de guarda ou as unidades de leito de guarda pode reter tanto as impurezas sólidas como as solvatadas da alimentação de origem biológica, tais como os agentes antiespumantes à base de silicone de um processo de talol e dos elementos químicos nocivos. O leito de guarda e/ou as unidades de leito de guarda pode ser aquecido, não aquecido, pressurizado ou não pressurizado, alimentado com gás hidrogênio ou sem gás hidrogênio. Preferivelmente, o leito de guarda e/ou as unidades de leito de guarda são aquecidas e não pressurizadas.
[0035] Existem basicamente dois tipos de leitos de guarda, ou seja, leitos de guarda ativos e inativos. Os leitos de guarda ativos tomam parte na purificação da alimentação e mudança da composição química da alimentação e podem ser colocados quer em unidades de leito de guarda separadas ou no interior do próprio reator de hidroprocessamento. Em uma forma de
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 19/52 / 38 realização, o leito de guarda ativo compreende apenas óxido de alumínio gama ativado. Em outra forma de realização, o leito de guarda ativo compreende materiais catalisadores capazes de catalisar reações de hidroprocessamento, como catalisador contendo metais do grupo VI e/ou VIII, ou misturas ou combinações dos mesmos, cujo catalisador é capaz de converter um material de alimentação biológico em componentes de combustível. Em outra forma de realização, o leito de guarda ativo compreende catalisador NiW ou uma mistura ou uma combinação de várias camadas finas ou leitos de catalisadores NiW e NiMo em um suporte selecionado dentre AEO3, zeólito, zeólito-Al2O3 e AEO3-SÍO2.
[0036] Os leitos de guarda inativos apenas tomam parte na purificação da alimentação. Estes leitos de guarda compreendem materiais passivos ou inertes apropriados. Os leitos de guarda separados podem ser multiplicados significando que se tem um ou vários leitos de guarda em um modo de reserva stand-by, em paralelo ou em série com o(s) leito(s) de guarda em usado.
[0037]De acordo com uma forma de realização da presente invenção, um material de alimentação lateral de origem biológica, pode ser opcionalmente introduzido no hidroprocessamento. Preferivelmente, a alimentação lateral compreende gorduras animais ou outros detritos de origem biológica apropriados para produzir combustível. Ao utilizar uma alimentação lateral, alcança-se o uso de uma faixa mais ampla de materiais de partida possíveis.
[0038] O processo da presente invenção compreende o hidroprocessamento de material biológico purificado na presença de, pelo menos, um catalisador, para formar uma mistura de componentes de combustível. O hidroprocessamento na presente invenção pode ser feito em uma, duas, três ou mais etapas.
[0039] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o hidroprocessamento é feito em uma etapa. O catalisador é um catalisador capaz de hidrodeoxigenação, isomerização, abertura do anel e craqueamento
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 20/52 / 38 do material biológico purificado para formar uma mistura de componentes de combustível. Nesta forma de realização, o catalisador é escolhido de modo que ele hidrata as ligações duplas do material biológico purificado alimentado para o hidroprocessamento. O catalisador remove heteroátomos das moléculas de alimentação, em especial oxigênio, por hidratação. O catalisador tem uma capacidade de hidrogenar as ligações olefínicas dos compostos na alimentação, abrindo em, pelo menos, um dos anéis bicíclicos e craqueando as cadeias laterais de cadeias de hidrocarbonetos. Em outras palavras, os hidrocarbonetos são hidrogenados, isomerizados e/ou craqueados em uma única etapa. O craqueamento/isomerização são controlados por meio de variáveis do processo, como pressão e/ou temperatura e pelas propriedades do catalisador, por exemplo, controlando a sua acidez. Ao mesmo tempo, os compostos de enxofre são reduzidos em sulfeto de hidrogênio. O catalisador contido no reator de hidroprocessamento é selecionado dentre catalisadores contendo metais do grupo VI e/ou VIII do Sistema Periódico, ou misturas ou combinações dos mesmos, cujo catalisador é capaz de converter o material de alimentação biológico em componente combustível em uma única etapa. Em uma forma de realização preferida da invenção, o catalisador compreende NiW, tipicamente em um suporte selecionado dentre AfCl·, zeólito, zeólitoAl2O3, e Al2O3-SiO2. Em outra forma de realização preferida da invenção, o catalisador compreende NiW em um suporte de Al2O3.
[0040] Em uma forma de realização ainda mais preferida do processo de uma etapa da presente invenção, o catalisador é uma mistura ou uma combinação de um catalisador de NiW com outro catalisador. Referido outro catalisador pode ser selecionado dentre qualquer um dos catalisadores contendo metais do grupo VI e/ou VIII do Sistema Periódico, tais como Ni, Co, Mo, Pt, Pd, ou misturas ou suas combinações, tais como NiMo, CoMo e tipicamente em um suporte selecionado dentre AfCl·, zeólito, zeólito-Al2O3 ou Al2O3-SiO2. Em uma forma de realização preferida, o outro catalisador é
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NiMo em um suporte de AI2O3. Em uma forma de realização preferida da invenção, o catalisador é uma combinação ou uma mistura ou uma combinação de várias camadas finas ou leitos de catalisadores NiMo e NiW. [0041] De acordo com outra forma de realização, o hidroprocessamento é realizado em duas etapas. Na primeira etapa, os ácidos graxos contidos no material de alimentação de origem biológica são convertidos em n-parafinas, e na segunda etapa, as n-parafinas obtidas são isomerizadas e/ou craqueadas. Na primeira etapa é usado um catalisador que tem um metal apropriado, tal como os metais do Grupo VIII e/ou VIB do Sistema Periódico podem ser usados. Os catalisadores apropriados são Pt, Pd, Ni, NiMo suportados ou um catalisador CoMo, sobre um suporte apropriado, tal como AFO.; e/ou SiO2. O catalisador usado na etapa de isomerização é, por exemplo, uma peneira molecular, que contém, como um metal, metais nobres do grupo VIII, tal como Pt e/ou Pd, ou um catalisador NiW em um suporte apropriado, como Al2O3, zeólito, zeólito-Al2O3 ou Al2O3-SiO2.
[0042] A fim de funcionar e permanecer ativos, os catalisadores usados na presente invenção precisam de enxofre orgânico. Portanto, quando a alimentação de origem biológica não contém, nela mesmo, enxofre ou a sua concentração de enxofre é muito baixa, enxofre adicional é alimentado à etapa de hidroprocessamento. O enxofre adicional pode ser alimentado para a etapa de hidroprocessamento em conjunto com a alimentação de origem biológica purificada ou ele pode ser alimentado separadamente para a etapa de hidroprocessamento. Enxofre adicional pode ser fornecido ao processo em forma gasosa, como sulfeto de hidrogênio, ou pode ser qualquer material que produz sulfeto de hidrogênio no processo, como compostos de enxofre orgânicos, tais como dissulfeto de dimetila. A quantidade de enxofre adicional depende da quantidade de enxofre presente na alimentação. Um versado na arte é capaz de determinar a quantidade de enxofre necessária, sem carga indevida. Geralmente, a razão de alimentação de H2 /H2S deve ser mantida
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 22/52 / 38 acima de cerca de 0,0001, preferivelmente sobre cerca de 0,001.
[0043] O material de catalisador deve ser ativado antes de ser tornado eficaz e levado ao uso. A ativação compreende várias etapas, das quais uma é o tratamento do catalisador com o composto de enxofre de reação, por exemplo, dissulfeto de dimetila. O procedimento de ativação compreende assim a sulfidação do catalisador. A ativação dos catalisadores é de conhecimento comum na arte e não será, portanto, discutida aqui em detalhes. [0044] O catalisador contido nos reatores da presente invenção pode estar em qualquer forma apropriada. O catalisador usado na presente invenção pode ser diluído com carboneto de silício, óxido de alumínio, contas de vidro, catalisador menos ativo e/ou material inerte. O catalisador usado na presente invenção também pode ser diluído. O catalisador pode estar no leito do catalisador e o leito pode ser classificado por ajuste da atividade, a forma de partículas e/ou o tamanho do catalisador usado. A diluição e a classificação do catalisador ajudam no controle do equilíbrio da reação exotérmica.
[0045] O hidroprocessamento pode ser realizado em qualquer tipo de reator, coluna, vaso, recipiente, tubo ou tubos, o que for apropriado para hidroprocessamento.
[0046] O hidroprocessamento é realizado a uma faixa de temperaturas de cerca de 280°C a cerca de 500°C, preferivelmente entre cerca de 330°C a cerca de 430°C. A abertura das estruturas de anéis fundidos é também uma propriedade desejada do catalisador.
[0047] O hidroprocessamento é realizado a uma pressão de cerca de 20 a cerca de 200 bar, preferivelmente a uma pressão de cerca de 50 a cerca de 200 bar, mais preferivelmente a cerca de 70 a cerca de 120 bar.
[0048]A alimentação é bombeada para o reator de hidroprocessamento a uma velocidade desejada. Taxa de alimentação WHSV (velocidade espacial horária em peso) do material de alimentação está tipicamente na faixa de cerca de 0,2 a cerca de 2,5, preferivelmente de cerca de 0,3 a 1,5.
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 23/52 / 38 [0049] A quantidade de gás hidrogênio necessária é determinada pela quantidade de alimentação. A quantidade apropriada de hidrogênio pode ser determinada por um versado na arte. Tipicamente, a relação H2 alimentação/alimentação está na faixa de cerca de 350 a 3 000 Nl/l, preferivelmente entre cerca de 500 a 2 500 Nl/l. (Nl = litro normal).
[0050] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, os compostos gasosos separados dos compostos líquidos são o gás hidrogênio, sulfeto de hidrogênio, gases combustíveis leves, principalmente os hidrocarbonetos mais leves do que C5.
[0051 ] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, os componentes de combustível obtidos são uma fração contendo gasolina e/ou nafta e uma fração contendo destilados médios. Uma vantagem da presente invenção é que não há nenhuma fração de resíduos, como um resultado do fracionamento, isto significa que o material de origem biológica pode ser processado em componentes de combustível com um rendimento excelente. No seguinte, é apresentado um sistema para produzir componentes de combustível, que é apropriado para realizar o processo da presente invenção.
[0052] A presente invenção refere-se também a um sistema para produzir componentes de combustível a partir de um material de origem biológica, que é caracterizado pelo fato de que o sistema compreende:
- uma unidade de evaporação 6 para remover impurezas a partir do material de origem biológica, e produzir um material biológico purificado,
- pelo menos um reator de hidroprocessamento 12, 12', 12” para o hidroprocessamento do material biológico purificado e produção de uma mistura de compostos hidrocarbonetos, o reator de hidroprocessamento, compreendendo pelo menos um catalisador 13, 13', 13”,
- pelo menos uma entrada de hidrogênio 10,15, 17, para a alimentação de gás hidrogênio no reator de hidroprocessamento 12, 12', 12”,
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- uma unidade de separação 16 para a separação de compostos gasosos a partir da mistura de compostos hidrocarbonetos para obter compostos hidrocarbonetos líquidos,
- uma unidade de fracionamento 26 para o fracionamento de compostos hidrocarbonetos líquidos recuperados a partir da unidade de separação 16 em frações separadas de componentes de combustível.
[0053] Por unidade de evaporação é significado aqui qualquer unidade apropriada para a separação de dois ou mais componentes um do outro, tais como gases de líquido, cuja unidade de separação utiliza as diferenças entre a pressão de vapor dos componentes. Exemplos de tais unidades de separação são unidades de evaporação, as unidades de destilação flash e unidades de destilação. A unidade de evaporação pode compreender um, dois, três ou mais evaporadores, que podem ser um do mesmo tipo ou de um tipo diferente e são selecionados independentemente. Se a unidade de evaporação compreende mais de um evaporador, os evaporadores são dispostos em série.
[0054] A unidade de evaporação pode ser qualquer unidade de evaporação apropriada comercialmente disponível. A unidade de evaporação do sistema da presente invenção compreende um, dois, três ou mais evaporadores. Em uma forma de realização preferida da invenção, a unidade de evaporação compreende dois evaporadores. Em outra forma de realização preferida da invenção, a unidade de evaporação compreende três evaporadores. De acordo com uma forma de realização da invenção, os evaporadores são selecionados dentre aqueles usando a tecnologia de evaporação de película fina. Preferivelmente, o(s) evaporador (s) é/são selecionado(s) independentemente dentre o grupo consistindo de evaporador de película fina, evaporador de película descendente, evaporador de trajeto curto, aparelho de destilação molecular de placa e ainda qualquer outro evaporador usando tecnologia de evaporação de película fina. As combinações apropriadas para evaporadores (nesta ordem) na unidade de
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 25/52 / 38 evaporação são:
Para a evaporação em duas fases:
TF + SP
FF + TF
TF + FF TF + TF Para a evaporação em três fases: TF + TF + SP TF + PMS + SP FF + TF + SP FF + TF + TF onde
TF = evaporador de película fina FF = evaporador de tubo de película descendente SP = evaporador de trajeto curto PMS = aparelho de destilação molecular de placa [0055] Deste modo, em uma forma de realização, a evaporação em uma evaporação em duas fases é realizada usando um evaporador de película fina na primeira etapa de evaporação e um evaporador de trajeto curto, na segunda etapa a evaporação. Em outra forma de realização, a evaporação em duas fases é realizada usando um evaporador de película fina na primeira etapa de evaporação e um evaporador de película descendente, na segunda fase de evaporação. Ainda em outra forma de realização, a evaporação em duas fases é realizada usando um evaporador de película fina em ambas as primeiras e segundas etapas de evaporação. Em uma forma de realização preferida, a evaporação em duas fases é realizada usando um evaporador de película descendente na primeira fase de evaporação e um evaporador de película fina na segunda etapa de evaporação.
[0056] Em uma forma de realização de uma evaporação de três etapas, a
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 26/52 / 38 evaporação é realizada usando um evaporador de película fina na primeira etapa, um aparelho de destilação molecular de placa na segunda etapa e um evaporador de trajeto curto, na terceira etapa de evaporação. Em outra forma de realização, a evaporação de três etapas é realizada usando um evaporador de película fina na primeira etapa, um evaporador de película fina na segunda etapa e um evaporador de trajeto curto, na terceira etapa de evaporação. Em outra forma de realização, a evaporação de três etapas é realizada usando um evaporador de película descendente, na primeira etapa, um evaporador de película fina na segunda etapa e um evaporador de trajeto curto, na terceira etapa de evaporação. Ainda em outra forma de realização, a evaporação de três etapas é realizada usando um evaporador de película descendente, na primeira etapa, e um evaporador de película fina na segunda e terceira etapas de evaporação. O segundo evaporador tanto na evaporação em duas etapas e de três etapas é mais preferivelmente um evaporador de película fina.
[0057] A unidade de separação compreende um ou mais separadores. A separação pode ser feita em vários estágios. Como separador qualquer dispositivo capaz de separar os gases e líquidos um de cada outro pode ser usado. Por exemplo, unidades tipo flash podem ser usadas como separadores. [0058] A unidade de fracionamento compreende um ou mais dispositivos de fracionamento que um versado na arte é capaz de construir. Um exemplo de uma unidade de fracionamento é uma unidade de destilação. [0059] O sistema da presente invenção compreende ainda pelo menos uma conexão de reciclagem (32, 34) para reciclar uma porção dos compostos hidrocarbonetos líquidos a partir da unidade de separação (16) e/ou da unidade de fracionamento (26) de volta para o reator de hidroprocessamento (12, 12', 12”).
[0060]De acordo com uma forma de realização, o sistema da invenção compreende um reator de hidroprocessamento (12), compreendendo catalisador (13), que é selecionado dentre qualquer um dos catalisadores contendo metais do
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Grupo VI e/ou VIII do Sistema Periódico, ou misturas ou combinações dos mesmos, cujo catalisador é capaz de converter material de alimentação biológica em componentes de combustível. Em uma forma de realização preferida da invenção, o catalisador é NiW, tipicamente em um suporte selecionado dentre Al3O3, zeólito, zeólito-AhO3, e AlAú-SiCl· Em outra forma de realização preferida da invenção, o catalisador é NiW em um suporte AlAl·.
[0061] Em uma forma de realização ainda mais preferida compreendendo um reator de hidroprocessamento, o reator pode compreender uma mistura ou uma combinação de um catalisador de NiW com um outro catalisador. Referido outro catalisador pode ser selecionado dentre qualquer um dos catalisadores contendo metais do grupo VI e/ou VIII do Sistema Periódico, tais como Ni, Co, Mo, Pd, Pt, ou as misturas ou combinações dos mesmos, tais como NiMo, CoMo e tipicamente sobre um suporte selecionado dentre Al2O3, zeólito, zeólito-Al2O3 ou Al2O3-SiO2. Em uma forma de realização preferida, o outro catalisador é NiMo em um suporte Al2O3. Em uma forma de realização preferida da invenção, o catalisador é uma combinação ou uma mistura ou uma combinação de várias camadas finas ou leitos de catalisadores NiMo e NiW.
[0062] De acordo com outra forma de realização da presente invenção, o sistema compreende um primeiro reator de hidroprocessamento (12') e um segundo reator de hidroprocessamento (12”). O primeiro reator de hidroprocessamento (12') compreende um primeiro catalisador (13'), que é qualquer catalisador contendo metais do Grupo VIII e/ou VIB do Sistema Periódico em um suporte apropriado capaz de converter hidrocarbonetos em n-parafinas. O primeiro catalisador (13') no primeiro reator de hidroprocessamento (12') é selecionado dentre o grupo de Pt, Pd, Ni, NiMo e CoMo suportados por alumina e/ou sílica. O segundo reator de hidroprocessamento (12”) compreende um segundo catalisador (13”), que é selecionado dentre o grupo de Pt, Pd e NiW suportado por Al2O3, zeólito,
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 28/52 / 38 zeólito-AÍ2O3 ou AI2O3-S1O2.
[0063] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, que é apresentada na Figura 1, o sistema da presente invenção também compreende uma primeira entrada de alimentação 2 para alimentar o material de origem biológica, para a unidade de evaporação 6, uma segunda entrada de alimentação 8 para alimentar o material biológico purificado a partir da unidade de evaporação 6 para o reator de hidroprocessamento 12. Para a recuperação do concentrado a partir da unidade de evaporação 6, o sistema compreende uma primeira saída de concentrado 9. Para alimentar a mistura de compostos hidrocarbonetos do reator de hidroprocessamento 12 para a unidade de separação 16, o sistema compreende uma terceira entrada de alimentação 14. O sistema compreende uma primeira saída de gás 18 para a remoção dos compostos gasosos, compreendendo hidrogênio, sulfeto de hidrogênio, gases combustíveis leves e, principalmente, hidrocarbonetos mais leves do que C5 a partir da unidade de separação 16. Há também uma quarta entrada de alimentação 24 para alimentar os compostos líquidos da unidade de separação 16 para a unidade de fracionamento 26. A primeira saída de gás 18 é conectada a uma segunda saída de gás 22 para remover os compostos gasosos desejados do sistema e a uma primeira entrada de gás 20, a partir da qual os compostos gasosos podem ser reciclados de volta ao reator de hidroprocessamento 12. Para alimentar o gás hidrogênio no reator de hidroprocessamento, o sistema compreende uma primeira entrada de alimentação de hidrogênio 10 e uma segunda entrada de hidrogênio 15. O sistema também compreende uma primeira saída de produto 28 para nafta e/ou gasolina e, uma segunda saída de produto 30 para os compostos de destilados médios, para recuperar os mesmos a partir da unidade de fracionamento 26. Existe também uma saída de resíduos 36 para recuperar a fração pesada a partir da unidade de fracionamento 26. Fração pesada contém piche. Quando o material de alimentação é talol bruto ou de talol, não há
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 29/52 / 38 nenhuma fração pesada, ou a sua quantidade é muito pequena.
[0064] Entre a unidade de evaporação 6 e o reator de hidroprocessamento 12, o sistema pode compreender uma unidade de purificação adicional 7, que é apresentada na figura por uma linha tracejada, como um leito de guarda. Se desejado, o gás hidrogênio pode ser alimentado ao leito guarda 7 através de uma segunda entrada de gás hidrogênio 15.
[0065] O sistema compreende ainda uma primeira saída de reciclagem 32 para reciclar uma porção da corrente de produto líquido a partir da unidade de fracionamento 26 de volta para o reator de hidroprocessamento 12. O sistema também compreende uma segunda saída de reciclagem 34 para reciclar uma porção da corrente de produto líquido a partir da unidade de separação 16, de volta ao reator de hidroprocessamento 12.
[0066] O sistema da Figura 1 compreende catalisador 13, que é qualquer catalisador apropriado ou uma combinação ou uma mistura de catalisadores capazes de hidrodeoxigenação, isomerização e craqueamento do material biológico purificado para formar uma mistura de compostos hidrocarbonetos. Os catalisadores apropriados para o sistema da Figura 1 são definidos acima, em ligação com a descrição do sistema compreendendo um reator de hidroprocessamento.
[0067] Enxofre sob uma forma apropriada é alimentado para o reator de hidroprocessamento 12 através de uma primeira entrada de alimentação de enxofre 19.
[0068] De acordo com outra forma de realização da presente invenção, de acordo com a Figura 2, o hidroprocessamento é realizado em duas etapas. O sistema compreende um primeiro catalisador 13' em um primeiro reator de hidroprocessamento 12 e um segundo catalisador 13” disposto no segundo reator de hidroprocessamento 12”. Os catalisadores apropriados para o primeiro catalisador de 13'e o segundo catalisador de 13” são definidos acima, em ligação com a descrição do sistema compreendendo dois reatores
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 30/52 / 38 de hidroprocessamento.
[0069] O sistema da Figura 2 compreende uma primeira entrada de alimentação 2 para alimentar o material de origem biológica para uma unidade de evaporação 6, uma segunda entrada de alimentação 8 para alimentar o material biológico purificado a partir da unidade de evaporação 6 para um primeiro reator de hidroprocessamento 12'.
[0070] Para recuperar o concentrado a partir da unidade de evaporação 6, o sistema compreende uma primeira saída de concentrado 9.
[0071] Para alimentar a mistura de compostos hidrocarbonetos a partir do primeiro reator de hidroprocessamento 12' para um segundo reator de hidroprocessamento 12”, o sistema compreende uma ligação intermediária 11. [0072] Para alimentar o produto hidroprocessado a partir do segundo reator de hidroprocessamento 12” para a unidade de separação 16, o sistema compreende uma terceira entrada de alimentação 14. O sistema compreende uma primeira saída de gás 18, que é disposta para remover os compostos gasosos desejados, tais como hidrogênio, sulfeto de hidrogênio, gases combustíveis leves e, principalmente, hidrocarbonetos mais leves do que C5 a partir da unidade de separação 16, e uma quarta entrada de alimentação 24 para alimentar os compostos líquidos para a unidade de fracionamento 26. A primeira saída de gás 18 é conectada com a segunda saída de gás 22 para remover os compostos gasosos desejados do sistema e para uma primeira entrada de gás 20, a partir do que os compostos gasosos podem ser reciclados de volta para o primeiro reator de hidroprocessamento 12'. Os gases também podem ser reciclados de volta para o segundo reator de hidroprocessamento 12” através de uma segunda entrada de gás 20'.
[0073] Para alimentar o gás hidrogênio para o reator de hidroprocessamento 12'o sistema compreende uma primeira entrada de alimentação de hidrogênio 10. Para a alimentação de hidrogênio para o segundo reator de hidroprocessamento 12” o sistema compreende uma
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 31/52 / 38 terceira entrada de hidrogênio 17.
[0074] O sistema também compreende uma primeira saída de produto 28 para nafta e/ou gasolina e uma segunda saída de produto 30 para compostos de destilados médios, para recuperar os mesmos a partir da unidade de fracionamento 26. Existe também uma saída 36 de resíduos para recuperar a fração pesada a partir da unidade de fracionamento 26. Fração pesada contém piche. Quando o material de alimentação é talol bruto ou talol não há nenhuma fração pesada a partir do fracionamento.
[0075] O sistema compreende ainda uma primeira saída de reciclagem 32 para reciclar uma porção da corrente de produto líquido a partir da unidade de fracionamento 26 de volta para o reator(es) de hidroprocessamento 12', 12”. O sistema também compreende uma segunda saída de reciclagem 34 para reciclar uma porção da corrente de produto líquido a partir da unidade de separação 16, de volta para o primeiro reator de hidroprocessamento 12' e/ou para o segundo reator de hidroprocessamento 12”.
[0076] Entre a unidade de evaporação 6 e o primeiro reator de hidroprocessamento 12', o sistema pode compreender uma unidade de purificação adicional 7, tal como um leito de guarda. A unidade de purificação adicional 7 é opcional e mostrada em linha tracejada na figura 2. Se desejado, o gás hidrogênio pode ser alimentado ao leito guarda 7 através de uma segunda entrada de gás hidrogênio 15.
[0077] O enxofre é alimentado aos reatores de hidroprocessamento 12', 12” por meio de uma primeira entrada de alimentação de enxofre 19, e uma segunda entrada de alimentação de enxofre 19'.
[0078] O processo da presente invenção é agora tornado mais claro com referência ao sistema da Figura 1. Na figura é mostrado um sistema para a realização do processo, em que o material de origem biológica, é alimentado através de uma primeira entrada de alimentação 2 para uma unidade de evaporação 6, em que as impurezas contidas no material de origem biológica
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 32/52 / 38 são removidas. A unidade de evaporação 6 compreende, pelo menos, um evaporador que pode ser qualquer equipamento apropriado comercialmente disponível capaz de separar os componentes líquidos dos componentes gasosos, usando as diferenças das pressões de vapor dos componentes. Exemplos de tais equipamentos apropriados são definidos acima.
[0079] A partir da unidade de evaporação 6, o material biológico purificado é alimentado ao reator de hidroprocessamento 12 compreendendo catalisador 13, que é um catalisador capaz de hidrodeoxigenação, isomerização e craqueamento em que o material do reator biológico purificado é hidroprocessado em uma única etapa na presença de gás hidrogênio para formar uma mistura de compostos hidrocarbonetos, que são alimentados através de uma terceira entrada de produto 14 para uma unidade de separação 16. O catalisador 13 pode igualmente ser uma combinação ou uma mistura de catalisadores capazes de hidrodeoxigenação, craqueamento e isomerização do material biológico purificado para formar uma mistura de compostos hidrocarbonetos. O gás hidrogênio é alimentado ao reator de hidroprocessamento 12 através de uma primeira entrada de gás hidrogênio 10. Antes de alimentar o material biológico purificado para o reator de hidroprocessamento 12, ele pode ser alimentado através de uma segunda entrada de alimentação 8 para uma unidade de purificação opcional 7.
[0080] Na unidade de separação 16, compostos gasosos são separados a partir dos compostos líquidos da mistura de compostos hidrocarbonetos. Os compostos gasosos são recuperados através de uma primeira saída de gás 18, que é conectada a uma segunda saída de gás 22 para remover os compostos gasosos do sistema e/ou para uma primeira entrada de gás 20, a partir da qual uma parte ou todos os compostos gasosos podem ser reciclados de volta ao reator de hidroprocessamento 12, se desejado. A separação pode ser feita em vários estágios, ou repetidas tantas vezes quanto for necessário.
[0081] A partir da unidade de separação 16, os compostos
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 33/52 / 38 hidrocarbonetos líquidos são alimentados através de uma quarta entrada de alimentação 24 para a unidade de fracionamento 26, em que os compostos hidrocarbonetos líquidos são fracionados em frações separadas. As frações são de gasolina e/ou nafta e destilados médios. A gasolina e/ou nafta é/são recuperada(s) através de uma primeira saída de produto 28 e destilado médio é recuperado através de uma segunda saída de produto 30.
[0082] De acordo com outra forma de realização da presente invenção, o processo da invenção é efetuado de acordo com o sistema da Figura 2. A Figura 2 mostra um sistema para a realização do processo em que o material de origem biológica é alimentado através de uma primeira entrada de alimentação 2 para uma unidade de evaporação 6, em que as impurezas contidas no material de origem biológica são removidas. A unidade de evaporação 6 compreende, pelo menos, um evaporador que pode ser qualquer equipamento apropriado comercialmente disponível capaz de separar os componentes líquidos dos componentes gasosos, usando as diferenças das pressões de vapor dos componentes. Exemplos de tais equipamentos apropriados são definidos acima.
[0083] A partir da unidade de evaporação 6, o material biológico purificado é alimentado para o primeiro reator de hidroprocessamento 12'compreendendo um primeiro catalisador 13', que é definido acima. A partir do primeiro reator de hidroprocessamento 12', o material uma vez hidroprocessado é alimentado para um segundo reator de hidroprocessamento para isomerização 12”, o qual segundo reator de hidroprocessamento 12” compreende um segundo catalisador de 13”, que é definido acima.
[0084]A mistura de compostos hidrocarbonetos produzidos nos reatores de hidroprocessamento 12', 12” é alimentada depois através de uma terceira entrada de produto 14 para uma unidade de separação 16. O gás hidrogênio é alimentado ao reator de hidroprocessamento 12' através da primeira entrada de gás hidrogênio 10 e para o segundo reator de hidroprocessamento 12” através da
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 34/52 / 38 terceira entrada de gás hidrogênio 17. Antes de alimentar o material biológico purificado para o reator de hidroprocessamento 12', o material pode ser alimentado através de uma segunda entrada de alimentação 8' para uma unidade de purificação opcional 7.
[0085] Na unidade de separação 16, os compostos gasosos são separados dos compostos líquidos da mistura de compostos hidrocarbonetos. Os compostos gasosos são recuperados através de uma primeira saída de gás 18, que é conectada a uma segunda saída de gás 22 para remover os compostos gasosos do sistema e/ou para uma primeira entrada de gás 20, a partir da qual parte ou todos os compostos gasosos podem ser reciclados de volta para o reator de hidroprocessamento 12', se desejado. A separação pode ser feita em vários estágios, ou repetidas tantas vezes quanto necessário.
[0086] A partir da unidade de separação 16, os compostos hidrocarbonetos líquidos são alimentados através de uma quarta entrada de alimentação 24, para uma unidade de fracionamento 26, em que os compostos hidrocarbonetos líquidos são fracionados em frações separadas. As frações são gasolina e/ou nafta e destilados médios. A gasolina e/ou nafta é/são recuperada(s) através de uma primeira saída de produto 28 e destilado médio é recuperado através de uma segunda saída de produto 30.
[0087] As reações de hidroprocessamento são reações altamente exotérmicas, em que a temperatura pode subir para um nível que é prejudicial para a estabilidade do catalisador e/ou a qualidade do produto. Em alguns casos, pode ser necessário controlar as variações de temperatura. A recirculação de, pelo menos, uma porção da corrente de produto líquido obtida a partir da unidade de separação, isto é, uma mistura de hidrocarbonetos de tipo combustível, proporciona um meio eficiente para restringir a reação exotérmica, pelo que a corrente de produto reciclado funciona como um meio diminuindo a temperatura do leito em uma forma controlada. Além disso, apenas uma fração de hidrocarbonetos obtidos a partir
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 35/52 / 38 do fracionamento pode ser reciclada.
[0088] O reator de hidroprocessamento 12, 12', 12”, pode ser qualquer tipo de reator, coluna, vaso, recipiente, tubo ou tubos, o que for apropriado para o hidroprocessamento.
[0089]As entradas, saídas e conexões de acordo com esta invenção podem ser de qualquer tipo de meios apropriados para permitir a entrada ou saída de uma alimentação ou a passagem através dos mesmos, por exemplo, como um cano, tubo, mangueira ou dispositivo de conexão apropriado para esta finalidade.
[0090] A presente invenção também se refere a componentes de combustível obtidos por um processo em que o material de origem biológica é evaporado para remover impurezas, tais como metais e sólidos a partir do material de origem biológica para produzir um material biológico purificado, e o referido material biológico purificado é hidroprocessado na presença de gás hidrogênio e de um catalisador para formar uma mistura de compostos hidrocarbonetos, compostos gasosos são separados a partir da referida mistura de compostos hidrocarbonetos, para formar compostos hidrocarbonetos líquidos e referidos compostos hidrocarbonetos líquidos são fracionados para obter componentes de combustível. Os detalhes do processo são os mesmos como acima apresentado em ligação com o processo da presente invenção. De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, os componentes de combustível são gasolina e/ou da nafta e compostos destilados médios. O catalisador pode ser qualquer catalisador apropriado, tal como apresentado acima.
[0091] A presente invenção também se refere ao uso dos componentes de combustível acima mencionados, como combustível diesel, combustível gasolina, combustível de aquecimento, combustível de jato ou combustível para aviação e/ou como seus componentes.
[0092] A presente invenção refere-se também a uma mistura compreendendo o componente combustível acima mencionado ou
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 36/52 / 38 componentes de combustível e ao uso da mistura como combustível diesel, combustível gasolina, combustível de aquecimento, combustível de jato, combustível para aviação e/ou como seus componentes.
EXEMPLOS [0093] Nos seguintes exemplos 1 e 2, as impurezas no material de origem biológica, foram removidas por duas unidades de evaporação diferentes. No Exemplo 1, a unidade de evaporação compreende dois evaporadores e no Exemplo 2, a unidade de evaporação compreende três evaporadores. O material de origem biológica foi talol bruto.
Exemplo 1:
[0094] Talol bruto (CTO) foi alimentado a partir do armazenamento a uma temperatura 60°C para uma unidade de evaporação contendo um evaporador de película fina e um evaporador de trajeto curto. A taxa de alimentação do talol bruto para a unidade de evaporação estava entre 30 e 80 kg/h. A temperatura da primeira etapa de evaporação foi de 137°C e a pressão de 18 mbar. Água, terebintina e ácidos graxos leves foram removidos a partir da alimentação de talol bruto.
[0095] A primeira etapa de evaporação foi efetuada em um evaporador de película fina. No primeiro evaporador, todos juntos, 3% da quantidade original de talol bruto foram evaporados, dos quais 2% de terebintina e ácidos graxos leves, e 1% água. 97% da quantidade da alimentação original do talol bruto foram recuperados como condensado a partir do primeiro evaporador alimentados ainda para um segundo evaporador. A segunda etapa de evaporação foi realizada em um evaporador de trajeto curto a 315°C e 0,3 mbar. 5% da quantidade da alimentação original foram removidos a partir da segunda etapa de evaporação, como fração pesada compreendendo piche. Destilado foi recuperado a partir da segunda etapa de evaporação e cuja quantidade foi 92% da quantidade da alimentação original do talol bruto. A fração pesada removida a partir do segundo evaporador continha 1600 ppm de
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 37/52 / 38 metais no total, consistindo principalmente de Na, Fe, P e de 10 a 20 de outros metais, e, além disso, para metais também SO42-, sob a forma de Na2SO4 e lignina.
Exemplo 2:
[0096] Talol bruto (CTO) com um teor de metal de 72 ppm foi alimentado a partir de armazenamento a uma temperatura 60°C para uma unidade de evaporação contendo um evaporador de película fina, um aparelho de destilação molecular de placa e ainda um evaporador de trajeto curto. A taxa de alimentação do talol bruto para a unidade de evaporação estava entre 30 e 80 kg/h. A temperatura da primeira etapa de evaporação foi 137°C e a pressão 18 mbar. Água, terebintina e ácidos graxos leves foram removidos a partir da alimentação de talol bruto.
[0097] A primeira etapa de evaporação foi efetuada em um evaporador de película fina. No primeiro evaporador, todos juntos, 3% da quantidade original de talol bruto foram evaporados, dos quais 2% de terebintina e ácidos graxos leves, e 1% água. 97% da quantidade da alimentação original do talol bruto foram recuperados sob a forma de condensado a partir do primeiro evaporador e alimentados ainda para um segundo evaporador. A segunda etapa de evaporação foi realizada em um aparelho de destilação molecular de placa a 220°C e 1 mbar. 50% da quantidade da alimentação original do talol bruto foram removidos a partir da segunda etapa de evaporação, como fração pesada. Destilado foi recuperado a partir da segunda etapa de evaporação e a quantidade foi 47% da quantidade da alimentação original do talol bruto. A fração pesada a partir da segunda etapa de evaporação foi alimentada à terceira etapa de evaporação. A terceira etapa de evaporação foi realizada em um evaporador de trajeto curto a 330°C e 0,1 mbar. A quantidade da fração pesada removida a partir do terceiro evaporador foi 5,5% a partir da alimentação original e continha 1550 ppm de metais no total, consistindo principalmente de Na, Fe, P e de 10 a 20 de outros metais, e, além dos metais
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 38/52 / 38 também SO42, sob a forma de Na2SO4 e lignina. Destilados a partir dos estágios de evaporação 2 e 3 foram coletados e misturados. O CTO superremovido de piche e purificado tinha um teor de metal de 5 ppm.
Exemplo 3: Hidroprocessamento do CTO purificado [0098] O CTO purificado obtido de acordo com o Exemplo 2, foi processado por três processos diferentes. O primeiro processo (CTO HDO) era um processo convencional, onde CTO purificado foi apenas hidrodeoxigenado usando um catalisador NiMo. O segundo processo (CTO HW) é um processo de acordo com a invenção, onde CTO purificado foi hidroprocessado em uma única etapa na presença de gás hidrogênio e de um catalisador que é um catalisador capaz de hidrodeoxigenação, isomerização e craqueamento em uma única etapa para formar uma mistura de compostos hidrocarbonetos. O terceiro processo (CTO HDO + HW) é um processo de acordo com a invenção, onde CTO purificado foi hidroprocessado em uma única etapa na presença de gás hidrogênio e uma mistura de catalisadores NiW e NiMo para formar uma mistura de compostos hidrocarbonetos. A Tabela 1 apresenta os parâmetros de processo dos processos CTO HDO, CTO HW e CTO HDO + HW.
Tabela 1
| Alimentação | CTO HDO | CTO HW | CTO HDO+HW |
| Catalisador | NiMo/Al2O3 | NiW/Al2O3 | NiW/Al2O3 + NiMo/Al2O3 |
| Pressão de reação (bar) | 75 | 90 | 90 |
| WHSV (h-1) | 0,8 - 0,9 | 0,85 - 1,0 | 0,59 - 0,67 |
| Temperatura de leito (°C) | 375 | 375 | 373 - 376 |
| alimentação H2 / alimentação (Nl/l) | 1175 | 925 | 2400 - 2750 |
WHSV = Velocidade espacial horária em peso [0099] Os produtos destes processos foram fracionados para produzir um corte leve e um corte do meio. As amostras para medir as propriedades dos produtos foram preparadas por mistura de uma porção do corte médio e EN 590 Diesel em várias proporções de mistura. As propriedades das amostras são mostradas nas tabelas 2 e 3 abaixo.
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 39/52 / 38 [00100] A composição e as propriedades do produto do segundo processo foram medidas. Os resultados das análises encontram-se resumidos na Tabela 4 junto os valores de padrão de Diesel EN 590.
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 40/52
35/38
Tabela 2. Propriedades da amostra
| Descrição | Unidade | Método | CTO HDO Corte do meio 100% | CTO HDO Corte do meio 5% EN590 Diesel 95% | CTO HDO Corte do meio 10% EN590 Diesel 90% | CTO HDO Corte do meio 15% EN590 Diesel 85% | CTO HDO Corte do meio 20% EN590 Diesel 80% | EN590 Diesel 100% |
| Ponto flash | °C | SFS EN ISO 2719 | 66,0 | 62,0 | 63,0 | 62,0 | 61,0 | 59,5 |
| Ponto de névoa | °C | ISO 3015:1992 | 12,0 | -6,0 | -5,0 | -5,0 | -3,0 | -5,0 |
| filtro frio Ponto entupimento | °C | SFS-EN 116 | 7,0 | -12,0 | -12,0 | -10,0 | -9,0 | -16,0 |
| IBP | °C | EN ISO 3405 | 135,5 | 172,5 | 171,9 | 169,5 | 171,3 | 170,9 |
| 95% Recuperados | % (v/v) | EN ISO 3405 | nd, * | 346,4 | 348,7 | 351,5 | 356,9 | 349,35 |
| FBP | °C | EN ISO 3405 | nd, * | 354,9 | 357,3 | 364,5 | 373,6 | 358,67 |
| Resíduo | EN ISO 3405 | nd, * | 1,4 | 1,4 | 1,4 | 1,4 | 1,4 |
IBP = Ponto de ebulição inicial
FBP = Ponto de ebulição final
COMENTÁRIOS:
* Não Detectado, destilação terminou após 91% destilação a 381 ° C de temperatura. 9% de resíduo pesado não são destiláveis em pressão atmosférica normal
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 41/52 / 38
Tabela 3. Propriedades da amostra
| Descrição | Unidade | Método | CTO HDO+HW Corte do meio 100% | CTO HW Corte do meio 100% | CTO HW Corte do meio 5% EN590 Diesel 95% | CTO HW Corte do meio 10% EN590 Diesel 90% | CTO HW Corte do meio 15% EN590 Diesel 85% | CTO HW Corte do meio 20% EN590 Diesel 80% | EN590 Diesel 100% |
| Ponto flash | °C | SFS EN ISO 2719 | 56,0 | 60,5 | 59,5 | 59,5 | 59,5 | 59,0 | 59,5 |
| Ponto de névoa | °C | ISO 3015:1992 | -8,0 | -2,0 | -5,0 | -6,0 | -6,0 | -7,0 | -5,0 |
| Ponto entupimento filtro frio | °C | SFS-EN 116 | -11,0 | -7,0 | -18,0 | -17,0 | -17,0 | -16,0 | -16,0 |
| IBP | °C | EN ISO 3405 | 160,0 | 161,5 | 173,6 | 171,7 | 173,2 | 170,6 | 170,9 |
| 95% Recuperados | % (v/v) | EN ISO 3405 | 321,5 | 349,4 | 348,7 | 348,5 | 348,2 | 349,35 | |
| FBP | °C | EN ISO 3405 | 336,0 | 347,6 | 359,3 | 359,0 | 360,0 | 360,5 | 358,67 |
| Resíduo | EN ISO 3405 | 1,3 | 1,4 | 1,4 | 1,4 | 1,4 | 1,4 |
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 42/52 / 38
Tabela 4. Os resultados das análises em comparação com EN590
| Teste | Unidade | Método | EN590 Tipo E | CTO HW Corte do meio 100 % | |
| min | max | ||||
| Número cetana | EN ISO 5165 | 51,0 | 63,4 | ||
| Índice cetana | EN ISO 4264 | 46,0 | 63,7 | ||
| Destilação: | EN ISO 3405 | ||||
| Recuperados a 180° | % (v/v) | 10 | 3,4 | ||
| Recuperados a 250° | % (v/v) | <65 | 24,9 | ||
| Recuperados a 340° | % (v/v) | 95 | 96,3 | ||
| Recuperados a 350° | % (v/v) | 85 | 97,8 | ||
| ponto de ebulição final | C | 347,4 | |||
| Viscosidade | mm2/s | EN ISO 3104 | 2,0 | 4,5 | 2,701 |
| Ponto flash | °C | EN ISO 2719 | 60 | 60 | |
| Ponto de névoa | °C | EN 23015 | -5 | -1 | |
| Ponto entupimento | |||||
| filtro frio | °C | EN 116 | -15 | -7 | |
| (em 10% resíduo | EN ISO | ||||
| destilação) | % (m/m) | 10370 | 0,30 | Menos que 0,10 | |
| Tira de cobre | |||||
| Corrosão (3 h a 50°) | EN ISO 2160 | 1a | 1a | Classe 1a | |
| Contaminação | |||||
| Total | mg/kg | EN 12662 | 24 | Menos que 6,0 | |
| Hidrocarbonetos | |||||
| aromáticos policíclicos | % (m/m) | EN 12916 | 11,0 | 1,6 |
[00101] A partir das tabelas acima é óbvio que o corte do meio CTO
HDO é pobre como um componente de mistura em termos de destilação e propriedades de fluxo no frio. Os cortes do meio CTO HW e CTO HW + HDO apresentam bom desempenho e o ponto de névoa da mistura é melhorado e o ponto de entupimento do filtro frio foi mantido dentro de EN 590 Classe E, sem perturbar as propriedades de destilação. Os pontos de nevo (CP) e pontos de entupimento do filtro frio (CFPP) das amostras são apresentados na Figura 3.
[00102] No processo de acordo com a invenção os compostos de etapa podem ser processados em produtos combustíveis de transporte valiosos enquanto que no processo de hidrodeoxigenação convencional, o componente de piche não pode ser recuperado no produto de destilação. É também óbvio a partir dos resultados e uma clara vantagem da presente invenção que, em CTO HW e CTO HW + HDO a fração pesada é convertida de modo a formar
Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 43/52 / 38 uma parte das frações do combustível, enquanto que no processo conhecido CTO HDO a fração pesada não é nem separável do produto bruto.
[00103] Será óbvio para um versado na técnica que, à medida que a tecnologia avança, o conceito inventivo pode ser implementado de várias maneiras. A invenção e suas formas de realização não são limitadas aos exemplos descritos acima, mas podem variar dentro do escopo das reivindicações.
Claims (30)
- REIVINDICAÇÕES1. Processo para produzir componentes de combustível a partir de um material de origem biológica, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas:a) evaporar o material de origem biológica para remoção de impurezas do material de origem biológica para produzir material biológico purificado, em que a evaporação é realizada em duas, três ou mais etapas de evaporação, e a primeira etapa é realizada em uma temperatura de 50-250°C e uma pressão de 5-100 mbar;b) hidroprocessar o referido material biológico purificado na presença de gás hidrogênio e, pelo menos, um catalisador para formar uma mistura de compostos hidrocarbonetos;c) separar os compostos gasosos da referida mistura de compostos hidrocarbonetos para obter compostos hidrocarbonetos líquidos;d) fracionar os referidos compostos hidrocarbonetos líquidos para obter componentes de combustível; ee) reciclar uma porção dos compostos hidrocarbonetos líquidos obtidos a partir da separação ou fracionamento de volta ao hidroprocessamento.
- 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a evaporação é realizada em três etapas de evaporação.
- 3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a evaporação é realizada em duas etapas de evaporação.
- 4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a evaporação é realizada em um evaporador usando tecnologia de evaporação de película fina.
- 5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o evaporador é selecionado dentre o grupo de evaporador de película fina, evaporador de película descendente, evaporador de trajeto curto e aparelho de destilação molecular de placa.Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 45/522 / 7
- 6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o material de origem biológica é selecionado dentre um grupo consistindo de:i) qualquer tipo de gorduras, qualquer tipo de ceras, gorduras vegetais, óleos vegetais, ceras vegetais, gorduras animais, óleos animais, ceras animais, gorduras de peixe, óleos de peixe, ceras de peixe; e ii) ácidos graxos ou ácidos graxos livres obtidos a partir de gorduras vegetais, óleos vegetais, ceras vegetais, gorduras animais, óleos animais, ceras animais, gorduras de peixe, óleos de peixe, ceras de peixe, e misturas dos mesmos por hidrólise, transesterificação ou pirólise; e iii) ésteres obtidos a partir de gorduras vegetais, óleos vegetais, ceras vegetais, gorduras animais, óleos animais, ceras animais, gorduras de peixe, óleos de peixe, ceras de peixe, e misturas dos mesmos por transesterificação; e iv) sais de metais de ácidos graxos obtidos a partir de gorduras vegetais, óleos vegetais, ceras vegetais, gorduras animais, óleos animais, ceras animais, gorduras de peixe, óleos de peixe, ceras de peixe, e misturas dos mesmos por saponificação; ev) anidridos de ácidos graxos a partir de gorduras vegetais, óleos vegetais, ceras vegetais, gorduras animais, óleos animais, ceras animais, gorduras de peixe, óleos de peixe, ceras de peixe, e misturas dos mesmos; e vi) ésteres obtidos por esterificação de ácidos graxos livres de origem vegetal, animal e peixe com álcoois; e vii) álcoois graxos ou aldeídos obtidos como produtos de redução de ácidos graxos a partir de gorduras vegetais, óleos vegetais, ceras vegetais, gorduras animais, óleos animais, ceras animais, gorduras de peixe, óleos de peixe, ceras de peixe, e misturas dos mesmos; e viii) gorduras e óleos de tipo de alimento reciclado, e gorduras, óleos e ceras obtida por engenharia genética;ix) ácidos dicarboxílicos ou polióis incluindo dióis,Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 46/523 / 7 hidroxicetonas, hidroxialdeídos, ácidos hidroxicarboxílicos, e correspondente compostos de enxofre di- ou multifuncionais, di- ou compostos de nitrogênio multifuncionais correspondentes; ex) compostos derivados de algas, mofos, leveduras, fungos e/ou outros microrganismos capazes de produzir compostos mencionados em i) a ix) ou compostos similares aos mesmos;xi) misturas do referido material de origem biológica.
- 7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o material de origem biológica é selecionado dentre o grupo consistindo de óleos de peixe como o óleo de arenque do Báltico, óleo de salmão, óleo de arenque, óleo de atum, óleo de anchova, óleo de sardinha e óleo de cavala; óleos vegetais tais como óleo de semente de colza, óleo de colza, óleo de canola, talol, talol bruto, óleo de semente de girassol, óleo de soja, óleo de milho, óleo de cânhamo, óleo de semente de linho, azeite, óleo de semente de algodão, óleo de mostarda, óleo de palma, óleo de amendoim, óleo de mamona, óleo de semente de jatrofa, óleo de semente de Pongamia pinnata, óleo de palmiste, e óleo de coco; e gorduras animais como banha, sebo, banha derretida e coada e sebo derretido e coado, e gorduras e óleos de tipo de alimento reciclado e residuais, bem como gorduras, ceras e óleos produzidos pela engenharia genética; ceras animais tais como cera de abelha, cera chinesa (cera de insetos), cera shellac, e lanolina (cera de lã); ceras vegetais como cera de palma de carnaúba, cera de palma de Ouricouri, óleo de semente de jojoba, cera candelilla, cera de esparto, cera japão, óleo de farelo de arroz, terpenos, terpineóis e triglicérideos ou misturas dos mesmos.
- 8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o hidroprocessamento é realizado em uma única etapa e o catalisador é catalisador contendo metais do grupo VI e/ou VIII ou misturas ou combinações dos mesmos, cujo catalisador é capaz de converter a material de alimentação biológica em componentes de combustível.Petição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 47/524 / 7
- 9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o catalisador é NiW ou uma mistura ou combinação de catalisadores NiW e NiMo sobre um suporte selecionado dentre AfC);, zeólito, zeólito-Al2O3, e Al2O3-SiO2.
- 10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o hidroprocessamento é realizado em duas etapas e o catalisador na primeira etapa é qualquer catalisador contendo metais do grupo VIII e/ou VIB do Sistema Periódico em um suporte apropriado capaz de converter hidrocarbonetos em n-parafinas e o catalisador na segunda etapa é um catalisador que é selecionado dentre o grupo de Pt, Pd e NiW suportado por Al2O3, zeólito, zeólito-Al2O3 ou Al2O3-SiO2.
- 11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que os compostos gasosos separados compreendem gás hidrogênio, sulfeto de hidrogênio, gases combustíveis leves, principalmente mais leves do que hidrocarbonetos C5.
- 12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que os componentes leves são removidos a partir da primeira etapa de evaporação.
- 13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o condensado da primeira etapa de evaporação é recuperado e alimentado para uma segunda etapa de evaporação.
- 14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que os componentes de combustível obtidos são uma fração contendo gasolina e/ou nafta e uma fração contendo destilados médios.
- 15. Sistema para produzir componentes de combustível a partir de um material de origem biológica, para realização do processo definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende:- uma unidade de evaporação (6) para remover impurezas do material de origem biológica e produzir um material biológico purificado, em quePetição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 48/525 / 7 a unidade de evaporação compreende dois ou três ou mais evaporadores;- um ou mais reatores de hidroprocessamento (12, 12', 12”) para hidroprocessar o material biológico purificado e produzir uma mistura de compostos hidrocarbonetos, o um ou mais reatores de hidroprocessamento compreendendo, pelo menos, um catalisador (13, 13', 13”);- pelo menos uma entrada de hidrogênio (10, 15, 17) para alimentar gás hidrogênio para um ou mais reatores de hidroprocessamento (12, 12', 12”);- uma unidade de separação (16) para separar os compostos gasosos a partir da mistura de compostos hidrocarbonetos para obter compostos hidrocarbonetos líquidos;- uma unidade de fracionamento (26) para fracionar os compostos hidrocarbonetos líquidos recuperados a partir do separador (16) em frações separadas de componentes de combustível; e pelo menos uma conexão de reciclagem (32, 34) para reciclar uma porção dos compostos hidrocarbonetos líquidos a partir da unidade de separação (16) e/ou unidade de fracionamento (26) de volta a um ou mais reatores de hidroprocessamento (12, 12', 12”).
- 16. Sistema de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende um reator de hidroprocessamento (12) compreendendo catalisador (13), que é selecionado dentre catalisadores contendo metais do grupo VI e/ou VIII do Sistema Periódico ou misturas ou combinações dos mesmos, cujo catalisador é capaz de converter material de alimentação biológica em componentes de combustível.
- 17. Sistema de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o catalisador é NiW ou uma mistura ou combinação de catalisadores NiMo e NiW sobre um suporte selecionado dentre Al2O3, zeólito, zeólito-Al2O3, e AWSiO2.
- 18. Sistema de acordo com a reivindicação 16, caracterizado peloPetição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 49/52 fato de que o sistema compreende um primeiro reator de hidroprocessamento (12') e um segundo reator de hidroprocessamento (12”).
- 19. Sistema de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o primeiro reator de hidroprocessamento (12') compreendem um primeiro catalisador (13') que é qualquer catalisador contendo metais do grupo VIII e/ou VIB do Sistema Periódico sobre um suporte apropriado capaz de converter hidrocarbonetos em n-parafinas.
- 20. Sistema de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o primeiro catalisador (13') no primeiro reator de hidroprocessamento (12') é selecionado dentre o grupo de Pt, Pd, Ni, NiMo e CoMo suportado por alumina e/ou sílica.
- 21. Sistema de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o segundo reator de hidroprocessamento (12”) compreendem um segundo catalisador (13”) que é selecionado dentre o grupo de Pt, Pd e NiW suportado por AfO;, zeólito, /.eólito-AlO; ou AlAh-SiCl·.
- 22. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 21, caracterizado pelo fato de que a unidade de evaporação (6) compreende três evaporadores.
- 23. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 21, caracterizado pelo fato de que a unidade de evaporação (6) compreende dois evaporadores.
- 24. Sistema de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o(s) evaporador(s) é/são selecionados dentre o grupo consistindo de evaporadores usando tecnologia de evaporação de película fina.
- 25. Sistema de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o(s) evaporador(s) é/são selecionados dentre o grupo do evaporador de película fina, evaporador de película descendente, evaporador de trajeto curto e aparelho de destilação molecular de placa.
- 26. Componentes de combustível, caracterizados pelo fato dePetição 870190015246, de 14/02/2019, pág. 50/52 serem obtidos pelo processo definido na reivindicação 1.
- 27. Componentes de combustível de acordo com a reivindicação26, caracterizado pelo fato de que os componentes de combustível são gasolina e/ou nafta e compostos destilados médios.
- 28. Uso de componentes de combustível como definido na reivindicação 26 ou 27, caracterizado pelo fato de ser usado como combustível diesel, combustível gasolina, combustível para aquecimento, combustível de jato, combustível para aviação e/ou como seus componentes.
- 29. Mistura, caracterizada pelo fato de compreender um componente combustível ou componentes de combustível como definido na reivindicação 26 ou 27.
- 30. Uso de uma mistura como definido na reivindicação 29, caracterizado pelo fato de ser usada como combustível diesel, combustível gasolina, combustível para aquecimento, combustível de jato, combustível para aviação e/ou como seus componentes.
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