BR112014011536B1 - Processo para converter biomassa em produtos - Google Patents

Processo para converter biomassa em produtos Download PDF

Info

Publication number
BR112014011536B1
BR112014011536B1 BR112014011536-2A BR112014011536A BR112014011536B1 BR 112014011536 B1 BR112014011536 B1 BR 112014011536B1 BR 112014011536 A BR112014011536 A BR 112014011536A BR 112014011536 B1 BR112014011536 B1 BR 112014011536B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
catalyst
bed
coal
products
hydropyrolysis
Prior art date
Application number
BR112014011536-2A
Other languages
English (en)
Other versions
BR112014011536A2 (pt
Inventor
Alan Anthony Del Paggio
Michael John Roberts
Terry Louise Marker
Larry Gordon Felix
Martin Brendan Linck
Original Assignee
Shell Internationale Research Maatschappij B.V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shell Internationale Research Maatschappij B.V. filed Critical Shell Internationale Research Maatschappij B.V.
Publication of BR112014011536A2 publication Critical patent/BR112014011536A2/pt
Publication of BR112014011536B1 publication Critical patent/BR112014011536B1/pt

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/04—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition
    • C10B57/06—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition containing additives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/755—Nickel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/88—Molybdenum
    • B01J23/882—Molybdenum and cobalt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/88—Molybdenum
    • B01J23/883—Molybdenum and nickel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/31—Density
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201—Impregnation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/20—Sulfiding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
    • C10B49/04—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated
    • C10B49/08—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated in dispersed form
    • C10B49/10—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated in dispersed form according to the "fluidised bed" technique
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/12—Applying additives during coking
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/002—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal in combination with oil conversion- or refining processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/008—Controlling or regulating of liquefaction processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/02—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by distillation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/06—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by destructive hydrogenation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/08—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal with moving catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C10G3/50—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids in the presence of hydrogen, hydrogen donors or hydrogen generating compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/02—Dust removal
    • C10K1/024—Dust removal by filtration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C10L1/023—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for spark ignition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C10L1/026—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for compression ignition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/02—Gasoline
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/04—Diesel oil
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/08—Jet fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00—Components of fuel compositions
    • C10L2200/04—Organic compounds
    • C10L2200/0461—Fractions defined by their origin
    • C10L2200/0469—Renewables or materials of biological origin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2270/00—Specifically adapted fuels
    • C10L2270/02—Specifically adapted fuels for internal combustion engines
    • C10L2270/023—Specifically adapted fuels for internal combustion engines for gasoline engines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2270/00—Specifically adapted fuels
    • C10L2270/02—Specifically adapted fuels for internal combustion engines
    • C10L2270/026—Specifically adapted fuels for internal combustion engines for diesel engines, e.g. automobiles, stationary, marine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2270/00—Specifically adapted fuels
    • C10L2270/04—Specifically adapted fuels for turbines, planes, power generation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/02—Combustion or pyrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

resumo "um processo para produzir hidrocarbonetos" descreve-se um processo para converter biomassa em produtos. a biomassa é contatada com o hidrogênio, na presença de um leito fluidizado de catalisador de hidropirólise, em um vaso do reator, sob condições de hidropirólise; e os produtos e o carvão são removidos do vaso do reator. os produtos deixam o leito fluidizado em uma velocidade de saída do leito, o carvão tem uma velocidade de depósito que é menor do que a velocidade de saída do leito e o catalisador de hidropirólise tem uma velocidade de depósito que é maior do que a velocidade de saída do leito.

Description

PROCESSO PARA CONVERTER BIOMASSA EM PRODUTOS
CAMPO DA INVENÇÃO [001]A invenção refere-se a um processo para produzir hidrocarbonetos a partir de biomassa, por contato da biomassa com um catalisador de hidropirólise. A invenção adicionalmente refere-se a uma separação aperfeiçoada entre o catalisador e os sólidos produzidos no processo.
ANTECEDENTES [002]Há um interesse considerável em descobrir modos de converter a biomassa em produtos valiosos, especialmente os produtos que possam ser usados como combustíveis para transporte ou em outros processos químicos.
[003]A Publicação de Pedido de Patente US No. 2010/0251600, que é aqui incorporada por referência, descreve um processo de múltiplos estágios para produzir produtos líquidos a partir de biomassa, no qual a biomassa é hidropirolisada em um vaso reator contendo hidrogênio molecular e um catalisador de desoxigenação, produzindo um líquido de pirólise parcialmente desoxigenado, carvão, e calor de processo do primeiro estágio. O líquido de pirólise parcialmente desoxigenado é hidrogenado usando um catalisador de hidroconversão, produzindo um líquido de pirólise substancial e totalmente desoxigenado, uma mistura gasosa compreendendo monóxido de carbono e gases de hidrocarbonetos leves (C1-C4), e calor de processo do segundo estágio. A mistura gasosa é então reformada em um reformador a vapor, produzindo hidrogênio molecular reformado. O hidrogênio molecular reformado é então introduzido no vaso reator para a hidropirólise de biomassa adicional.
[004]São necessárias melhorias continuadas neste tipo de processo, de modo que ele seja econômica e tecnicamente viável e capaz de ser realizado em uma escala comercial.
RESUMO DA INVENÇÃO
Petição 870190092101, de 16/09/2019, pág. 7/32
2/15 [005]Esta invenção proporciona um processo para converter biomassa em produtos, compreendendo:
contatar a biomassa com o hidrogênio, na presença de um leito fluidizado de catalisador de hidropirólise, em um vaso reator, sob condições de hidropirólise; e remover os produtos e o carvão do vaso reator, onde os produtos deixam o leito fluidizado em uma velocidade de saída do leito, o carvão tem uma velocidade de sedimentação que é menor do que a velocidade de saída do leito e o catalisador de hidropirólise tem uma velocidade de sedimentação que é maior do que a velocidade de saída do leito.
[006]Esta invenção proporciona um processo para converter biomassa em produtos, compreendendo:
contatar a biomassa com o hidrogênio, na presença de um leito fluidizado de catalisador de hidropirólise fresco, em um vaso reator, sob condições de hidropirólise; remover os produtos e o carvão do vaso reator; realizar as etapas de contato e remoção por um período de tempo tal que o catalisador de hidropirólise fresco se desgaste no leito fluidizado para formar pequenas partículas de catalisador; e remover pelo menos uma parte das pequenas partículas de catalisador com os produtos e o carvão, onde os produtos deixam o leito fluidizado em uma velocidade de saída do leito, o carvão tem uma velocidade de sedimentação que é menor do que a velocidade de saída do leito, o catalisador de hidropirólise fresco tem uma velocidade de sedimentação que é maior do que a velocidade de saída do leito, e as pequenas partículas de catalisador têm uma velocidade de sedimentação que é menor do que a velocidade de saída do leito.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [007]A Fig. 1 representa o fluxo de processo do processo de hidropirólise. [008]A Fig. 2 representa o lado de dentro do vaso reator durante a operação. DESCRIÇÃO DETALHADA
Petição 870190092101, de 16/09/2019, pág. 8/32
3/15 [009]Este processo é usado para converter biomassa em produtos líquidos que possam atender as especificações para a gasolina, o óleo diesel, o combustível de aviação e/ou outros produtos de hidrocarbonetos líquidos valiosos. As alimentações de biomassa para o reator de hidropirólise podem incluir uma ampla variedade de materiais biologicamente derivados, incluindo tudo desde gordura de fábricas que industrializam carcaças animais até palha secada para frangos. Misturas de materiais a partir de depósitos municipais de lixos sólidos, por exemplo, plásticos, papel, papelão, resíduo de depósito, resíduo de alimentos, etc., podem ser alimentadas ao reator de hidropirólise. Presume-se que qualquer material que se decomponha, com o aquecimento, em hidrocarbonetos oxigenados e/ou hidrocarbonetos não oxigenados, com pontos de ebulição na faixa de gasolina, diesel, ou querosene, possa potencialmente ser usado como matéria-prima. As matériasprimas de biomassa preferidas incluem a lignina, a madeira e as algas. As algas podem incluir as algas inteiras e os resíduos algáceos, por exemplo, os resíduos derivados após quaisquer procedimentos extrativos para remover os lipídios, as proteínas e/ou os carboidratos. A alimentação de biomassa é tipicamente preparada para uso na reação por classificação de tamanho e secagem. A seleção da biomassa e o processo de tratamento da alimentação desempenham um grande papel nas características do carvão formado na reação.
[0010]A outra alimentação para o processo é o hidrogênio. O hidrogênio pode ser importado para uso no processo ou produzido em um reformador a vapor. O reformador a vapor pode ser alimentado por hidrocarbonetos leves alimentados (CiC4) e monóxido de carbono produzido no processo de hidropirólise.
[0011]A reação de hidropirólise é realizada sob condições adequadas de hidropirólise que proporcionem a produção de um líquido de pirólise parcialmente desoxigenado, carvão, hidrocarbonetos leves (C1-C4) e monóxido de carbono. A temperatura da reação pode estar na faixa de cerca de 300°C a cerca de 600°C,
Petição 870190092101, de 16/09/2019, pág. 9/32
4/15 preferivelmente na faixa de cerca de 350°C a cerca de 540°C e mais preferivelmente na faixa de cerca de 399°C a cerca de 450°C. A pressão da reação pode estar na faixa de cerca de 1,38 MPa a cerca de 6,00 MPa, preferivelmente na faixa de cerca de 1,72 MPa a cerca de 5,50 MPa, mais preferivelmente na faixa de cerca de 2,06 MPa a cerca de 5,00 MPa e mais preferivelmente ainda na faixa de cerca de 2,76 MPa a cerca de 4,14 MPa.
[0012]O catalisador de hidropirólise no reator está na forma de um leito fluidizado. A velocidade da alimentação e dos produtos para cima através do leito é suficiente para manter o catalisador em um estado fluidizado. A maior parte dos produtos está em uma forma gasosa sob as condições de reação de hidropirólise e, portanto, passa em uma direção ascendente através do leito. Eles passam através da parte superior do leito e saem do leito de catalisador. A velocidade na qual o produto gasoso sai do leito de catalisador é referida neste documento como a velocidade de saída do leito. A velocidade de saída do leito será um resultado da taxa de alimentação, da taxa de reação, da pressão e da temperatura do reator e das dimensões do reator.
[0013]Para manter a parte superior do leito de catalisador no reator, a velocidade de saída do leito não deve ser tão alta que o vapor arraste as partículas de catalisador e carregue-as suspensas com os produtos. A tendência do catalisador ou dos outros sólidos formados no reator de serem arrastados com o vapor é determinada pela velocidade de sedimentação das partículas individuais.
[0014]A velocidade de sedimentação de uma partícula é a velocidade terminal que uma partícula atinge quando se movendo em um fluido e é atingida quando a força de arrasto do fluido sobre a partícula for igual e oposta à força de gravidade sobre a partícula. A velocidade de sedimentação de uma partícula é uma função da densidade da partícula, do diâmetro da partícula, da densidade do fluido (gás) e da aceleração gravitacional. Ver Kunii, Daizo e Octave Levenspiel, Fluidization
Petição 870190092101, de 16/09/2019, pág. 10/32
5/15
Engineering, 2a ed. (Butterworth-Heinemann 1991), pág. 80, que é incorporado neste documento por referência. O formato e outros fatores são incorporados em um coeficiente de arrasto adimensional determinado experimentalmente.
[0015]Em um leito fluidizado, a velocidade de sedimentação das partículas individuais e a velocidade do gás no leito podem ser combinadas para chegar a uma velocidade líquida da partícula, i.e., a velocidade do gás no leito menos a velocidade de sedimentação da partícula será a velocidade líquida da partícula. Por exemplo, uma partícula de carvão com uma velocidade líquida ascendente será carregada para fora do leito e arrastada com os produtos gasosos porque a velocidade do gás é maior do que a velocidade de sedimentação das partículas de carvão. Por outro lado, uma partícula de catalisador terá uma velocidade líquida negativa (para baixo) quando a velocidade de sedimentação da partícula de catalisador for maior do que a velocidade do gás no leito, e a partícula de catalisador tenderá a permanecer no leito de catalisador.
[0016]Neste processo, prefere-se que a maior parte do catalisador permaneça no leito fluidizado de catalisador e que a maior parte do carvão seja arrastada com os produtos gasosos e carregada para fora da reação. É importante manter tanto quanto possível de catalisador no leito fluidizado para manter a atividade da reação e impedir a contaminação do carvão pelos metais sobre o catalisador.
[0017]A velocidade de saída do leito é uma função das condições de processo e da configuração do reator. Especificamente, a velocidade de saída do leito pode ser calculada como a taxa de fluxo volumétrico de produtos gasosos que saem do leito, dividida pela área de seção transversal do reator no topo do leito fluidizado de catalisador. Prefere-se que a velocidade de sedimentação do catalisador seja pelo menos 1,5 vezes a velocidade de sedimentação do carvão, para obter uma separação efetiva entre o carvão e o catalisador, porém o fator principal ao efetuar esta separação é a velocidade de saída do leito.
Petição 870190092101, de 16/09/2019, pág. 11/32
6/15 [0018]O catalisador de hidropirólise pode ser qualquer catalisador conhecido por alguém de habilidade comum na técnica como sendo útil nesta reação. Um catalisador adequado para uso neste processo tem certas características físicas que afetam o seu desempenho no reator de hidropirólise de leito fluidizado. Neste processo, a velocidade de sedimentação do catalisador determina se o catalisador permanecerá no leito fluidizado ou será eluído do reator e carregado para fora com os produtos gasosos. Se a velocidade de sedimentação do catalisador for maior do que a velocidade de saída do leito, o catalisador permanecerá no leito fluidizado e não será arrastado com os produtos gasosos.
[0019]A velocidade de sedimentação do catalisador pode ser qualquer velocidade maior do que a velocidade de saída do leito, preferivelmente maior do que 110% da velocidade de saída do leito, mais preferivelmente maior do que 125% da velocidade de saída do leito e mais preferivelmente ainda maior do que 150% da velocidade de saída do leito.
[0020]Os catalisadores de hidropirólise adequados incluem os catalisadores suportados e a granel. Um catalisador adequado para isto é um catalisador de CoMo ou NiMo sulfetado, impregnado sobre um suporte de alumina esférico. Estes catalisadores são colocados sobre suportes esféricos para minimizar o atrito, para uso em um reator de leito fluido. Outro catalisador adequado é um catalisador de aluminato de níquel ou de níquel, impregnado sobre um suporte de alumina esférico. Em todos os casos, o catalisador deve ter atividade suficiente para adicionar hidrogênio à estrutura e minimizar as reações de coqueificação.
[0021]É possível que, além destes catalisadores, outros catalisadores possam funcionar também. Os catalisadores de vidro-cerâmica podem ser extremamente fortes e resistentes ao atrito e podem ser preparados como catalisadores termicamente impregnados ou a granel. Quando empregados como um catalisador de vidro-cerâmica à base de NiMo, Ni/NiO, ou Co, sulfetado, o catalisador resultante
Petição 870190092101, de 16/09/2019, pág. 12/32
7/15 é uma versão resistente ao atrito de um catalisador convencional à base de NiMO, Ni/NiO, ou Co, porém macio, prontamente disponível. Os catalisadores de vidrocerâmica à base de NiMo, Ni/NiO, ou Co, sulfetados, são particularmente adequados para uso em um leito fluidizado quente, porque estes materiais podem proporcionar o efeito catalítico de um catalisador suportado convencional, porém em uma forma muito mais forte, resistente ao atrito. Ademais, devido à resistência do catalisador ao atrito, a biomassa e o carvão são simultaneamente moídos em partículas menores, à medida que as reações de hidropirólise ocorrem dentro do reator de hidropirólise.
[0022]Durante o processo, carvão é produzido. O carvão é o resíduo sólido de biomassa que permanece após a reação de hidropirólise. O carvão é preferivelmente arrastado com os produtos gasosos e carregado para fora do reator. As características físicas do carvão determinam se ele será arrastado com os produtos gasosos. Especificamente, se a velocidade de sedimentação do carvão for menor do que a velocidade de saída do leito, então o carvão será arrastado com os produtos gasosos e carregado para fora do reator. O carvão não será necessariamente uniforme, visto que suas características são determinadas pelo tipo de biomassa, pelas etapas de pré-tratamento da biomassa, e pelas condições de reação de hidropirólise. Ademais, o carvão pode ser reduzido no tamanho pela mistura vigorosa no leito fluidizado.
[0023]A velocidade de sedimentação do carvão pode ser qualquer velocidade menor do que a velocidade de saída do leito, preferivelmente menor do que 90% da velocidade de saída do leito, mais preferivelmente menor do que 75% da velocidade de saída do leito e mais preferivelmente ainda menor do que 60% da velocidade de saída do leito. Entende-se que as partículas de carvão individuais, formadas no reator, possam ter uma velocidade de sedimentação inicial maior do que a velocidade de saída do leito, porém que, ao longo do tempo, a velocidade de sedimentação das partículas de carvão possa ser reduzida por contato com o catalisador e outras
Petição 870190092101, de 16/09/2019, pág. 13/32
8/15 partículas de carvão, até a velocidade de sedimentação das partículas de carvão ser menor do que a velocidade de saída do leito.
[0024]A velocidade de sedimentação do catalisador, após ele ter estado no reator de leito fluidizado, diminuirá ao longo do tempo à medida que o catalisador se desgasta devido à mistura vigorosa no leito fluidizado. Visto que a velocidade de sedimentação média das partículas de catalisador diminui, atingirá um ponto onde a velocidade de sedimentação do catalisador desgastado ou das pequenas partículas de catalisador que são rompidas do catalisador será menor do que a velocidade de saída do leito, e o catalisador desgastado ou as pequenas partículas de catalisador serão arrastadas e transportadas com os produtos gasosos. Um catalisador adequado é preferivelmente resistente ao atrito, de modo que este processo de atrito do catalisador aconteça muito lentamente.
[0025]Os produtos gasosos conterão partículas sólidas, tais como o carvão e as partículas de catalisador, as quais são arrastadas com os produtos gasosos. Estas partículas sólidas devem ser removidas dos produtos gasosos antes dos produtos gasosos serem adicionalmente processados, e prefere-se que o carvão seja separado das partículas de catalisador. Esta separação pode ser realizada por qualquer método adequado, incluindo os filtros, os ciclones, ou outros separadores centrífugos ou centrípetos.
[0026]Em uma modalidade, os produtos gasosos são passados através de um ciclone, para remover o carvão, e então através de um filtro, para remover os finos de catalisador. O carvão pode ser removido por ciclone da corrente de produtos gasosos ou por meio de filtragem grosseira. Se o carvão for separado por filtração a gás quente, então a torta de pó sobre os filtros terá de ser periodicamente removida. Será mais fácil de remover porque o hidrogênio produzido na reação de hidropirólise terá estabilizado os radicais livres e saturado as olefinas produzidas na reação. Na pirólise rápida convencional, a remoção desta torta de pó é muito mais difícil, porque o carvão
Petição 870190092101, de 16/09/2019, pág. 14/32
9/15 tende a revestir o filtro e a reagir com os vapores da pirólise oxigenados para formar revestimentos viscosos.
[0027]Em uma modalidade, um ciclone é primeiramente usado para coletar os finos de carvão dos vapores de processo que deixam o leito fluidizado, e um filtro poroso é então usado para coletar as partículas de catalisador (que têm uma maior densidade de partícula, porém um diâmetro muito menor, do que o carvão). Ademais, dois filtros porosos podem ser usados em paralelo, de modo que um possa ser limpo por meio de retropulsação enquanto o outro está em linha.
[0028]A precipitação eletrostática ou um separador impactador virtual pode também ser usado para remover o carvão e as partículas de cinza da corrente quente de produtos gasosos, antes do resfriamento e da condensação do líquido da pirólise.
[0029]Em outra modalidade, o carvão pode ser removido borbulhando-se a corrente de produtos gasosos através de um líquido recirculante, que é preferivelmente a porção de alto ponto de ebulição do óleo acabado do processo. Os finos de carvão e catalisador podem ser capturados nesse líquido, o qual pode então ser filtrado para remover as partículas de carvão e catalisador e/ou circulado novamente para o reator de hidropirólise.
[0030]Em outra modalidade, os catalisadores de NiMO ou CoMO de tamanho grande, colocados em um leito fluidizado, são usados para a remoção de carvão e para proporcionar desoxigenação adicional, simultânea com a remoção dos particulados finos. Estas partículas de catalisador são grandes, preferivelmente de tamanho de 0,32 a 0,16 centímetro (1/8 a 1/16 polegadas), de modo que elas são facilmente separáveis do carvão fino transportado da reação de hidropirólise.
[0031]Após a remoção do carvão, o líquido de pirólise parcialmente desoxigenado, juntamente com o hidrogênio, o monóxido de carbono, o dióxido de carbono, a água e os gases de hidrocarbonetos leves (C1-C4) da reação de
Petição 870190092101, de 16/09/2019, pág. 15/32
10/15 hidropirólise, pode ser alimentado para um reator de hidroconversão ou outro tipo de zona de reação que seja usada para processar adicionalmente o líquido de pirólise.
[0032]Em uma modalidade preferida, o reator de hidroconversão é operado em uma temperatura menor do que a reação de hidropirólise, na faixa de cerca de 315 °C a cerca de 425 °C e em torno da mesma pressão. A velocidade espacial horária líquida desta etapa está na faixa de cerca de 0,3 a cerca de 2,0. O catalisador usado neste reator deve ser protegido dos venenos de catalisador, tais como o sódio, o potássio, o cálcio, o fosforoso e outros metais que possam estar presentes na biomassa. O catalisador será protegido das olefinas e dos radicais livres pela renovação catalítica realizada no reator de hidropirólise. Os catalisadores tipicamente selecionados para esta etapa são catalisadores de hidroconversão de alta atividade, por exemplo, os catalisadores de NiMo sulfetados e de CoMo sulfetados. Neste estágio da reação, o catalisador é usado para catalisar uma reação de deslocamento entre água-gás de CO + H2O para preparar CO2 + H2, com isso capacitando a produção in situ de hidrogênio no reator de hidroconversão.
[0033]Após a etapa de hidroconversão, os produtos líquidos estarão quase completamente desoxigenados. Estes produtos podem ser usados como um combustível para transporte, após a separação por meio de separadores de altas pressões e um separador de baixa pressão, por destilação em porções de gasolina e diesel. Os gases que saem da etapa de hidroconversão são principalmente o monóxido de carbono, o dióxido de carbono, o metano, o etano, o propano, e os butanos, que podem ser enviados para um reformador a vapor opcional juntamente com a água, para formar o hidrogênio a ser usado no processo. Uma parte destes gases pode também ser queimada para produzir o calor necessário para a etapa do reformador a vapor.
[0034]Uma modalidade do sistema de reação de hidropirólise 100 será descrita em relação à Figura 1. Um sistema de reação de hidropirólise 100
Petição 870190092101, de 16/09/2019, pág. 16/32
11/15 compreende um reator de hidropirólise 110 que contém um leito de catalisador fluidizado. A biomassa é alimentada para o reator através da linha de alimentação de biomassa 120 e o hidrogênio é alimentado para o reator pela linha de alimentação de hidrogênio 122. O hidrogênio e a biomassa reagem na presença do catalisador e os produtos, incluindo os líquidos de pirólise, os gases leves, o monóxido de carbono e o carvão, são carregados para fora do reator por meio da linha de produto 124. Os produtos são passados através de um ciclone 130, onde o carvão é separado por meio da linha 126 e os produtos são removidos por meio da linha 128. As outras modalidades incluem o uso de um filtro e/ou outro meio para separar os sólidos do produto. As pequenas partículas de catalisador podem também ser carregadas para fora do reator por meio da linha 124 e estas seriam separadas dos produtos, com o carvão ou separadamente.
[0035]Uma modalidade da reação de hidropirólise será descrita em relação à Figura 2. Um reator de hidropirólise 210 contém um leito fluidizado de catalisador de hidropirólise 230. A biomassa é alimentada através da linha 220 e o hidrogênio é alimentado através da linha 222. A seta 240 representa a velocidade de saída do leito dos gases que deixam o topo do leito de catalisador. As partículas 232 são partículas sólidas de carvão ou pequenas partículas de catalisador que são arrastadas com a corrente de produto gasoso que é removida por meio da linha 224.
EXEMPLOS [0036]Um reator de hidropirólise foi operado sob condições consistentes com aquelas descritas acima, para demonstrar a remoção das partículas de carvão de biomassa e de catalisador desgastado de um leito de catalisador por meio do arraste. O reator de hidropirólise consistia em um vaso tubular, com um diâmetro interno de 3,25 centímetros (1,28 polegada). Um leito de catalisador foi disposto dentro do reator. O hidrogênio, em uma temperatura de aproximadamente 371 °C, foi alimentado para o fundo do leito de catalisador, para fluidizá-lo. Antes do carregamento, as
Petição 870190092101, de 16/09/2019, pág. 17/32
12/15 partículas de catalisador foram peneiradas, de modo que cada partícula fosse pequena o suficiente para passar através de uma peneira com uma abertura de tela de 500 micra, porém grande o suficiente para ser retida sobre uma peneira com uma abertura de tela de 300 micra. O reator foi operado a 2,41 MPa e os termopares, dispostos dentro do leito fluidizado, indicaram que a temperatura média do leito era aproximadamente 404°C. Esta temperatura do leito foi mantida e controlada por aquecedores elétricos. A vazão de hidrogênio para o fundo do leito foi tal que a velocidade de saída dos vapores que deixavam o leito (velocidade de saída do leito) era 0,13 metro/segundo. Uma unidade de filtro aquecida foi disposta a jusante do reator de hidropirólise de leito fluidizado, e foi usada para capturar quaisquer partículas, consistindo em carvão ou catalisador desgastado, que deixassem o leito fluidizado durante o experimento. O filtro foi mantido em uma temperatura alta o suficiente para impedir que quaisquer vapores condensassem para formar líquidos na unidade de filtro.
[0037]Inicialmente, 200 gramas de catalisador sulfetado, fresco, foram dispostos dentro do reator de hidropirólise. Estabeleceu-se que a velocidade de saída do leito de 0,13 metro/segundo era muito baixa para remover qualquer quantidade mensurável de partículas de catalisador intactas do leito. A velocidade de sedimentação de todas as partículas de catalisador intactas no leito foi, desse modo, verificada ser maior do que a velocidade de saída dos vapores do leito. Deve ser observado que as partículas de catalisador não eram esféricas quando elas foram carregadas, e que a velocidade de sedimentação das partículas individuais não foi determinada diretamente. Estabeleceu-se que as partículas eram pequenas o suficiente para serem vigorosamente fluidizadas e efetivamente misturadas pela corrente de gás de fluidização, porém também grandes o suficiente para serem retidas, sem serem carregadas para fora pela corrente de vapores do processo que
Petição 870190092101, de 16/09/2019, pág. 18/32
13/15 deixam o leito. Não se conduziu nenhuma caracterização adicional das propriedades aerodinâmicas do catalisador.
[0038]O reator foi então alimentado com uma matéria-prima consistindo em madeira de lei em pó. A matéria-prima tinha um tamanho máximo de partícula pequeno o suficiente para passar através de uma peneira com uma abertura de 250 micra. A matéria-prima foi efetivamente esfriada e transportada em uma maneira tal que as partículas de matéria-prima individuais não pudessem interagir uma com a outra, e não pudessem aquecer significativamente, durante o transporte para o leito fluidizado. Assim que as partículas de matéria-prima chegaram ao leito, elas foram aquecidas muito rapidamente até a temperatura do leito, por meio de interação com hidrogênio quente, vapores do processo e partículas de catalisador presentes no leito. Cada partícula de matéria-prima foi rapidamente desvolatilizada, e os vapores resultantes então tiveram a oportunidade de reagir com o hidrogênio presente no reator. Estas reações foram facilitadas pela presença das partículas de catalisador. Assim que as partículas de matéria-prima foram desvolatilizadas, somente uma partícula de carvão, consistindo basicamente em carbono da matéria-prima original, permaneceu. Estas partículas de carvão eram significativamente menores no tamanho do que as partículas de catalisador no leito, e também tinham uma menor densidade de partícula. Como resultado, estas partículas de carvão foram carregadas rapidamente para o topo do leito fluidizado e foram então transportadas para fora do reator de hidropirólise, e para a unidade de filtro aquecida a jusante do reator.
[0039]O sistema foi operado durante um período de três dias. 2100 gramas de matéria-prima foram carregados para o sistema no primeiro dia; 2100 gramas de matéria-prima foram novamente carregados para o sistema no segundo dia, e 1800 gramas de matéria-prima foram carregados para o sistema no terceiro dia. Após o sistema ser parado, foram recuperados 15 gramas de matéria-prima não processada. Desse modo, 5985 g de matéria-prima foram processados no reator de hidropirólise.
Petição 870190092101, de 16/09/2019, pág. 19/32
14/15 [0040]Conforme descrito acima, 200 gramas de catalisador fresco foram inicialmente carregados para o reator. No segundo dia do experimento, 17 gramas de catalisador fresco foram enviados para o reator, para substituir qualquer catalisador que tivesse sido removido por meio de atrito após o primeiro dia de processamento. No terceiro dia, 17 gramas de catalisador fresco foram novamente carregados para o reator. Quando o sistema foi parado e descarregado, o peso do leito era 228 gramas. O leito consistia principalmente em catalisador, porém também continha algum material de carvão carbonáceo.
[0041]Após os sólidos serem recuperados do reator e da unidade de filtro, uma análise dos sólidos foi usada para confirmar que o predomínio do catalisador tinha sido deixado no leito fluidizado no reator de hidropirólise, e não tinha sido carregado para fora para a unidade de filtro. Ademais, a análise confirmou que o predomínio das partículas de carvão da biomassa tinha sido removido do leito fluidizado no reator, e transportado para a unidade de filtro. O catalisador não continha nenhuma quantidade detectável de carbono quando inicialmente carregado para o reator. Quando recuperado, o leito continha 22,5% de carbono, significando que 51 gramas de carbono permaneceram no leito. Este carbono originou-se na matériaprima.
[0042]Os finos do filtro pesavam 573 gramas, e eram 78,7% de carbono. Isto significa que 451 gramas de carbono foram recuperados dos finos de carvão no filtro. A classificação por tamanho das partículas no filtro e no leito confirmou que as partículas dos finos da unidade de filtro estavam em uma faixa muito menor do que as partículas deixadas para trás no reator de hidropirólise.
[0043]Efetivamente, 90% do carvão produzido durante a operação do reator foram rapidamente carregados para fora do leito fluidizado, e acumularam-se na unidade de filtro. A proporção de carvão deixado atrás no reator foi relacionada com a maior das partículas de biomassa presentes na matéria-prima. Estas partículas, no
Petição 870190092101, de 16/09/2019, pág. 20/32
15/15 final, teriam sido transportadas para a unidade de filtro, se a fluidização no leito tivesse sido mantida por um período prolongado após a interrupção da adição de matériaprima ao leito. Entretanto, o experimento foi terminado imediatamente após a matériaprima ser consumida, e não houve nenhuma oportunidade de reduzir de tamanho o carvão remanescente até um ponto onde ele teria sido transportado para a unidade de filtro.
[0044]Os vapores de processo do reator de hidropirólise foram enviados para um reator de segundo estágio, após eles passarem através da unidade de filtro. No reator de segundo estágio, os vapores de processo foram contatados com um leito fixo de catalisador, e ocorreu um hidrotratamento adicional. Após o experimento ter acabado, os produtos foram analisados. Em uma base sem umidade e cinza, 26,7% da massa de matéria-prima enviada para o reator foram responsáveis pelos hidrocarbonetos na faixa de gasolina e na faixa de diesel. O teor de oxigênio dos produtos de hidrocarbonetos líquidos era menos do que 1% em massa.
[0045]A densidade aparente do carvão, coletado na unidade de filtro, foi também avaliada, e foi determinada ser 0,3 g/cm3. A densidade aparente do catalisador no leito fluidizado foi verificada ser 0,9 g/cm3. Esta diferença nas densidades aparentes do carvão e das partículas de catalisador foi parcialmente responsável pela separação efetiva do carvão do leito, visto que as partículas do carvão de menor densidade puderam ser prontamente carregadas para fora do leito, enquanto as partículas do catalisador de maior densidade foram retidas.

Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1 Processo para converter biomassa em produtos, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:
    a. contatar a biomassa com o hidrogênio na presença de um leito fluidizado de catalisador de hidropirólise fresco em um vaso reator sob condições de hidropirólise;
    b. remover produtos e carvão do vaso reator;
    c. realizar o contato da etapa a. e a remoção da etapa b. por um período de tempo tal que o catalisador de hidropirólise fresco se desgaste no leito fluidizado para formar pequenas partículas de catalisador; e
    d. remover pelo menos uma parte das pequenas partículas de catalisador com os produtos e carvão, em que os produtos deixam o leito fluidizado em uma velocidade de saída do leito, o carvão tem uma velocidade de sedimentação que é menor do que a velocidade de saída do leito, o catalisador de hidropirólise fresco tem uma velocidade de sedimentação que é maior do que a velocidade de saída do leito, e as pequenas partículas de catalisador têm uma velocidade de sedimentação que é menor do que a velocidade de saída do leito e em que a densidade aparente do carvão está na faixa de 0,3 a 0,6 g/cm3 e a densidade aparente do catalisador no leito fluidizado está na faixa de 0,8 a 1,5 g/cm3.
  2. 2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a velocidade de sedimentação do carvão é menor do que 90% da velocidade de saída do leito.
  3. 3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a velocidade de sedimentação do carvão é menor do que 75% da velocidade de saída do leito.
    Petição 870190092101, de 16/09/2019, pág. 22/32
    2/2
  4. 4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a velocidade de sedimentação do catalisador de hidropirólise é maior do que 110% da velocidade de saída do leito.
  5. 5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a velocidade de sedimentação do catalisador de hidropirólise é maior do que 150% da velocidade de saída do leito.
  6. 6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a velocidade de sedimentação das pequenas partículas de catalisador é menor do que 90% da velocidade de saída do leito.
  7. 7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a velocidade de sedimentação das pequenas partículas de catalisador é menor do que 75% da velocidade de saída do leito.
  8. 8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda separar os produtos para remover monóxido de carbono e hidrocarbonetos leves do restante dos produtos.
  9. 9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda passar o restante dos produtos para um reator de hidroconversão, em que o restante dos produtos é contatado com um catalisador de hidroconversão sob condições de hidroconversão adequadas para produzir um produto de hidrocarboneto líquido condensável que tem menos do que 1% de oxigênio.
  10. 10. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as pequenas partículas de catalisador são separadas por um filtro, enquanto o carvão é separado por um ciclone.
BR112014011536-2A 2011-11-14 2012-11-12 Processo para converter biomassa em produtos BR112014011536B1 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161559248P 2011-11-14 2011-11-14
US61/559,248 2011-11-14
PCT/US2012/064619 WO2013074434A1 (en) 2011-11-14 2012-11-12 A process for producing hydrocarbons

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR112014011536A2 BR112014011536A2 (pt) 2017-05-02
BR112014011536B1 true BR112014011536B1 (pt) 2020-02-18

Family

ID=48430067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112014011536-2A BR112014011536B1 (pt) 2011-11-14 2012-11-12 Processo para converter biomassa em produtos

Country Status (9)

Country Link
US (2) US9657232B2 (pt)
EP (1) EP2751224A4 (pt)
CN (1) CN103930524B (pt)
AR (1) AR088849A1 (pt)
BR (1) BR112014011536B1 (pt)
CA (1) CA2855791C (pt)
IN (1) IN2014CN02732A (pt)
WO (1) WO2013074434A1 (pt)
ZA (1) ZA201402620B (pt)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2015212921B2 (en) 2014-01-28 2017-11-02 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Conversion of biomass or residual waste material to biofuels
US9650574B2 (en) * 2014-07-01 2017-05-16 Gas Technology Institute Hydropyrolysis of biomass-containing feedstocks
SG11201609646XA (en) 2014-07-01 2017-01-27 Shell Int Research Conversion of solid biomass into a liquid hydrocarbon material
CN106661468B (zh) 2014-07-01 2019-11-05 国际壳牌研究有限公司 固体生物质到液体烃材料的转化
DK3164471T3 (da) 2014-07-01 2019-10-14 Shell Int Research Omdannelse af fast biomasse til et flydende carbonhydridmateriale
US11174438B2 (en) * 2015-09-07 2021-11-16 Shell Oil Company Conversion of biomass into a liquid hydrocarbon material
CA2998055A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Conversion of biomass into methane
CN105505429B (zh) * 2016-01-14 2017-06-27 江苏大学 一种大型海藻增压加氢热解制油、产气系统及工艺
CN111690423B (zh) * 2020-06-11 2021-12-14 陕西东鑫垣化工有限责任公司 一种煤炭的分质清洁利用工艺
CN113831922B (zh) * 2021-09-06 2024-04-16 浙江宜可欧环保科技有限公司 加热方式可调型热解炉

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3704108A (en) * 1970-09-25 1972-11-28 Hydrocarbon Research Inc Hydroconversion of waste natural and synthetic rubbers
DE2226829A1 (de) 1972-06-02 1973-12-20 Knapsack Ag Verfahren zur herstellung von acrylsaeureestern
US4298453A (en) * 1977-12-27 1981-11-03 Mobil Oil Corporation Coal conversion
US4682986A (en) * 1984-11-29 1987-07-28 Exxon Research And Engineering Process for separating catalytic coal gasification chars
US5175943A (en) * 1990-05-23 1993-01-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Solids feed system and method for feeding fluidized beds
CN101353583B (zh) * 2008-09-19 2012-02-22 河南盛润创业投资管理有限公司 一种生物质加工方法
US8915981B2 (en) * 2009-04-07 2014-12-23 Gas Technology Institute Method for producing methane from biomass
US8492600B2 (en) * 2009-04-07 2013-07-23 Gas Technology Institute Hydropyrolysis of biomass for producing high quality fuels
US20100251600A1 (en) * 2009-04-07 2010-10-07 Gas Technology Institute Hydropyrolysis of biomass for producing high quality liquid fuels
CA2676514A1 (en) * 2009-08-24 2011-02-24 Wood Ash Industries Inc Method for separating biochar from wood ash
WO2011060556A1 (en) 2009-11-18 2011-05-26 G4 Insights Inc. Sorption enhanced methanation of biomass
US8383871B1 (en) * 2010-09-03 2013-02-26 Brian G. Sellars Method of hydrogasification of biomass to methane with low depositable tars
CN201864693U (zh) * 2010-12-03 2011-06-15 北京林业大学 一种利用生物质快速热裂解制备生物油的调控试验装置
US8841495B2 (en) * 2011-04-18 2014-09-23 Gas Technology Institute Bubbling bed catalytic hydropyrolysis process utilizing larger catalyst particles and smaller biomass particles featuring an anti-slugging reactor

Also Published As

Publication number Publication date
US9657232B2 (en) 2017-05-23
WO2013074434A1 (en) 2013-05-23
EP2751224A1 (en) 2014-07-09
AR088849A1 (es) 2014-07-10
CN103930524A (zh) 2014-07-16
US20170198222A1 (en) 2017-07-13
CA2855791A1 (en) 2013-05-23
CA2855791C (en) 2020-09-22
BR112014011536A2 (pt) 2017-05-02
IN2014CN02732A (pt) 2015-07-03
US20150133704A1 (en) 2015-05-14
CN103930524B (zh) 2016-12-07
EP2751224A4 (en) 2015-10-14
NZ624595A (en) 2016-11-25
ZA201402620B (en) 2015-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR112014011536B1 (pt) Processo para converter biomassa em produtos
US10183279B2 (en) Catalyst for producing hydrocarbons
JP5847811B2 (ja) バイオマスからメタンを製造する方法
ES2873180T3 (es) Hidropirólisis de materias primas que contienen biomasa
US7375143B2 (en) Catalyst recover from a slurry
BRPI1015303B1 (pt) Processo para produzir produtos líquidos a partir de biomassa
BR112013026816B1 (pt) método para hidropirolisar uma matéria-prima orgânica oxigenada
BR112017004462B1 (pt) processo de hidropirólise
AU2003235080B2 (en) Solid-liquid separation system
BRPI1011219B1 (pt) Processo para produzir produtos líquidos a partir de biomassa
BR112014001851B1 (pt) método para a produção de gás de síntese
BR122012025977B1 (pt) Aparelho de coqueificação retardada
BR112015024169B1 (pt) Aparelho de reação de síntese de hidrocarboneto
NZ624595B2 (en) A process for producing hydrocarbons
CN112469804A (zh) 用于降低烟气流中的压力的方法和设备
NZ624597B2 (en) A catalyst for producing hydrocarbons
WO2015108661A1 (en) Methods and systems for cooling synthesis gas
EP4334409A1 (en) Thermochemical reactor and process

Legal Events

Date Code Title Description
B06F Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette]
B07A Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 12/11/2012, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS.