BR112017023507B1

BR112017023507B1 - usos de um componente de mescla de combustível de querosene aromático

Info

Publication number: BR112017023507B1
Application number: BR112017023507-2A
Authority: BR
Inventors: Joanna Margaret Bauldreay; Cynthia Natalie Ginestra; Gregory Hemighaus; Brice Nathaniel Dally; Paul George Blommel
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij B.V.
Priority date: 2015-05-05
Filing date: 2016-05-03
Publication date: 2021-02-17
Also published as: EP3292187B1; CN107567488B; CN107567488A; BR112017023507A2; US20160326448A1; CA2983455C; CA2983455A1; EP3292187A1; WO2016179133A1

Abstract

Emissões reduzidas em um combustível de jato que tem teor de aromáticos podem ser alcançadas incorporando-se uma quantidade de um componente de mescla de combustível de querosene aromático, preferencialmente, um querosene aromático sintético bioderivado, que compreende pelo menos 90% em peso de aromáticos, menos do que 10% em peso de indanos e tetralinas e menos do que 1% em peso de naftaleno em um combustível de jato de uma maneira tal a atender a especificação de teor de aromático para combustíveis de jato. Um combustível de jato que tem teor de aromáticos que tem emissões de nvPM com base em número reduzidas comparado ao teor de aromáticos total equivalente combustível de jato de querosene derivado de petróleo é obtido.

Description

USOS DE UM COMPONENTE DE MESCLA DE COMBUSTÍVEL DE QUEROSENE AROMÁTICO

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO

[001] A presente invenção reivindica a prioridade do Pedido Provisório № U.S. 62/157.211 depositado em 5 de maio de 2015.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] Esta invenção refere-se à redução de emissões em combustíveis de jato que têm teor de aromáticos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] Os combustíveis de jato típicos são preparados em uma refinaria a partir de uma fonte de óleo mineral bruto. Tipicamente o óleo mineral bruto é separado por meio de destilação em uma fração de querosene destilado que ferve na faixa de combustível de aviação. Caso necessário, essas frações são submetidas a hidroprocessamento para reduzir níveis de enxofre e nitrogênio.

[004] A demanda crescente por combustível de jato e o impacto ambiental de emissões relacionadas à aviação coloca a indústria de aviação na vanguarda do desafio de energia global atual. Talvez mais tangível do que o impacto global de gases de efeito estufa seja o impacto de emissões locais a partir de aeronave. As emissões próximas e nos arredores de aeroportos têm um impacto direto na composição do ar e, portanto, têm sido ligadas a má qualidade do ar local, que pode ser, adicionalmente, ligada a impactos na saúde humana. Os particulados e óxidos de enxofre e nitrogênio são considerados como os principais contribuidores para a má qualidade do ar local. Assim, qualidade de ar local é vista como um elemento integral na busca de combustíveis ecologicamente corretos.

[005] Os combustíveis de jato são queimados continuamente na câmara de combustão de um motor de turbina por injeção de combustível líquido na corrente de ar quente que flui rapidamente. O combustível é vaporizado e queimado. Os gases quentes produzidos são diluídos continuamente com excesso de ar para diminuir sua temperatura para um nível de operação seguro para a turbina.

[006] Os combustíveis de jato derivados de petróleo contêm, inerentemente, hidrocarbonetos tanto parafínicos como aromáticos. Em geral, os hidrocarbonetos parafínicos oferecem as características de limpeza de combustão mais desejáveis para combustíveis de jato. Os aromáticos, em geral, têm as características de combustão menos desejáveis para combustível de turbina de aeronave. Em turbinas de aeronave os aromáticos tendem a queimar com uma chama esfumaçada e liberar uma proporção maior de sua energia química como radiação térmica indesejável do que os outros hidrocarbonetos.

[007] Desse modo, para garantir propriedades de combustão adequadas em um motor de turbina, o teor de aromáticos em combustível de jato derivado de petróleo é, tipicamente, limitado a um máximo de 25% em volume, conforme especificado por especificações de grau de combustível de jato civis e militares que incluem, porém, sem limitações, a Especificação de Padrão ASTM para Combustíveis de Turbina de Aviação (ASTM D1655) que governa Jato A e Jato A-1; o Padrão de Defesa (DEF STAN) 91-91 do Ministério de Defesa do Reino Unido (UK MOD), que governa Jato A-1; MIL-DTL-5624V que governa JP-5; MIL-DTL-83133H que governa JP-8; GOST 10227 que governa TS-1, T-1, T-2, e RT; e ASTM D6615 e CGSB-3.22 que governa Jato B.

[008] A combustão de combustíveis de jato de alto teor de aromático, em geral, resulta em fumaça e deposição de carbono ou fuligem, e é, portanto, desejável limitar o teor de aromático total bem como o teor de naftaleno em combustíveis de jato. No entanto, conforme mencionado na Especificação de Padrão ASTM para Combustível de Turbina de Aviação Contendo Hidrocarbonetos Sintetizados (ASTM D7566), pesquisa recente em suporte de combustíveis contendo hidrocarbonetos sintetizados indicou que um nível mínimo de aromáticos é desejável para garantir que retração de vedações de elastômero envelhecidas e vazamento de combustível associado sejam evitados.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[009] Há interesse por combustível de jato com teor de aromáticos total equivalente e ainda com emissões de particulado reduzidas. Esse combustível ajudaria a garantir compatibilidade de combustível com sistemas de aeronave existentes e, ao mesmo tempo, minimizar o impacto ambiental devido à combustão de combustível de jato em um motor de turbina quando comparado à combustão de combustível de jato derivado de petróleo convencional. Foi constatado que é difícil produzir um combustível de jato de baixa emissão de particulado que contenha a quantidade de aromaticidade exigida.

[0010] De acordo com certos de seus aspectos, em uma modalidade da invenção, é fornecido um método para diminuir as emissões de matéria particulada não volátil com base em número (nvPM) de um combustível de jato ao mesmo tempo em que atende à especificação de Combustível de Jato que compreende:

a. fornecer uma quantidade de querosene derivado de petróleo que tem um ponto de ebulição na faixa de 150°C a 300°C, à pressão atmosférica, um teor de aromático total na faixa de 3% em volume a 25% em volume medido pela ASTM D1319, e uma densidade a 15°C na faixa de 775 kg/m3 a 845 kg/m3;
b. fornecer uma quantidade de um componente de mescla de combustível de querosene aromático que compreende pelo menos uma quantidade de 90% em peso de aromáticos medida por D2425, menos do que 10% em peso de indanos e tetralinas e menos do que 1% em peso de naftaleno;
c. fornecer uma quantidade de querosene parafínico de baixo teor de aromáticos que tem pelo menos 85% em peso de parafina e um teor de aromático de menos do que 0,5% em peso medido pela ASTM D2425 e que tem menos do que 15% em peso de cicloparafina; e
d. mesclar uma quantidade do combustível de querosene derivado de petróleo, uma quantidade igual ou maior do que 3% em volume a cerca de 25% em volume, com base no combustível de jato, do componente de mescla de combustível de querosene aromático, e uma quantidade suficiente de querosene parafínico de baixo teor de aromáticos para manter o teor de aromáticos total do combustível de jato dentro da faixa de 3% a 25%.

em que a quantidade do componente de mescla de combustível de querosene aromático é em uma quantidade eficaz para produzir o combustível de jato que tem redução de emissão de nvPM de pelo menos 5%, comparado ao combustível de jato a base de petróleo em teor de aromáticos total equivalente.

[0011] Em outra modalidade da invenção, é fornecido um método para produzir um combustível de jato contendo aromáticos que tem emissões baixas de nvPM com base em número ao mesmo tempo em que atende à propriedade de especificação de Combustível de Jato que compreende:

a. fornecer (i) uma quantidade de querosene derivado de petróleo que tem um ponto de ebulição na faixa de 150°C a 300°C, à pressão atmosférica, um teor de aromático total na faixa de 3% em volume a 25% em volume medido pela ASTM D1319, e uma densidade a 15°C na faixa de 775 kg/m3 a 845 kg/m3; e/ou (ii) uma quantidade de querosene parafínico de baixo teor de aromáticos que tem pelo menos 85% em peso de parafina e um teor de aromático de menos do que 0,5% em peso medido pela ASTM D2425 e que tem menos do que 15% em peso de cicloparafina;
b. fornecer uma quantidade de componente de mescla de combustível de querosene aromático que compreende pelo menos uma quantidade de 90% em peso de aromáticos medida por D2425, menos do que 10% em peso de indanos e tetralinas e menos do que 1% em peso de naftaleno; e
c. mesclar o combustível de querosene derivado de petróleo e/ou querosene parafínico de baixo teor de aromáticos, com o componente de mescla de combustível de querosene aromático, em uma quantidade eficaz para produzir um combustível de jato que tenha teor de aromáticos total dentro da faixa de 3% a 25%.

[0012] Um combustível de jato preparado pelos métodos acima e um método de operar um motor a jato que compreende queimar os combustíveis de jato no motor a jato também são fornecidos.

[0013] Em qualquer uma das modalidades, o componente de mescla de combustível de querosene aromático pode ser querosene aromático sintético bioderivado.

[0014] Em qualquer um dos métodos, o método pode adicionalmente compreender mesclar outro componente de combustível ou aditivo para combustível de jato ao combustível de jato mesclado.

[0015] Em outra modalidade da invenção, o uso de um componente de mescla de combustível de querosene aromático que compreende pelo menos uma quantidade de 90% em peso de aromáticos medida pela ASTM D2425, menos do que 10% em peso de indanos e tetralinas e menos do que 1% em peso de naftaleno para diminuir as emissões de nvPM com base em número de um combustível de jato ao mesmo tempo em que atende à propriedade de especificação de Combustível de Jato e/ou diminuir o valor de emissão de NOx de um combustível de jato ao mesmo tempo em que atende à propriedade de especificação de Combustível de Jato e/ou para aumentar o ponto de fumo de um combustível de jato, também é fornecido.

[0016] Os recursos e vantagens da invenção ficarão evidentes para as pessoas versadas na técnica. Embora inúmeras mudanças possam ser feitas pelas pessoas versadas na técnica, tais mudanças estão dentro do espírito da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0017] Os desenhos ilustram certos aspectos de algumas das modalidades da invenção, e não devem ser usados para limitar ou definir a invenção.

[0018] A Figura 1 mostra a redução de emissão de nvPM com base em número de combustível de jato contendo um querosene aromático sintético bioderivado, do Exemplo 4a.

[0019] A Figura 2 mostra a redução de emissão de nvPM com base em número de combustível de jato contendo um querosene aromático sintético bioderivado, do Exemplo 4b.

[0020] A Figura 3 mostra o aumento de ponto de fumo de combustível de jato contendo um querosene aromático sintético bioderivado, do Exemplo 6.

[0021] A Figura 4 mostra o aumento de ponto de fumo de combustível de jato contendo um querosene aromático sintético bioderivado, do Exemplo 7.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0022] Em uma modalidade da invenção, foi constatado que fornecendo-se uma quantidade de querosene derivado de petróleo que tem um ponto de ebulição na faixa de 150°C a 300°C, à pressão atmosférica, um teor de aromático total na faixa de 3% em volume a 25% em volume medido pela ASTM D1319, e uma densidade a 15° C na faixa de 775 kg/m3 para 845 kg/m3 (preferencialmente, atendendo a pelo menos uma das especificações de Combustível de Jato conforme descrito abaixo); uma quantidade de um componente de mescla de combustível de querosene aromático que compreende pelo menos uma quantidade de 90% em peso de aromáticos medida por D2425, menos do que 10% em peso de indanos e tetralinas e menos do que 1% em peso de naftaleno; e uma quantidade de querosene parafínico de baixo teor de aromáticos que tem pelo menos 85% em peso de parafina e um teor de aromático de menos do que 0,5% em peso medido pela ASTM D2425 e que tem menos do que 15% em peso de cicloparafina; e mesclando-se uma quantidade do querosene derivado de petróleo, uma quantidade de igual ou maior do que 3% em volume a cerca de 25% em volume, com base no combustível de jato, do componente de mescla de combustível de querosene aromático, e uma quantidade suficiente de querosene parafínico de baixo teor de aromáticos para manter o teor de aromáticos do combustível de jato dentro da faixa de 3% a 25%; um combustível de jato que tem emissões de nvPM com base em número reduzidas comparado ao combustível de jato a base de petróleo em teor de aromáticos total equivalente, pode ser obtido.

[0023] Em outra modalidade da invenção, foi constatado que fornecendo-se (i) uma quantidade de querosene derivado de petróleo que tem um ponto de ebulição na faixa de 150°C a 300°C, à pressão atmosférica, um teor de aromático total na faixa de 3% em volume a 25% em volume medido pela ASTM D1319, e uma densidade a 15°C na faixa de 775 kg/m3 a 845 kg/m3; e/ou (ii) uma quantidade de querosene parafínico de baixo teor de aromáticos que tem pelo menos 85% em peso de parafina e um teor de aromático de menos do que 0,5% em peso medido pela ASTM D2425 e que tem menos do que 15% em peso de cicloparafina; uma quantidade de um componente de mescla de combustível de querosene aromático que compreende pelo menos uma quantidade de 90% em peso de aromáticos medida por D2425, menos do que 10% em peso de indanos e tetralinas e menos do que 1% em peso de naftaleno; e mesclando-se o combustível de querosene derivado de petróleo e/ou querosene parafínico de baixo teor de aromáticos, com o componente de mescla de combustível de querosene aromático, em uma quantidade eficaz para produzir um combustível de jato que tem teor de aromáticos total dentro da faixa de 3% a 25%; mais preferencialmente, dentro de uma faixa de 8% a 20%; ainda mais preferencialmente, dentro de uma faixa de 12% a 18% de combustível de jato contendo aromáticos que tem emissões baixas de nvPM com base em número, pode ser obtido ao mesmo tempo em que atende à propriedade de especificação de Combustível de Jato.

[0024] Em certas modalidades, o componente de mescla de combustível de querosene aromático pode ser derivado de biomassa ou pode se originar a partir de petróleo ou outros recursos não de biomassa. O teor de aromáticos em um combustível de jato pode ser determinado pela ASTM D1319. O teor de aromáticos para componentes de mescla sintéticos pode ser determinado pela ASTM D2425. Os teores de aromáticos totais equivalentes entre dois combustíveis de jato significa que os teores de aromáticos totais medidos por esses métodos proporcionam teores de aromáticos dentro de +/-1,5% em peso.

[0025] O teor de aromático do combustível de jato mesclado pode ser qualquer número desde que o mesmo esteja dentro da faixa de 3% a 25% e não tem que ser o mesmo teor de aromático que o querosene derivado de petróleo usado na mescla. A redução em emissão é, no entanto, medida em teor de aromáticos total equivalente.

[0026] O método acima também pode produzir um combustível de jato que tem uma redução de emissões de NOx de pelo menos 3%, preferencialmente, pelo menos 5%, mais preferencialmente, pelo menos 7%, mais preferencialmente, pelo menos 10%, mais preferencialmente, pelo menos 15%, comparado ao combustível de jato a base de petróleo, em teor de aromáticos total equivalente.

[0027] O método acima também pode produzir um combustível de jato que tem um ponto de fumo de pelo menos 1 mm maior do que o combustível de jato a base de petróleo conforme medido pela ASTM D1322.

[0028] O ASTM Internacional (“ASTM”) e o Ministério de Defesa (“MOD”) do Reino Unido têm assumido os papéis de liderança na definição e manutenção de especificação para combustível de turbina de aviação civil ou combustível de jato. As respectivas especificações emitidas por essas duas organizações são muito similares, mas não idênticas. Muitos outros países emitem suas próprias especificações nacionais para combustível de jato, mas são muito próximas ou completamente idênticas a uma ou outra as especificações de ASTM ou MOD. A ASTM D1655 é a Especificação de Padrão para Combustíveis de Turbina de Aviação e inclui especificações para Jato A e Jato A-1. A ASTM D6615 é a Especificação de Padrão para combustíveis de Jato B. O Padrão de Defesa 91-91 é a especificação do MOD para Jato A-1 e é a especificação de combustível dominante para Jato A-1 fora dos EUA.

[0029] O Jato A-1 é o combustível de jato mais comum e é produzido para um conjunto padronizado internacionalmente de especificações. Nos Estados Unidos da América apenas, Jato A é o grau primário de combustível de jato. Outro combustível de jato que é usado em aviação civil é chamado Jato B. Jato B é um combustível mais leve, de faixa ampla na região de nafta-querosene que é usado por seu desempenho melhorado em tempo frio. Jato A e Jato A-1 são especificados na ASTM D1655. Jato B é especificado na ASTM D6615.

[0030] Alternativamente, combustíveis de jato são classificados por militares em todo o mundo com um sistema diferente de números de NATO ou JP (Propulsão de Jato). Alguns são quase idênticos a suas contrapartidas civis e diferem apenas pelas quantidades de uns poucos aditivos. Por exemplo, Jato A-1 é similar a JP-8 e Jato B é similar a JP-4. Outras especificações de combustível de jato para militares podem incluir JP-5 e JP-7.

[0031] O combustível de jato é um produto que ferve por mais do que 90% em volume a de 130°C a 300°C (ASTMD86), que tem uma densidade de 775 a 840 kg/m3, preferencialmente, de 780 a 830 kg/m3, a 15°C (por exemplo, ASTM D4052), um ponto de ebulição inicial na faixa a 130°C a 160°C e um ponto de ebulição final na faixa de 220°C a 300°C, uma viscosidade cinemática a -20°C (ASTM D445) adequadamente de 1,2 a 8,0 mm2/s e um ponto de congelamento de abaixo de -40°C, preferencialmente, abaixo de -47°C.

[0032] O combustível de jato, tipicamente, atenderá a um dos seguintes padrões. As exigências de Jato A-1 em DEF STAN 91-91 (Padrão de Ministério de Defesa Inglês DEF STAN 91-91/Publicação 7 emenda 3 de 2 de fevereiro de 2015 (ou publicações posteriores) para Combustível de Turbina, “Tipo de Querosene” de Aviação Jato A-1, NATO código F-35, Designação de Serviço de Junta AVTUR, ou versões atuais no momento de teste) ou “Lista de Verificação” (Exigências de Qualidade de Combustível de Aviação para Sistemas Operados Conjuntamente (AFQRJOS) que são com base nas exigências mais rigorosas da ASTM D1655 para Jato A-1 e DEF STAN 91-91 mais algumas exigências de manejo de aeroporto do Material de Orientação para Especificações de Combustíveis de Turbina de Aviação da IATA. O combustível de jato que atende as AFQRJOS é usualmente denominado como “Jato A-1 para Lista de Verificação” ou “Jato A-1 de Lista de Verificação”).

[0033] Conforme usado no presente documento, atender à propriedade de especificação de Combustível de Jato tem o significado que o combustível de jato atende a pelo menos uma das especificações mencionadas acima, conforme determinado por métodos de teste padrões, tais como da ASTM, IP, ou outros organismos de padronização reconhecidos pela indústria. Essa especificação combinada pode incluir:
Tabela 1: Propriedades de Especificação de Combustível de Jato Típico Combinado

QUEROSENE DERIVADO DE PETRÓLEO

[0034] Em modalidades, o querosene derivado de petróleo (ou querosene a base de petróleo) pode ser qualquer combustível de jato derivado de petróleo conhecido por técnicos qualificados e que podem ser usados no presente documento. O querosene derivado de petróleo é um líquido composto de hidrocarbonetos individuais que, tipicamente, fervem dentro da faixa geral de 150°C a 300°C, à pressão atmosférica (conforme medido pela ASTM D86). Preferencialmente o querosene derivado de petróleo é querosene derivado de petróleo que atende à propriedade de especificação de Combustível de Jato (combustível de jato derivado de petróleo).

[0035] Por exemplo, combustíveis de querosene derivados de petróleo que atendem às exigências Jato A ou Jato A-1 e uma corrente de querosene usada na produção de Jato A ou Jato A-1 são listados na Tabela 2.

[0036] Como outro exemplo, a fração de baixo ponto de ebulição como separada de um óleo de gás mineral pode ser usada como tal ou em combinação com querosene derivado de petróleo, produzido adequadamente na mesma localização de produção. Como a fração de baixo ponto de ebulição pode já estar em conformidade com as especificações de combustível de jato é evidente que a razão de mescla entre o dito componente e o querosene derivado de petróleo pode ser escolhida livremente. O querosene derivado de petróleo, tipicamente, ferverá para mais do que 90% em volume dentro da faixa usual de querosene de 130°C a 300°C (ASTM D86), dependendo de grau e uso. O mesmo terá, tipicamente, um ponto de ebulição inicial na faixa de 130°C a 160°C e um ponto de ebulição final na faixa de 220°C a 300°C. O mesmo terá, tipicamente, uma densidade de 775 a 840 kg/m3, preferencialmente, de 780 a 830 kg/m3, a 15°C (por exemplo, ASTM D4052 ou IP 365). Sua viscosidade cinemática a -20°C (ASTM D445) poderia ser adequadamente de 1,2 a 8,0 mm2/s.

[0037] A fração de querosene derivado de petróleo pode ser uma fração de querosene de destilação direta como isolada por destilação a partir da dita fonte de óleo bruto ou uma fração de querosene isolada a partir do efluente de processos conversão de refinaria típicos, preferencialmente, hidrocraqueamento. A fração de querosene também pode ser a mescla de querosene de destilação direta e querosene como obtido em um processo de hidrocraqueamento. Adequadamente as propriedades do querosene derivado de mineral são aquelas do combustível de jato desejado como definido acima.

[0038] O teor de aromático do querosene derivado de petróleo pode variar na faixa de 0 a 25% em volume, tipicamente, 15 a 20% em volume com base no combustível (conforme medido pela ASTM 1319). A densidade típica do querosene derivado de petróleo a 15° C é na faixa de 775 kg/m3 a 845 kg/m3 (conforme medido pela D4052). Preferencialmente o querosene derivado de petróleo é um combustível de jato derivado de petróleo que atende a pelo menos uma das propriedades de especificação de Combustível de Jato.

COMPONENTE DE MESCLA DE COMBUSTÍVEL DE QUEROSENE AROMÁTICO

[0039] Nas modalidades, o componente de mescla de combustível de querosene aromático é, em geral, caracterizado como um líquido composto de hidrocarbonetos individuais utilizável como um componente de mescla de combustível de jato e que tem pelo menos as seguintes propriedades: pelo menos 90% em peso de aromáticos medido pela D2425, menos do que 10% em peso de indanos e tetralinas e menos do que 1% em peso de naftaleno (medido pela D2425 ou, opcionalmente, pode ser medido por GCxGC). O componente de mescla de combustível de querosene aromático tem, preferencialmente, uma quantidade de indanos e tetralinas na faixa de 1% em peso a menos do que 10% em peso, e, preferencialmente, 1% em peso a menos do que 8% em peso.

[0040] O componente de mescla de combustível de querosene aromático tem, preferencialmente, um ponto de congelamento (conforme medido pela ASTM D5972) de -25°C ou inferior, -30°C ou inferior, -40°C ou inferior, -50°C ou inferior, -60°C ou inferior ou mesmo -70°C ou inferior. O componente de mescla de combustível de querosene aromático tem, preferencialmente, uma viscosidade a 25°C de 1 mm2/s ou menos.

[0041] Em certas modalidades, o componente de mescla de combustível de querosene aromático pode ser derivado de biomassa, denominado no presente documento como um querosene aromático sintético bioderivado (SAK), ou pode se originar de petróleo ou outros recursos não de biomassa. Os componentes de mescla de combustível de querosene aromático derivado de petróleo que atendem às exigências acima podem incluir, sem limitações, composições altamente aromáticas derivadas de refino de óleo e/ou produção petroquímica, tal como reformação de nafta catalítica, craqueamento a vapor de matérias-primas de hidrocarboneto, craqueamento catalítico de fluido (FCC), hidrocraqueamento, pirólise de carvão para produzir coque, processamento BTX, processos de alquilação de aromáticos (incluindo aqueles usados para a fabricação de etil-benzeno e cumeno), e processos de metanol para aromáticos ou de metanol para gasolina, entre outros.

[0042] Recursos alternativos podem incluir, sem limitações, matérias-primas brutas de carvão, gás natural, ou outras matérias-primas não de biomassa. Os métodos para processar tais matérias-primas incluem, sem limitações, gasificação, pirólise, combustão, liquefação, reformação a vapor, craqueamento, oxidação parcial, ou combinações dos mesmos. As matérias-primas brutas podem ser processadas para produzir uma matéria-prima intermediária que compreende hidrocarbonetos oxigenados, alcanos, alcenos, moléculas de COx, hidrogênio, gás de síntese (syngas), ou combinações dos mesmos. Os processos para converter uma matéria-prima intermediária para oxigenados (tais como álcoois e ácidos carboxílicos) incluem, sem limitações, pirólise, síntese de álcool, síntese de Fisher-Tropsch, reformação a vapor, oxidação parcial, hidroformilação, carbonilação, ou combinações dos mesmos. Outros processos incluem sistemas para converter acetona para mesitileno ou a conversão de etanol e/ou oxigenados misturados com o uso de qualquer uma ou mais das tecnologias de biorreformação descritas abaixo em relação a matérias-primas derivadas de biomassa.

[0043] Em uma modalidade, o componente de mescla de combustível de querosene aromático é um componente de mescla de combustível de querosene aromático sintético bioderivado (SAK) produzido a partir de uma matéria-prima de biomassa ou um matéria-prima derivada de biomassa.

[0044] Conforme usado no presente documento, o termo “biomassa” se refere, sem limitações, a materiais orgânicos produzidos por plantas (tais como folhas, raízes, sementes e caules), e resíduos metabólicos microbianos e animais. As fontes de biomassa comuns incluem: (1) resíduos agrícolas, incluindo palha de milho, palha, cascas de sementes, restos de cana de açúcar, bagaço, casca de noz, detrito de descaroçadora de algodão, e esterco a partir de gado, aves e porcos; (2) materiais de madeira, incluindo madeira ou casca, serragem, barra de madeira, e sucata de moinho; (3) resíduo sólido municipal, incluindo papel reciclado, papel usado e cortes de quintal; e (4) culturas energéticas, incluindo choupo, salgueiros, grama forrageira, miscantos, sorgo, alfafa, bluestream de pradaria, milho, soja e similares. O termo também se refere aos blocos de construção primários dos acima, a saber, lignina, celulose, hemicelulose e carboidratos, tais como sacarídeos, açúcares e amidos, entre outros.

[0045] Matérias-primas comuns derivadas de biomassa incluem lignina e derivados lignocelulósicos, derivados de celulose e celulósicos, derivados de hemicelulose e hemicelulósicos, carboidratos, amidos, monossacarídeos, dissacarídeos, polissacarídeos, açúcares, álcoois de açúcar, alditóis, polióis, e misturas dos mesmos. Preferencialmente, a matéria-prima derivada de biomassa é derivada de material de origem biológica recente de modo que a idade dos compostos, ou frações contendo os compostos, é de menos do que 100 anos, preferencialmente, menos do que 40 anos, e mais preferencialmente, menos do que 20 anos, como calculado a partir da concentração de carbono 14 da matéria-prima.

[0046] As matérias-primas derivadas de biomassa podem ser derivadas de biomassa com o uso de qualquer método conhecido. Aplicações a base de solvente são bem conhecidas na técnica. Os processos organosolv usam solventes orgânicos tais como líquidos iônicos, acetona, etanol, 4-metil-2-pentanona, e misturas de solvente, para fracionar biomassa lignocelulósica em correntes de celulose, hemicelulose e lignina (Paszner 1984; Muurinen 2000; e Bozell 1998). Processos de ácido forte usam ácido clorídrico, ácido fosfórico, ácido sulfúrico concentrado ou outros ácidos orgânicos fortes como o agente de despolimerização, enquanto que processos de ácido fraco envolvem o uso de ácidos fortes diluídos, ácido acético, ácido oxálico, ácido fluorídrico, ou outros ácidos fracos como o solvente. Os processos enzimáticos recentemente também têm ganhado notoriedade e incluem o uso de enzimas como um biocatalisador para descristalisar a estrutura da biomassa e permitir hidrólise adicional para matérias-primas utilizáveis.

[0047] Em uma modalidade, o SAK é derivado da conversão de uma matéria-prima derivada de biomassa contendo um ou mais carboidratos, tal como amido, monossacarídeos, dissacarídeos, polissacarídeos, açúcares, e álcoois de açúcar, ou derivados de lignina, hemicelulose e celulose com o uso de processos de biorreformação. Conforme usado no presente documento, o termo "biorreformação" se refere, sem limitações, a processos para converter cataliticamente hidrocarbonetos oxigenados derivados de biomassa para hidrocarbonetos de peso molecular inferior e compostos oxigenados com o uso de reformação de fase aquosa, hidrogenação, hidrogenólise, hidrodesoxigenação e/ou outros processos de conversão que envolvem o uso de catalisadores heterogêneos. A biorreformação também inclui a conversão catalítica adicional de tais compostos oxigenados de peso molecular inferior para compostos de C4+. Em uma modalidade, o SAK pode ser derivado de frações que resultam de qualquer uma ou mais tecnologias de pirólise para converter biomassa para combustíveis ou produtos químicos.

[0048] Em sua aplicação, um processo de biorreformação é usado para converter hidrocarbonetos oxigenados para uma corrente intermediária de oxigenados misturados, com os oxigenados resultantes misturados subsequentemente convertidos para compostos de C4+ contendo o componente de SAK desejado. “Hidrocarbonetos oxigenados” se referes genericamente a compostos de hidrocarboneto que têm a fórmula geral CaHbOd, em que a representa dois ou mais átomos de carbono e d representa pelo menos um átomo de oxigênio (coletivamente, denominado no presente documento como hidrocarbonetos C2+O1+). Preferencialmente, o hidrocarboneto oxigenado tem 2 a 12 átomos de carbono (hidrocarboneto C2-12O1-11), e, mais preferencialmente, 2 a 6 átomos de carbono (hidrocarboneto C2-6O1-6). O hidrocarboneto oxigenado também pode ter uma razão entre oxigênio e carbono que varia de 0,07 a 1,0, incluindo razões de 0,08, 0,09, 0,10, 0,16, 0,20, 0,25, 0,3, 0,33, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,75, 0,8, 0,9, e outras razões entre as mesmas.

[0049] Em geral, o hidrocarboneto oxigenado incluirá qualquer um ou mais açúcares, tais como glicose, frutose, sacarose, maltose, lactose, manose ou xilose, ou álcoois de açúcar, tais como arabitol, eritritol, glicerol, isomalte, lactitol, malitol, manitol, sorbitol, xilitol, arabitol, glicol, e outros hidrocarbonetos oxigenados. Exemplos não limitantes adicionais de hidrocarbonetos oxigenados incluem vários álcoois, cetonas, aldeídos, furanos, ácidos hidróxi carboxílicos, ácidos carboxílicos, dióis e trióis. Os álcoois podem incluir, sem limitações, álcoois C2+ primários, secundários, lineares, ramificados ou cíclicos, tais como etanol, álcool n-propílico, álcool isopropílico, álcool butílico, álcool isobutílico, butanol, isobutanol, pentanol, ciclopentanol, hexanol, ciclohexanol, 2-metil-ciclopentanonol, heptanol, octanol, nonanol, decanol, undecanol, dodecanol, e isômeros dos mesmos. As cetonas podem incluir, sem limitações, hidroxicetonas, cetonas cíclicas, dicetonas, acetona, propanona, 2-oxopropanal, butanona, butano-2,3-diona, 3-hidroxibutano-2-ona, pentanona, ciclopentanona, pentano-2,3-diona, pentano-2,4-diona, hexanona, ciclohexanona, 2-metil-ciclopentanona, heptanona, octanona, nonanona, decanona, undecanona, dodecanona, metilglioxal, butanodiona, pentanodiona, dicetohexano, e isômeros dos mesmos. Os aldeídos podem incluir, sem limitações, hidroxialdeídos, acetaldeído, propionaldeído, butiraldeído, pentanal, hexanal, heptanal, octanal, nonal, decanal, undecanal, dodecanal, e isômeros dos mesmos. Os ácidos carboxílicos podem incluir, sem limitações, ácido fórmico, ácido acético, ácido propiônico, ácido butanoico, ácido pentanoico, ácido hexanoico, ácido heptanoico, e isômeros e derivados dos mesmos, incluindo derivados hidroxilados, tais como ácido 2-hidroxibutanoico e ácido lático. Os dióis podem incluir, sem limitações, etileno glicol, propileno glicol, 1,3-propanodiol, butanodiol, pentanodiol, hexanodiol, heptanodiol, octanodiol, nonanodiol, decanodiol, undecanodiol, dodecanodiol, e isômeros dos mesmos. Os trióis podem incluir, sem limitações, glicerol, 1,1,1 tris(hidroximetil)-etano (trimetiloletano), trimetilolpropano, hexanotriol, e isômeros dos mesmos. Éteres cíclicos, furanos e furfurais incluem, sem limitações, furano, tetrahidrofurano, dihidrofurano, 2-furano metanol, 2-metil-tetrahidrofurano, 2.5- dimetil-tetrahidrofurano, 2-metil furano, 2-etil-tetrahidrofurano, 2-etil furano, hidroxilmetilfurfural, 3-hidroxitetrahidrofurano, tetrahidro-3-furanol, 2.5- dimetil furano, 5-hidroximetil-2(5H)-furanona, dihidro-5-(hidroximetil)- 2(3H)-furanona, ácido tetrahidro-2-furoico, dihidro-5-(hidroximetil)-2(3H)-furanona, álcool tetrahidrofurfurílico, 1-(2-furil)etanol, hidroximetiltetrahidrofurfural, e isômeros dos mesmos.

[0050] “Oxigenados” se refere, genericamente, a compostos de hidrocarboneto que têm 1 ou mais átomos de carbono e entre 1 e 3 átomos de oxigênio (denominados no presente documento como hidrocarbonetos C1+O1-3), tais como álcoois, cetonas, aldeídos, furanos, ácidos hidróxi carboxílicos, ácidos carboxílicos, dióis e trióis. Preferencialmente, os oxigenados têm de 1 a 6 átomos de carbono, ou 2 a 6 átomos de carbono, ou 3 a 6 átomos de carbono. Os álcoois podem incluir, sem limitações, álcoois C1+ primários, secundários, lineares, ramificados ou cíclicos, tais como metanol, etanol, álcool n-propílico, álcool isopropílico, álcool butílico, álcool isobutílico, butanol, pentanol, ciclopentanol, hexanol, ciclohexanol, 2-metil-ciclopentanonol, heptanol, octanol, nonanol, decanol, undecanol, dodecanol, e isômeros dos mesmos. As cetonas podem incluir, sem limitações, hidroxicetonas, cetonas cíclicas, dicetonas, acetona, propanona, 2-oxopropanal, butanona, butano-2,3-diona, 3-hidroxibutano-2-ona, pentanona, ciclopentanona, pentano-2,3-diona, pentano-2,4-diona, hexanona, ciclohexanona, 2-metil-ciclopentanona, heptanona, octanona, nonanona, decanona, undecanona, dodecanona, metilglioxal, butanodiona, pentanodiona, dicetohexano, e isômeros dos mesmos. Os aldeídos podem incluir, sem limitações, hidroxialdeídos, acetaldeído, propionaldeído, butiraldeído, pentanal, hexanal, heptanal, octanal, nonal, decanal, undecanal, dodecanal, e isômeros dos mesmos. Os ácidos carboxílicos podem incluir, sem limitações, ácido fórmico, ácido acético, ácido propiônico, ácido butanoico, ácido pentanoico, ácido hexanoico, ácido heptanoico, isômeros e derivados dos mesmos, incluindo derivados hidroxilados, tais como ácido 2-hidroxibutanoico e ácido lático. Os dióis podem incluir, sem limitações, lactonas, etileno glicol, propileno glicol, 1,3-propanodiol, butanodiol, pentanodiol, hexanodiol, heptanodiol, octanodiol, nonanodiol, decanodiol, undecanodiol, dodecanodiol, e isômeros dos mesmos. Os trióis podem incluir, sem limitações, glicerol, 1,1,1 tris(hidroximetil)-etano (trimetiloletano), trimetilolpropano, hexanotriol, e isômeros dos mesmos. Furanos e furfurais incluem, sem limitações, furano, tetrahidrofurano, dihidrofurano, 2-furano metanol, 2-metil-tetrahidrofurano, 2,5-dimetil-tetrahidrofurano, 2-metil furano, 2-etil-tetrahidrofurano, 2-etil furano, hidroxilmetilfurfural, 3-hidroxitetrahidrofurano, tetrahidro-3-furanol, 2,5-dimetil furano, 5-hidroximetil-2(5H)-furanona, dihidro-5-(hidroximetil)-2(3H)-furanona, ácido tetrahidro-2-furoico, dihidro-5-(hidroximetil)-2(3H)-furanona, álcool tetrahidrofurfurílico, 1 -(2-furil)etanol, hidroximetiltetrahidrofurfural, e isômeros dos mesmos.

[0051] Os oxigenados são preparados reagindo-se uma solução aquosa contendo os hidrocarbonetos oxigenados com hidrogênio sobre um catalisador de desoxigenação. O hidrogênio facilita o processo de reação e conversão por reagir imediatamente com os vários intermediários de reação e o catalisador para produzir produtos que são mais estáveis e menos sujeitos a degradação. O hidrogênio pode ser gerado no local com o uso de reformação de fase aquosa (H2 gerado no local ou H2 de APR), seja no reator de liquefação de biomassa ou em processos a jusante com o uso do hidrolisado de biomassa como uma matéria-prima, ou uma combinação de H2 de APR, H2 externo ou H2 reciclado, ou apenas H2 externo ou H2 reciclado simplesmente. O termo “H2 externo” se refere a hidrogênio que não se origina da solução de biomassa, mas é adicionado ao sistema de reator de uma fonte externa. O termo “H2 reciclado” se refere a hidrogênio não consumido que é coletado e, então, reciclado de volta no sistema de reator para uso adicional. O H2 externo e o H2 reciclado também podem ser denominados coletiva ou individualmente como “H2 suplementar”. Em geral, a quantidade de H2 adicionado deve manter a pressão de reação dentro do sistema nos níveis desejados, ou para aumentar a razão molar entre hidrogênio e carbono e/ou oxigênio a fim de aumentar o rendimento de produção de certos tipos de produto de reação.

[0052] O catalisador de desoxigenação é, preferencialmente, um catalisador heterogêneo que tem um ou mais materiais capazes de catalisar uma reação entre hidrogênio e o hidrocarboneto oxigenado para remover um ou mais dos átomos de oxigênio a partir do hidrocarboneto oxigenado para produzir álcoois, cetonas, aldeídos, furanos, ácidos carboxílicos, ácidos hidróxi carboxílicos, dióis e trióis. Em geral, os materiais serão aderidos a um suporte e podem incluir, sem limitações, Cu, Re, Fe, Ru, Ir, Co, Rh, Pt, Pd, Ni, W, Os, Mo, Ag, Au, ligas e combinações dos mesmos. O catalisador de desoxigenação pode incluir esses elementos isoladamente ou em combinação com um ou mais Mn, Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr, Y, La, Sc, Zn, Cd, Ag, Au, Sn, Ge, P, Al, Ga, In, Tl, Ce e combinações dos mesmos. Em uma modalidade, o catalisador de desoxigenação inclui Pt, Ru, Cu, Re, Co, Fe, Ni, W ou Mo. Em outra modalidade adicional, o catalisador de desoxigenação inclui Sn, Fe ou Re e pelo menos um metal de transição selecionado a partir de Ir, Ni, Pd, P, Rh, Pt e Ru. Em outra modalidade, o catalisador inclui Fe, Re e pelo menos Cu ou um metal de transição do Grupo VIIIB. O suporte pode ser qualquer um dos suportes descritos adicionalmente abaixo, incluindo um nitreto, carbono, sílica, alumina, zircônia, titânio, tungstênio, vanádio, cério, óxido de zinco, cromo, nitreto de boro, heteropoliácidos, terra de diatomácea kieselgur, hidroxiapatita, e misturas dos mesmos. O de desoxigenação também pode ser atomicamente idêntico ao catalisador de liquefação e/ou ao catalisador de APR.

[0053] O catalisador de desoxigenação também pode ser um catalisador bifuncional. Por exemplo, suportes ácidos (por exemplo, suportes que tem pontos isoelétricos baixos) são capazes de catalisar reações de desidratação de compostos oxigenados, seguidas por reações de hidrogenação em locais de catalisador metálico na presença de H2, que levam novamente a átomos de carbono que não são ligados a átomos de oxigênio. O percurso bifuncional desidratação/hidrogenação consome H2 e leva à formação subsequente de vários polióis, dióis, cetonas, aldeídos, álcoois e éteres cíclicos, tais como furanos e piranos. Exemplos de catalisador incluem zircônia tungstada, titânio zircônia, zircônia sulfatada, alumina ácida, sílica-alumina, zeólitos e suportes heteropoliácidos.

[0054] A carga do primeiro elemento (isto é, Cu, Re, Fe, Ru, Ir, Co, Rh, Pt, Pd, Ni, W, Os, Mo, Ag, Au, ligas e combinações dos mesmos) é na faixa de 0,25% em peso a 25% em peso em carbono, com porcentagens em peso de 0,10% e incrementos de 0,05% entre as mesmas, tais como 1,00%, 1,10%, 1,15%, 2,00%, 2,50%, 5,00%, 10,00%, 12,50%, 15,00% e 20,00%. A razão atômica preferencial do segundo elemento (isto é, Mn, Cr, Mo, W, V, Nb, Ta, Ti, Zr, Y, La, Sc, Zn, Cd, Ag, Au, Sn, Ge, P, Al, Ga, In, Tl, Ce, e combinações dos mesmos) é na faixa de 0,25 para 1 e 10 para 1, incluindo quaisquer razões entre, tal como 0,50, 1,00, 2,50, 5,00 e 7,50 para 1. Caso o catalisador seja aderido a um suporte, a combinação do catalisador e do suporte é de 0,25% em peso a 10% em peso do elemento primário.

[0055] Em certos processos de biorreformação, um catalisador tolerante a veneno pode ser particularmente desejável quando se reage carboidratos solúveis derivados de sólidos de biomassa celulósica que não tiveram venenos de catalisador removidos. Conforme usado no presente documento o termo “tolerante a veneno catalisador” se refere a um catalisador que é capaz de biorreformação sem precisar ser regenerado ou substituído devido a atividade catalítica baixa por pelo menos cerca de 12 horas de operação contínua. Em algumas modalidades, catalisadores tolerantes a veneno adequados podem incluir, por exemplo, catalisadores sulfatados. Catalisadores sulfatados adequados são descritos nas Publicações de Pedido de Patente Norte Americanas n— US20120317872, US20130109896, US20120317873 e US20140166221. Alternativamente, os processos descritos na Patente nos US 8921629 podem ser usados para biorreformação,

[0056] A solução de matéria-prima é reagida com hidrogênio na presença do catalisador de desoxigenação em condições de temperatura e pressão de desoxigenação, e velocidade espacial horária mássica, eficazes para produzir os oxigenados desejados. A temperatura e pressão de desoxigenação são, preferencialmente, selecionadas para manter pelo menos uma porção da matéria-prima na fase líquida na entrada do reator. É reconhecido, no entanto, que condições de temperatura e pressão também podem ser selecionadas para produzir de maneira mais favorável os produtos desejados na fase de vapor. Em geral, a reação deve ser conduzida em condições de processo em que a termodinâmica da reação proposta seja favorável. Por exemplo, a pressão mínima exigida para manter uma porção da matéria-prima na fase líquida provavelmente irá variar com a temperatura de reação. Conforme as temperaturas aumentam, pressões superiores serão, em geral, exigidas para manter a matéria-prima na fase líquida, caso desejado. As acima da exigida para manter a matéria-prima na fase líquida (isto é, fase de vapor) também são condições de operação adequadas.

[0057] Em reações de fase líquida condensada, a pressão dentro do reator precisa ser suficiente para manter os reagentes na fase líquida condensada na entrada do reator. Para reações de fase líquida, a temperatura de reação pode ser de cerca de 80°C a 300°C, e a pressão de reação de cerca de 496,42 kPa (72 psig) a 8.963,19 kPa (1.300 psig). Em uma modalidade, a temperatura de reação é entre cerca de 120°C e 300°C, ou entre cerca de 200°C e 280°C, ou entre cerca de 220°C e 260°C, e a pressão de reação é, preferencialmente, entre cerca de 496,42 e 8.273,71 kPa (72 e 1200 psig), ou entre cerca de 999,74 e 8.273,71 kPa (145 e 1200 psig), ou entre cerca de 1.378,95 e 4.998,7 kPa (200 e 725 psig), ou entre cerca de 2.516,59 e 4.826,33 kPa (365 e 700 psig), ou entre cerca de 4.136,86 e 4.481,59 kPa (600 e 650 psig).

[0058] Para reações de fase de vapor, a reação deve ser realizada a uma temperatura em que a pressão de vapor do hidrocarboneto oxigenado seja pelo menos cerca de 10,13 kPa (0,1 atm) (e, preferencialmente, uma muito superior), e a termodinâmica da reação seja favorável. Essa temperatura variará dependendo do composto hidrocarboneto oxigenado específico usado, mas é, em geral, na faixa de cerca de 100°C a 600°C para reações de fase de vapor. Preferencialmente, a temperatura de reação é entre cerca de 120°C e cerca de 300°C, ou entre cerca de 200°C e cerca de 280°C, ou entre cerca de 220°C e cerca de 260°C.

[0059] Em uma modalidade, a temperatura de desoxigenação é entre cerca de 100°C e 400°C, ou entre cerca de 120°C e 300°C, ou entre cerca de 200°C e 280°C, e a pressão de reação é, preferencialmente, entre cerca de 496,42 e 8.963,19 kPa (72 e 1.300 psig), ou entre cerca de 496,42 e 8.273,71 kPa (72 e 1200 psig), ou entre cerca de 1.378,95 e 4.998,7 kPa (200 e 725 psig), ou entre cerca de 2.516,59 e 4.826,33 kPa (365 e 700 psig).

[0060] Um método de fase líquida condensada também pode ser realizado com o uso de um modificador que aumente a atividade e/ou estabilidade do sistema catalisador. É preferencial que a água e o hidrocarboneto oxigenado sejam reagidos em um pH adequado a partir de cerca de 1,0 a cerca de 10,0, incluindo valores de pH em incrementos de 0,1 e 0,05 entre os mesmos, e, mais preferencialmente, em um pH a partir de cerca de 4,0 a cerca de 10,0. Em geral, o modificador é adicionado à solução de matéria-prima em uma quantidade que varia de cerca de 0,1% a cerca de 10% em peso quando comparado ao peso total do sistema catalisador usado, embora quantidades fora dessa faixa sejam incluídas dentro da presente invenção.

[0061] Em geral, a reação deve ser conduzida sob condições em que o tempo de residência da solução de matéria-prima sobre o catalisador é apropriado para gerar os produtos desejados. Por exemplo, a WHSV para a reação pode ser pelo menos cerca de 0,1 grama de hidrocarboneto oxigenado por grama de catalisador por hora, e mais preferencialmente, a WHSV é cerca de 0,1 a 40,0 g/g h, incluindo um WHSV de cerca de 0,25, 0,5, 0,75, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9, 5,0, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 25, 30, 35, 40 g/g h, e razões entre os mesmos (incluindo 0,83, 0,85, 0,85, 1,71, 1,72, 1,73, etc.).

[0062] O hidrogênio usado na reação de desoxigenação pode serH2 gerado no local, H2 externo, H2 reciclado, ou uma combinação dos supramencionados. A quantidade (moles) de H2 externo introduzida para a matéria-prima é entre 0 a 100%, 0 a 95%, 0 a 90%, 0 a 85%, 0 a 80%, 0 a 75%, 0 a 70%, 0 a 65%, 0 a 60%, 0 a 55%, 0 a 50%, 0 a 45%, 0 a 40%, 0 a 35%, 0 a 30%, 0 a 25%, 0 a 20%, 0 a 15%, 0 a 10%, 0 a 5%, 0 a 2%, ou 0 a 1% do número de moles total do hidrocarboneto (ou hidrocarbonetos) oxigenado na matéria-prima, incluindo todos os intervalos entre os mesmos. Quando a solução de matéria-prima, ou qualquer porção da mesma, é reagida com hidrogênio de APR e H2 externo, a razão molar entre hidrogênio de APR e H2 externo é pelo menos 1:100, 1:50, 1:20; 1:15, 1:10, 1:5; 1:3, 1:2, 1:1, 2:1, 3:1, 5:1, 10:1, 15:1, 20:1, 50:1, 100:1 e as razões entre as mesmas (incluindo 4:1, 6:1, 7:1, 8:1, 9:1, 11:1, 12:1, 13:1, 14:1, 15:1, 16:1, 17:1, 18:1 e 19:1, e vice-versa).

[0063] A corrente intermediária resultante contendo os oxigenados é convertida adicionalmente em compostos de C4+ na presença de um catalisador de conversão de oxigenado em um reator sob condições de temperatura e pressão eficazes para converter uma porção dos oxigenados para hidrocarbonetos aromáticos. O catalisador de conversão de oxigenado tem um ou mais materiais ácidos capazes de catalisar a conversão de oxigenados para os hidrocarbonetos aromáticos desejados. O catalisador de conversão pode incluir, sem limitações, aluminosilicatos (zeólitos), fosfatos de sílica-alumina (SAPO), fosfatos de alumínio (ALPO), sílica alumina amorfa, zircônia, zircônia sulfatada, zircônia tungstada, titânio, alumina ácida, alumina fosfatada, sílica fosfatada, carbonos sulfatados, carbonos fosfatados, heteropoliácidos, e combinações dos mesmos. Em uma modalidade, o catalisador também pode incluir um modificador, tal como Ce, Y, Sc, La, P, B, Bi, Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, e combinações dos mesmos. O catalisador também pode ser modificado pela adição de um metal, tal como Cu, Ag, Au, Pt, Ni, Fe, Co, Ru, Zn, Cd, Ga, In, Rh, Pd, Ir, Re, Mn, Cr, Mo, W, Sn, Os, ligas e combinações dos mesmos, para fornecer funcionalidade de metal, e/ou óxidos de Ti, Zr, V, Nb, Ta, Mo, Cr, W, Mn, Re, Al, Ga, In, Fe, Co, Ir, Ni, Si, Cu, Zn, Sn, Cd, P, e combinações dos mesmos. O catalisador de conversão pode ser autossuficiente ou aderido a qualquer um dos suportes descritos adicionalmente abaixo, incluindo suportes contendo carbono, sílica, alumina, zircônia, titânio, vanádio, cério, heteropoliácidos, ligas e misturas dos mesmos.

[0064] Ga, In, Zn, Fe, Mo, Ag, Au, Ni, P, Sc, Y, Ta, e lantanídeos também podem ser trocados por zeólitos para fornecer um catalisador de zeólito. O termo "zeólito" conforme usado no presente documento se refere não apenas a aluminosilicato cristalino microporoso, mas também a estruturas de aluminosilicato contendo metal cristalinas microporosas, tais como galoaluminosilicatos e galosilicatos. A funcionalidade de metal pode ser fornecida por metais tais como Cu, Ag, Au, Pt, Ni, Fe, Co, Ru, Zn, Cd, Ga, In, Rh, Pd, Ir, Re, Mn, Cr, Mo, W, Sn, Os, ligas e combinações dos mesmos.

[0065] Exemplos de catalisadores de zeólito adequados incluem ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35 e ZSM-48. O zeólito ZSM-5, e a preparação convencional do mesmo, é descrito nas Patentes nos U.S. 3702886; Re. 29.948 (ZSM-5 altamente silicioso); 4100262 e 4139600. O zeólito ZSM-11, e a preparação convencional do mesmo, é descrito na Patente no U.S. 3709979. O zeólito ZSM-12, e a preparação convencional do mesmo, é descrito na Patente № U.S. 3832449. O zeólito ZSM-23, e a preparação convencional do mesmo, é descrito na Patente № U.S. 4076842. O zeólito ZSM-35, e a preparação convencional do mesmo, é descrito na Patente № U.S. 4016245. Outra preparação de ZSM-35 é descrita na Patente № U.S. 4107195. O ZSM-48, e a preparação convencional do mesmo, é ensinado pela Patente № U.S. 4375573. Outros exemplos de catalisadores de zeólito são descritos na Patente № U.S.5019663 e Patente № U.S.7022888.

[0066] Conforme descrito na Patente № U.S.7022888, o catalisador ácido pode ser um catalisador de zeólito pentasil bifuncional incluindo pelo menos um elemento metálico do grupo de Cu, Ag, Au, Pt, Ni, Fe, Co, Ru, Zn, Cd, Ga, In, Rh, Pd, Ir, Re, Mn, Cr, Mo, W, Sn, Os, ligas e combinações dos mesmos, ou um modificador do grupo de Ga, In, Zn, Fe, Mo, Au, Ag, Y, Sc, Ni, P, Ta, lantanídeos, e combinações dos mesmos. O zeólito pode ser usado com correntes de reagente contendo um hidrocarboneto oxigenado a uma temperatura de abaixo 600 °C. O zeólito pode ter estrutura de cristal do tipo ZSM-5, ZSM-8 ou ZSM-11 que consiste em um grande número de anéis de oxigênio de 5 membros, isto é, anéis pentasil. O zeólito com estrutura do tipo ZSM-5 é um catalisador particularmente preferencial.

[0067] O catalisador pode, opcionalmente, conter qualquer ligante tal como alumina, sílica ou material de argila. O catalisador pode ser usado na forma de pelotas, extrudado e partículas de diferentes formatos e tamanhos. Em um aspecto, os catalisadores de conversão de oxigenado são ZSM-5 e zeólito beta.

[0068] Em geral, a temperatura de conversão de oxigenado é entre cerca de 250°C e 550°C, preferencialmente, entre cerca de 300°C e 500°C, e, ainda mais preferencialmente, entre cerca de 320°C e 480°C. As faixas de pressão de conversão de oxigenado a partir de abaixo da pressão atmosférica até cerca de 6.894,76 kPa (1000 psig), preferencialmente, a partir de cerca de pressão atmosférica para cerca de 4.826,33 kPa (700 psig), e mais preferencialmente, a partir de cerca de 68,95 kPa (10 psig) a cerca de 3.447,38 kPa (500 psig). Em geral, a reação deve ser conduzida sob condições em que o tempo de residência dos produtos desidrogenação sobre o catalisador de conversão de oxigenado seja apropriado para gerar os hidrocarbonetos desejados. Por exemplo, o tempo de residência pode ser estabelecido em uma velocidade espacial horária mássica (WHSV) de entre 0,01 e 30, ou entre 0,05 e 10, ou entre 0,1 e 5, ou entre 1,0 e 4.

[0069] As reações de condensação resultam na produção de alcanos C4+, alcenos C4+, cicloalcanos C5+, cicloalcenos C5+, aris, aris fundidos, álcoois C4+, cetonas C4+, e misturas dos mesmos. Os alcanos C4+ e alcenos C4+ têm de 4 a 30 átomos de carbono (alcanos C4-30 e alcenos C4-30) e podem ser de alcanos ou alcenos de cadeia ramificada ou linear. Os alcanos C4+ e alcenos C4+ também podem incluir frações de alcanos e alcenos C4-9, C7-14, C12-24, respectivamente, com a fração C4-9 dirigida à gasolina, a fração C7-14 dirigida ao componente de combustível de jato de SAK, e a fração C12-24 dirigida a diesel combustível e outras aplicações industriais. Exemplos de vários alcanos C4+ e alcenos C4+ incluem, sem limitações, butano, butano, pentano, penteno, 2-metilbutano, hexano, hexano, 2-metilpentano, 3-metilpentano, 2,2-dimetilbutano, 2,3-dimetilbutano, heptano, hepteno, octano, octeno, 2,2,4,-trimetilpentano, 2,3-dimetil hexano, 2,3,4-trimetilpentano, 2,3-dimetilpentano, nonano, noneno, decano, deceno, undecano, undeceno, dodecano, dodeceno, tridecano, trideceno, tetradecano, tetradeceno, pentadecano, pentadeceno, hexadecano, hexadecano, heptildecano, heptildeceno, octildecano, octildeceno, nonildecano, nonildeceno, eicosano, eicoseno, uneicosano, uneicoseno, doeicosano, doeicoseno, trieicosano, trieicoseno, tetraeicosano, tetraeicoseno, e isômeros dos mesmos.

[0070] Os cicloalcanos C5+ e cicloalcenos C5+ têm de 5 a 30 átomos de carbono e podem ser não substituídos, monossubstituídos ou multissubstituídos. No caso de compostos monossubstituídos e multissubstituídos, o grupo substituído pode incluir um ramificado alquil C3+, um alquil C1+ de cadeia linear, um alquileno C3+ ramificado, um alquileno C1+ de cadeia linear, um alquileno C2+ de cadeia linear, um fenil ou uma combinação dos mesmos. Em uma modalidade, pelo menos um dos grupos substituídos inclui um alquil C3-12 ramificado, um alquil C1-12 de cadeia linear, um alquileno C3-12 ramificado, um alquileno C1-12 de cadeia linear, um alquileno C2-12 de cadeia linear, um fenil ou uma combinação dos mesmos. Em outra modalidade adicional, pelo menos um dos grupos substituídos inclui um alquil C3-4 ramificado, um alquil C1-4 de cadeia linear, um alquileno C3-4 ramificado, alquileno C1-4 de cadeia linear, alquileno C2-4 de cadeia linear, um fenil ou uma combinação dos mesmos. Exemplos de cicloalcanos C5+ e cicloalcenos C5+ desejáveis incluem, sem limitações, ciclopentano, ciclopenteno, ciclohexano, ciclohexeno, metil-ciclopentano, metil-ciclopenteno, etil-ciclopentano, etil-ciclopenteno, etil-ciclohexano, etil-ciclohexeno, e isômeros dos mesmos.

[0071] Os aris, em geral, consistirão em um hidrocarboneto aromático em uma forma não substituída (fenil), monossubstituída ou multissubstituída. No caso de compostos monossubstituídos e multissubstituídos, o grupo substituído pode incluir um alquil C3+ ramificado, um alquil C1+ de cadeia linear, um alquileno C3+ ramificado, um alquileno C2+ de cadeia linear, um fenil ou uma combinação dos mesmos. Em uma modalidade, pelo menos um dos grupos substituídos inclui um alquil C3-12 ramificado, um alquil C1-12 de cadeia linear, um alquileno C3-12 ramificado, um alquileno C2-12 de cadeia linear, um fenil ou uma combinação dos mesmos. Em outra modalidade adicional, pelo menos um dos grupos substituídos inclui um alquil C3-4 ramificado, um alquil C1-4 de cadeia linear, um alquileno C3-4 ramificado, alquileno C2-4 de cadeia linear, um fenil ou uma combinação dos mesmos. Exemplos de vários aris incluem, sem limitações, benzeno, tolueno, xileno (dimetilbenzeno), etil benzeno, para xileno, meta xileno, orto xileno, aromáticos C9+, butil benzeno, pentil benzeno, hexil benzeno, heptil benzeno, octil benzeno, nonil benzeno, decil benzeno, undecil benzeno, e isômeros dos mesmos.

[0072] Os aris fundidos, em geral, consistirão em hidrocarbonetos aromáticos bicíclicos e policíclicos, em uma forma não substituída, monossubstituída ou multissubstituída. No caso de compostos monossubstituídos e multissubstituídos, o grupo substituído pode incluir um alquil C3+ ramificado, um alquil C1+ de cadeia linear, um alquileno C3+ ramificado, um alquileno C2+ de cadeia linear, um fenil ou uma combinação dos mesmos. Em outra modalidade, pelo menos um dos grupos substituídos inclui um alquil C3-4 ramificado, um alquil C1-4 de cadeia linear, um alquileno C3-4 ramificado, alquileno C2-4 de cadeia linear, um fenil ou uma combinação dos mesmos. Exemplos de vários aris fundidos incluem, sem limitações, naftaleno, antraceno, tetrahidronaftaleno, e decahidronaftaleno, indano, indeno, e isômeros dos mesmos.

[0073] Os compostos C4+ resultantes são fracionados para produzir o componente de mescla de combustível de querosene aromático sintético, bem como outros coprodutos úteis em outras aplicações. Várias técnicas de fracionamento são conhecidas comumente na técnica e podem ser empregadas para garantir que o componente de SAK mantenha aquelas propriedades importantes para seu desempenho como um componente de mescla de combustível de jato conforme fornecido na presente invenção. Exemplos de tais técnicas de fracionamento podem incluir destilação atmosférica, destilação a vácuo, bandejas, ou recheios estruturados.

[0074] Em algumas modalidades, o fracionamento é usado para controlar a volatilidade do SAK de modo que o produto acabado tenha um ponto de fulgor maior do que 38°C ou 40°C ou 42°C conforme medido pela ASTM D56. Fracionando-se os compostos C4+ com base em um ponto de fulgor maior do que 38°C, o SAK, em geral, manterá uma faixa de número de carbono da maioria de compostos C9+ com menos do que 5% ou menos do que 2% do produto sendo compostos C8-.

[0075] O fracionamento também pode ser usado para controlar a composição do teor de naftaleno da corrente. Por exemplo, técnicas de fracionamento podem ser usadas para que o componente de SAK acabado tenha um ponto de ebulição final de menos do que 215°C ou 210°C ou 205°C conforme medido pela ASTM D86. Fracionando-se os compostos C4+com base em um ponto de ebulição final de menos do que 215°C, o teor de naftaleno do SAK, em geral, será menor do que 1%. Na prática, o fracionamento também seria controlado avaliando-se o teor de naftaleno diretamente em vez do ponto de ebulição. O ASTM D2425, o ASTM D1840 ou outros métodos de cromatografia a gás comuns podem ser usados para verificar o teor de naftaleno abaixo de 1%. Em geral, um ponto de ebulição final menor do que 215°C e teor de naftaleno menor do que 1% correspondem a uma faixa de número de carbono da predominantemente C11- em que menos do que 1% do produto é C12+. Tomado em conjunto com o controle de ponto de fulgor, em certas modalidades, o SAK pode incluir primariamente uma fração C9 a C11 dos compostos C4+.

QUEROSENE PARAFÍNICO SINTÉTICO

[0076] O componente de combustível de querosene parafínico sintético de baixo teor de aromáticos no intervalo de ebulição de jato contém, tipicamente, pelo menos 99,5% em peso de hidrocarboneto, sendo que o hidrocarboneto é pelo menos 98,5% em peso de parafinas, menos do que 1% em peso de compostos bicíclicos, e menos do que 0,5% em peso total de aromáticos conforme medido pela ASTM D2425. Tal parafina pode ser linear ou ramificada ou pode conter grupos cíclicos. Preferencialmente a destilação de faixa de jato é nominalmente 150°C a -300°C medida pela ASTM D86. O componente de combustível de querosene parafínico tem um teor de carbono e hidrogênio maior do que 99,5% em peso medido pela ASTM D5291 e, preferencialmente, contém parafinas normais, iso e monocíclicas de mais do que 98,5% em peso conforme medido pela ASTM D2425 e menos do que 1% em peso de material aromático e/ou parafínico bicíclico medido pela ASTM D2425.

[0077] Um combustível de querosene parafínico sintético, preferencialmente, tem as propriedades conforme descrito nas Tabelas A1.1 e A1.2 da ASTM D7566 (Especificação de Padrão para Combustível de Turbina de Aviação contendo Hidrocarbonetos Sintetizados), a saber, uma densidade a 15°C a partir de 0,730 a 0,770 g/cm3 (ASTM D4052) e um teor de enxofre de 15 ppmw (partes por milhão por peso) ou menos (ASTM D2622 ou D5453).

[0078] O componente de combustível de querosene parafínico sintético de baixo teor de aromáticos pode ser um componente de combustível de derivado de Fischer-Tropsch ou componente de combustível bioderivado ou derivado de outras matérias-primas. O querosene parafínico de baixo teor de aromáticos pode ter pelo menos 85% em peso de parafina e um teor de aromático de menos do que 0,5% em peso medido pela ASTM D2425 e ter menos do que 15% em peso de cicloparafina (ASTM D2425).

[0079] O significado de “derivado de Fischer-Tropsch” é que um combustível é um produto de síntese de um processo de condensação de Fischer-Tropsch ou deriva do mesmo. O termo “derivado não de Fischer-Tropsch” pode ser interpretado em conformidade. A reação de Fischer-Tropsch converte monóxido de carbono e hidrogênio em hidrocarbonetos de cadeia longa, usualmente parafínicos:
n(CO+2H2)=(-CH2-)n+nH2O+calor,
na presença de um catalisador apropriado e, tipicamente, mas não sempre, em temperaturas elevadas, por exemplo 125°C a 300°C, preferencialmente, 175°C a 250°C, e/ou pressões, por exemplo 500 a 10.000 kPa (5 a 100 bar), preferencialmente, 1.200 a 5.000 kPa (12 a 50 bar). As taxas de hidrogênio:monóxido de carbono que não sejam 2:1 podem ser empregadas caso desejado.

[0080] O monóxido de carbono e hidrogênio podem, eles próprios, ser derivados de fontes orgânicas ou inorgânicas, naturais ou sintéticas, tipicamente, de carvão, biomassa, por exemplo aparas de madeira, frações de combustível residuais ou, mais preferencialmente, gás natural ou a partir de metano derivado organicamente. Um combustível derivado de Fischer-Tropsch é algumas vezes denominado como um combustível GTL (Gás para Líquidos) devido ao fato de que a fonte de monóxido de carbono e hidrogênio publicada mais comumente é gás natural. Quando, no contexto da presente invenção, é feito referência a um combustível GTL, também são incluídos combustíveis derivados de carvão ou biomassa.

[0081] Uma fração de querosene derivado de Fischer-Tropsch pode ser obtida diretamente da reação de Fischer-Tropsch, ou indiretamente, por exemplo, por fracionamento e hidroprocessamento de produtos de síntese de Fischer-Tropsch. O hidroprocessamento pode envolver hidrocraqueamento para ajustar a faixa de ebulição como descrito, por exemplo, em GBB2077289 e EPA0147873, e/ou hidroisomerização que pode melhorar propriedades de fluxo frio aumentando-se a proporção de parafinas ramificadas. O documento EPA0583836 descreve um processo de hidroprocessamento de duas etapas em que um produto de síntese de Fischer-Tropsch é primeiramente submetido a hidroconversão sob condições de modo que o mesmo sofra substancialmente nenhuma isomerização de hidrocraqueamento (isso hidrogena os olefínicos e componentes contendo oxigênio), e, então, pelo menos parte do produto resultante é hidroconvertido sob condições de modo que hidrocraqueamento e isomerização ocorram para produzir um combustível de hidrocarboneto substancialmente parafínico. A fração (ou frações) de querosene ou fração de gasóleo desejada pode, subsequentemente, ser isolada, por exemplo, por destilação.

[0082] Os catalisadores típicos para a síntese de Fischer-Tropsch de hidrocarbonetos parafínicos compreendem, como o componente cataliticamente ativo, um metal do grupo VIII da tabela periódica, em particular rutênio, ferro, cobalto ou níquel. Esses catalisadores adequados são descritos, por exemplo, em EPA0583836. O reator de Fischer-Tropsch pode ser, por exemplo, um reator multitubular ou um reator de pasta fluida.

[0083] Um exemplo de um processo com base em Fischer-Tropsch é o SMDS (processo de síntese de destilado médio da Shell) descrito em “The Shell Middle Distillate Synthesis Process”, van der Burgt et al., The Institute of Petroleum, Petroleum Review, páginas 204 a 209, abril de 1990. O processo (algumas vezes também denominado como a tecnologia de “Gás para Líquidos” ou “GTL” da Shell) produz produtos na faixa de destilado média por conversão de um gás de síntese derivado de gás natural (primariamente metano) em uma cera (parafina) de hidrocarboneto de cadeia longa pesada, que pode, então, ser hidroconvertida e fracionada para produzir combustíveis de transporte líquidos tais como as frações de querosene usadas na presente invenção. Versões do processo SMDS estão atualmente em uso em Bintulu, Malásia e Qatar. As frações querosene e gasóleo preparados pelo processo SMDS estão comercialmente disponíveis, por exemplo, a partir das companhias da Shell.

[0084] Em virtude do processo de Fischer-Tropsch, uma fração de querosene ou gasóleo derivado de Fischer-Tropsch tem essencialmente nenhum, ou níveis indetectáveis de, enxofre e nitrogênio. Os compostos que contêm esses heteroátomos tendem a agir como venenos para catalisadores de Fischer-Tropsch e são, portanto, removidos da alimentação de gás de síntese. Isso pode produzir benefícios adicionais, em termos de efeito no desempenho do catalisador, em composições de combustível de acordo com a presente invenção.

[0085] Além disso, o processo de Fischer-Tropsch conforme normalmente operado produz nenhum ou virtualmente nenhum componente aromático. O teor de aromáticos de um combustível de derivado de Fischer-Tropsch, determinado adequadamente pela ASTM D2425, será, tipicamente, abaixo de 1% em peso/peso, preferencialmente, abaixo 0,5% em peso/peso e mais preferencialmente, abaixo 0,1% em peso/peso.

[0086] De uma maneira geral, frações de querosene e gasóleo de derivado de Fischer-Tropsch têm níveis relativamente baixos de componentes polares, em particular tensoativos polares, por exemplo, comparados a combustíveis derivados de petróleo. Acredita-se que isso pode contribuir para desempenho antiespumante e desembaciante melhorado no combustível de gasóleo automotivo final. Esses componentes polares podem incluir, por exemplo, oxigenados, e compostos contendo enxofre e nitrogênio. Um nível baixo de enxofre em um combustível de derivado de Fischer-Tropsch é, em geral, indicativo de níveis baixos tanto de oxigenados como de compostos contendo nitrogênio, uma vez que todos são removidos pelos mesmos processos de tratamento.

[0087] O componente de combustível de querosene parafínico sintético também pode ser bioderivado de fontes tais como algas e outras plantas ou gorduras animais fundidas. Os ácidos graxos de tal fonte de óleo bioderivado podem ser hidrogenados para produzir o componente de combustível de querosene parafínico sintético. Fontes e uso em jato de querosenes parafínicos sintéticos bioderivados, por exemplo, foram testados e discutidos em um relatório da indústria, “Evaluation of Bio-Derived Synthetic Paraffinic Kerosene (Bio-SPK)”, publicado em junho de 2009 por The Boeing Company. Como um exemplo, HEFA (Ésteres e Ácidos Graxos Hidroprocessados) é um querosene parafínico sintético (HEFA-SPK) produzido por hidroprocessamento catalítico de ésteres ou ácidos graxos. Esses ésteres são, tipicamente, triglicerídeos de ácidos carboxílicos com comprimentos de cadeia de 8 a 20 ou mais carbonos. As propriedades de HEFA são especificadas na Especificação ASTM D7566 Anexo A2.

OUTROS COMPONENTES

[0088] Opcionalmente, a composição de combustível pode adicionalmente compreender um aditivo de combustível conhecido de uma pessoa de habilidade comum na técnica. Em certas modalidades, o aditivo de combustível pode ser usado de cerca de 0,00005% em peso a cerca de 0,20 % em volume, com base no peso ou volume total da composição de combustível. O aditivo de combustível pode ser qualquer aditivo de combustível conhecido para aqueles de habilidade na técnica. Em modalidades adicionais, o aditivo de combustível pode ser antioxidante, melhoradores de estabilidade térmica, melhoradores de lubricidade, inibidores de congelamento de sistema de combustível, desativadores de metal, dissipadores estáticos e combinações dos mesmos.

[0089] A quantidade de um aditivo de combustível na composição de combustível revelada no presente documento pode ser de cerca de 0,00005% em peso a menos do que cerca de 0,20% em volume, com base na quantidade total da composição de combustível. Em algumas modalidades, a quantidade é em % em peso com base no peso total da composição de combustível. Em outras modalidades, a quantidade é em % em volume com base no volume total da composição de combustível.

[0090] Exemplos ilustrativos de aditivos de combustível são descritos em maiores detalhes abaixo. Os melhoradores de lubricidade são um exemplo. Os mesmos primeiro foram usados em combustíveis de aviação como inibidores de corrosão, para proteger metais ferrosos em sistemas de manuseio de combustível tais como tubulações, e tanques de armazenamento de combustível, de corrosão. Foi descoberto que os mesmos também forneciam desempenho de lubricidade adicional, reduzindo o desgaste em componentes do sistema de combustível do motor de aeronave tal como bombas e ranhuras de engrenagem, em que finas camadas de combustível separam componentes de metal móveis. Atualmente esses aditivos são usados apenas para melhoramento de lubricidade. O melhorador de lubricidade pode estar presente na composição de combustível em uma concentração até cerca de 23 mg/L, com base no peso total da composição de combustível, e de acordo com limites de especificação de combustível de jato.

[0091] Antioxidantes que impedem a formação de deposições de goma em componentes de sistema de combustível provocada por oxidação de combustíveis em armazenamento e/ou inibir a formação de compostos de peróxido em certas composições de combustível podem ser usados no presente documento. O antioxidante pode estar presente na composição de combustível em uma concentração até 24 mg/L, com base no peso total da composição de combustível.

[0092] Os dissipadores estáticos reduzem os efeitos de eletricidade estática gerada por movimento de combustível através de sistemas de transferência de combustível de alta vazão. O dissipador estático pode estar presente na composição de combustível em uma concentração até cerca de 5 mg/L, com base no peso total da composição de combustível.

[0093] Os inibidores de congelamento de sistema de combustível (também denominado como aditivo anticongelante) reduzem o ponto de congelamento de água precipitada de combustíveis de jato devido ao resfriamento em altas altitudes e impede a formação de cristais de gelo que restringem o fluxo de combustível para o motor. Certos sistemas inibidores de congelamento de combustível também podem atuar como um biocida. O sistema inibidor de congelamento de combustível pode estar presente intencionalmente na composição de combustível em uma concentração de cerca de 0,02 a cerca de 0,2 volume %, com base no peso total da composição de combustível.

[0094] Os desativadores de metal suprimem o efeito catalítico que alguns metais, particularmente cobre, têm em oxidação de combustível. O desativador de metal pode estar presente na composição de combustível em uma concentração até cerca de 5,7 mg/L de matéria ativa, com base no peso total da composição de combustível.

[0095] Os melhoradores de estabilidade térmica são usados para inibir formação de depósito nas áreas de alta temperatura do sistema de combustível da aeronave. O melhorador de estabilidade térmica pode estar presente na composição de combustível em uma concentração até cerca de 256 mg/L, com base no peso total da composição de combustível.

MESCLA E USO

[0096] Em certas modalidades, um combustível de jato é preparado mesclando-se (a) o querosene derivado de petróleo, (b) uma quantidade igual ou maior do que 3% em volume a cerca de 25% em volume, com base no combustível de jato, do componente de mescla de combustível de querosene aromático, preferencialmente, querosene aromático sintético bioderivado, e (c) uma quantidade suficiente de querosene parafínico de baixo teor de aromáticos para manter o teor de aromáticos do combustível de jato dentro da faixa de 3% a 25%; mais preferencialmente, dentro de uma faixa de 8% a 20%; ainda mais preferencialmente, dentro de uma faixa de 12% a 18%. Em algumas outras modalidades, (a) o querosene derivado de petróleo e/ou o querosene parafínico de baixo teor de aromáticos, e (b) uma quantidade igual ou maior do que 3% em volume a cerca de 25% em volume, com base no combustível de jato, do componente de mescla de combustível de querosene aromático, preferencialmente, querosene aromático sintético bioderivado, são mesclados em uma quantidade eficaz para manter o teor de aromáticos do combustível de jato dentro da faixa de 3% a 25%; mais preferencialmente, dentro de uma faixa de 8% a 20%; ainda mais preferencialmente, dentro de uma faixa de 12% a 18%.

[0097] A quantidade do combustível de querosene aromático fica em uma quantidade eficaz para produzir um combustível de jato que tenha redução de emissão de nvPM com base em número, de pelo menos 5%, preferencialmente, pelo menos 7%, mais preferencialmente, pelo menos 10%, comparado ao combustível de jato a base de petróleo em teor de aromáticos total equivalente. Mais preferencialmente, a quantidade do componente de mescla de combustível de querosene aromático fica em uma quantidade eficaz para produzir um combustível de jato que tenha reduções de emissão de NOx de pelo menos 1%, pelo menos 2%, pelo menos 3%, preferencialmente, pelo menos 5%, mais preferencialmente, pelo menos 7%, mais preferencialmente, pelo menos 10%, mais preferencialmente, pelo menos 15%, comparado ao combustível de jato a base de petróleo em teor de aromáticos total equivalente. Mias preferencialmente, a quantidade do componente de mescla de combustível de querosene aromático fica em uma quantidade eficaz para produzir um combustível de jato que tenha um ponto de fumo de pelo menos 1 mm, preferencialmente, pelo menos 2mm, mais preferencialmente, pelo menos 3mm, maior do que o combustível de jato a base de petróleo conforme medido pela ASTM D1322. O ponto de fumo do combustível de jato mesclado resultante é pelo menos 18mm, preferencialmente, pelo menos 19mm, mais preferencialmente, pelo menos 20mm, mais preferencialmente, pelo menos 22mm, ainda mais preferencialmente, pelo menos 25mm.

[0098] A mescla pode ser realizada em qualquer ordem para produzir a mescla de combustível de jato final desde que o teor de aromático total seja na faixa de 3% a 25%; mais preferencialmente, dentro de uma faixa de 8% a 20%; ainda mais preferencialmente, dentro de uma faixa de 12% a 18%, com base na mescla de combustível de jato. Os componentes a) e b) ou a), b) e c) podem ser mesclados em qualquer ordem. Por exemplo, o combustível de jato pode ser mesclado por qualquer um dentre:

(i) combinar pelo menos uma porção do querosene derivado de petróleo com pelo menos uma porção do querosene parafínico de baixo teor de aromáticos antes de mesclar com o componente de mescla de combustível de querosene aromático; ou
(ii) combinar pelo menos uma porção do componente de mescla de combustível de querosene aromático com pelo menos uma porção do querosene parafínico de baixo teor de aromáticos antes de mesclar com o combustível de querosene derivado de petróleo; ou
(iii) combinar pelo menos uma porção do querosene derivado de petróleo com pelo menos uma porção do componente de mescla de combustível de querosene aromático antes de mesclar com o querosene parafínico de baixo teor de aromáticos. Alternativamente, pelo menos uma porção do querosene derivado de petróleo, pelo menos uma porção do componente de mescla de combustível de querosene aromático e o querosene parafínico de baixo teor de aromáticos podem ser mesclados ao mesmo tempo.

[0099] A quantidade de querosene parafínico de baixo teor de aromáticos pode, tipicamente, ser na faixa de 9 a 97% em volume, preferencialmente, 24 a 92% em volume, mais preferencialmente, 36 a 88% em volume quando contiver pelo menos 3 componentes, com base na mescla de combustível de jato. A quantidade de combustível de querosene derivado de petróleo pode, tipicamente, ser menor do que 88% em volume, preferencialmente, menor do que 68% em volume, mais preferencialmente, menor do que 52% em volume quando contiver pelo menos 3 componentes, com base na mescla de combustível de jato. A quantidade de componente de mescla de combustível de querosene aromático pode, tipicamente, ser na faixa de 3% em volume a 25% em volume; preferencialmente, dentro de uma faixa de 8% em volume a 20% em volume, com base na mescla de combustível de jato. O restante da mescla são componentes além do componente de mescla de combustível de querosene aromático desde que o teor de aromático da mescla de combustível seja na faixa de 3% em volume a 25% em volume; mais preferencialmente, dentro de uma faixa de 8% em volume a 20% em volume; ainda mais preferencialmente, dentro de uma faixa de 12% em volume a 18% em volume.

[00100] Outros componentes, se houverem, podem ser adicionados após a mescla descrita acima, ou durante qualquer um dos estágios da mescla.

[00101] Em outro aspecto, a invenção fornece uma composição de combustível de jato produzida por qualquer um dos processos descritos acima.

[00102] Em algumas modalidades, a composição de combustível de jato tem um ponto de fulgor maior do que cerca de 32°C, maior do que cerca de 33°C, maior do que cerca de 34°C, maior do que cerca de 35°C, maior do que cerca de 36°C, maior do que cerca de 37°C, maior do que cerca de 38°C, maior do que cerca de 39°C, maior do que cerca de 40°C, maior do que cerca de 41°C, maior do que cerca de 42°C, maior do que cerca de 43°C, ou maior do que cerca de 44°C. Em outras modalidades, a composição de combustível de jato tem um ponto de fulgor maior do que 38°C. Em certas modalidades, o ponto de fulgor da composição de combustível de jato revelada no presente documento é medido de acordo com a ASTM D 56. Em outras modalidades, o ponto de fulgor da composição de combustível de jato revelada no presente documento é medido de acordo com a ASTM D 93. Em modalidades adicionais, o ponto de fulgor da composição de combustível de jato revelada no presente documento é medido de acordo com a ASTM D 3828-98. Em outras modalidades adicionais, o ponto de fulgor da composição de combustível de jato revelada no presente documento é medido de acordo com qualquer método convencional, conhecido por um técnico qualificado, para medir ponto de fulgor de combustíveis.

[00103] Em algumas modalidades, a composição de combustível de jato tem uma densidade a 15°C de cerca de 775 kg/m3 a cerca de 840 kg/m3. Em certas modalidades, a densidade da composição de combustível de jato revelada no presente documento é medida de acordo com a ASTM D4052. Em modalidades adicionais, a densidade da composição de combustível de jato revelada no presente documento é medida de acordo com qualquer método convencional conhecido por um técnico qualificado para medir a densidade de combustíveis.

[00104] Em algumas modalidades, a composição de combustível de jato tem um ponto de congelamento que é inferior a -40°C, inferior a -50°C, inferior a -60°C, inferior a -70°C, ou inferior a -80°C. Em outras modalidades, a composição de combustível de jato tem um ponto de congelamento de cerca de -80°C a cerca de -30°C, de cerca de -75°C a cerca de -35°C, de cerca de -70°C a cerca de -40°C, ou de cerca de -65°C a cerca de -45°C. Em certas modalidades, o ponto de congelamento da composição de combustível de jato revelada no presente documento é medido de acordo com a ASTM D 2386. Em modalidades adicionais, o ponto de congelamento da composição de combustível de jato revelada no presente documento é medido de acordo com qualquer método convencional conhecido por um técnico qualificado para medir o ponto de congelamento de combustíveis.

[00105] Em algumas modalidades, a composição de combustível de jato tem um ponto de ebulição inicial que é de cerca de 140°C a cerca de 170°C. Em outras modalidades, a composição de combustível de jato tem um ponto de ebulição final que é de cerca de 180°C a cerca de 300°C. Em outras modalidades adicionais, a composição de combustível de jato tem um ponto de ebulição inicial que é de cerca de 140°C a cerca de 170°C, e um ponto de ebulição final que é de cerca de 180°C a cerca de 300°C. Em certas modalidades, a composição de combustível de jato atende à exigência de especificação destilação com o uso do método ASTM D 86.

[00106] Em algumas modalidades, a composição de combustível de jato tem uma temperatura de Testador de Oxidação Térmica de Combustível de Jato (teste de estabilidade térmica de combustível de jato) (ASTM D3241) que é igual ou maior do que 260°C, ou igual ou maior do que 265°C. Em algumas modalidades, a composição de combustível de jato tem uma viscosidade a -20°C que é menor do que 6 mm2/s, menor do que 7 mm2/s, ou menor ou igual a 8 mm2/s. Em certas modalidades, a viscosidade da composição de combustível de jato revelada no presente documento é medida de acordo com a ASTM D 445.

[00107] Em algumas modalidades, a composição de combustível de jato atende à propriedade de especificação de Combustível de Jato descrita acima ou qualquer uma das especificações de padrão para combustíveis de Turbina de Aviação descritas acima.

[00108] A redução de emissões e/ou aumento de ponto de fumo pode ser vista operando-se um motor a jato que compreende queimar o combustível de jato produzido pelo método descrito acima em tal motor a jato.

[00109] Em outro aspecto, é fornecido um sistema de combustível que compreende um tanque de combustível contendo a composição de combustível produzida pelos métodos descritos acima. Opcionalmente, o sistema de combustível pode adicionalmente compreender um sistema de resfriamento de motor que tem um refrigerante de motor recirculante, uma linha de combustível que conecta o tanque de combustível com o motor de combustão interna, e/ou um filtro de combustível disposto na linha de combustível. Alguns exemplos não limitantes de motores de combustão interna incluem motores reciprocantes (por exemplo, motores a diesel), motores a jato, alguns motores de foguete e motores de turbina a gás.

[00110] Em algumas modalidades, o tanque de combustível é disposto com o dito sistema de refrigeração de modo a permitir transferência de calor do refrigerante de motor recirculante para a composição de combustível contida no tanque de combustível. Em outras modalidades, o sistema de combustível adicionalmente compreende um segundo tanque de combustível contendo um segundo combustível para um motor a jato e uma segunda linha de combustível que conecta o segundo tanque de combustível com o motor. Opcionalmente, a primeira e segunda linhas de combustível podem ser dotadas de válvulas operadas eletromagneticamente que podem ser abertas ou fechadas independentemente entre si ou simultaneamente. Em modalidades adicionais, o segundo combustível é um Jato A.

[00111] Em outro aspecto, é fornecida uma disposição de motor que compreende um motor de combustão interna, um tanque de combustível contendo a composição de combustível revelada no presente documento, uma linha de combustível que conecta o tanque de combustível com o motor de combustão interna. Opcionalmente, a disposição de motor pode adicionalmente compreender um filtro de combustível e/ou um sistema de resfriamento de motor que compreende um refrigerante de motor recirculante. Em algumas modalidades, o motor de combustão interna é um motor a jato.

[00112] A redução de emissões e/ou aumento de ponto de fumo podem ser vistos queimando-se o combustível de jato produzido pelos métodos descritos acima fornecendo-se o combustível de jato para o sistema de combustível e/ou motor a jato e operando-se tal sistema de combustível e/ou motor a jato.

[00113] Conforme usado no presente documento, um “baixo” ou “inferior” no contexto de propriedades de combustível de jato abrange qualquer grau de diminuição ou redução comparado a uma propriedade de combustível de jato de petróleo comercial médio contendo teor de aromáticos total equivalente sob condições iguais ou equivalentes.

[00114] Conforme usado no presente documento, um “alto” ou “superior” no contexto de propriedades de combustível de jato abrange qualquer grau de aumento comparado a uma propriedade de combustível de jato de petróleo comercial médio contendo teor de aromáticos total equivalente sob condições iguais ou equivalentes.

[00115] Conforme usado no presente documento, um “aumento” no contexto de propriedades de combustível de jato abrange qualquer grau de aumento comparado a uma propriedade de combustível de jato medida previamente sob condições iguais ou equivalentes. Assim, o aumento é comparado adequadamente à propriedade de combustível de jato da composição de combustível anterior à incorporação do componente de mescla de combustível de querosene aromático. Alternativamente, o aumento de propriedade pode ser medido em comparação a uma composição de combustível de jato análoga de outra forma (ou lote ou a mesmo composição de combustível); por exemplo, que é destinado (por exemplo, comercializado) para uso em um motor de turbina a jato, sem a adição do componente de mescla de combustível de querosene aromático sintético ao mesmo.

[00116] Conforme usado no presente documento, uma “diminuição” ou “redução” no contexto de propriedades de combustível de jato abrange qualquer grau de diminuição ou redução comparado a uma propriedade de combustível de jato medida previamente sob condições iguais ou equivalentes. Assim, a diminuição ou redução é comparada adequadamente à propriedade da composição de combustível de jato anterior a incorporação do componente de mescla de combustível de querosene aromático. Alternativamente, a diminuição de propriedade pode ser medida em comparação a uma composição de combustível de jato análoga de outra forma (ou lote ou a mesmo composição de combustível); por exemplo, que é destinado (por exemplo, comercializado) para uso em um motor de turbina a jato, sem a adição do componente de mescla de combustível de querosene aromático ao mesmo.

[00117] No contexto da presente invenção, “uso” de um componente de mescla de combustível de querosene aromático em uma composição de combustível de jato significa incorporar o componente ao combustível de jato, tipicamente, como uma mescla (isto é uma mistura física) com um ou mais componentes de combustível de jato e, opcionalmente, com um ou mais aditivos de combustível de jato.

[00118] Consequentemente, em uma modalidade da invenção, é fornecido o uso do componente de mescla de combustível de querosene aromático, preferencialmente, querosene aromático sintético bioderivado, com o propósito de diminuir emissões, particularmente, as emissões de nvPM com base em número de um combustível de jato ao mesmo tempo em que atende à especificação de Combustível de Jato.

[00119] Consequentemente, em outra modalidade da invenção, é fornecido o uso do componente de mescla de combustível de querosene aromático, preferencialmente, querosene aromático sintético bioderivado, com o propósito de diminuir emissão de NOx de um combustível de jato ao mesmo tempo em que atende à especificação de Combustível de Jato.

[00120] Consequentemente, em outra modalidade da invenção, é fornecido o uso do componente de mescla de combustível de querosene aromático, preferencialmente, querosene aromático sintético bioderivado, com o propósito de aumentar o ponto de fumo de um combustível de jato ao mesmo tempo em que atende à especificação de Combustível de Jato.

[00121] Adequadamente, o componente de mescla de combustível de querosene aromático é usado em uma quantidade para aumentar o ponto de fumo para, preferencialmente, pelo menos 1 mm maior do que o combustível de jato a base de petróleo conforme medido pela ASTM D1322 (método automatizado), preferencialmente, pelo menos 2mm, mais preferencialmente, pelo menos 3mm, maior do que o combustível de jato a base de petróleo conforme medido pela ASTM D1322, e/ou diminuir as emissões de nvPM com base em número, preferencialmente, por pelo menos 5%, preferencialmente, pelo menos 7%, mais preferencialmente, pelo menos 10%, e/ou diminuir o NOx, preferencialmente, por pelo menos 1%, pelo menos 2%, pelo menos 3%, preferencialmente, pelo menos 5%, mais preferencialmente, pelo menos 7%, mais preferencialmente, pelo menos 10%, mais preferencialmente, pelo menos 15%. Quando se usa uma composição de combustível de jato revelada no presente documento, um avião a jato equipado com um motor de turbina a jato, um tanque de combustível contendo a composição de combustível de jato revelada no presente documento, e uma linha de combustível que conecta o tanque de combustível com o motor de turbina a jato. Então, um motor a jato pode ser operado queimando-se em tal motor a jato um combustível de jato descrito no presente documento.

[00122] Embora a invenção seja suscetível a várias modificações e formas alternativas, modalidades específicas das mesmas são mostradas a título de exemplos descritos no presente documento em detalhes. Deve ser compreendido, que a descrição detalhada das mesmas não se destina a limitar a invenção à forma particular revelada, mas, pelo contrário, a intenção é para abranger todas as modificações, equivalentes e alternativas que estão dentro do espírito e escopo da presente invenção como definido pelas reivindicações anexas. A presente invenção será ilustrada pela modalidade ilustrativa a seguir, a qual é fornecida apenas para ilustração e não deve ser interpretada como limitante à invenção reivindicada, de qualquer forma.

EXEMPLOS ILUSTRATIVOS MÉTODOS DE TESTE TESTES E MÉTODOS DE ESPECIFICAÇÃO DE COMBUSTÍVEL DE JATO

[00123] Um combustível de jato pode ser verificado para atender a uma dada especificação testando-se as propriedades do combustível especificadas pela especificação aplicável. A Tabela 3 sumariza propriedades de combustível de jato típicas e métodos de teste típicos exigidos pelas especificações:
Tabela 3: Propriedades e Métodos de Testes de Especificação de Combustível de Jato

MÉTODO DE TESTE DE EMISSÃO DE NVPM COM BASE EM NÚMERO E COM BASE EM MASSA

[00124] Matéria de Particulado Não Volátil (nvPM) é caracterizada por número de partícula e massa de partícula. Ambas as propriedades são medidas com o uso de um sistema que atende as exigências de Relatório de Informação Aeroespacial (AIR) SAE 6241, a melhor prática atual para medição de emissões de motor de turbina. A medição de número de nvPM é feita com o uso de um Contador de Partícula AVL. A medição de massa de nvPM é feita com o uso ou de um instrumento de Incandescência Induzida de Laser de Átrio ou um instrumento Sensor de Micro Fuligem AVL.

MÉTODO DE TESTE DE NOx

[00125] Medições de óxidos de nitrogênio (NOx) podem ser feitas com o uso de um instrumento de absorção de ultravioleta não dispersivo SEMTECH-DS. As concentrações são convertidas para índices de emissão com o uso do procedimento exposto na Prática Recomendada Aeroespacial da Sociedade de Engenharia Automotiva 1533A (SAE, 2004).

MATERIAIS EXEMPLO COMPARATIVO A

[00126] Um combustível de jato derivado de petróleo proveniente do Terminal de Convent Motiva próximo a Convent, LA é fornecido como Exemplo Comparativo A. Suas propriedades de especificação são resumidas na Tabela 4.
Tabela 4: Propriedades de Especificação de Exemplo Comparativo A de Combustível de Jato

EXEMPLO COMPARATIVO B

[00127] Um combustível de jato derivado de petróleo proveniente do Terminal Dalas Motiva próximo a Dalas, TX é fornecido como Exemplo Comparativo B. Suas propriedades de especificação são resumidas na Tabela 5.
Tabela 5: Propriedades de Especificação de Exemplo Comparativo B de Combustível de Jato

EXEMPLOS EXEMPLO 1 - PRODUÇÃO DE QUEROSENE AROMÁTICO SINTETIZADO (SAK)

[00128] Um processo de biorreformação catalítica de três etapas que utiliza hidrogenação, reformação de fase aquosa e condensação ácida foi usado para converter açúcar de beterraba para um produto orgânico rico em aromáticos. Hidrogenação foi usada para converter o açúcar de beterraba para uma matéria-prima de álcool de açúcar, a qual foi, então, convertida para oxigenados com o uso de um catalisador de desoxigenação APR. A corrente intermediária resultante de oxigenados foi, então, convertida para os compostos C4+ desejados com o uso de um catalisador de condensação ácida como o catalisador de conversão de oxigenado.

[00129] O catalisador de hidrogenação foi preparado com um carregamento de metal rutênio em um suporte de carbono. O catalisador de desoxigenação APR foi preparado com um carregamento de metal platina e paládio em um suporte de zircônia. O catalisador de conversão de oxigenado AC foi preparado com um carregamento de metal níquel em um suporte de zeólito ZSM-5.

[00130] Os catalisadores foram carregados em reatores tubulares de leito fixo separados que foram configurados em série de modo que o produto líquido de uma etapa foi alimentado para a próxima etapa. Um açúcar de beterraba em mistura de água a 50% em peso foi alimentado através do sistema com as condições processo mostradas na Tabela 6.
Tabela 6: Condições de Início de Execução para Hidrogenação, APR e AC

[00131] A composição de produto da faixa completa de produto orgânico líquido é mostrada na Tabela 7. Para produzir a fração de querosene almejada de SAK, uma série de etapas de fracionamento foi exigida para satisfazer exigências de volatilidade e composição. Técnicas de destilação padrão produzem uma fração de SAK que é primariamente C9 a C11 para atender as metas para ponto de fulgor e aromáticos polinucleares (PNA), que incluem naftalenos. A fase líquida orgânica foi coletada e analisada com o uso tanto de cromatógrafo de gás com detecção de espectrometria de massa como com detecção de ionização de chama. Uma comparação do SAK ao material de Faixa Completa é mostrada na Tabela 7.
Tabela 7: Composição de Produto Orgânico Líquido - Fração de Faixa Completa e SAK

[00132] A fração de SAK também foi analisada pela ASTM D2425. Os resultados são mostrados na Tabela 8. Deve ser observada a ausência de naftaleno, acenaftenos, e acenaftilenos e baixa quantidade de alquil naftaleno.
Tabela 8: Composição de SAK Pela ASTM D2425

[00133] A fração de SAK tinha um ponto de congelamento (medido pela ASTM D5972) de -77°C ou menos, uma viscosidade (medida pela ASTM D445 a -20°C de 1,91 mm2/s, e uma viscosidade a 25°C de 0,8949 mm2/s (determinada medindo-se primeiro Viscosidade Dinâmica pela ASTM D7042, e, então, convertendo-se a Viscosidade Dinâmica para Viscosidade Cinemática com o uso da seguinte relação por D7042: Viscosidade Cinemática = (Viscosidade Dinâmica) / Densidade em que Viscosidade Dinâmica e Densidade (0,8674 g/cm3) foram medidas a 25°C.

[00134] Técnicas de lavagem de base padrões também foram usadas para reduzir teor de oxigenado na fração orgânica. Para reduzir o teor de oxigenado, uma solução de 5 a 10% de hidróxido de potássio em água foi contatada com a fração orgânica. A base foi mantida em um pH > 8 para diminuir a quantidade de ácidos orgânicos na fase orgânica, e um pH > 11 foi mantido para diminuir a quantidade de compostos fenólicos na fase orgânica.

[00135] O processo foi executado para produzir mais do que 450 litros (118 galões) de SAK para testar o produto. O produto foi armazenado e homogeneizado em um tanque de armazenamento único, e, então, dispensado e transportado em três tambores de 208,2 L (55 galões). 20 miligramas por litro de aditivo antioxidante de hidroxiltolueno butilado (BHT) foi adicionado a cada tambor antes do transporte, como é prática padrão para manuseio de combustível para combustível de jato.

EXEMPLO 2 - PRODUÇÃO DE SAK COM O USO DE MATÉRIAS-PRIMAS LIGNOCELULÓSICAS

[00136] Um material de biomassa de palha de milho desconstruída com o uso de um tratamento de enzima ácido diluído, uma técnica comum usada para solubilizar açúcares de celulose e hemicelulose ao mesmo tempo em que também solubiliza uma porção de lignina, foi usado para produzir um componente de combustível de jato de SAK. Antes do seu uso, o hidrolisado original foi filtrado para remover particulados, íons trocados para remover uma maior parte de contaminantes de cinzas, e desidratado para concentrar a fração contendo carbono para 60% em peso, sendo o saldo água.

[00137] Um processo catalítico de duas etapas que utiliza reformação de fase aquosa e condensação ácida foi usado para converter o hidrolisado para um produto orgânico rico em aromáticos. O catalisador de desoxigenação APR foi preparado para incluir paládio, molibdênio e estanho em um suporte de zircônia. O catalisador AC foi preparado com um carregamento de metal níquel em um suporte de zeólito ZSM-5.

[00138] Três catalisadores foram carregados em reatores tubulares de leito fixo separados que foram configurados em série, de modo que o produto líquido de uma etapa foi alimentado para a próxima etapa. O hidrolisado foi alimentado através do sistema com as condições de processo mostradas na Tabela 9.
Tabela 9. Condições de Processo para APR e AC

[00139] A composição de produto do produto orgânico líquido de faixa completa é mostrada na Tabela 10. A fase líquida orgânica foi coletada e analisada com o uso tanto de cromatógrafo de gás com detecção de espectrometria de massa como com detecção de ionização de chama. A coluna de Faixa Completa da Tabela 7 no Exemplo 1 é incluída para mostrar a similaridade do produto a partir de ambas as fontes de matéria-prima. O uso de técnicas de destilação e de lavagem de base descritas no Exemplo 1, o produto rico em aromático gerado a partir de palha de milho pode prontamente ser transformado em SAK com composição e propriedades físicas quase idênticas.
Tabela 10. Composição de Produto Orgânico Líquido - Comparação de Matérias-Primas

EXEMPLO 3 - EMISSÕES EM NÚMERO E MASSA DE NVPM E EMISSÕES DE NOx MEDIDAS DO EXEMPLO COMPARATIVO A E MESCLAS DE COMBUSTÍVEL DE JATO

[00140] O Exemplo Comparativo A e várias mesclas de combustível de jato foram queimados em um motor turbojato Microturbo TRS-18 sob condições de temperatura e pressão atmosférica de altitude simuladas. As emissões número e massa de nvPM foram medidas com o uso de um sistema em conformidade com o Relatório de Informação Aeroespacial (AIR) 6241 conforme especificado pelo Comitê de Medição de Emissões de Escapamento de Aeronave (E-31) da Sociedade de Engenheiros Automotivos (SAE) para a medição de matéria particulada não volátil (nvPM) a partir de motores de turbina a gás (Referência: Relatório de Informação Aeroespacial (AIR) SAE 6241. Procedure for the Continuous Sampling and Measurement of NonVolatile Particle Emissions from Aircraft Turbine Engines, 2013, SAE International, Warrendale, PA. Medições de óxidos de nitrogênio (NOx) foram feitas com o uso de um instrumento de absorção de ultravioleta não dispersivo SEMTECH-DS. As concentrações foram convertidas para índices de emissão com o uso do procedimento exposto na Prática Recomendada Aeroespacial da Sociedade de Engenharia Automotiva 1533A (SAE, 2004).

EXEMPLO 4A - REDUÇÃO DE EMISSÕES EM NÚMERO E MASSA DE NVPM (17 % EM VOLUME DE CONTEÚDO AROMÁTICO TOTAL)

[00141] A Figura 1 mostra as reduções de emissão de nvPM com base em número de combustível de jato contendo um SAK de bioderivado descrito no Exemplo 1 mesclado com um HEFA-SPK comercial como comparado ao Exemplo Comparativo A. Nesse Exemplo, ambos os combustíveis de jato continham 17% em volume de teor de aromáticos total, e observaram reduções em emissões de nvPM com base em número que variaram aproximadamente de 34% a 70%. Os dados são apresentados como uma função de percentual de velocidade de motor para altitudes simuladas de 1.524 m (5.000 pés), 3.048 m (10.000 pés), e 8.534 m (28.000 pés). Reduções em emissões de nvPM com base em massa foram também observadas e são resumidas na Tabela 11.
Tabela 11: Alteração em Emissões de NVPM com Base em Massa de Combustível de Jato Contendo SAK como Comparado ao Exemplo Comparativo A (17 % em Volume de Conteúdo Aromático Total)

EXEMPLO 4B - REDUÇÃO DE EMISSÕES DE NVPM EM NÚMERO E MASSA (9 % EM VOLUME DE CONTEÚDO AROMÁTICO TOTAL)

[00142] A Figura 2 mostra as reduções de emissão de nvPM com base em número de combustível de jato contendo um SAK de bioderivado descrito em Exemplo 1 e um HEFA-SPK comercial como comparado a um combustível de jato Contendo o Exemplo Comparativo A e o mesmo HEFA-SPK, sendo que ambos os combustíveis de jato têm aromáticos totais equivalentes. Nesse Exemplo, ambos os combustíveis de jato continham 9% em volume de teor de aromáticos total, e observaram reduções em emissões de nvPM com base em número que variaram aproximadamente de 34% a 73%. Os dados são apresentados como uma função de percentual de velocidade de motor para altitudes simuladas de 1.524 m (5.000 pés), 3.048 m (10.000 pés), e 8.534 m (28.000 pés). Reduções em emissões de nvPM com base em massa foram também observadas e são resumidas na Tabela 12.
Tabela 1: Mudança nas Emissões de NVPM com Base em Massa de Combustível de Jato contendo SAK como Comparado a Um Combustível de Jato Contendo o Exemplo Comparativo A e HEFA-SPK (9 % em volume de Conteúdo Aromático Total)

EXEMPLO 5A - REDUÇÃO EM EMISSÕES DE NOx (17 % EM VOLUME DE AROMÁTICOS TOTAIS)

[00143] A Tabela 13 mostra as reduções de emissão de NOx de um combustível de jato contendo um SAK de bioderivado descrito no Exemplo 1 e um HEFA-SPK como comparado ao Exemplo Comparativo A, sendo que ambos os combustíveis de jato têm teores equivalentes de aromáticos totais de 17% em volume.
Tabela 13: Alteração das Emissões de NOx de Combustível de Jato Contendo SAK como Comparado ao Exemplo Comparativo A (17 % em volume de Conteúdo Aromático Total)

EXEMPLO 5B - REDUÇÃO EM EMISSÕES DE NOx (9 % EM VOLUME DE AROMÁTICOS TOTAIS)

[00144] A Tabela 14 mostra as reduções de emissão de NOx de um combustível de jato contendo um SAK de bioderivado descrito no Exemplo 1 e o mesmo HEFA-SPK como comparado a um combustível de jato contendo o Exemplo Comparativo A e um HEFA-SPK, sendo que ambos os combustíveis de jato têm teores de aromáticos totais equivalentes de 9% em volume.
Tabela 2: Alterações em Emissões de NOX de Combustível de Jato Contendo SAK como Comparado a Um Combustível de Jato Contendo o Exemplo Comparativo a e HEFA-SPK (9 % em Volume de Conteúdo Aromático Total)

EXEMPLO 6 - MELHORIA NO PONTO DE FUMO

[00145] A Figura 3 compara os pontos de fumo de combustíveis de jato contendo uma das duas seguintes combinações de componentes:

(a) um SAK de bioderivado e um HEFA-SPK;
(b) Exemplo Comparativo A e um HEFA-SPK;

[00146] Também é incluído para comparação o ponto de fumo do Exemplo Comparativo A, um combustível de jato derivado de petróleo puro. Todas as mesclas de combustível de jato nesse Exemplo foram preparadas com as proporções de SAK do Exemplo 1 acima, HEFA-SPK (comercial), e/ou Exemplo Comparativo A exigidas para alcançar teores de aromáticos totais almejados. Os dados na Figura 3 são apresentados como uma função de teor de aromáticos total e demonstram pontos de fumo superiores para combustíveis de jato contendo um SAK de bioderivado (consultar combustíveis de jato (a)) como comparado a mesclas contendo apenas derivado de petróleo aromáticos (consultar combustíveis de jato (b) e Exemplo Comparativo A).

[00147] O combustível de jato (a), que representa o caso extremo em que todos os aromáticos derivados de petróleo no Exemplo Comparativo A são substituídos por SAK, exibiu um ponto de fumo 22,0% superior ou 5,4mm superior como comparado ao Exemplo Comparativo A contendo o teor de aromáticos total equivalente de 17% em volume. Assim, um combustível de jato contendo SAK, Exemplo Comparativo A, e um HEFA-SPK exibirão um ponto de fumo até 22,0% superior ou 5,4mm superior àquele do Exemplo Comparativo A.

EXEMPLO 7 - MELHORIA EM PONTO DE FUMO

[00148] A Figura 4 compara os pontos de fumo de combustíveis de jato contendo uma das seguintes combinações de dois componentes ou três componentes:

(c) um SAK de bioderivado e um HEFA-SPK;
(d) um SAK de bioderivado e um FT-SPK;
(e) Exemplo Comparativo B e um HEFA-SPK;
(f) Exemplo Comparativo B e um FT-SPK;
(g) um SAK de bioderivado, Exemplo Comparativo B e um HEFA-SPK.

[00149] Também é incluído para comparação o ponto de fumo do Exemplo Comparativo B, um combustível de jato derivado de petróleo puro. Todas as mesclas de combustível de jato nesse Exemplo foram preparadas com as proporções de SAK do Exemplo 1 acima, HEFA-SPK (comercial), FT-SPK (comercial) e/ou Exemplo Comparativo B exigidas para alcançar teores de aromáticos totais almejados. Os dados em 4 são apresentados como uma função de teor de aromáticos total e demonstram pontos de fumo superiores para todas as mesclas contendo um SAK de bioderivado (consultar combustíveis de jato (a), (b), e (e)) como comparado a mesclas contendo apenas derivado de petróleo aromáticos (consultar combustíveis de jato (c), (d), e Exemplo Comparativo B).Além disso, o combustível de jato (e) exibiu um ponto de fumo 6,2% superior ou 1,5mm superior como comparado ao Exemplo Comparativo B contendo o teor de aromáticos total equivalente de 18,6% em volume. O combustível de jato (a) representou o caso extremo em que todos os aromáticos derivados de petróleo no Exemplo Comparativo B são substituídos por SAK, que resultam em um combustível de jato contendo SAK e HEFA-SPK; isso resultou em um ponto de fumo 10,2% superior ou 2,6mm superior como comparado ao Exemplo Comparativo B contendo o teor de aromáticos total equivalente de 18,6% em volume.

[00150] De maneira similar, o combustível de jato (b) representou o caso extremo em que todos os derivados de petróleo aromáticos no Exemplo Comparativo B são substituídos por SAK, que resultam em um combustível de jato contendo SAK e FT-SPK; isso resultou em um ponto de fumo 21,4% superior ou 5,2mm superior como comparado ao Exemplo Comparativo B contendo o teor de aromáticos total equivalente de 18,6% em volume. Assim, um combustível de jato contendo SAK, Exemplo Comparativo B e um FT-SPK exibirá um ponto de fumo até 21,4% superior ou 5,2mm superior àquele do Exemplo Comparativo B.

EXEMPLO 8 - MESCLAS DE COMBUSTÍVEL DE JATO DE TRÊS COMPONENTES

[00151] Um combustível de jato contendo um SAK de bioderivado, um querosene derivado de petróleo e um SPK pode ser preparado com o uso de cálculos de mescla lineares e teores de aromáticos totais conhecidos dos três componentes de mescla. Por exemplo, no caso em que o SAK contém 100% em volume de aromáticos totais, o querosene derivado de petróleo contém 17% em volume de aromáticos totais, e o SPK contém < 0,1% em volume de aromáticos totais, as seguintes razões de mescla resultam em mesclas de combustível de jato com teores de aromáticos totais e reduções em emissões de nvPM com base em número (resumidas na Tabela 15).
Tabela 3: Mesclas de Combustível de Jato de Três Componentes e Conteúdos Aromáticos Totais e Reduções de Emissões de NVPM Com Base em Número Resultantes

Claims

Uso de um componente de mescla de combustível de querosene aromático, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos uma quantidade de 90% em peso de aromáticos medida pela ASTM D2425, menos do que 10% em peso de indanos e tetralinas e menos do que 1% em peso de naftaleno para diminuir as emissões de nvPM com base em número de um combustível de jato ao mesmo tempo em que atende à propriedade de especificação de Combustível de Jato.
Uso de um componente de mescla de combustível de querosene aromático, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos uma quantidade de 90% em peso de aromáticos medida pela ASTM D2425, menos do que 10% em peso de indanos e tetralinas e menos do que 1% em peso de naftaleno para aumentar o ponto de fumo de um combustível de jato.
Uso de um componente de mescla de combustível de querosene aromático, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos uma quantidade de 90% em peso de aromáticos medida pela ASTM D2425, menos do que 10% em peso de indanos e tetralinas e menos do que 1% em peso de naftaleno para diminuir o valor de emissão de NOx de um combustível de jato ao mesmo tempo em que atende à propriedade de especificação de Combustível de Jato.