BR112015017417B1

BR112015017417B1 - reator com injetor de jato de gás para pirólise rápida catalítica

Info

Publication number: BR112015017417B1
Application number: BR112015017417-5A
Authority: BR
Inventors: Terry J. Mazanec; Jeffrey P. Whiting; Ruozhi Song; Zachary W. Goodman; Collin Schmidt
Original assignee: Anellotech, Inc.
Priority date: 2013-01-22
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2021-01-19
Also published as: JP2016508524A; US10093863B2; CA2898743A1; WO2014116724A1; US20140206913A1; BR112015017417A2; ES2839076T3; MY173596A; EP2948525B1; EP2948525A1; CA2898743C; EP3792336A1

Abstract

REATOR COM INJETOR DE JATO DE GÁS PARA PIRÓLISE RÁPIDA CATALÍTICA A presente invenção trata de métodos e sistemas que utilizam jatos de gás para transportar biomassa para um reator de conversão de biomassa. As configurações e as condições do reator para executar processos que utilizam os jatos de gás são também descritos. O uso de jatos de gás mostrou ser especialmente desejável para a operação com pirólise de biomassa em reatores de leito fluidizado catalítico. É descrito um sistema de alimentação para introduzir biomassa em um reator de pirólise, tal como um reator de leito fluido de pirólise rápida catalítica (CFP), que emprega uma corrente em jato de gás ou vapor para injetar as partículas de biomassa no leito fluido. A biomassa é mantida relativamente fria, pode ser medida a montante de um jato de gás e pode ser injetada mais para dentro do leito fluido. Uma boa mistura entre a biomassa relativamente mais fria com o catalisador quente e outros materiais no leito fluidizado pode ser garantida por ajuste do número, do tamanho, do ângulo, da posição e da taxa de fluxo das múltiplas portas injetoras em reatores maiores.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Esta invenção refere-se a métodos para a produção de substâncias bioquímicas, tais como biocombustível, aromáticos e compostos de olefina e, mais especificamente, a métodos, sistemas e aparelhos de alimentação de processo para a produção de combustíveis e substâncias químicas por meio de pirólise rápida catalítica.

PEDIDOS RELACIONADOS

[002] Este pedido reivindica o benefício da prioridade do Pedido de Patente Provisório de número de série U.S. 61/755358, depositado em 22 de janeiro 2013.

ANTECEDENTES

[003] O aprimoramento de biomassa exige a alimentação de uma variedade de materiais sólidos particulados, tais como lascas de madeira, serragem, resíduos de jardim, cascalhos, outras vegetações; produtos agrícolas e resíduos agrícolas (por exemplo, palha de milho, bagaço, fruta, lixo, silagem, etc.); safras energéticas (por exemplo, painço, miscanto); algas e outras plantas marinhas; resíduos metabólicos (por exemplo, adubo, esgoto); e resíduo urbano celulósico etc., a um leito fluidizado de catalisador para pirólise rápida catalítica. A biomassa parcialmente aprimorada ou convertida, tais como óleos de pirólise, carboidratos, produtos de digestão ou similares, que são frequentemente líquidos ou semissólidos, poderiam também ser usados no processo, sozinhos ou em combinação com alimentações sólidas.

[004] O processo de pirólise rápida catalítica (CFP) de biomassa exige a conversão de uma variedade de materiais com peso molecular alto, tal como lignina, celulose e hemicelulose, por pirólise na presença de um catalisador, de preferência, um catalisador ácido, microporoso, usualmente zeólita. A zeólita é ativa para o aprimoramento dos produtos de pirólise primários de decomposição de biomassa e converte os mesmos em aromáticos, olefinas, CO/CO2, carvão, coque, água e outros materiais úteis.

[005] Para o processo de pirólise rápida catalítica (CFP) ser eficaz, a biomassa não precisa ser aquecida acima da temperatura em que a pirólise começa, tipicamente cerca de 150 a 200 °C, antes de a mesma estar na proximidade do catalisador para maximizar a interação dos produtos de pirólise primários com o catalisador para conversão em aromáticos, olefinas e outros materiais úteis. Ao mesmo tempo, quando a biomassa é aquecida, a mesma precisa ser aquecida muito rapidamente, a taxas de aquecimento até 500 °C/s, para minimizar a formação de carvão e maximizar a produção de materiais úteis. Portanto, um problema na pirólise rápida e na pirólise rápida catalítica de biomassa é como introduzir a alimentação de biomassa no reator de pirólise, impedindo que o mesmo aqueça prematuramente na linha de alimentação em que carvão pode se formar e ainda aquecer o mesmo muito rapidamente uma vez que tenha entrado na zona de reação.

[006] Dispositivos de alimentação de trado helicoidal têm sido usados para alimentar a biomassa aos reatores de leito fluidizado, mas a taxa de fluxo linear da biomassa é relativamente lenta no trado de alimentação, de modo que a biomassa possa ser aquecida conforme se aproxima do leito de catalisador quente, resultando em formação de carvão e baixos rendimento de aromáticos e olefinas. A pirólise parcial prematura da biomassa também libera intermediários oleosos que podem obstruir o movimento do trado. O aumento de escala do sistema de alimentação por trado é problemático também já que um trado que se estende para o centro de um reator grande poderia necessariamente tornar-se bastante quente e poderia exigir resfriamento que desperdiça calor e resfria o leito de reator. A presente invenção supera os problemas envolvidos na alimentação de biomassa em um reator de pirólise rápida quente ou pirólise rápida catalítica quente com o uso de um jato de gás para alimentar a biomassa ao leito fluido.

[007] No documento no US 6105275, são descritos um aparelho de retorta a vácuo rotatório contínuo e seu uso. A patente menciona o uso de válvula de manga flexível elastoméricas usadas para criar uma câmara de compressão em uma retorta a vácuo, mas não operação sob pressões elevadas ou como o sistema de alimentação para um leito fluido catalisado. No documento no EP 0075899, é descrito um processo para transferir sólidos em que um gás é usado como uma barreira para medição de sólidos entre dois recipientes controlados por pressão. No documento no EP 0820419 B1, é descrita uma câmara de compressão para condução e separação pneumáticas de sólidos a partir do ar de transporte que emprega uma câmara de compressão rotatória para remover sólidos da corrente de ar de transporte. No documento no WO 1996018564 B1, é descrita uma câmara de compressão de eixo vertical que usa vedações mecânicas rotatórias. No documento no WO 2013095163 A1, é descrito um aparelho de pirólise contínua em que a pirólise ocorre em um trado com material admitido e expelido com o uso de câmaras de ar comprimido. Nenhuma estrutura de câmara de compressão é especificada além de “válvulas”. No documento no US 20130019492, é descrito um sistema para tratamento contínuo de sólidos à pressão não atmosférica com o uso de uma câmara de compressão de semibatelada que é carregada com material suficiente para suprir continuamente um processo antes de ser recarregada como em um sistema de funil travado típico.

[008] Asadullah et al., em "Biomass Gasification to Hydrogen and Syngas at Low Temperature: Novel Catalytic System Using Fluidized-Bed Reactor", J. Catal. 208, 255 a 259 (2002), descreveu um sistema de combustão experimental em que a celulose foi transportada continuamente para um leito de catalisador fluidizado através de uma saída de 5 mm em um funil de alimentação pelo fluxo de gás N2 através de um tubo interno de diâmetro interno de 5 mm para um tubo concêntrico de diâmetro interno de 18 mm contendo um leito de catalisador contendo catalisador Rh/CeO2/SiO2. A celulose foi convertida em hidrogênio e CO.

[009] Eastham et al. nos documentos nos US 5968460 e US 5175943 descreve métodos para adicionar continuamente sólidos a um processo de combustão conduzido em um leito fluidizado a partir de um tubo vertical que tem um ângulo que tem uma dobra para reter os sólidos. O tubo vertical contém entradas de gás para manter a pressão ligeiramente acima daquela no leito fluidizado. Os gases adicionados ao tubo vertical podem ser usados para fluidizar os sólidos no tubo vertical e reduzir a ligação de partículas.

[010] Medoff, no documento no US 2012/0094355, descreve um processo não catalítico em que gases pressurizados podem ser adicionados a uma corrente de matéria-prima derivada de biomassa para propelir a matéria-prima para uma câmara de pirólise para produzir açúcares ou aminoácidos.

[011] Jones, no documento no US 4474119, revela uma fornalha de combustão de leito fluidizado em que calcário bruto é adicionado através de um bocal ao leito fluidizado e pós finos sólidos são adicionados juntamente com o fluido de fluidização. Os sólidos de alimentação de pós finos podem ser adicionados tangencialmente.

[012] Rozainee et al., em "Effect of Feeding Methods on the Rice Husk Ash Quality in a Fluidised Bed Combustor," Emirates J. Eng. Res., 15, 1 a 12 (2010), relatou os resultados de um estudo em que cascas de arroz são alimentadas por injeção de gás em uma câmara de combustão de leito fluidizado a partir de uma entrada inclinada em um ângulo de 45°. As cinzas produzidas na combustão quando alimentadas entraram na câmara de reação a partir de uma entrada disposta tangencialmente foram relatadas como sendo de tamanho de partícula menor e teor de carbono mais baixo que as cinzas produzidas com alimentação radial.

[013] North et al. (Nova Pangea Technologies) no Pedido de Patente n° US 20110100359 descreve um processo de 5 etapas que inclui arrastar sólidos de biomassa em um fluxo de corrente superaquecida em um ciclo de corrente para fazer com que as células explodam antes da introdução da biomassa em um reator de hidrólise e da condensação dos materiais contendo açúcar hidrolisados. Zielinski et al. no documento no US 4309948 descrevem a entrega de uma corrente arrastada de partículas sólidas carbônicas a um leito de catalisador através de uma tampa em formato de cogumelo. Wachter no documento no US 5688472 descreve o uso de um fluxo descendente de gás através de um anel para fluidizar um leito de reator. Klajay et al. no documento no US 2012/0251959 revela um sistema de alimentação de combustível de leito fluidizado que introduz o combustível sólido ao longo de um canal na parede para uma seção de grade para aumentar o tempo do aquecimento do combustível para secar o combustível, isto é, reduzir a taxa de aquecimento, antes que o mesmo entre no leito fluido turbulento. Bartek no documento no US 8523496 descreve um processo para alimentar biomassa a um reator para conversão em hidrocarbonetos oxigenados que utiliza uma peça de bobina adaptada para conduzir sólidos de uma pressão mais baixa para uma pressão mais alta; no entanto, além de aumento de pressão, nenhuma etapa é realizada para controlar as condições de injeção ou reduzir o preaquecimento da biomassa.

[014] Portanto, existe uma necessidade de um processo e um aparelho para alimentar biomassa a um leito fluido ou reator similar que minimize o aquecimento prematuro da biomassa e misture a mesma rapidamente com materiais no reator.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[015] A presente invenção compreende um sistema de alimentação inovador para introduzir biomassa em um reator de pirólise, tal como um reator de leito fluido de pirólise rápida catalítica (CFP), que emprega uma corrente em jato de gás ou vapor para injetar as partículas de biomassa no leito fluido. A biomassa é mantida relativamente fria, pode ser medida a montante de um jato de gás, e pode ser injetada mais para dentro do leito fluido. Uma boa mistura entre a biomassa relativamente mais fria com o catalisador quente e outros materiais no leito fluidizado pode ser garantida por ajuste do número, do tamanho, do ângulo, da posição e da taxa de fluxo das múltiplas portas de injetor em reatores maiores. A invenção pode compreender, ainda, um sistema de medição de alimentação que compreende válvulas de manga flexível e um tanque de retenção que permite a operação do processo CFP em pressão mais alta enquanto permite que a alimentação seja mantida em pressões mais altas e injeta a biomassa em porções discretas que penetram ainda mais no reator, aprimorando a mistura e aquecimento rápido da biomassa.

[016] Em um primeiro aspecto, a invenção fornece um método para produzir um ou mais produtos de hidrocarboneto fluidos a partir de um material hidrocarbônico sólido que compreende: alimentar um primeiro reagente que compreende o material hidrocarbônico sólido a um reator por injeção em um jato de gás; realizar pirólise dentro do reator pelo menos de uma porção do material hidrocarbônico sob condições de reação suficientes para produzir um ou mais produtos de pirólise; e reagir cataliticamente pelo menos uma porção do um ou mais produtos de pirólise sob condições de reação suficientes para produzir o um ou mais produtos de hidrocarboneto fluidos; e que compreende, ainda, uma ou mais das seguintes características: em que o jato de gás compreende um fluido transportador e o material hidrocarbônico sólido, em que o jato de gás entra no reator através de uma porta de alimentação e em que o fluido transportador flui através da porta de alimentação com uma velocidade linear de pelo menos 25 cm/s; ou em que o material hidrocarbônico sólido é alimentado através de uma porta de alimentação a um reator de fluidização com uma razão entre a taxa de fluxo de gás através da porta de alimentação e o fluxo através de uma porta de fluidização é de menos que 10; ou em que p material hidrocarbônico sólido é alimentado ao reator através de uma porta de alimentação em que a porta de alimentação tem um ângulo que é de pelo menos 15 graus em relação à horizontal.

[017] Em algumas modalidades preferenciais, a velocidade linear do fluido transportador na porta de alimentação é pelo menos 25 cm/s, 50 cm/s, 100 cm/s, 150 cm/s, ou pelo menos 200 cm/s, ou pelo menos 225 cm/s, ou pelo menos 250 cm/s, ou pelo menos 300 cm/s, ou de 25 cm/s a 10.000 cm/s, ou de 50 a 7.000 cm/s, ou de 100 a 5.000 cm/s, ou de 200 a 5.000 cm/s, ou de 225 a 5.000 cm/s.

[018] Em alguns aspectos preferenciais, a razão entre a taxa de fluxo de gás injetada com o material hidrocarbônico sólido e a taxa de fluxo de gás introduzida através da porta de fluidização é menor que 0,1, menor que 0,25, menor que 0,5, menor que 1, menor que 2, menor que 3, menor que 5, ou menor que 10. Em algumas modalidades preferenciais, a velocidade espacial da biomassa em comparação ao catalisador contido no reator é pelo menos 0,1, pelo menos 0,2, pelo menos 0,3, pelo menos 0,4, pelo menos 0,5, pelo menos 0,8, ou pelo menos 1,0, ou de 0,1 a 2,0.

[019] Uma vantagem dos métodos e sistemas inventivos é o rendimento aprimorado de aromáticos; de preferência, o rendimento percentual de carbono de aromáticos mais olefinas é pelo menos 15%, pelo menos 20%, pelo menos 25%, pelo menos 30%, ou pelo menos 35%. Em algumas modalidades preferenciais, o rendimento percentual de carbono de para e meta-xileno é pelo menos 0,5%, pelo menos 1,0%, pelo menos 1,5%, pelo menos 2,0%, ou pelo menos 2,5%. Em algumas modalidades preferenciais, o rendimento percentual de carbono de metano é menor que 10%, menor que 5%, menor que 4%, menor que 3%, menor que 2% ou menor que 1,5%.

[020] Em algumas modalidades preferenciais, o tempo de permanência de gás de fluidização em contato com o leito de catalisador é pelo menos 0,1, pelo menos 0,2, pelo menos 0,3, pelo menos 0,5, pelo menos 0,7, pelo menos 1,0, pelo menos 2,0, pelo menos 3.0 segundos, ou pelo menos 5,0 segundos, ou pelo menos 10,0 segundos, ou pelo menos 20 segundos e, em algumas modalidades, menor que 60 segundos, ou menor que 40 segundos.

[021] Em alguns aspectos, o catalisador é alimentado de uma maneira contínua ou semicontínua ao reator e o catalisador é removido de uma maneira contínua ou semicontínua do reator.

[022] Em algumas modalidades preferenciais, o material hidrocarbônico sólido é alimentado ao reator através de uma porta de alimentação em que a porta de alimentação tem um ângulo que é de pelo menos 15 graus, pelo menos 25 graus, pelo menos 35 graus, pelo menos 45 graus, pelo menos 50 graus, ou pelo menos 62 graus em relação à horizontal no ponto em que a mesma entra no reator, em que o ângulo máximo da porta de alimentação é de cerca de 90°.

[023] Em algumas modalidades preferenciais, um gás para o jato de gás é transportado através de um tubo de fluxo transportador que transporta o gás para a alimentação e em que o ângulo que o tubo de fluxo transportador forma com a horizontal é maior que o ângulo em que o tubo de alimentação de biomassa entra no reator de pirólise, em que ambos são valores positivos.

[024] Em algumas modalidades, a razão entre a taxa de fluxo de gás injetada com a biomassa de material hidrocarbônico sólido e a taxa de fluxo de gás introduzida através da porta de fluidização está entre 0,001 e 10, ou entre 0,01 e 5, ou entre 0,1 e 2.

[025] Em algumas modalidades, o material hidrocarbônico sólido é alimentado em pulsos descontínuos na alimentação de gás. Em algumas modalidades preferenciais, a frequência dos pulsos de material hidrocarbônico sólido alimentado a partir de qualquer uma porta de alimentação está na faixa de uma vez a cada 0,2 segundo a um pulso a cada 60 segundos. Em algumas modalidades, a duração de fluxo durante um pulso individual a partir de uma única porta de alimentação está entre 0,05 segundo e 30 segundos de extensão.

[026] Em outro aspecto, a invenção fornece um sistema para produzir um ou mais produtos de hidrocarboneto fluidos a partir de um material hidrocarbônico que compreende uma zona de pirólise na qual um material hidrocarbônico sólido é introduzido por injeção em uma corrente de gás fluente, um catalisador sólido é introduzido, e pelo menos uma porção do material hidrocarbônico sofre pirólise e reage cataliticamente sob condições de reação suficientes para produzir um ou mais produtos de pirólise. Esse sistema pode ser caracterizado, ainda, por uma ou mais das características descritas acima em relação ao primeiro aspecto. De preferência, o material hidrocarbônico sólido é introduzido pela injeção em uma corrente de gás fluente em um reator que compreende um leito fluidizado, e em que, antes da introdução ao leito fluidizado, o material hidrocarbônico é mantido a uma temperatura menor que 300 °C, ou menor que 200 °C ou menor que 150 °C, ou menor que 100 °C, ou mantido com uma faixa de temperaturas de 20 °C a 300 °C, 20 °C a 200 °C, 20 °C a 150 °C, ou 20 °C a 100 °C (como com outros recursos descritos no presente documento, essas faixas de temperatura também se aplicam às modalidades preferenciais dos métodos e da operação do aparelho; a invenção pode ser também caracterizada como tendo essas faixas de temperatura no tubo de alimentação e, de preferência, em combinação com a ausência de um trado helicoidal já que um trado helicoidal pode aumentar a temperatura no tubo de alimentação). Em algumas modalidades preferenciais, o material hidrocarbônico sólido é alimentado ao reator através de uma porta de alimentação em que a porta de alimentação tem um ângulo que é de pelo menos 15 graus, pelo menos 25 graus, pelo menos 35 graus, pelo menos 45 graus, pelo menos 50 graus, ou pelo menos 62 graus em relação à horizontal no ponto em que a mesma entra no reator, em que o ângulo máximo da porta de alimentação é de cerca de 90°.

[027] Qualquer um dos recursos discutidos em relação aos métodos pode ser também incorporado nos sistemas inventivos. Por exemplo, similarmente ao que é discutido acima, um gás para o jato de gás pode ser transportado através de um tubo de fluxo transportador que transporta o gás para a alimentação e em que o ângulo que o tubo de fluxo transportador forma com a horizontal é maior que o ângulo em que o tubo de alimentação de biomassa entra no reator de pirólise, em que ambos são valores positivos. O material hidrocarbônico sólido é alimentado em pulsos descontínuos na alimentação de gás. A frequência dos pulsos de material hidrocarbônico sólido alimentado a partir de qualquer uma porta de alimentação está na faixa de uma vez a cada 0,2 segundo a um pulso a cada 60 segundos. Em algumas modalidades, a duração de fluxo durante um pulso individual a partir de uma única porta de alimentação está entre 0,05 segundo e 30 segundos de extensão.

[028] Em outro aspecto, a invenção fornece um aparelho para produzir um ou mais produtos de hidrocarboneto fluidos a partir de um material hidrocarbônico, em que o aparelho compreende, em combinação: uma câmara de reação de pirólise; pelo menos um tubo de alimentação pelo qual o material hidrocarbônico sólido pode ser introduzido por injeção assistida por gás na câmara de reação de pirólise, em que o ângulo α da porta de alimentação é de pelo menos 15 graus em relação à horizontal; uma estrutura de entrega pela qual o catalisador sólido pode ser introduzido na mesma; uma linha de entrada de gás de fluidização que se conecta com uma porção inferior da dita câmara de reação para introduzir um gás de fluidização; um conduto de saída de catalisador; e um conduto de saída de produto a partir do qual produtos em fase de vapor podem sair do reator. Em algumas modalidades preferenciais, o ângulo α da porta de alimentação é de pelo menos 25 graus, pelo menos 35 graus, pelo menos 45 graus, pelo menos 50 graus, ou pelo menos 62 graus em relação à horizontal, em que o ângulo máximo da porta de alimentação é de cerca de 90°. As estruturas de entrega para entregar catalisador aos reatores de pirólise são conhecidas na técnica. Em algumas modalidades preferenciais, o aparelho compreende, ainda, um tubo de fluxo transportador que é adaptado para transportar o gás para a alimentação e em que o ângulo que o tubo de fluxo transportador forma com a horizontal é maior que o ângulo em que o tubo de alimentação de biomassa entra no reator de pirólise, em que ambos são valores positivos.

[029] Em algumas modalidades preferenciais, uma estrutura de entrega pela qual um catalisador sólido pode ser introduzido na câmara de reação de pirólise compreende um tubo que contém partículas de catalisador.

[030] Nas modalidades preferenciais, durante a operação do aparelho, antes da introdução no leito fluidizado, o material hidrocarbônico é mantido a uma temperatura menor que 300 °C, ou menor que 200 °C ou menor que 150 °C, ou menor que 100 °C, ou mantido com uma faixa de temperaturas de 20 °C a 300 °C, 20 °C a 200 °C, 20 C a 150 °C, ou 20 °C a 100 °C.

[031] Em outro aspecto, a invenção fornece um método ou um sistema para produzir um ou mais produtos de hidrocarboneto fluidos a partir de um material hidrocarbônico sólido que compreende: alimentar um primeiro reagente que compreende o material hidrocarbônico sólido a um reator de leito fluidizado que compreende um distribuidor por injeção do material sólido em um jato de gás ou jatos de gás através de uma porta ou portas, em que o gás transportador no jato de gás está a uma temperatura menor que 200 °C, para formar uma mistura gasosa que compreende partículas sólidas suspensas em uma seção inferior do reator que tem uma temperatura normalizada na faixa de 100 a 600 °C; realizar pirólise dentro de uma seção superior do reator pelo menos de uma porção da mistura gasosa que compreende partículas sólidas suspensas em uma reação catalisada a uma temperatura de pelo menos 500 °C para produzir um ou mais produtos de pirólise; em que a seção superior está acima da seção inferior em relação à gravidade; em que a seção inferior compreende um volume que inclui um diâmetro interno do reator de leito fluidizado e uma altura que é pelo menos 2% da altura total do reator e em que a seção superior compreende um volume que inclui um diâmetro interno do reator de leito fluidizado e uma altura que é pelo menos 5% da altura total do reator; em que as seções inferior e superior estão ambas acima do distribuidor. De preferência, o método ou o sistema compreende, ainda, alimentar um gás de fluidização à seção inferior. Além disso, de preferência, o gás de fluidização passa através de um distribuidor antes de entrar na seção inferior. Em algumas modalidades, a seção inferior não contém qualquer bandeja de catalisador e a seção superior compreende pelo menos uma bandeja de catalisador. Em algumas modalidades, a seção inferior contém menos que 10% em peso do catalisador total no reator e a seção superior compreende pelo menos 50% em peso do catalisador total no reator. Em algumas modalidades, a seção superior tem uma temperatura na faixa de 500 °C a 800 °C.

[032] Em um aspecto adicional, a invenção fornece um sistema para produzir um ou mais produtos de hidrocarboneto fluidos a partir de um material hidrocarbônico sólido que compreende: um reator de leito fluidizado que compreende uma seção inferior e uma seção superior; em que a seção inferior compreende uma mistura gasosa e sólidos de biomassa suspensos, em que a mistura gasosa está em uma faixa de temperatura de 100 a 400 °C (de preferência, 200 a 350 °C); e em que a seção superior compreende uma suspensão de partículas de catalisador e biomassa total ou parcialmente pirolisada e em que a seção superior compreende uma temperatura de pelo menos 500 °C. De preferência, a seção inferior está disposta imediatamente acima de um distribuidor e a seção inferior compreende uma entrada de injetor de gás através da qual um gás que transporta biomassa é introduzido e em que um gás de fluidização que não contém biomassa passa através do distribuidor e forma uma mistura com o gás que transporta a biomassa que flui para o reator através do injetor de gás.

[033] Deve-se entender que as descrições no presente documento devem ser entendidas de modo amplo e qualquer um dos métodos, aparelhos e sistemas pode incorporar qualquer um dos recursos discutidos por todo este relatório descritivo. GLOSSÁRIO

[034] Aromáticos - Conforme usados no presente documento, os termos "aromáticos" ou "composto aromático" são usados para referência a um composto ou compostos de hidrocarboneto que compreendem um ou mais grupos aromáticos, tal como, por exemplo, sistemas de anel aromático único (por exemplo, benzila, fenila, etc.) e sistemas de anel aromático policíclico fundido (por exemplo, naftila, 1,2,3,4-tetraidronaftila, etc.). Os exemplos de compostos aromáticos incluem, porém, sem limitação, benzeno, tolueno, indano, indeno, 2-etil tolueno, 3-etil tolueno, 4-etil tolueno, trimetil benzeno (por exemplo, 1,3,5-trimetil benzeno, 1,2,4-trimetil benzeno, 1,2,3-trimetil benzeno, etc.), etilbenzeno, estireno, cumeno, metilbenzeno, propilbenzeno, xilenos (por exemplo, p-xileno, m-xileno, o-xileno), naftaleno, metil- naftaleno (por exemplo, 1-metil naftaleno, antraceno, 9.10-dimetilantraceno, pireno, fenantreno, dimetil-naftaleno (por exemplo, 1,5-dimetilnaftaleno, 1,6-dimetilnaftaleno, 2,5-dimetilnanaftaleno, etc.), etil-naftaleno, hidrindeno, metil-hidrindeno e dimetil- hidrindeno. Os aromáticos com anel único e/ou anel superior podem ser também produzidos em algumas modalidades. Os aromáticos também incluir compostos com anel único ou múltiplos anéis que contêm substituintes de heteroátomo, isto é, fenol, cresol, benzofurano, etc.

[035] Biomassa - Conforme usado no presente documento, o termo "biomassa" recebe seu significado convencional na técnica e é usado para referir-se a qualquer fonte orgânica de energia ou substâncias químicas que seja renovável. Seus componentes principais podem ser: (1) árvores (madeira) e todas outras vegetações; (2) produtos e resíduos agrícolas (milho, fruto, ensilagem de lixo, etc.); (3) algas e outras plantas marinhas; (4) resíduos metabólicos (adubo, esgoto), e (5) resíduo urbano celulósico. Os exemplos de materiais de biomassa são descritos, por exemplo, em Huber, G.W. et al, "Synthesis of Transportation Fuels from Biomass: Chemistry, Catalysts, and Engineering", Chem. Rev. 106, (2006), páginas 4.044 a 4.098. A biomassa é convencionalmente definida como material biológico vivo ou recentemente morto que pode ser convertido para uso como combustível ou para produção industrial. O critério para biomassa é que o material deve ter participado recentemente no ciclo de carbono de modo que a liberação de carbono no processo de combustão não resulte em nenhum aumento líquido médio por um período de tempo razoavelmente curto (por essa razão, combustíveis fósseis, tal como turfa, lignito e carvão mineral não são considerados biomassa por essa definição, já que os mesmos contêm carbono que não participou no ciclo de carbono por um tempo longo de modo que sua combustão resulte em um aumento líquido no dióxido de carbono atmosférico). Mais comumente, biomassa refere-se à matéria vegetal cultivada para uso como biocombustível, mas também inclui matéria vegetal ou animal usada para a produção de fibras, substâncias químicas e calor. A biomassa pode incluir também resíduos ou subprodutos biodegradáveis que podem ser queimados como combustível ou convertidos em substâncias químicas, incluindo resíduos urbanos, resíduos verdes (o resíduo biodegradável compreende resíduo de jardim e parque, tal como cortes de grama ou flor e restos de cerca viva), subprodutos de fazenda, incluindo adubo animal, resíduos de processamento de alimentos, lodo de esgoto, licor negro de polpa de madeira ou algas. A biomassa exclui material orgânico que tenha sido transformado por processos geológicos em substâncias, tais como carvão mineral, argila de óleo ou petróleo. A biomassa é cultivada ampla e tipicamente a partir de plantas, incluindo miscanto, eufórbio, girassol, painço, cânhamo, milho (maís), álamo, salgueiro, cana-de-açúcar e palma oleaginosa (óleo de palma) com as raízes, caules, folhas, cascas de semente e frutas, todos, sendo potencialmente úteis. A planta particular ou outra fonte de biomassa usada não é importante para a substância química ou combustível de produto embora o processamento do material cru para introdução à unidade de processamento varie de acordo com as necessidades da unidade e a forma da biomassa.

[036] Derivado de biomassa - Qualquer um dos produtos, processos e/ou sistemas descritos no presente documento podem ser adicionalmente caracterizados pelo fato de que os mesmos são derivados de biomassa, o que significa que os produtos são pelo menos parcialmente derivados de biomassa e, na maioria dos casos, são 100% ou quase 100% derivados de biomassa. Conforme é bem conhecido, a presença de material derivado de biomassa pode ser facilmente avaliada pela presença de 14C, que está presente em concentrações significativamente mais baixas em combustíveis fósseis.

[037] Líquido de Pirólise de Biomassa - O líquido de pirólise de biomassa ou bio- óleo é a fração líquida que pode ser isolada de uma reação de pirólise de biomassa. O líquido de pirólise de biomassa é usualmente marrom escuro e aproxima-se à biomassa em composição elementar. O mesmo é composto por uma mistura muito complexa de hidrocarbonetos oxigenados com uma proporção considerável de água tanto da umidade original como do produto de reação. Na composição, o óleo de pirólise de biomassa variará com o tipo de biomassa, mas é conhecido por consistir em alcoóis com peso molecular baixo oxigenados (por exemplo, álcool furfurílico), aldeídos (aldeídos aromáticos), cetonas (furanona), fenóis (metóxi fenóis) e água. Carvão sólido pode estar também presente, suspenso no óleo. O líquido é formado por arrefecimento rápido dos produtos intermediários de pirólise rápida de hemicelulose, celulose e lignina na biomassa. Quimicamente, o óleo contém diversas centenas de diferentes substâncias químicas em proporções amplamente variadas, na faixa de formaldeído e ácido acético a complexo, fenóis com peso molecular alto, açúcares anidros e outros oligossacarídeos. O mesmo tem um odor distintivo de aldeídos e ácidos com peso molecular baixo, é usualmente ácido com um pH de 1,5 a 3,8 e pode ser um irritante.

[038] Catalisadores - Os componentes do catalisador úteis no contexto desta invenção podem ser selecionados dentre qualquer catalisador conhecido na técnica ou conforme será entendido por aqueles versados na técnica. Os catalisadores promovem e/ou efetuam reações. Portanto, conforme usado no presente documento, os catalisadores diminuem a energia de ativação (aumentar a taxa) de um processo químico e/ou aprimoram a distribuição de produtos ou intermediários em uma reação química (por exemplo, um catalisador seletivo de formato). Os exemplos de reações que podem ser catalisadas incluem: desidratação, desidrogenação, isomerização, transferência de hidrogênio, aromatização, descarbonilação, descarboxilação, condensação de aldol, polimerização e combinações dos mesmos. Os componentes do catalisador podem ser considerados ácidos, neutros ou básicos, conforme poderia ser entendido por aqueles versados na técnica. Para pirólise catalítica rápida, os catalisadores particularmente vantajosos incluem aqueles que contêm porosidade interna selecionada de acordo com o tamanho de poro (por exemplo, mesoporoso e tamanho de poro tipicamente associados a zeólitas), por exemplo, tamanhos de poro médios de cerca de 7 Angstroms a cerca de 8 Angstroms ou entre cerca de 7,2 Angstroms e cerca de 7,8 Angstroms podem ser usados. Os catalisadores podem ter distribuições bimodais ou multimodais de poros, de modo que haja números significativos de poros de um tamanho pequeno e um número significativo de poros de um tamanho ou tamanhos maiores. Em algumas modalidades preferenciais de CFP, o catalisador pode ser selecionado dentre zeólitas de ocorrência natural, zeólitas sintéticas e combinações das mesmas. Em certas modalidades, o catalisador pode ser um catalisador de zeólita ZSM-5, conforme poderia ser entendido por aqueles versados na técnica. Opcionalmente, tal catalisador pode compreender sítios ácidos. Outros tipos de catalisadores de zeólita incluem: ferrierita, zeólita Y, zeólita beta, mordenita, MCM-22, ZSM-23, ZSM-57, SUZ-4, EU-1, ZSM-11, SAP0-31, SSZ-23, entre outras. Em outras modalidades, catalisadores de não zeólita podem ser usados; por exemplo, WOx/ZrO2, fosfatos de alumínio, etc. Em algumas modalidades, o catalisador pode compreender um metal e/ou um óxido metálico. Os metais e/ou óxidos adequados incluem, por exemplo, níquel, paládio, platina, titânio, vanádio, cromo, manganês, ferro, cobalto, zinco, cobre, gálio e/ou qualquer um de seus óxidos, entre outros. Em alguns casos, elementos promotores escolhidos dentre elementos terrosos raros, isto é, elementos 57 a 71, cério, zircônio ou seus óxidos para combinações dos mesmos, podem estar incluídos para modificar a atividade ou a estrutura do catalisador. Adicionalmente, em muitos casos, as propriedades dos catalisadores (por exemplo, estrutura de poro, tipo e/ou número de sítios ácidos, etc.) podem ser escolhidas para produzir seletivamente um produto desejado.

[039] Conversão - O termo “conversão de um reagente” refere-se à mudança de mol ou massa de reagente entre um material que flui para dentro de um reator e um material que flui para fora do reator dividida pelos mols ou massa de reagente no material que flui para dentro do reator. Por exemplo, se 100 gramas de etileno forem alimentados a um reator e 30 gramas de etileno estiverem fluido pra fora do reator, a conversão é [ (100 - 30) / 100 ] = 70% de conversão de etileno.

[040] Distribuidor. Um distribuidor é uma estrutura que distribui o gás de fluidização para manter uma fluidização estável sobre a área desejada (usualmente a área de um

[040] Distribuidor. Um distribuidor é uma estrutura que distribui o gás de fluidização para manter uma fluidização estável sobre a área desejada (usualmente a área de um reator cilíndrico na zona do reator). Em algumas modalidades, o distribuidor é uma placa com orifícios para equalizar a pressão sobre a área do cilindro na zona do reator. Porta de alimentação. Uma porta de alimentação (também referida como um tubo de alimentação) é uma entrada através da qual a biomassa entra em um reator. O ângulo α do tubo de alimentação é o ângulo em que a alimentação entra no reator. O ângulo do tubo de alimentação é medido como o ângulo médio do tubo de alimentação (ou conduto de alimentação) sobre a seção imediatamente anterior do reator, determinado por retirada de uma linha reta da posição em que a biomassa entra no conduto para a posição em que o contudo abre no reator. Nos sistemas em que um tubo transportador usa um auxílio de gás de uma primeira corrente de gás para mover a biomassa de um funil em um primeiro ângulo e a biomassa então flui para um tubo de alimentação em um segundo ângulo, em que o tubo de alimentação tem uma segunda corrente de gás para mover a biomassa para o reator, o ângulo α é medida apenas sobre a distância do tubo de alimentação e não inclui o tubo transportador. A temperatura no tubo de alimentação é, de preferência, mantida a 200 °C ou abaixo, de preferência, 150 °C ou menos e, de preferência ainda maior, 100 °C ou menos e, algumas vezes, na faixa de 0 a 150 °C. A velocidade linear de fluido transportador através da porta de alimentação (também conhecida como porta injetora) é calculada com base no diâmetro interno da porta de alimentação na interface com o volume do reator.

[041] Fluido - O termo "fluido" refere-se a um gás, um líquido, uma mistura de um gás e um líquido ou um gás ou um líquido que contém sólidos dispersos, gotículas líquidas e/ou bolhas gasosas. Os termos "gás" e "vapor" têm o mesmo significado e estão algumas vezes usados de modo intercambiável. Em algumas modalidades, pode ser vantajoso controlar o tempo de permanência do fluido de fluidização no reator. O tempo de permanência de fluidização do fluido de fluidização é definido como o volume do reator dividido pela taxa de fluxo volumétrica do fluido de fluidização sob condições de processo de temperatura e pressão.

[042] Reator de leito fluidizado - Conforme usado no presente documento, o termo "reator de leito fluidizado" recebe seu significado convencional na técnica e é usado para referir-se a reatores que compreende um recipiente que pode conter um material sólido granular (por exemplo, partículas de sílica, partículas de catalisador, etc.), em que um fluido (por exemplo, um gás ou um líquido) é passado através do material sólido granular em velocidades altas o suficiente de modo a suspender o material sólido e induzir o mesmo a comportar-se como se o mesmo fosse um fluido. Conforme é bem conhecido, em um reator de leito fluidizado, os sólidos suspensos, tais como catalisadores, ou reagentes sólidos ou materiais de transferência de calor, ou alguma combinação dos mesmos, estão acima do distribuidor. Em alguns reatores de leito fluidizado, reagentes sólidos, catalisadores sólidos ou outros sólidos são introduzidos imediatamente acima do distribuidor em uma seção inferior do reator e há uma seção superior do reator que se estende acima da seção inferior. No reator, a seção superior está acima da seção inferior em relação á gravidade. No reator, a seção inferior compreende um volume que inclui um diâmetro interno do reator de leito fluidizado e uma altura que é pelo menos 2%, ou pelo menos 5%, ou pelo menos 10%, ou pelo menos 15%, ou pelo menos 25% da altura total do reator e em que a seção superior compreende um volume que inclui um diâmetro interno do reator de leito fluidizado e uma altura que é pelo menos 5%, ou pelo menos 10%, ou pelo menos 15%, ou pelo menos 25% da altura total do reator. Portanto, a seção inferior que compreende sólidos suspensos refere-se a uma seção que está acima do distribuidor. O termo "reator de leito fluidizado de circulação" recebe também seu significado convencional na técnica e é usado para referir-se a reatores de leito fluidizado em que o material sólido granular é passado fora do reator, circulado através de uma linha em comunicação de fluido com o reator e reciclado de volta para o reator. Reatores de leito fluidizado de borbulhamento e reatores de leito fluidizado turbulento são também conhecidos por aqueles versados na técnica. Nos reatores de leito fluidizado de borbulhamento, a corrente de fluido usada para fluidizar o material sólido granular é operada em uma taxa de fluxo suficientemente baixa de modo que bolhas e vãos sejam observados dentro do volume do borbulha leito fluidizado durante a operação. Em reatores de leito fluidizado turbulento, a taxa de fluxo da corrente de fluidização é mais alta que aquela empregada em um reator de leito fluidizado de borbulhamento e, portanto, bolhas e vãos não são observados dentro do volume do leito fluidizado durante a operação. Os exemplos de reatores de leito fluidizado, reatores de leito fluidizado de circulação, reatores de leito fluidizado de borbulhamento e turbulento são descritos em Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology (online), Volume 11, Hoboken, N.J.: Wiley- ilnterscience, c2001-, páginas 791 a 825 e em "Fluidization Engineering", 2a Edição, por D. Kunii e O. Levenspiel, Butterworth-Heinemann, 1991, Newton, MA, ambos os quais são incorporados ao presente a título de referência.

[043] Um jato de gás é uma corrente de gás que transporta sólidos para um reator de conversão de biomassa. Um jato de gás é um gás adicionado e não se refere aos gases gerados pela decomposição de biomassa em um tubo de alimentação (algumas vezes referido como o conduto de alimentação); de fato, a decomposição gasosa de biomassa em um tubo de alimentação não é desejada. O uso de um jato de gás para transportar biomassa para um reator é também conhecido como “injeção assistida por gás”.

[044] Tamanho de poro - O tamanho de poro refere-se ao tamanho de uma molécula ou átomo que pode penetrar nos poros de um material. Conforme usado no presente documento, o termo "tamanho de poro" para zeólitas e composições de catalisador similares refere-se ao tamanho de poro ajustado por raio de Norman bem conhecido por aqueles versados na técnica. A determinação de anho de poro ajustado por raio de Norman é descrita, por exemplo, em Cook, M.; Conner, W. C, "How big are the pores of zeolites?" Proceedings of the International Zeolite Conference, 12a, Baltimore, 5 a 10 de julho de 1998; (1999), 1, páginas 409 a 414, que é incorporada ao presente a título de referência em sua totalidade. Como um cálculo exemplificativo específico, os raios atômicos para poros de ZSM-5 são cerca de 5,5 a 5,6 Angstroms, conforme medidos por difração de raios x. A fim de ajustar os efeitos repulsivos entre os átomos de oxigênio no catalisador, Cook e Conner mostraram que os raios ajustadores por Norman são 0,7 Angstrom maiores que os raios atômicos (cerca de 6,2 a 6,3 Angstroms).

[045] Uma pessoa versada na técnica entenderá como determinar o tamanho de poro (por exemplo, tamanho de poro mínimo, média de tamanhos de poro mínimos) em um catalisador. Por exemplo, difração de raios x (XRD) pode ser usada para determinar coordenadas atômicas. Técnicas de XRD para a determinação de tamanho de poro são descritas, por exemplo, em Pecharsky, V.K. et at, "Fundamentals of Powder Diffraction and Structural Characterization of Materials," Springer Science+Business Media, Inc., New York, 2005, incorporado ao presente a título de referência em sua totalidade. Outras técnicas que podem ser usadas na determinação de tamanhos de poro (por exemplo, tamanhos de poro de zeólita) incluem, por exemplo, picnometria de hélio ou técnicas de adsorção de argônio em baixa pressão. Essas e outras técnicas são descritas em Magee, J.S. et at, "Fluid Catalytic Cracking: Science and Technology," Elsevier Publishing Company, 1 de julho de 1993, páginas 185 a 195, que é incorporado a título de referência ao presente em sua totalidade. Os tamanhos de poro de catalisadores mesoporosos podem ser determinados com o uso, por exemplo, técnicas de adsorção de nitrogênio, conforme descrito em Gregg, S. J. at al, "Adsorption, Surface Area and Porosity," 2a Edição, Academic Press Inc., New York, 1982 e Rouquerol, F. et al, "Adsorption by powders and porous materials. Principles, Methodology and Applications", Academic Press Inc., New York, 1998, ambos incorporados ao presente a título de referência em sua totalidade. Em algumas modalidades, um método de triagem é usado para selecionar catalisadores com tamanhos de poro apropriados para a conversão de moléculas de produto de pirólise específicos. O método de triagem pode compreender determinar o tamanho de moléculas de produto de pirólise desejado para ser reagido cataliticamente (por exemplo, os diâmetros cinéticos da molécula das moléculas de produto de pirólise). Um versado na técnica pode calcular, por exemplo, o diâmetro cinético de uma dada molécula. O tipo de catalisador pode ser então escolhido de modo que os poros do catalisador (por exemplo, raios mínimos ajustados de Norman) sejam suficientemente grandes para permitir as moléculas de produto de pirólise para difundir em e/ou reagir com o catalisador. Em algumas modalidades, os catalisadores são escolhidos de modo que seus tamanhos de poro sejam pequenos o suficiente para impedir a entrada e/ou a reação de produtos de pirólise cuja reação poderia ser indesejável.

[046] Pirólise - Para os propósitos da presente invenção, e conforme é geralmente conhecido, a pirólise de biomassa é uma reação que ocorre a temperaturas de pelo menos 400 °C e pode proceder na ausência de um catalisador adicionado (embora um catalisador adicionado possa estar presente) para formar pelo menos um produto de pirólise (tipicamente uma mistura de produtos). O catalisador adicionado é um catalisador que não está presente na biomassa (ou seja, de ocorrência não natural ou presente inerentemente). Um exemplo de pirólise é aquecer biomassa a temperaturas acima de 400 °C para formar furfural e outros produtos. A reação catalítica é uma reação em que um material reage na presença de um catalisador adicionado e a presença do catalisador afeta a velocidade de reação e/ou a distribuição do produto (tipicamente ambas). Como uma matéria prática. em situações em que o catalisador adicionado está presente, tanto a pirólise como as reações catalíticas ocorrem se a temperatura for alta o suficiente (por exemplo, pelo menos 400 °C). Experimentalmente, a ocorrência de pirólise poderia ser testada por execução de uma reação na ausência de catalisador adicionado - se uma reação substancial ocorrer sob as condições de reação, então a pirólise está ocorrendo. Uma “reação substancial” é aquela em que mais que uma quantidade trivial de biomassa é convertida (por exemplo, pelo menos 5%) em produtos. Uma "zona de pirólise" é o volume do sistema de reator que é aquecido a temperaturas em que uma reação de pirólise substancial ocorre em condições de reação (tal como o tempo de permanência). A pirólise é, de preferência, conduzida sem a adição de, ou na ausência de, O2. De preferência, a fração de volume de O2 presente em uma câmara de reação de pirólise é 0,5% ou menos. "Pirólise catalítica" refere-se à pirólise realizada na presença de um catalisador e pode envolver etapas conforme descrito em mais detalhes abaixo. O exemplo de processos de pirólise catalítica é descrito, por exemplo, em Huber, G.W. et al, "Synthesis of Transportation Fuels from Biomass: Chemistry, Catalysts, and Engineering," Chem. Rev. 106, (2006), páginas 4.044 a 4.098.

[047] Tempo de permanência - O tempo de permanência é definido como o volume do reator ou do dispositivo, ou porção específica de um dispositivo, dividido pelo fluxo de saída de todos os gases para fora do reator, ou dispositivo ou porção do reator ou do dispositivo, incluindo gás de fluidização, produtos e impurezas, medido ou calculado na temperatura média do reator ou do dispositivo e a pressão de saída do reator ou do dispositivo ou porção do mesmo.

[048] Seletividade - O termo “seletividade” refere-se à quantidade de produção de um produto particular em comparação a uma seleção de produtos. A seletividade para um produto pode ser calculada por divisão da quantidade do produto particular pela quantidade de diversos produtos produzidos. Por exemplo, se 75 gramas de aromáticos forem produzidos em uma reação e 20 gramas de benzeno foram encontrados nesses aromáticos, a seletividade para o benzeno entre os produtos aromáticos é 20/75 = 26,7%. A seletividade pode ser calculada em uma base em massa, como no exemplo mencionado anteriormente, ou pode ser calculada em uma base em carbono, em que a seletividade é calculada por divisão da quantidade de carbono que é encontrada em um produto particular pela quantidade de carbono que é encontrada em uma seleção de produtos. A não ser que especificado de outro modo, para reações que envolvem biomassa como um reagente, a seletividade está em uma base em massa. Para reações que envolvem conversões de um reagente molecular específico (eteno, por exemplo), a seletividade é a porcentagem (em uma base em massa a não ser que especificado de outro modo) de um produto selecionado por todos os produtos produzidos.

[049] Rendimento - O termo rendimento é usado no presente documento para referir-se à quantidade de um produto que flui para foram de um reator dividida pela quantidade de reagente que flui para dentro do reator, usualmente expresso como uma porcentagem ou uma fração. Os rendimentos são normalmente calculados em uma base em massa, base em carbono ou com vase em um componente de alimentação particular. O rendimento de massa é a massa de um produto particular dividido pelo peso de alimentação usada para preparar esse produto. Por exemplo, se 500 gramas de biomassa foram alimentados a um reator e 45 gramas de benzeno são produzidos, o rendimento de massa de benzeno poderia ser 45/500 = 9% de benzeno. O rendimento de carbono é a massa de carbono encontrada em um produto particular dividido pela massa de carbono na alimentação ao reator. Por exemplo, se 500 gramas de biomassa que contém 40% de carbono forem reagidos para produzir 45 gramas de benzeno que contém 92,3% de carbono, o rendimento de carbono é [(45 * 0,923)/(500 * 0,40)] = 20,8%. O rendimento de carbono a partir de biomassa é a massa de carbono encontrada em um produto particular dividido pela massa de carbono alimentada ao reator em um componente de alimentação particular. Por exemplo, se 500 gramas de biomassa contendo 40% de carbono e 100 gramas de CO2 forem reagidos para produzir 40 g de benzeno (contendo 92,3% de carbono), o rendimento de carbono em biomassa é [(40 * 0,923)/(500 * 0,40)] = 18,5%; nota-se que a massa de CO2 não entra no cálculo.

[050] De acordo com a terminologia padrão na redação de patentes, o termo “que compreende” significa “que inclui” e não exclui componentes adicionais. Qualquer um dos aspectos inventivos descritos em conjunto com o termo “que compreende” também inclui modalidades mais restritas em que o termo “que compreende” é substituído pelos termos mais restritos “que consiste essencialmente em” ou “que consiste em”. Conforme usado neste relatório descritivo, os termos “inclui” ou “que inclui” não devem ser lidos como limitação à invenção, mas, em vez disso, listagem de componentes exemplificativos.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[051] A Figura 1 mostra um Injetor de Biomassa de Jato de Gás com um tubo de alimentação de biomassa horizontal.

[052] A Figura 2 mostra uma modalidade de um Injetor de Biomassa de Jato de Gás e um reator.

[053] A Figura 3 mostra uma modalidade de um Injetor de Biomassa de Jato de Gás e um reator.

[054] A Figura 4 mostra um sistema de assistência de injetor de biomassa para medir e injetar pulsos de biomassa em um reator.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[055] A Figura 1 mostra um sistema com tubo de alimentação de biomassa horizontal 12. Durante a operação, a biomassa no funil 14 é transportada por alimentador helicoidal 16 para o tubo injetor de gás 18, através do qual um gás 20 auxilia o transporte da biomassa para o tubo de alimentação de biomassa horizontal 12 que é auxiliado por fluxo de gás 22. As composições de gás 20, 22 podem ser as mesmas ou diferentes e, em algumas modalidades preferenciais, compreende CO e/ou CO2 reciclados. Um fluido refrigerante 24 (tal como água fria) pode ser usado para resfriar a biomassa para impedir a reação dentro do tubo alimentador 12.

[056] A biomassa entra no reator de leito fluidizado em um jato de gás através da porta de alimentação 26 em um ponto acima do distribuidor 28. Nessa ilustração, o tubo de alimentação de biomassa é horizontal conforme o mesmo se conecta ao reator e o gás de injeção flui para o tubo de alimentação de biomassa em um ângulo de 90°. Nas modalidades preferenciais, para impedir o aquecimento da biomassa através de um helicoidal, não há alimentador helicoidal dentro do tubo de alimentação de biomassa 12 que está em proximidade à porta de alimentação 26. Horizontal refere-se à horizontal em relação á gravidade (ou seja, perpendicular à força da gravidade).

[057] A Figura 2 ilustra o ângulo α (alfa) que é o ângulo em relação à horizontal em que o fluxo 29 percorre através de um tubo de alimentação imediatamente antes de passar através de uma porta de alimentação 26 para o reator de leito fluidizado 25. Na modalidade da Figura 2, há apenas um fluxo de gás de injetor 30. Nota-se que o ângulo do gás de fluxo de injetor em porções a montante pode ser um ângulo diferente daquele do jato de gás na entrada para o reator de leito fluidizado.

[058] A Figura 3 ilustra uma modalidade em que o reator de leito fluidizado contém bandejas de peneira 34 dentro do leito fluidizado 36. A corrente de produto 39 sai através do topo do reator onde quaisquer sólidos suspensos podem ser removidos em um ciclone (não mostrado) e os componentes não sólidos dentro da corrente de produto podem ser separados. A não ser que especificado de outro modo, as referências dentro deste relatório descritivo de patente referem-se à corrente de produto fluido após a remoção de sólidos e antes da separação dos componentes são sólidos.

[059] A Figura 4 ilustra um sistema de câmara de compressão de injetor de biomassa constituído por válvulas de manga flexível elastoméricas pneumáticas 42, 44 para manter uma diferença de pressão grande entre o funil de sólidos e o reator 25. A alimentação de biomassa é carregada ao funil de alimentação, 14 e transferida através de um trado helicoidal ou outro dispositivo mecânico de condução através da válvula aberta 42 para a câmara de compressão, que é então vedada pela válvula de fechamento 42 e colocada a uma pressão acima da pressão do reator. As válvulas de manga flexível pneumáticas 42 e 44 são abertas ou fechadas por admissão ou liberação de pressão de gás através de válvulas ativadas por pressão ou eletronicamente 43 e 45 para as mangas pneumáticas das válvulas 42 e 44, respectivamente. A alimentação de biomassa pode ser medida por controle do tempo durante o qual a válvula 42 é mantida na posição aberta. Um reservatório de gás é conectado ao sistema por meio de uma linha de entrada 47 e um regulador de pressão 48 com uma linha de derivação na entrada do reator usada para carregar a câmara de compressão antes da liberação de pulsos de sólidos pela válvula de abertura 44 e injeção da alimentação no tubo de alimentação para injeção no reator, 25, juntamente com um gás transportador opcional 46. Uma opção mostrada na Figura 4 é para o gás transportador 46 suprir o gás de injeção assim como o gás transportador.

[060] É possível uma faixa de taxas de fluxo que será determinada pelo tamanho, pelo formato, pela densidade e pela composição das partículas de biomassa, pelo tamanho e pelo formato do reator, pela composição e pela pressão do gás usado como o gás de injetor, pela quantidade e pela composição das partículas de catalisador no reator, pela mistura desejada dentro do reator, pelas taxas de alimentação desejadas da biomassa e do catalisador, pela presença de estruturas internas dentro do reator e outros fatores.

[061] Os condutos e as portas do injetor de gás que são usados para introduzir biomassa no reator podem ser de vários tamanhos dependendo do tamanho, do formato e da composição das partículas de biomassa, do tamanho e do formato do reator, da composição e da pressão do gás usado como o gás de injetor, da quantidade e da composição das partículas de catalisador no reator, da mistura desejada dentro do reator e outros fatores. As portas de injetor de jato de gás podem ser direcionadas para centro do reator, isto é, radiais, ou podem estar em ângulos deslocados, por exemplo, tangenciais, a fim de estabelecer padrões de mistura mais desejáveis dentro do reator. As portas de injetor de jato de gás podem estar apontadas em qualquer ângulo selecionado, tal como horizontalmente (isto é, 0° em relação à gravidade), ou podem estar anguladas em relação á horizontal, de modo que a biomassa flua para cima no reator ou em um ângulo descendente no reator. Em algumas modalidades, o ângulo da porta de alimentação é de pelo menos 15 graus, pelo menos 25 graus, pelo menos 35 graus, pelo menos 45 graus, pelo menos 50 graus, ou pelo menos 62 graus em relação à horizontal no ponto em que a mesma entra no reator. Os tubos de alimentação projetados aerodinamicamente lisos são preferenciais para minimizar o entupimento e minimizar o fluxo de fluido necessário para mover a biomassas; tubos arredondados são preferenciais e um mínimo de bordas ou cantos afiados é desejado. Um funil de biomassa está situado acima de uma porta de entrada de modo que a gravidade auxilie o movimento da biomassa na direção descendente e iniba entupimento ou aderência.

[062] O sistema de alimentação de jato de gás pode ser usado para alimentar alimentação de biomassa a um reator continuamente ou, de preferência, em rajadas ou pulsos curtos. A temporização dos pulsos curtos de alimentação de biomassa pode estar na faixa de uma vez a cada 0,2 segundo a um pulso a cada 60 segundos ou mais longa, dependendo do tamanho e da geometria do reator, das características da biomassa e do fluxo de gás desejado. A duração do fluxo durante um pulso individual pode estar na faixa de 0,05 segundo a 30 segundos, dependendo do tamanho e da geometria do reator, das características de biomassa, da composição do gás e do fluxo de gás desejado. Um pulso individual pode ser de furação muito mais curta que o tempo entre os pulsos ou pode ser quase tão longo quanto o tempo entre os pulsos. É previsto que, quando múltiplas portas de alimentação de jato de gás são utilizadas, a temporização dos pulsos poderia ser sincronizada para ser simultânea a partir das múltiplas portas ou poderia ser em estágios com deslocamentos no tempo, isto é, atraso do pulso de qualquer uma das portas em relação ao(s) pulso(s) de outra porta ou portas particular(es). A otimização da duração de pulso, da temporização e da sincronização pode ser facilmente conduzida de modo experimental. Espera-se que a alimentação em pulsos fornece uma mistura melhor devido à velocidade linear mais rápida que pode ser atingida com o mesmo volume total de gás, quando o mesmo é entregue em pulsos.

[063] Espera-se que o conceito de alimentação de jato de gás seja vantajoso para reatores em escala aumentada também, em que manter o resfriamento da alimentação de biomassa nos dispositivos de alimentação do tipo trado pode ser difícil. Em um reator maior, poderia provavelmente haver inúmeras portas de injetor arranjadas em torno das paredes, possivelmente em diferentes alturas e com diferentes ângulos de injeção. A taxa de injeção, isto é, a velocidade linear do gás e da biomassa, em diferentes pontos, poderia cobrir uma faixa ampla também, já que poderia ser útil ter alguns jatos que injetam a biomassa mais para dentro do interior do leito enquanto alguns jatos injetam biomassa a uma distância menor no leito para obter mistura uniforme através do reator. Os injetores podem terminar na parede do reator ou podem estender-se dentro do reator em alguns casos. Diferentes injetores no mesmo reator podem estender-se dentro do reator a diferentes profundidades, dependendo da distribuição de biomassa desejada.

[064] Dispositivos de mistura internos e dispositivos de troca de calor podem ser posicionados dentro do reator. Por exemplo, diversas bandejas de peneira, isto é, placas com inúmeros furos pequenos que são ajustados em posições horizontais, podem estar localizadas em diferentes alturas dentro do leito fluido. Esses são um recurso opcional que pode ser útil para aprimorar a mistura e romper bolhas grandes, particularmente em reatores pequenos. Uma única camada de bandejas pode ser útil para reatores maiores ou múltiplas camadas podem ser preferenciais. As camadas de bandejas de peneira podem inibir o movimento descendente do catalisador, o que pode ser vantajoso para estabelecer um “fluxo” de catalisador do topo do leiro para a porção inferior do leito. Dessa maneira, quando o catalisador é introduzido no topo do leito, o catalisador mais ativo interage com a mistura mais diluída de vapores de produto de pirólise, aumentando as chances de reação, e o catalisador parcialmente mente desativado inferior no leito interage com a mistura mais concentrada de vapores de pirólise. As bandejas de peneira podem estabelecer um fluxo de “contracorrente” de biomassa na direção ascendente e o catalisador na direção descendente, maximizando a eficácia de conversão catalítica. Nos casos em que o catalisador é introduzido no leito fluido em uma porção inferior através de um tubo de imersão ou porta injetora, as bandejas de peneira podem garantir que o catalisador recém-introduzido interaja com a biomassa recém- introduzida, determinando, assim, um fluxo de cocorrente de biomassa e catalisador através do leito. Nesse caso, o catalisador desativado pode ser removido da porção superior do leito. As estruturas internas para leitos fluidizados são bem conhecidas na técnica conforme descrito em "Handbook of Fluidization and Fluid-Particle Systems" W-C Yang, ed., CRC Press, 2003, páginas 171 a 199.

[065] Em algumas modalidades, o catalisador é misturado com a biomassa para injeção no reator. O catalisador pode estar em qualquer temperatura, mas, de preferência, qualquer catalisador misturado com a biomassa está a uma temperatura abaixo da temperatura de início da pirólise da biomassa, de modo que, quando o mesmo é misturado com a biomassa, a pirólise resultante seja mínima. Catalisador adicional pode ser introduzido separadamente da biomassa e essa porção de catalisador poderia ser introduzida à temperatura muito diferente, de preferência, uma alta temperatura, de modo a suprir o calor necessário para pirólise ao reator. As quantidades relativas de catalisador introduzidas com a biomassa ou separadamente podem variar por uma faixa ampla. Como o catalisador introduzido de modo separado tipicamente supre calor ao sistema, tipicamente uma massa maior de catalisador é introduzida para suprir calor do que é introduzida com a biomassa e, em algumas modalidades preferenciais, nenhum catalisador é misturado com a biomassa. A temperatura do reator pode ser controlada, por exemplo, pela quantidade de catalisador introduzido separadamente, ou sua temperatura, ou a razão de catalisador introduzido pelas duas correntes de alimentação diferentes.

[066] O gás usado para injeção da biomassa pode ser qualquer gás que não seja prejudicial ao processo. De preferência, o gás é um gás de reciclagem do processo que compreende CO, ou CO2, ou tanto CO como CO2. De preferência, o gás poderia também conter produtos, tais como olefinas, hidrogênio ou metano. Espera-se que a introdução do gás de reciclagem contendo olefina através do injetor de gás seja preferencial para introduzir olefinas através de uma placa distribuidora já que o gás será mantido relativamente mais frio no injetor, minimizando, assim, a polimerização de olefina e coqueamento que foram observados quando as olefinas são introduzidas através do distribuidor. A corrente de jato de gás poderia também conter vapor d’água, hidrocarbonetos leves, tais como metano, etano, propano, etc., e quantidades menores de outros compostos. Gases inertes, tais como nitrogênio ou argônio, podem estar também incluídos, mas seu teor é, de preferência, mantido baixo para impedir seu acúmulo a altas concentrações em um sistema de reciclagem.

[067] A taxa de fluxo de gás do fluido de jato de gás precisa permitir que a velocidade linear do gás no jato de gás seja alta o suficiente para transportar rapidamente a biomassa para o leito fluido a fim de impedir o aquecimento prematuro, o tamponamento do tubo de injetor e promover boa mistura. O fluxo de fluido no injetor inclui o fluido transportador que flui continuamente através da entrada de injetor para minimizar fluxo de retorno e o fluxo transportador que é introduzido com a biomassa ao usar um sistema de medição de biomassa, tal como um sistema de câmara de compressão de injetor de biomassa ou outro sistema. Em algumas modalidades, a velocidade linear do fluido transportador na porta injetora de biomassa é pelo menos 25 cm/s, 50 cm/s, 100 cm/s, 150 cm/s, ou pelo menos 200 cm/s, ou pelo menos 225 cm/s, ou pelo menos 250 cm/s, ou pelo menos 300 cm/s, ou de 25 cm/s a 10.000 cm/s, ou de 50 a 7.000 cm/s, ou de 100 a 5.000 cm/s, ou de 200 a 5.000 cm/s, ou de 225 a 5.000 cm/s.

[068] A velocidade linear exigida do gás no jato de gás a fim de impedir o entupimento do tubo de alimentação e injetar as partículas de biomassa no leito dependerá do tamanho, do formato, da densidade e de outras características das partículas de biomassa. Partículas menores, ou partículas mais esféricas, ou partículas mais densas fluem mais facilmente e exigem menor velocidade de fluxo para impedir o entupimento. As partículas com uma densidade por volume de pelo menos 0,10 g/cc pode ser transportadas mais facilmente, de preferência, pelo menos 0,25 g/cc, de preferência máxima, pelo menos 0,5 g/cc. A densidade por volume é medida por preenchimento de um contentor volumétrico medido calibrado com material, embalada e assentada de modo livre apenas por agitação branda e pesagem da mesma para determinar a massa de material que preenche o volume; a densidade é simplesmente a massa dividida pelo volume. As partículas podem ter diâmetros médios de 1 mícron a 20.000 micra, de preferência 50 micra a 5.000 micra, de preferência máxima 250 micra a 2.000 micra. As partículas que são mais lisas ou que têm teores de hidratação mais altos tendem a fluir menos facilmente e entupir mais facilmente e podem exigir velocidades de gás mais altas para injeção no reator. O pré-tratamento da biomassa por secagem, trituração, picagem, etc. pode ser usado para modificar as características das partículas. Em procedimentos gerais que fazem as partículas fluírem mais facilmente, tal como trituração até tamanho de partícula muito pequeno (diâmetro < 250 micra) e secagem até níveis de hidratação muito baixos, adicionam etapas de processamento e custos ao processo geral.

[069] O equilíbrio entre as taxas de fluxo e os volumes introduzidos através das portas de alimentação de jato de gás e a porta de alimentação de fluidização poderia variar por uma faixa ampla. Em algumas modalidades, a razão entre a taxa de fluxo de gás injetada com a biomassa e a taxa de fluxo de gás introduzida através da porta de fluidização é menor que 0,1, menor que 0,25, menor que 0,5, menor que 1, menor que 2, menor que 3, menor que 5, ou menor que 10, ou entre 0,001 e 10, ou entre 0,01 e 5, ou entre 0,1 e 2. Os níveis preferenciais de razão entre a taxa de fluxo na porta de injeção (também conhecida como porta de alimentação) e a taxa de fluxo através da porta de fluidização aplicam-se ao caso em que há uma única porta de alimentação e uma única porta de fluidização; e também se aplicam ao caso de múltiplas portas, em que os fluxos somados da(s) porta(s) de alimentação são divididos pela soma de fluxo através da(s) porta(s) de fluidização. Alternativamente, taxas muito mais baixas de fluxo de fluidização podem ser possíveis com o uso de portas de injeção de jato de gás ou as mesmas podem ser eliminadas totalmente. Parte do fluxo de fluidização através do distribuidor ou introduzida de outro modo da porção inferior do reator é preferencial para impedir que os sólidos mais densos acumulem-se no fundo do reator. Em algumas modalidades, a placa distribuidora está ausente e o fluido de fluidização é introduzido através de um sistema de distribuição ou pulverizador localizado dentro da porção inferior do leito fluido. Os distribuidores de gás e espaço cheio para leitos fluidizados são bem conhecidas na técnica conforme descrito em "Handbook of Fluidization and Fluid-Particle Systems" W-C Yang, ed., CRC Press, 2003, páginas 155 a 170.

[070] O equilíbrio entre as temperaturas de fluxo de gás e os volumes introduzidos através das portas de alimentação de jato de gás e das portas de alimentação de fluidização é também um fator importante no aprimoramento da produção de produtos úteis, tais como aromáticos, olefinas, hidrocarbonetos pesados ou alguma combinação dos mesmos. Pode ser definida uma temperatura de alimentação normalizada que é uma média ponderada das temperaturas das correntes de alimentação de gás e pode ser calculada como [(taxa de fluxo de gás de alimentação injetado * temperatura de gás de alimentação injetado) + (taxa de fluxo de gás de fluidização * temperatura de gás de fluidização)] / (taxa de fluxo de gás injetada + taxa de fluxo de gás de fluidização). Essa definição assume mistura rápida dos gases injetados e de fluidização, tipicamente no volume que está imediatamente acima do distribuidor. Acredita-se que temperaturas de alimentação normalizadas abaixo da faixa preferencial resultarão em teores maiores de carvão e menores de aromáticos, enquanto temperaturas de alimentação normalizadas acima da faixa preferencial resultarão em mais CO e coque. As temperaturas de alimentação normalizadas podem estar na faixa de 50 a 700 °C, ou 75 a 650 °C ou de preferência de 100 a 600 °C, dependendo da composição de alimentação de biomassa, composição de alimentação de gás, catalisador, pressão e outros parâmetros de processo.

[071] O reator pode ser operado ou em modo a batelada, em que o catalisador é carregado antes da reação ser iniciada, ou em modo contínuo, em que catalisador é adicionado e removido continuamente. Durante a operação contínua, tanto o catalisador como a biomassa são alimentados ao reator. A razão de massa das alimentações de catalisador:biomassa pode, em algumas modalidades preferenciais, estar na faixa de 0,3 a 20, ou de 1 a 10, ou de 2 a 6, ou de 2,5 a 4. Em algumas modalidades preferenciais, a razão é 10 ou mais; por exemplo, na faixa de 10 a 40 ou 10 a 20.

[072] A velocidade espacial do processo CFP, definida como a taxa de alimentação de biomassa dividida pela massa de catalisador no reator, tipicamente expressa em unidades de tempo inversas, pode estar na faixa de 0,05 hr-1 a 20 hr-1, ou de 0,1 hr-1 a 10 hr-1, ou de 0,2 hr-1 a 5 hr-1, ou de 0,3 hr-1 a 2 hr-1. Em algumas modalidades, a velocidade espacial é pelo menos 0,1, pelo menos 0,2, pelo menos 0,3, pelo menos 0,4, pelo menos 0,5, pelo menos 0,8, ou pelo menos 1,0 hr-1. As condições do processo CFP podem ser quaisquer dentre aquelas sumarizadas no documento no US 8277643, incorporado ao presente a título de referência.

[073] Os componentes do catalisador úteis no contexto desta invenção podem ser selecionados dentre qualquer catalisador conhecido na técnica ou conforme será entendido por aqueles versados na técnica cientes desta invenção. Funcionalmente, os catalisadores podem ser limitados apenas pela capacidade de qualquer tal material de promover e/ou efetuar desidratação, desidrogenação, isomerização, bimodais ou multimodais de poros, de modo que haja números significativos de poros de um tamanho pequeno e um número significativo de poros de um tamanho ou tamanhos maiores. Os catalisadores preferenciais incluem ferrierita natural ou sintética, zeólita Y, zeólita beta, mordenita, MCM-22, ZSM-5, ZSM-12, ZSM-23, ZSM- 35, ZSM-57, SUZ-4, EU-1, ZSM-11, SAPO-31, SSZ-23. Um catalisador particularmente preferencial é ZSM-5 ou um que compreenda ZSM-5. Em algumas modalidades, o catalisador pode compreender um metal e/ou um óxido metálico. Os metais e/ou óxidos adequados incluem, por exemplo, níquel, platina, vanádio, paládio, cromo, manganês, ferro, cobalto, zinco, cobre, cromo, gálio, qualquer um dos metais terrosos raros, isto é, os elementos 57 a 71 da Tabela Periódica, ou qualquer um de seus óxidos ou quaisquer combinações dos mesmos. EXEMPLOS EXEMPLO COMPARATIVO 1.

[074] A pirólise rápida catalítica (CFP) de pinheiro foi conduzida em um reator de leito fluidizado. O reator de leito fluidizado tinha 5,08 centímetros (2 polegadas) de diâmetro externo (OD) e 60,96 centímetros (24 polegadas) de altura e era feito de aço inoxidável 316. Dentro do reator, o leito de catalisador era sustentado por uma placa distribuidora feita de uma placa de aço inoxidável 316 com aberturas circulares de 0,159 centímetro (1/16 polegada). O reator, mostrado esquematicamente na Figura 1, foi encaixado a um trado helicoidal de 1,588 centímetro (0,625 polegada) de OD, 0,991 centímetro (0,39 polegada) de diâmetro interno (ID) posicionado horizontalmente, através do qual a biomassa foi alimentada por rotação pelo trado.

[075] O reator foi carregado com 102 g de catalisador a 2% de Ga/ZSM5 antes do experimento e o catalisador foi calcinado in situ em ar à taxa de fluxo de 3,0 SLPM por 2 horas a 580 °C. A serragem de pinho (PSD) foi triturada e peneirada a tamanho de partícula de 0,25 a 2 mm. Cerca de 300 gramas de serragem de pinho foram pesados e carregados no sistema de funil. O reator foi purgado com um fluxo de N2 a 3,0 SLPM por 30 minutos antes do início do experimento.

[076] O reator foi aquecido a 580 °C e o tubo de alimentação de gás de fluidização foi aquecido a aproximadamente 500 °C. A taxa de fluxo de biomassa foi controlada EXEMPLOS EXEMPLO COMPARATIVO 1.

[076] O reator foi aquecido a 580 °C e o tubo de alimentação de gás de fluidização foi aquecido a aproximadamente 500 °C. A taxa de fluxo de biomassa foi controlada precisamente por um trado dentro do funil que entrega a biomassa ao tubo de alimentação. A biomassa sólida (pinheiro) foi introduzida no reator a partir de um tubo de alimentação lateral com fluxo de N2. A taxa de fluxo de gás através do tubo de alimentação de biomassa com trado helicoidal foi 0,5 SLPM, gerando uma velocidade linear calculada a 25 °C de 11,8 cm/segundo na entrada para o reator. A taxa de alimentação de biomassa foi ajustada em cerca de 1,0 g/min. O tubo de alimentação entre no reator aproximadamente 2,54 centímetros (1 polegada) acima da placa distribuidora. Durante a reação, 1,0 SLPM de N2 foi passado no reator através da placa distribuidora para fluidizar o catalisador adicionalmente ao fluxo de N2 do tubo de alimentação.

[077] O efluente do reator que sai do reator a partir do topo através de um ciclonador aquecido (350 °C) para remover partículas sólidas, incluindo catalisador pequeno e carvão. O efluente que sai do ciclonador fluiu para um sistema de coleta de produto que incluía dois borbulhadores e três condensadores. Os borbulhadores foram colocados em um banho de água e gelo e carregados com 150 ml de isopropanol interno como solvente; os três condensadores não continham solvente e foram colocados dentro de um banho de gelo seco/isopropanol. Os produtos em fase gasosa não condensados que saíram do último condensador eram coletados em bolsas de gás. O tempo de reação foi tipicamente 30 min e duas amostras de bolsa de ar foram retiradas em tempo de 15 e 30 minutos na corrente após o início da alimentação de biomassa. Após cada bolsa ter sido retirada, a taxa de fluxo de gás total foi medida com um fluxômetro de bolhas; pelo menos 4 medições foram realizadas e a média foi usada para cálculos de desempenho. As amostras de bolsas de gás foram analisadas por injeção em um Shimadzu GC 2010 que havia sido calibrado com misturas gasosas padrão analíticas.

[078] Os conteúdos de cada um dos dois borbulhadores foram coletados. Os conteúdos dos três condensadores foram pesados e combinados em uma única amostra. Os condensadores foram lavados com isopropanol para produzir uma quarta amostra. Todos os 4 volumes líquidos foram medidos e os pesos determinados. As amostras líquidas foram todas analisadas por injeção em um Shimadzu GC 2014.

[079] O rendimento de carbono de aromáticos e olefinas foi determinado como sendo 2,01%. EXEMPLO COMPARATIVO 2.

[080] O experimento foi repetido com uma taxa de fluxo de trado de alimentação de biomassa de 1,0 SLPM, que fornece uma velocidade linear de 24 cm/segundos no tubo de alimentação de biomassa horizontal na entrada do reator. Uma amostra fresca de 100 g de catalisador foi carregada ao reator. A taxa de alimentação de biomassa foi ajustada em 0,78 g/min.

[081] O rendimento de carbono de aromáticos e olefinas foi determinado como sendo 9,55%.

[082] Mistura insuficiente, aquecimento prematuro da biomassa e transporte inadequado da biomassa no leito fluido catalítico foram observados conforme evidenciado pela grande quantidade de carvão formada e os baixos rendimentos de aromáticos e olefinas. O trado e o tubo ficam quentes e o metal torna-se descolorido. EXPERIMENTOS DE JATO DE GÁS

[083] O trado helicoidal foi removido do sistema de alimentação com trado, deixando o tubo de trado vazio em posição para servir como o conduto para a alimentação de biomassa ao reator. Tentou-se um experimento com biomassa alimentada através do tubo de trado (sem helicoidal) com fluxo de gás a 2 SLPM através do tubo de trado e gás de fluidização a 1 SLPM alimentado através do distribuidor. O tubo de trado vazio entrou no reator horizontalmente. Outras condições foram conforme no Exemplo Comparativo 1. A biomassa acumulou no tubo de trado e eventualmente entupiu a linha de transferência da saída de funil de biomassa para o tubo de trado devido à baixa velocidade de gás e à posição horizontal do tubo de alimentação. A alimentação de biomassa parou e o reator foi desligado.

[084] Foi montado um reator de leito fluido de fluxo frio que incluía um tubo de policarbonato transparente para permitir a observação da fluidização dentro do reator. O tubo horizontal mostrado na Figura 1 não foi eficaz no transporta da biomassa para o reator em testes com fluxo frio. Observou-se que grande parte da biomassa assentou no tubo de transferência horizontal.

[085] Determinou-se experimentalmente no dispositivo de fluxo frio que, com um tubo de injeção de jato de gás com 0,63 centímetro de OD (0,25 polegada) (ID = 0,5 centímetro (0,2 polegada)) e um ângulo de entrada de cerca de 26 graus em relação à horizontal, a taxa de fluxo do gás transportador precisava ser pelo menos cerca de 2,5 SLPM para impedir entupimento com partículas de biomassa com aproximadamente 2 mm de tamanho, com uma taxa de alimentação de biomassa de 0,5 a 1,0 g/minuto. Taxas de fluxo de gás transportador mais baixas entupiram o tubo. A velocidade linear do gás injetor foi calculada como sendo aproximadamente 224 cm/segundo a 25 °C no tubo do injetor. EXEMPLOS 3 A 12

[086] O tubo de transferência de biomassa foi substituído por um tubo curvado de SS-316 com 0,63 centímetro (0,25 polegada) de OD que se estende a partir do funil de alimentação até a porta de entrada de biomassa. O funil de alimentação estava situado acima e ao lado do reator. O ângulo de entrada do tubo de alimentação no leito fluido era de 26 graus em relação à horizontal, conforme mostrado na Figura 2. Uma série de bandejas de peneira feitas de aço inoxidável 316 perfurado com aberturas de 0,318 centímetro (um oitavo (0,125) de polegada) e 42% da área aberta foram instalados dentro do reator, conforme mostrado na Figura 3. Havia seis bandejas de peneira fixadas a uma haste roscada central e há um espaçamento de 2,54 centímetros (1 polegada) entre as bandejas de peneira.

[087] Uma série de experimentos foi conduzida com as condições conforme sumarizadas na Tabela 1.

[088] Conforme mostrado na Tabela 1 (por exemplo, comparação dos exemplos 9 e 10 com 11 e 12), a razão entre a taxa de fluxo de injeção (que é medida na interface entre o tubo de injeção e o reator, em outras palavras, na entrada de sólido do reator) e a taxa de fluxo de fluidização (medida na entrada de gás de fluidização do leito fluidizado) mostrou surpreendentemente melhores resultados (teor mais alto de aromáticos, teor mais alto de aromáticos e olefinas e teor mais alto de benzeno e tolueno) a uma razão de cerca de 0,1 ou mais e, em algumas modalidades, essa razão é selecionada como estando na faixa de 0,05 a 5; em algumas modalidades, 0,1 a 5; e, em algumas modalidades, 0,1 a 2.

[089] A Velocidade Linear Nominal do gás de alimentação na entrada do reator foi calculada por divisão do fluxo volumétrico de gás no jato de gás em condições padrão (25 °C, 101,32 kPa (1 atm)) pela área transversal da porta de entrada.

[090] Foi revelado de modo surpreendente que, a despeito (ou seja, independente) da temperatura no leito do reator, uma temperatura relativamente alta do gás de fluidização na entrada para o reator de leito fluidizado resultou em resultados significativamente superiores. De preferência, a temperatura do gás de fluidização na entrada para o leito fluidizado é cerca de 500 °C ou mais, de preferência cerca de 550 °C ou mais, em algumas modalidades, pelo menos 575 °C. O limite superior desse parâmetro de temperatura não foi ainda determinado, mas poderia ser determinado com experimentação rotineira. Em algumas modalidades, o limite superior (em combinação com qualquer um dos limites mencionados acima) é 900 °C ou menos, em algumas modalidades, 800 °C ou menos, em algumas modalidades, 700 °C ou menos, em algumas modalidades, 650 °C ou menos. Em geral, um alto rendimento da soma de aromáticos e olefinas é desejável; no entanto, nos casos em que rendimentos muito baixos de olefinas (ou seja, uma razão alta entre aromáticos e olefinas) são desejados, então, pode ser desejável operar com uma temperatura do gás de fluidização na entrada para o leito fluidizado de cerca de 400 °C ou menos, em algumas modalidades, na faixa de 0 a cerca de 300 °C, embora tenha sido concluído também que a baixa temperatura está associada a um rendimento relativamente alto de aromáticos policíclicos indesejáveis.

[091] Outra revelação surpreendente foi que resultados superiores podem ser obtidos por controle da temperatura de alimentação normalizada em um reator de leito fluidizado. Resultados superiores podem ser obtidos com o uso de temperaturas de alimentação normalizadas entre 100 e 650 °C, de preferência, entre 200 e 600 °C, de preferência ainda maior, entre 300 e 560 °C. Isso pode ser atingido, nas modalidades preferenciais, por controle das temperaturas e/ou taxas de fluxo de uma mistura de gás de fluidização e fluxo de gás de injeção que transporta biomassa para a região abaixo do distribuidor em um reator de leito fluidizado. A temperatura de alimentação normalizada é definida como [(taxa de fluxo de gás de alimentação injetado * temperatura de gás de alimentação injetado) + (taxa de fluxo de gás de fluidização * temperatura de gás de fluidização)] / (taxa de fluxo de gás injetada + taxa de fluxo de gás de fluidização). Essa definição assume mistura rápida dos gases injetados e de fluidização, tipicamente no volume que está imediatamente acima do distribuidor. Acredita-se que temperaturas de alimentação normalizadas abaixo da faixa preferencial resultarão em teores maiores de carvão e menores de aromáticos, enquanto temperaturas de alimentação normalizadas acima da faixa preferencial resultarão em mais CO e coque. EXEMPLO 13

[092] O reator do Exemplo 12, que utilizou uma alimentação de injetor de jato de gás em um reator de tubo nominal com diâmetro de 5,08 centímetros (2 polegadas), foi carregado com 158 g de Catalisador A, um catalisador ZSM-5 de leito fluido comercialmente obtido contendo aproximadamente 40% em peso de ZSM-5 cristalino em um ligante inerte. A taxa de fluxo de gás de alimentação, a taxa de alimentação de biomassa e as temperaturas foram ajustadas conforme mostrado na Tabela 2. Péletes de madeira dura triturados contendo 46,99% de carbono e 6,16% de hidrogênio foram usados como a alimentação de biomassa. Os resultados mostram que um alto rendimento de aromáticos e olefinas pode ser atingido com uma velocidade de injeção de 69 cm/s e uma temperatura de alimentação normalizada de 150 °C quando um sistema de alimentação de biomassa com jato de gás é usado. EXEMPLO 14

[093] O reator do Exemplo 13 foi carregado com 161 g de Catalisador A e o experimento foi repetido. Os resultados demonstram que o processo é altamente reproduzível com o uso de um sistema de injetor de jato de gás. EXEMPLO 15

[094] Um reator que consiste em um tubo de aço inoxidável 316 com 10,16 centímetros (4 polegadas) de diâmetro com uma altura de borda livre de 76,2 centímetros (30 polegadas) foi construído. O topo da borda livre expande-se até 6 polegadas para suprimir o arrastamento de partículas de catalisador na corrente de gás de saída. O leito de catalisador é sustentado por um distribuidor feito de uma malha de fio de aço inoxidável 316 (malha 50 X 250). O fundo do reator abaixo da placa distribuidora serve como uma zona pré-aquecedora de gás. O catalisador é fluidizado com nitrogênio controlado por um controlador de fluxo de massa. O reator é aquecido externamente com uma fornalha elétrica com quatro zonas para minimizar o gradiente de temperatura através do reator. Todas as zonas foram mantidas à temperatura de reação. As temperaturas dentro do reator foram medidas por termopares Retype inseridos a uma profundidade de penetração de 1 cm.

[095] Um sistema de assistência de injeção de biomassa e funil de biomassa, conforme mostrado na Figura 4, foi encaixado no reator. O sistema de assistência de injeção de biomassa consiste em duas válvulas de manga flexível e uma câmara intermediária que permite o isolamento do funil de biomassa em relação à pressão do reator. Com o trato no funil de biomassa funcionando, a biomassa cai através da válvula de manga flexível de topo (aberta), na câmara intermediária, acima da válvula de manga flexível de fundo (fechada). A válvula de topo fecha, a câmara é pressurizada a uma pressão um pouco acima da pressão do reator, a válvula de fundo abre e a biomassa é injetada no reator com a assistência de nitrogênio transportador.

[096] O reator foi carregado com 538 g de catalisador B, um catalisador de leito fluido comercialmente obtido contendo aproximadamente 50% em peso de ZSM-5. O funil foi carregado com 200 g de péletes de madeira dura triturados e o reator foi colocado em temperatura de reação com um fluxo de N2. O sistema de alimentação de biomassa foi iniciado com pulsos de biomassa separados com aproximadamente 2,1 segundos de diferença de modo que cada pulso entregasse aproximadamente 0,2 g de biomassa.

[097] Os resultados do Exemplo 15 mostram que altos rendimentos de aromáticos e olefinas podem ser obtidos com um sistema de injetor de biomassa em pulsos. EXEMPLO 16

[098] Foi construída uma unidade piloto que incluiu um reator com diâmetro interno de 28,9 centímetros (11,38 polegadas) e altura de 45,72 centímetros (18 polegadas). O distribuidor consiste em uma placa distribuidora de malha de fio. Um funil de alimentação com um trado de medição para entrar biomassa e um sistema de assistência de injeção de biomassa para pulsar a biomassa no reator foram encaixados ao reator. O tubo de alimentação em que a biomassa entrou no reator formou um ângulo de 60 graus em relação à horizontal.

[099] O reator foi carregado com 4.103 g de Catalisador A e o sistema foi aquecido até a temperatura de reação. O funil de biomassa foi carregado com cerca de 3 kg de péletes madeira dura triturados (49,9% de C, 5,9% de H) e o experimento foi iniciado. A biomassa foi alimentada por 30 minutos a uma taxa de 43,2 g/min, e então o reator foi lavado por 10 minutos adicionais com nitrogênio para coletar materiais que permaneceram no reator. A saída do reator foi passada através de um pote extrator mantido a cerca de 0 °C, e dois borbulhadores de isopropanol mantidos a 00 °C, e um condensador mantido a -78 °C. Os conteúdos dos recipientes de coleta foram combinados para a análise de produto líquido. Uma amostra dos gases que saíram do condensador foi injetada em uma GC gasosa para análise.

[100] Uma amostra do catalisador usado e do carvão foi removida, seca a 120 °C, separada em partículas finas (catalisador) e maiores (carvão) e analisada por teor de carbono por calcinação em ar a 600 °C.

[101] Os resultados do Exemplo 16 sumarizados na Tabela 2 demonstram que a alimentação em pulsos de biomassa fornece um alto rendimento de aromáticos e olefinas em reatores grandes com diâmetros maiores. Os resultados demonstram que o processo CFP pode ser operado com uma razão muito baixa entre fluxo de gás de alimentação de biomassa e fluxo de gás de fluidização (0,05). EXEMPLO 17

[102] Os procedimentos do Exemplo 16 foram repetidos com uma carga fresca de 4.197 g de Catalisador A. Os resultados sumarizados na Tabela 2 demonstram que o processo é reproduzível com a razão muito baixa entre fluxo de gás de alimentação de biomassa e fluxo de gás de fluidização. EXEMPLO 18

[103] Os procedimentos do Exemplo 16 foram repetidos com uma carga fresca de 5.200 g de Catalisador A, mas com taxa de fluxo de biomassa mais baixa e razão mais alta entre fluxo de gás de alimentação de biomassa e fluxo de gás de fluidização. Sob essas condições, os rendimentos e aromáticos e olefinas foram menores que nos Exemplos 16 e 17, mas permaneceram muito acima do que tinha sido obtido com um sistema de alimentação com trado que foi diretamente conectado ao reator como nos Exemplos 1 e 2.

[104] Surpreendentemente, revelou-se que a reação injetada por gás com uma taxa de alimentação de biomassa relativamente mais baixa resultou em rendimento de aromático mais baixo (comparar os exemplos 17 e 18). Mostrando, assim, que o uso de injeção de gás resulta em rendimento melhor e um uso mais eficaz de catalisador. EXEMPLO 19

[105] O procedimento do Exemplo 18 foi repetido com 5.162 g de Catalisador B no lugar do Catalisador A. Os resultados do Exemplo 19 mostram que diferentes catalisadores podem ser usados no processo CFP com injeção de jato de gás para atingir altos rendimentos de aromáticos e olefinas. Os resultados do Exemplo 19 demonstram que a escolha do catalisador e das condições de operação para obter altos rendimentos não são as mesmas para todos os catalisadores, isto é, as condições precisam ser adaptadas ao catalisador. EXEMPLO 20

[106] Nesse exemplo, o aparelho do Exemplo 16 foi adicionalmente encaixado a um funil de catalisador para adição contínua de catalisador ao processo durante a operação. O sistema de alimentação de catalisador consiste em um recipiente pressurizado de 316SS com espessura de 1/8 polegada que fornece catalisador por gravidade através de uma válvula de esfera giratória posicionada acima do reator de capacidade de funcionamento de 28,3 litros encaixada ao aquecedor do tipo cabo elétrico interno para pré-aquecer o catalisador durante operação contínua e uma linha de pressurização de nitrogênio para manter o espaço vazio inerte e fornecer pressão auxiliar à alimentação contínua de catalisador. O funil de catalisador poderia ser preenchido novamente durante o experimento, conforme necessário.

[107] O funil de catalisador foi carregado com cerca de 40 kg de catalisador B e o reator foi carregado com 4.800 g de catalisador B. O funil de biomassa foi carregado com 3 kg de lascas de madeira dura trituradas. O reator foi aquecido até a temperatura de reação sob nitrogênio e as alimentações foram iniciadas conforme mostrado na Tabela 2. Uma taxa de alimentação de catalisador foi de 95 g/minuto, a taxa de alimentação de biomassa foi de 30,9 g/minuto e a razão foi 3.1. O experimento continuou por 4 horas; os resultados da primeira hora de operação foram coletados na Tabela 2.

[108] Os resultados do Exemplo 20 mostram que um alto rendimento de aromáticos e olefinas pode ser obtido em um reator grande sob condições de alimentação contínua de catalisador e biomassa com o uso de injeção de jato em pulsos para alimentar a biomassa. EXEMPLO 21

[109] O experimento do Exemplo 20 foi repetido com uma carga fresca de Catalisador B. A taxa de alimentação de catalisador B foi aumentada em relação ao Exemplo 20 para gerar uma taxa de alimentação de catalisador/biomassa de 3,9.

[110] Os resultados sumarizados na Tabela 2 mostram que, por ajuste da razão de alimentação de catalisador/biomassa, o rendimento de aromáticos pode ser aprimorado com o uso de um injetor de jato de gás para alimentar a biomassa. Os resultados mostram que o injetor de jato de gás em pulsos pode ser usado para aumentar a escala do processo CFP com sucesso com rendimentos de aromáticos tão altos quanto aqueles observados em reatores muito menores (OD de 5,08 centímetros (2 polegadas)) (Exemplos 13-14).

[111] A comparação dos resultados dos Exemplos 14, 15 e 19 a 22 com os Exemplos 16, 17 e 18 mostra que o rendimento de aromáticos é geralmente mais alto nas velocidades de injeção mais altas usadas nos Exemplos 14, 15 e 19 a 22 que com as velocidades de injeção mais baixas usadas nos Exemplos 16 a 18. TABELA 1. RESULTADOS DE PIRÓLISE RÁPIDA CATALÍTICA EM REATOR DE LEITO FLUIDO COM OD DE 5 CM (2 POLEGADAS).

TABELA 2. EXPERIMENTOS DE CFP DE LEITO FLUIDO

CONCLUSÕES

[112] A geometria da porta injetora, a velocidade linear do gás injetor e/ou as condições do jato de gás podem ser fatores importantes para atingir introdução de biomassa, boa mistura no reator e altos rendimentos de aromáticos e olefinas.

[113] Em qualquer uma das reivindicações ou outras descrições, deve-se perceber que a invenção inclui aparelhos, métodos e sistemas. Um sistema inclui tanto o aparelho como as condições dentro do aparelho, por exemplo, fluxos e temperaturas de fluido. Em qualquer uma das reivindicações, o termo “aparelho” pode ser substituído pelo termo “sistema”.

Claims

1. Método para produzir um ou mais produtos de hidrocarboneto fluidos a partir de uma biomassa caracterizado pelo fato de que compreende: alimentar um primeiro reagente que compreende a biomassa a um reator por injeção em um jato de gás; realizar pirólise dentro do reator de pelo menos uma porção da biomassa na presença de um catalisador adicionado sob condições de reação suficientes para produzir um ou mais produtos de pirólise; e reagir cataliticamente pelo menos uma porção do um ou mais produtos de pirólise sob condições de reação suficientes para produzir o um ou mais produtos de hidrocarboneto fluidos; e em que o jato de gás compreende um fluido transportador e a biomassa, em que o jato de gás entra no reator através de uma porta de alimentação e em que o fluido transportador flui através da porta de alimentação com uma velocidade linear de pelo menos 25 cm/s; e em que a biomassa é alimentada ao reator através de uma porta de alimentação em que a porta de alimentação tem um ângulo que é de pelo menos 15 graus em relação à horizontal no ponto no qual ele entra no reator e em que o catalisador é alimentado ao reator separadamente da biomassa.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o catalisador adicionado compreende material escolhido dentre o grupo que inclui ferrierita, zeólita Y, zeólita beta, mordenita, MCM-22, ZSM-23, ZSM-57, SUZ-4, EU-1, ZSM-11, (S)A1P0-31 e SSZ-23.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o reator é um reator de leito fluidizado e em que a biomassa é alimentada através de uma porta de alimentação em um reator de fluidização com uma razão de taxa de fluxo de gás através da porta de alimentação para fluir através de uma porta de fluidização na faixa de 0,05 a 5, ou 0,1 a 5, ou 0, 1 a 2, onde a razão entre a taxa de fluxo de gás injetada com a biomassa e a taxa de fluxo de gás introduzida através da porta de fluidização é menor que 0,1, menor que 0,25, menor que 0,5, menor que 1, menor que 2, menor que 3, menor que 5 ou menor que 10.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a velocidade espacial da biomassa em comparação ao catalisador contido no reator é pelo menos 0,1, pelo menos 0,2, pelo menos 0,3, pelo menos 0,4, pelo menos 0,5, pelo menos 0,8, ou pelo menos 1,0, ou de 0,1 a 2,0.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o tempo de permanência de gás de fluidização em contato com o leito de catalisador é pelo menos 0,1, pelo menos 0,2, pelo menos 0,3, pelo menos 0,5, pelo menos 0,7, pelo menos 1,0, pelo menos 2,0, pelo menos 3,0 segundos, ou pelo menos 5,0 segundos, ou pelo menos 10,0 segundos.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o catalisador é alimentado de uma maneira contínua ou semicontínua ao reator e o catalisador é removido de uma maneira contínua ou semicontínua do reator.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a biomassa é alimentada ao reator através de uma porta de alimentação em que a porta de alimentação tem um ângulo que é de pelo menos 15 graus, pelo menos 25 graus, pelo menos 35 graus, pelo menos 45 graus, pelo menos 50 graus ou pelo menos 62 graus em relação à horizontal no ponto em que o mesmo entra no reator, em que o ângulo máximo da porta de alimentação é de 90°.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a biomassa é alimentada em pulsos descontínuos na alimentação de gás.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a frequência dos pulsos de biomassa alimentada de qualquer uma porta de alimentação está na faixa de uma vez a cada 0,2 segundo a um pulso a cada 60 segundos.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a biomassa é introduzida pela injeção em uma corrente de gás fluindo em um reator que compreende um leito fluidizado e em que, antes da introdução no leito fluidizado, a biomassa é mantida a uma temperatura menor que 200 °C ou menor que 150 °C, ou menor que 100 °C, ou mantida com uma faixa de temperaturas de 20 °C a 300 °C, 20 °C a 200 °C, 20 °C a 150 °C, ou 20 °C a 100 °C.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de o gás transportador no jato de gás estar a uma temperatura de menos que 200 °C, para formar uma mistura gasosa que compreende partículas sólidas suspensas em uma seção inferior do reator que tem uma temperatura normalizada na faixa de 100 a 600 °C; realizar pirólise dentro de uma seção superior do reator de pelo menos uma porção da mistura gasosa que compreende partículas sólidas suspensas em uma reação catalisada a uma temperatura de pelo menos 500 °C para produzir um ou mais produtos de pirólise; em que a seção superior está acima da seção inferior em relação à gravidade; em que a seção inferior compreende um volume que inclui um diâmetro interno do reator de leito fluidizado e uma altura que é pelo menos 2% da altura total do reator, e em que a seção superior compreende um volume que inclui um diâmetro interno do reator de leito fluidizado e uma altura que é pelo menos 5% da altura total do reator; em que as seções inferior e superior estão ambas acima do distribuidor.

12. Aparelho para produzir um ou mais produtos de hidrocarboneto fluidos a partir de biomassa, o aparelho caracterizado por compreender, em combinação: uma câmara de reação de pirólise compreendendo um catalisador sólido adicionado, pelo menos um tubo de alimentação pelo qual biomassa pode ser introduzida por injeção assistida por gás na câmara de reação de pirólise, em que o ângulo α da porta de alimentação é de pelo menos 25 graus em relação à horizontal no ponto no qual ela entra no reator; uma estrutura de entrega separada pela qual um catalisador sólido pode ser introduzido na mesma; uma linha de entrada de gás de fluidização que se conecta a uma porção inferior da dita câmara de reação para introduzir um gás de fluidização; um conduto de saída de catalisador; e um conduto de saída de produto a partir do qual os produtos em fase de vapor podem sair do reator.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que que o catalisador adicionado compreende material escolhido dentro do grupo que inclui ferrierita, zeólita Y, zeólita beta, mordenita, MCM-22, ZSM-23, ZSM-57, SUZ-4, EU-1, ZSM-11, (S)A1P0-31, SSZ-23.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que a porta de alimentação tem um ângulo que é de pelo menos 35 graus, pelo menos 45 graus, pelo menos 50 graus ou pelo menos 62 graus em relação à horizontal no ponto em que o mesmo entra no reator, em que o ângulo máximo da porta de alimentação é de 90°.

15. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um tubo de fluxo transportador que é adaptado para transportar o gás para dentro do tubo de alimentação, em que o ângulo que o tubo de fluxo transportador faz com a horizontal é maior que o ângulo no qual o tubo de alimentação de biomassa entra no reator, ambos sendo valores positivos.