BR112017026567B1

BR112017026567B1 - Metodo para produzir um composto quimico a partir de materia-prima a base de biomassa, e aparelho para produzir um composto quimico a partir da materia-prima a base de biomassa

Info

Publication number: BR112017026567B1
Application number: BR112017026567-2A
Authority: BR
Inventors: Matti Reinikainen; Janne Hulkko
Original assignee: Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2020-11-24
Also published as: JP2018524297A; CN107849463B; US20190169507A2; FI20155453A; CN107849463A; WO2016198744A1; US20180179449A1; EP3307852A1; EP3307852A4; BR112017026567A2; US20190031962A2; US10442998B2; JP6869901B2; FI127288B

Abstract

A invenção se refere a um método e um aparelho para produzir um composto químico a partir de matéria-prima à base de biomassa. De acordo com a invenção, a matéria-prima à base de biomassa (1) é gaseificada em um dispositivo de gaseificação (2) para formar um gás de gaseificação (3), o gás de gaseificação (3) é tratado no reator (4) que compreende pelo menos uma camada de catalisador incluindo catalisador à base de Fe para formar uma composição de hidrocarboneto (5), pelo menos uma fração de hidrocarboneto (7, 7a, 7b, 7c) que compreende olefinas é recuperada a partir da composição de hidrocarboneto, e um composto químico (9,11,17,19) é formado a partir da fração de hidrocarboneto. Ademais, a invenção se refere ao composto químico e uso do mesmo.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a um método definido no preâmbulo da reivindicação 1 e a um aparelho definido no preâmbulo na reivindicação 14 para produzir um composto químico. Além disso, a invenção se refere a um composto químico definido no preâmbulo da reivindicação 15 e ao uso do mesmo no preâmbulo da reivindicação 17.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Sabe-se, da técnica anterior, que diferentes componentes químicos podem ser produzidos a partir de materiais de origem fóssil.Na técnica de fabricação de produtos químicos há uma necessidade de uma alternativa de base biológica.

[0003] Sabe-se, da técnica anterior, que anidrido maleico é produzido praticamente a partir de materiais de origem fóssil. Do documento n° US 2012/0015411, é conhecido um processo para fabricar anidrido maleico a partir de materiais renováveis por meio fermentação e por meio oxidação com o uso de um catalisador à base de vanádio ou molibdênio. Além disso, do documento n° US 2013/0143972, é conhecido um processo para produzir produtos químicos, tais como álcoois, ácidos carbo- xilicos, ésteres, aldeídos, olefinas e polímeros, a partir de biomassa formando-se um gás de produto sob uma pressão de pelo menos 1 MPa (10 bar) e tratando-se o gás de produto em uma síntese de álcool.

[0004] Sabe-se, da técnica anterior, que o anidrido alquenil succinico é produzido a partir de materiais de origem fóssil.

[0005] Além disso, sabe-se, da técnica anterior, que matérias-primas que contêm carbono podem ser gaseificadas e processadas na sintese de Fischer-Tropsch (F-T). Na forma básica da sintese de F-T, o gás da matéria-prima que contém carbono é convertido em hidrocarbonetos de cadeia reta na presença de um catalisador de cobalto a uma temperatura de 200 a 250 °C e pressão de 2 a 4 MPa (20 a 40 bar) . Tipicamente, diesel e outros destilados intermediários são produzidos na sintese de F-T.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

[0006] O objetivo da invenção é revelar um método e um aparelho de um novo tipo para produzir um composto quimico. Além disso, o objetivo da invenção é produzir um composto quimico novo a partir da matéria-prima à base de biomassa.

SUMÁRIO

[0007] O método e o aparelho e o composto quimico, de acordo com a invenção, são caracterizados pelo conteúdo apresentado nas reivindicações.

[0008] A invenção se baseia em um método para produzir um composto quimico a partir da matéria-prima à base de biomassa. De acordo com a invenção, a matéria-prima à base de biomassa é gaseificada em um dispositivo de gaseificação para formar um gás de gaseificação, sendo que o gás de gaseificação é tratado no reator que compreende pelo menos uma camada de catalisador que inclui o catalisador à base de Fe para formar uma composição de hidrocarboneto que compreende olefinas,sendo que pelo menos uma fração de hidrocarbonetos que compreende olefinas é recuperada da composição de hidrocarboneto, e um composto químico é formado a partir da fração de hidrocarboneto .

[0009] O aparelho da invenção compreende um dispositivo de gaseificação, no qual a matéria-prima à base de biomassa é gaseificada para formar um gás de gaseificação, e um dispositivo de alimentação, para alimentar um dispositivo de gaseificação com a matéria-prima à base de biomassa, e um reator, que compreende pelo menos uma camada de catalisador na qual o gás de gaseificação é tratado por meio do catalisador à base de Fe para formar uma composição de hidrocarboneto, e um dispositivo de recuperação, para recuperar pelo menos uma fração de hidrocarboneto que compreende olefinas, e pelo menos um dispositivo de tratamento para formar um composto químico a partir da fração de hidrocarboneto.

[0010] Além disso, a invenção se refere a um composto químico que é obtenível pelo método de acordo com a invenção.

[0011] No presente contexto, a matéria-prima à base de biomassa se refere a qualquer material de biomassa ou material à base de biomassa ou qualquer combinação de materiais de biomassa diferentes. O material de biomassa também pode conter outros materiais além de biomassa, porém, o material de biomassa contém pelo menos 60% em peso biomassa. A biomassa pode ser resíduo florestal, outra biomassa lenhosa e/ou biomassa agrícola ou semelhante.

[0012] No presente contexto, a composição de hidro-carboneto contém olefinas.Em uma modalidade, a composição dehidrocarboneto é rica em hidrocarbonetos de olefina.De preferência, a composição de hidrocarboneto é uma composição altamente olefinica.Além disso, a composição de hidrocarboneto também pode conter parafinas.Além disso, a composição de hidrocarboneto pode conter outros hidrocarbonetos.

[0013] Qualquer dispositivo de gaseificação ou ga- seificador pode ser usado como o dispositivo de gaseificação. Em uma modalidade, o dispositivo de gaseificação é um gasei- ficador de leito fluidizado.De preferência, uma pressão baixa é usada no dispositivo de gaseificação.

[0014] Em uma modalidade, o gás de gaseificação é purificado.Em uma modalidade, o gás de gaseificação é filtrado. Em uma modalidade, os alcatrões são removidos, por exemplo, por meio de reformação, do gás de gaseificação. Em uma modalidade, o gás de gaseificação é purificado de modo que o nivel de enxofre esteja abaixo de 5 ppm antes do reator. De preferência, a ultrapurificação do gás não é necessária. Em uma modalidade, o aparelho compreende um dispositivo de filtração ou um dispositivo de purificação.

[0015] Em uma modalidade, o reator é alimentado com o gás de gaseificação a partir do dispositivo de gaseificação. Em uma modalidade, o aparelho compreende um segundo dispositivo de alimentação para alimentar o reator com o gás de gaseificação.Em uma modalidade, o gás de gaseificação é tratado suprindo-se o gás de gaseificação através da camada de catalisador do reator a fim de formar a composição de hidrocarboneto. De preferência, a razão H2/CO do gás de gaseificação não precisa ser ajustada antes da reação.

[0016] Qualquer reator adequado conhecido por si só pode ser usado na reação catalítica. De preferência, o reatorpode ser um reator de leito fixo, um reator de pasta fluida, outro reator adequado ou semelhantes.De preferência, o reator é um reator continuo.Em uma modalidade, o reator é o reator do tipo Fischer-Tropsch (reator FT).Em uma modalidade, o reator é um reator Fischer-Tropsch modificado.

[0017] Em uma modalidade, a pressão de reação está entre 0,1 a 1 MPa (1 a 10 bar), de preferência, 0,3 a 0,8 MPa (3 a 8 bar), com mais preferência, 0,4 a 0,6 MPa (4 a 6 bar) no reator. Em uma modalidade, a pressão de reação é ajustada de acordo com a pressão de gaseificação. Devido ao fato de que a pressão está tipicamente abaixo de 0,5 MPa (5 bar) na gaseificação, então, a mesma área de pressão poderá ser usada nas reações catalíticas quando o gás de gaseificação da gaseificação for processado no reator. De preferência, uma pressão baixa é usada no reator. Quando uma pressão mais baixa é usada na reação, então, o enxofre é absorvido de maneira mais fraca pelo catalisador. Além disso, a pressão mais baixa facilita a engenharia do equipamento.

[0018] Em uma modalidade, o aparelho da invenção compreende um dispositivo de controle de pressão para controlar a pressão na camada de catalisador. Em uma modalidade, o dispositivo de controle de pressão está disposto em conexão com o reator.

[0019] Em uma modalidade, a temperatura da camada de catalisador está entre 200 a 350 °C no reator. De preferência, uma temperatura alta é usada no reator. De preferência, a temperatura pode ser controlada durante a reação catalítica. De preferência, a temperatura é selecionada de modo que uma taxa de reação suficiente e um produto desejado possam ser obtidos. Sob pressão baixa, a atividade é inferior e, então,uma temperatura mais alta é usada. Na temperatura mais alta, um produto mais leve pode ser produzido.

[0020] Em uma modalidade, o aparelho da invenção compreende um dispositivo de controle de temperatura para controlar a temperatura na camada de catalisador. Em uma modalidade, o dispositivo de controle de temperatura está disposto em conexão com o reator.

[0021] Nas reações da camada de catalisador, a composição de hidrocarboneto é produzida por meio do catalisador à base de Fe. O catalisador à base de Fe significa qualquer catalisador à base de Fe ou qualquer catalisador à base de Fe modificado. Em uma modalidade, uma quantidade de hidrocarbonetos olefinicos está acima de 60% em peso, de preferência, acima de 70% em peso, com mais preferência acima de 80% em peso, com máxima preferência, acima de 90% em peso dos hidrocarbonetos após a camada de catalisador à base de Fe. Em uma modalidade, o enxofre pode ser removido do gás de sintese em conexão com a camada de catalisador. De preferência, o catalisador à base de ferro atua tanto como a camada de catalisador quanto como um leito de remoção de enxofre. Em uma modalidade, o enxofre pode ser removido em uma etapa adicional, de preferência antes da camada de catalisador. Em uma modalidade, pelo menos um promotor é adicionado para modificar o catalisador.

[0022] No presente contexto, a camada de catalisador significa qualquer camada de catalisador, leito de catalisador ou semelhantes.

[0023] Por meio da invenção, a composição de hidro-carboneto pode ser formada pela gaseificação e pela reação com pressão baixa e catalisador de Fe.

[0024] Em uma modalidade, aágua pode ser removidada composição de hidrocarboneto.

[0025] Em uma modalidade, a composição de hidrocarboneto é fracionada para recuperar pelo menos uma fração de hidrocarboneto que compreende olefinas. Em uma modalidade, o fracionamento é realizado após a formação da composição de hidrocarboneto no reator que compreende pelo menos uma camada de catalisador que inclui o catalisador à base de Fe. Em uma modalidade, o fracionamento é realizado após um tratamento da composição de hidrocarboneto, por exemplo, após a aromatiza- ção. Em uma modalidade, o aparelho compreende um dispositivo de fracionamento para recuperar pelo menos uma fração de hidrocarboneto que compreende olefinas.

[0026] Em uma modalidade, a composição de hidrocarboneto é condensada por água antes ou em combinação com o fracionamento. Em uma modalidade, o aparelho compreende um dispositivo de condensação.

[0027] Em uma modalidade, o hidrogênio é separado da composição de hidrocarboneto após a formação da composição de hidrocarboneto no reator que compreende pelo menos uma camada de catalisador que inclui catalisador à base de Fe. Em uma modalidade, os hidrocarbonetos leves, por exemplo, Cl e C2 hidrocarbonetos, são separados da composição de hidrocarboneto após a formação da composição de hidrocarboneto.Em uma modalidade, os hidrocarbonetos não condensáveis são removidos. Em uma modalidade, os hidrocarbonetos condensáveis são introduzidos na aromatização ou em outro tratamento.

[0028] Em uma modalidade, o fracionamento é realizado com o uso de destilação. Em uma modalidade, o aparelho compreende um dispositivo de destilação. Em uma modalidade, ofracionamento é realizado com o uso de separação. Em uma modalidade, o aparelho compreende um dispositivo de separação para fracionar a composição de hidrocarboneto. Em uma modalidade, o fracionamento é realizado com o uso de cristalização. Alternativamente, o fracionamento pode ser realizado com o uso de qualquer dispositivo de fracionamento adequado conhecido por si só.

[0029] De preferência, pelo menos uma fração de hi-drocarboneto é recuperada em combinação com o fracionamento.Em uma modalidade, uma fração de hidrocarboneto é recuperada.Em uma modalidade, pelo menos duas frações de hidrocarboneto são recuperadas. Em uma modalidade, todas as frações desejadas são recuperadas por meio do mesmo dispositivo. Alternativamente, as frações desejadas podem ser recuperadas por meio de diferentes dispositivos.

[0030] De preferência, a fração de hidrocarboneto compreende olefinas e parafinas.Em uma modalidade, a fração de hidrocarboneto que compreende C3 e C4+ olefinas e parafinas é separada da composição de hidrocarboneto.Em uma modalidade, a fração de hidrocarboneto que compreende C4 olefinas e parafinas é separada da composição de hidrocarboneto. Em uma modalidade, a fração de hidrocarboneto que compreende C6 - C18 a-olefinas, em uma modalidade, C8 - C16 a-olefinas, é separada da composição de hidrocarboneto. Cada fração de hidrocarboneto também pode conter outros agentes, compostos, hidrocarbonetos, destilados ou componentes. De preferência, a fração de hidrocarboneto está na forma liquida.

[0031] Em uma modalidade, a fração de hidrocarboneto inclui 50 a 100% em peso, de preferência, 60 a 100% em peso e,com mais preferência, 70 a 100% em peso de C3 e C4+ hidrocarbonetos. Em uma modalidade, a fração de hidrocarboneto inclui 50 a 100% em peso, de preferência, 60 a 100% em peso e, com mais preferência, 7 0 a 100% em peso de C4 hidrocarbonetos.Em uma modalidade, a fração de hidrocarboneto inclui 50 a 100% em peso, de preferência, 60 a 100% em peso e, com mais preferência, 70 a 100% em peso, de Cg - Cis hidrocarbonetos.

[0032] Em uma modalidade, a fração de hidrocarboneto é tratada a fim de formar o composto quimico selecionado a partir do grupo que consiste em anidrido maleico, anidrido alquenil succinico e combinações dos mesmos.

[0033] Em uma modalidade, a composição de hidrocarboneto é tratada por uma aromatização que é realizada sob pressão normal e na presença de um catalisador de zeólito para formar a composição de hidrocarboneto que compreende aromáticos. Em uma modalidade, a fração de hidrocarboneto desejada é recuperada por meio de fracionamento após a aromatização. O fracionamento pode ser realizado conforme apresentado acima.

[0034] Em uma modalidade, a fração de hidrocarboneto, que inclui, de preferência, C3 e C4+ olefinas e parafinas, é tratada por uma aromatização que é realizada sob pressão normal e na presença de um catalisador de zeólito para formar aromáticos. Em uma modalidade, o hidrogênio é removido do reator de aromatização, por exemplo, com o uso de uma membrana. Em uma modalidade, pelo menos uma fração de benzeno é separada dos aromáticos.Em uma modalidade, os aromáticos são fracionados, por exemplo, por destilação e/ou cristalização.Em uma modalidade, a fração de benzeno contém benzeno e o-xileno.Em uma modalidade, a fração de C4 é separada dos aromáticos.Em uma modalidade, a fração de benzeno é oxidada parcialmentepara formar anidrido maleico.

[0035] Em uma modalidade, a fração de hidrocarboneto é tratada por uma aromatização que é realizada sob pressão normal e na presença de um catalisador de zeólito para formar aromáticos, os aromáticos são fracionados, e pelo menos uma fração de benzeno é separada dos aromáticos, e a fração de benzeno é oxidada parcialmente para formar anidrido maleico.

[0036] No presente contexto, o catalisador de zeólito significa qualquer catalisador à base de zeólito ou qualquer catalisador à base de zeólito modificado. Em uma modalidade, o catalisador de zeólito é um catalisador de zeólito ZSM-5.

[0037] Em uma modalidade, a temperatura está entre 320 a 550 °C durante a aromatização.

[0038] De preferência, a água não é necessária para remover a composição de hidrocarboneto ou a fração de hidrocarboneto antes da aromatização. A água protege o catalisador durante a aromatização. De modo semelhante, esse procedimento pode atuar como uma purificação de água residual.

[0039] Em uma modalidade, a água é removida de um produto da aromatização.

[0040] Em uma modalidade, a fração de hidrocarboneto, que consiste em C4 olefinas e parafinas, é oxidada parcialmente para formar anidrido maleico, de preferência, após o fracionamento da composição de hidrocarboneto. Em uma modalidade, a fração de hidrocarboneto, que consiste em C4 olefinas e parafinas, é oxidada parcialmente para formar anidrido maleico após a aromatização e o fracionamento. De preferência, a dita fração de hidrocarboneto não inclui substancialmente outras olefinas ou parafinas além das C4 olefinas e parafinas.

[0041] Em uma modalidade, a fração de hidrocarboneto, que inclui, de preferência, a-olefinas, tais como C6 - C18 α-olefinas, com mais preferência, C8 - C16 a-olefinas, é tratada por uma reação com anidrido maleico de modo que as olefinas reajam com anidrido maleico para formar anidrido al- quenil succinico, em uma modalidade, anidrido octenil succi- nico. A reação pode ser realizada em qualquer reator adequado, por exemplo, um reator de mistura. Em uma modalidade, a reação é realizada sob temperaturas entre 150 a 250 °C. O anidrido maleico pode ser um anidrido maleico de base biológica, por exemplo, de um processo definido nesse contexto ou de outro processo de fabricação de anidrido maleico.

[0042] Outras frações de hidrocarboneto, que não são recuperadas, podem ser utilizadas em uma fabricação de bioa- romáticos ou de outros produtos químicos ou como combustível ou energia.

[0043] Em uma modalidade, o composto quimico é usado e utilizado como um produto final, como um componente para produzir um produto final ou como um componente de energia como tal ou após o tratamento adicional. Em uma modalidade, o produto final é um produto quimico, por exemplo, poliéster, agente de acoplamento, por exemplo, agente de acoplamento à base de anidrido maleico, aditivo de papel de base biológica, por exemplo, agente de dimensionamento de papel, componente de energia ou semelhantes. Em uma modalidade, um produto final compreende anidrido maleico, anidrido alquenil succinico e combinações dos mesmos.

[0044] Em uma modalidade, o método e aparelho da presente invenção são usados e utilizados na fabricação deprodutos químicos, na fabricação do anidrido maleico, na fabricação do anidrido alquenil succínico, na fabricação do agente de dimensionamento de papel, na produção de energia ou nas combinações dos mesmos.

[0045] Por meio da invenção, o produto químico desejado pode ser formado simplesmente a partir de matéria-prima à base de biomassa. Devido à invenção, os compostos químicos com qualidade satisfatória podem ser fabricados com êxito. Devido à invenção, as reações para formar compostos químicos podem ser realizadas sob pressão baixa. Por meio da invenção, a biomassa pode ser utilizada com eficiência em relação a produtos de valor.

[0046] De acordo com a invenção, a gaseificação de biomassa seguida pela reação Fischer-Tropsch modificada sob condições moderadas de reação possibilita a produção eficiente de anidrido maleico a partir de uma ampla variedade de biomas- sas. A utilização de cada produto de reação garante a utilização ideal de biomassa e a adição de valor. Por exemplo, C4- gases são usados normalmente como LPG embora, agora, sejam convertidos em produto bioquímico. Além disso, de acordo com a invenção, pode ser fabricado um produto químico de papel de alto valor de base completamente biológica.

[0047] O método e aparelho da invenção oferecem uma possibilidade para produzir os compostos químicos de maneira eficaz em termos de custo e de energia.A presente invenção fornece um modo industrialmente aplicável, simples e acessível de produzir compostos químicos a partir de biomassa. O método e aparelho da presente invenção é fácil e simples de realizar como um processo de produção, também como um processo em pequena escala.

LISTA DE FIGURAS

[0048] Na seção a seguir, a invenção será descrita com o auxilio de modalidades exemplificativas, com referência à Figura anexa em que

[0049] A Figura 1 apresenta uma modalidade, de acordo com a invenção,

[0050]A Figura2apresenta outramodalidadede acordo com uma invenção,

[0051]A Figura3apresenta outramodalidadede acordo com a invenção e

[0052] A Figura 4 apresenta resultados de teste.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO EXEMPLO 1

[0053] A Figura 1 apresenta o método de acordo com a invenção para produzir um composto quimico.

[0054] O composto quimico (9) é formado a partir da matéria-prima à base de biomassa (1). A matéria-prima à base de biomassa (1) é gaseificada em um dispositivo de gaseificação (2) a fim de formar um gás de gaseificação (3) .De preferência, o gás de gaseificação é purificado.

[0055] Um reator (4) que compreende a camada de ca-talisador que contém catalisador à base de Fe é alimentado com o gás de gaseificação (3) , e o gás de gaseificação é tratado no reator, sob pressão entre 0,1 a 1 MPa (1 a 10 bar), a fim de formar uma composição de hidrocarboneto (5) . A partir do reator (4) um dispositivo de fracionamento (6), tal como um dispositivo de destilação, é alimentado com uma composição de hidrocarboneto (5) , no qual a composição de hidrocarboneto (5) é fracionada, e pelo menos uma fração de hidrocarboneto (7) é recuperada da composição de hidrocarboneto. A composição dehidrocarboneto pode ser condensada por água antes do fracionamento. A fração de hidrocarboneto (7) é tratada na etapa de tratamento (8), e o composto quimico é formado.

[0056] O reator (4) compreende um dispositivo de controle de temperatura e um dispositivo de controle de pressão que estão dispostos para controlar a temperatura e a pressão na camada de catalisador do reator. De preferência, o enxofre é removido principalmente do gás de gaseificação no reator (4) no qual a camada de catalisador atua como uma camada de remoção de enxofre.

EXEMPLO 2

[0057] A Figura 2 apresenta o método, de acordo com a invenção, para produzir um anidrido maleico.

[0058] O anidrido maleico (11,17) é formado a partir da matéria-prima à base de biomassa (1) . A matéria-prima à base de biomassa (1) é gaseificada em um dispositivo de gaseificação (2) a fim de formar um gás de gaseificação (3) .De preferência, o gás de gaseificação é purificado.

[0059] Um reator Fischer-Tropsch modificado (4) que compreende a camada de catalisador que contém catalisador à base de Fe é alimentado com o gás de gaseificação (3), e o gás de gaseificação é tratado no reator, sob pressão entre 0,1 a 1 MPa (1 a 10 bar) , a fim de formar uma composição de hidrocarboneto (5) . A composição de hidrocarboneto (5) compreende olefinas e também parafinas. A partir do reator (4) um dispositivo de fracionamento (6), tal como um dispositivo de destilação, é alimentado com a composição de hidrocarboneto (5), no qual a composição de hidrocarboneto (5) é fracionada e pelo menos duas frações de hidrocarboneto (7a e 7b) são recuperadasda composição de hidrocarboneto. A primeira fração de hidrocarboneto (7a) contém butenos e butanos. A segunda fração de hidrocarboneto (7b) contém C3 e C4 + hidrocarbonetos, tais como C3 e C4+ olefinas e parafinas.

[0060] A primeira fração de hidrocarboneto (7a) é oxidada parcialmente (10) ao anidrido maleico (11).

[0061] A segunda fração de hidrocarboneto (7b) é convertida em hidrocarbonetos aromáticos (13) em um reator de aromatização (12) sob pressão normal e na presença de um catalisador de zeólito. Os hidrocarbonetos aromáticos (13) são fracionados (14), por exemplo, por meio de destilação ou por meio de cristalização, e uma fração de benzeno (15) que compreende benzeno e o-xileno é separada dos hidrocarbonetos aromáticos.A fração de benzeno (15) é oxidada parcialmente (16) para formar o anidrido maleico (17).

[0062] O reator Fischer-Tropsch modificado (4) compreende um dispositivo de controle de temperatura e um dispositivo de controle de pressão que estão dispostos para controlar a temperatura e a pressão na camada de catalisador do reator. De preferência, o enxofre removido principalmente do gás de gaseificação no reator (4) no qual a camada de catalisador atua como uma camada de remoção de enxofre.

EXEMPLO 3

[0063] A Figura 3 apresenta o método de acordo com a invenção para produzir um anidrido alquenil succinico (ASA).

[0064] O anidrido alquenil succinico (19) é formado a partir da matéria-prima à base de biomassa (1). A matéria- prima à base de biomassa (1) é gaseificada em um gaseificador de leito fluidizado (2) a fim de formar um gás de gaseificação (3).De preferência, o gás de gaseificação é purificado.

[0065] Um reator Fischer-Tropsch modificado (4) que compreende a camada de catalisador que contém catalisador à base de Fe é alimentado com o gás de gaseificação (3), e o gás de gaseificação é tratado no reator, sob pressão entre 0,1 a 1 MPa (1 a 10 bar) , a fim de formar uma composição de hidrocarboneto (5). A partir do reator (4) um dispositivo de fracionamento (6), tal como um dispositivo de destilação, é alimentado com uma composição de hidrocarboneto (5) , no qual a composição de hidrocarboneto (5) é fracionada, e pelo menos uma fração de hidrocarboneto (7c) é recuperada da composição de hidrocarboneto. A fração de hidrocarboneto (7c) contém C8 - C16 a-olefinas.A fração de hidrocarboneto (7c) é tratada por uma reação com anidrido maleico em um dispositivo de tratamento (18) de modo que as olefinas reajam com anidrido maleico para formar anidrido alquenil succinico (19). O anidrido maleico pode ser um anidrido maleico de base biológica, por exemplo, de um processo de acordo com o Exemplo 2, ou outro anidrido maleico.

[0066] O reator (4) compreende um dispositivo de controle de temperatura e um dispositivo de controle de pressão que estão dispostos para controlar a temperatura e a pressão na camada de catalisador do reator. De preferência, o enxofre é removido principalmente do gás de gaseificação no reator (4) no qual a camada de catalisador atua como uma camada de remoção de enxofre.

EXEMPLO 4

[0067] Lascas de madeira de residue florestal foram gaseificadas em um gaseificador de leito fluidizado circulante equipado com um filtro cerâmico e um reformador catalítico. Um fluxo de arraste do gás foi seco e purificado com o uso de umleito de absorção. 0 gás purificado foi tratado em um reator tubular (aço inoxidável, diâmetro interno 12 mm) em um catalisador de ferro precipitado promovido por potássio. As condições de reação foram: GHSV 2.000 h-i, razão H2/CO 1,4 (mol/mol), temperatura 240 °C e pressão 0,5 MPa (5 bar). Sob essas condições, a conversão de CO foi cerca de 65% após 50 horas no fluxo. A água foi separada do produto de reação, e a composição de hidrocarboneto foi analisada por cromatografia gasosa. A composição e a parte de olefinas são mostradas na Tabela 1.TABELA 1

EXEMPLO 5

[0068] Uma fração de hidrocarboneto altamente ole- finica foi recuperada do produto do Exemplo 4 com o uso de destilação. A composição da fração obtida é mostrada na Tabela 2. Além das olefinas, a fração também contém parafinas.TABELA 2

[0069] Uma autoclave laboratorial de 300 ml foi carregada com uma porção da fração recuperada e com anidrido maleico em uma razão molar de cerca de 1,2:1. A autoclave foi fechada, preenchida com nitrogênio e aquecida a 220 °C. O reator foi mantido nessa temperatura por 5 h. O reator foi misturado com um misturador de turbina a 600 rpm. O produto obtido continha ASA em um rendimento de 48%.

EXEMPLO 6

[0070] A reação do tipo Fischer-Tropsch (reação FT) foi realizada com o uso das mesmas condições de reação e depreparação do Exemplo 4. A saída da válvula de pressão posterior que controla a pressão de reação da reação FT foi conectada diretamente a um reator de aromatização que foi um reator tubular, produzido a partir de aço inoxidável, com um diâmetro interno 40 mm. A reação de aromatização foi realizada na presença de um catalisador de zeólito ZSM-5 promovido com Zn e La. A massa de catalisador foi selecionada para gerar uma velocidade espacial horária em peso (WHSV) de 0,4 ou 1,1 g/(g cat h) . O reator foi aquecido com um forno a temperaturas de 350 a 400 °C, e a reação foi realizada sob pressão atmosférica. A água foi separada do produto, e o produto foi analisado com o uso de cromatografia gasosa após a aromatização. A composição do produto é fornecida na Figura 4.

[0071] As partes e dispositivos usados na presente invenção são conhecidos por si só na técnica e, portanto, não são descritos mais detalhadamente nesse contexto.

[0072] O método e aparelho, de acordo com a invenção, são adequados em diferentes modalidades para formar diferentes tipos de compostos químicos.

[0073] A invenção não se limita apenas aos exemplos citados acima; de preferência, muitas variações são possíveis dentro do escopo da ideia da invenção definida pelas reivindicações .

Claims

1.MÉTODO PARA PRODUZIR UM COMPOSTO QUÍMICO A PARTIR DE MATÉRIA-PRIMA À BASE DE BIOMASSA, caracterizado por: -a matéria-prima à base de biomassa é gaseificada em um dispositivo de gaseificação para formar um gás de gaseificação, -o gás de gaseificação é tratado no reator que tem uma camada de catalisador para formar uma composição de hidrocarboneto, em que o catalisador consiste de catalisador à base de Fe, pelo menos uma fração de hidrocarboneto que compreende olefinas é recuperada a partir da composição de hidrocarboneto de modo que a fração de hidrocarboneto que compreende olefinas e parafinas C3 e C4 + , a fração de hidrocarboneto que compreende olefinas e parafinas C4 e/ou a fração de hidrocarboneto que compreende α-olefinas C6-C18 sejam separadas da composição de hidrocarboneto, e -a fração de hidrocarboneto separada é tratada para formar um composto quimico que é selecionado a partir de aromáticos, anidrido maleico e/ou anidrido alquenil succinico, e o tratamento é realizado de modo que a composição de hidrocarboneto ou a fração de hidrocarboneto que compreende olefinas e parafinas C3 e C4+ seja tratada por uma aromatização que é realizada a pressão normal e em a presença de um catalisador de zeólita para a formação de aromáticos e/ou a fração de hidrocarboneto que compreende olefinas e parafinas C4 é parcialmente oxidada para a formação de anidrido maleico.

2.MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pela pressão de reação estar entre 0,1 a 1 MPa (1 a 10 bar).

3.MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pela temperatura da camada de catalisador estar entre 200 a 350 °C no reator.

4.MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela composição de hidrocarboneto ser condensada por água.

5.MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela composição de hidrocarboneto ser fracionada para recuperar pelo menos uma fração de hidrocarboneto que compreende olefinas.

6.MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fracionamento da composição de hidrocarboneto ser realizado com o uso de destilação.

7.MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos a fração de benzeno é separada dos aromáticos, e a fração de benzeno é parcialmente oxidada para formar anidrido maleico.

8.MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela fração de hidrocarboneto que compreende a- olefinas C6-C18 ser tratada por uma reação com anidrido maleico para que as olefinas reajam com anidrido maleico para formar anidrido alquenil succinico.

9.APARELHO PARA PRODUZIR UM COMPOSTO QUÍMICO A PARTIR DA MATÉRIA-PRIMA À BASE DE BIOMASSA, sendo que o aparelho é caracterizado por compreender: um dispositivo de gaseificação (2) em que a matéria-prima à base de biomassa (1) é gaseificada para formar um gás de gaseificação (3), -um dispositivo de alimentação para alimentar um dispositivo de gaseificação (2) com a matéria-prima à base de biomassa (1) , -um reator (4) que tem uma camada de catalisador em que o gás de gaseificação (3) é tratado por meio de catalisador para formar uma composição de hidrocarboneto (5), em que o catalisador consiste de catalisador à base de Fe, -um dispositivo de recuperação (6) para recuperar pelo menos uma fração de hidrocarboneto (7, 7a, 7b, 7c) que compreende olefinas para que a fração de hidrocarboneto que compreende olefinas e parafinas C3 e C4 + , a fração de hidrocarboneto que compreende C4 olefinas e parafinas e/ou a fração de hidrocarboneto que compreende α-olefinas C6 - C18 sejam separadas da composição de hidrocarboneto, e -pelo menos um dispositivo de tratamento (8, 10, 12, 16, 18) para formar um composto quimico (9, 11, 17, 19) a partir da fração de hidrocarboneto separada, cujo composto quimico é selecionado a partir de aromáticos, anidrido maleico e/ou anidrido alquenil succinico, e o tratamento é realizado de modo que a composição de hidrocarboneto ou a fração de hidrocarboneto que compreende olefinas e parafinas C3 e C4 + seja tratada por uma aromatização que é realizada a pressão normal e em a presença de um catalisador de zeólita para a formação de aromáticos e/ou a fração de hidrocarboneto que compreende olefinas e parafinas C4 é parcialmente oxidada para a formação de anidrido maleico.