BR112019002357B1 - Processo para purificar uma matéria-prima - Google Patents
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Abstract
a presente invenção se refere a um processo para purificação de matéria-prima para uso posterior como uma fonte de combustível ou produtos químicos.
Description
[0001] A invenção se refere a modos para purificaÇÃOo de matéria-prima em que a matéria-prima purificada possui a qualidade apropriada para ser posteriormente utilizada como uma fonte de combustível ou produtos químicos. Em particular, a invenção se refere a métodos para purificação matéria- prima que é convencionalmente vista como contendo níveis de impurezas muito elevados para serem comercialmente rentáveis para utilizar em um processo de purificação para obter uma matéria-prima purificada de uma qualidade que permita a sua utilização como fonte de combustível ou produtos químicos. As impurezas podem ser de um carácter que os métodos convencionais não são capazes de remover da matéria-prima a um tal grau que é prescrito como a qualidade apropriada para uso posterior como fonte de combustível ou produtos químicos.
[0002] Um processo de pré-tratamento em que o material triglicerídico é aquecido a uma temperatura variando de 100 a 540 °C, de preferência de 200 a 400 °C, é apresentado na publicação US 8.017.819. Este aquecimento pode ser realizado com ou sem adição de hidrocarbonetos e / ou um gás de co-alimentação, tal como hidrogênio, nitrogênio, monóxido de carbono ou dióxido de carbono.
[0003] O documento WO2009131510 se refere a uma conversão de talóleo bruto (CTO) em combustível diesel renovável de alto rendimento adequado para uso direto em motores ou para tratamento final por hidrogênio para produzir composições automotivas de combustível automotivo de baixo teor de enxofre. No método, a corrente de CTO (de fábricas de polpa) é inicialmente submetida a pelo menos uma etapa de reação / purificação selecionada de lavagem ácida, sistema heterogênio mono- e / ou poli-funcional e filtração / centrifugação para obter talóleo refinado com teor de lignina / fibras abaixo de cerca de 100 ppm e teor de cálcio abaixo de cerca de 10 ppm. Ácidos adequados para esta aplicação são os ácidos sulfúrico e fosfórico devido à sua forte afinidade com o cálcio. Os ácidos de lavagem podem ser aplicados da forma concentrada à solução ácida altamente diluída. No entanto, ácidos diluídos com água são relatados como preferidos para evitar a carbonização do material orgânico.
[0004] O documento CN103805336 divulga um método de degomagem de óleo de farelo de arroz de alta eficiência. De acordo com este método, o óleo bruto é aquecido (a temperatura não é divulgada); ácido fosfórico com uma concentração de 85% é adicionado de modo a promover a conversão de fosfolipídios não não hidratáveis em óleo bruto em fosfolipídeos hidratáveis; adiciona-se uma pequena quantidade de álcali diluído de modo a realizar hidratação e floculação de fosfolípidos em estados cristalinos líquidos através de neutralização alcalina de ácidos graxos livres; o óleo de farelo de arroz desidratado é fornecido a um filtro de lâmina para uma vez de filtração e secagem por sopro sem vibração da torta do filtro; impurezas como fosfolipídeos residuais e íons metálicos são removidos via filtração utilizando argila branca residual descolorida, os colóides no óleo de farelo de arroz são removidos completamente por uma pluralidade de tempos de separação, e é assegurada a qualidade subsequente da implementao técnica.
[0005] O documento EP172884 ilustra em um exemplo de um pré-tratamento antes da hidrogenação catalítica e descarboxilação / hidrodesoxigenação, em que o óleo de soja foi lavado com ácido fosfórico a 40 %.
[0006] A presente invenção se refere a um processo para purificar uma alimentação, o processo compreendendo as etapas de: a) fornecer uma matéria-prima, b) adicionar à matéria-prima uma substância capaz de formar uma fase separada com as impurezas presentes na matéria-prima, c) aquecer a mistura b), d) opcionalmente remover a água, e) remover a fase separada da matéria-prima tratada termicamente para obter uma matéria-prima purificada.
[0007] Na presente invenção, o termo “matéria-prima” deve ser entendido como significando qualquer material que possa ser utilizado como fonte de combustível uma vez que tenha sido submetido ao processo de purificação de acordo com a presente invenção. Exemplos não limitativos de matéria- prima são, por exemplo, aquela matéria-prima que pode ser de origem fóssil ou não fóssil. A matéria-prima pode assim denotar o piche de talóleo ou a fração de fundo residual dos processos de destilação talóelo, óleos ou gorduras de base animal, óleos ou gorduras base de peixe, óleos ou gorduras vegetais tais como, por exemplo, óleo de palma de lodo e óleo de cozinha usado ou óleo usado em fritura, óleos microbianos ou de algas, ácidos graxos livres, óleos de lubrificação usados ou usados, ou lipídeos contendo fósforo e / ou metais. Outros exemplos de matérias-primas são óleos vegetais, gorduras vegetais, gorduras animais e óleos animais, e óleos de bolor. Matéria-prima adequada inclui também óleo de nabo silvestre, óleo de canola, óleo de colza, talóleo, óleo de girassol, óleo de soja, óleo de cânhamo, óelo de oliva, óleo de linhaça, óleo de algodão, óleo de mostarda, óleo de palma, óleo de amendoim, óleo de rícino, óleo de côco, gorduras animais como sebo, sebo fundido, gordura de baleia, gorduras alimentares recicladas, materiais de partida produzidos por engenharia genética e materiais biológicos de partida produzidos por micróbios, como algas e bactérias.
[0008] Um uma concretização, a alimentação, por exemplo, de origem fóssil ou não fóssil selecionada a partir de gorduras, ceras ou óleos ou quaisquer misturas destes, compreendendo um ou mais de piche de talóleo ou a fração de fundo residual dos processos de destilação de talóleo, óleos ou gorduras animais, óleos ou gorduras de vegetais ou à base de plantas, óleo de palma ou óleo de cozinha usado, óleos microbiais ou de algas, ácidos graxos livres ou quaisquer lipídeos contendo fósforo e / ou metais, óleos originários de levedura ou produtos de bolor, óleos provenientes de biomassa, óleo de nabo silvestre, óleo de canola, óleo de colza , talóleo, óleo de girassol, óleo de soja, óleo de cânhamo, óleo de oliva, óleo de linhaça, óleo de algodão, óleo de mostarda, óleo de palma, óleo de amendoim, óleo de rícino, óleo de côco, gorduras animais como sebo, sebo fundido, gordura de baleia, gorduras alimentares recicladas, materiais de partida produzidos por engenharia genética e materiais biológicos de partida produzidos por micróbios, como algas e bactérias ou quaisquer matérias-primas.
[0009] Deve ser entendido que a matéria-prima pode ser uma mistura de qualquer um dos exemplos acima mencionados de matéria-prima. As impurezas presentes na matéria-prima podem ser de vários caráteres ou origem. Especificamente, as impurezas são tais que podem ser prejudiciais no processo, por exemplo, elas podem envenenar ou desativar catalisadores usados em qualquer processamento adicional da matéria-prima seguindo o processo da presente invenção. As impurezas podem ser de origem metálica, tais como metais elementares ou, por exemplo, compostos fosforosos.
[00010] Na presente invenção, o termo “substância” capaz de formar uma fase separada significa qualquer substância que seja capaz de formar um composto ou reagir com as impurezas de modo que o composto formado ou produto de reação forme uma fase separada que pode ser separada da matéria-prima purificada. A fase separada pode ser um gel, precipitado ou uma fase líquida que é imiscível com a matéria-prima purificada, permitindo que seja separada da matéria-prima. Exemplos de substâncias podem ser um ou mais ácidos ou um ou mais compostos quelantes ou quaisquer misturas destes.
[00011] A remoção da fase separada pode ocorrer por qualquer método adequado para a aplicação específica. Tais métodos são, mas não são limitados a, filtração, separação fase-fase, centrifugação ou decantação. A separação também pode ocorrer pelo uso de vários tipos diferentes de técnicas de separação.
[00012] O termo “aquecido” significa que a matéria- prima e a substância capaz de formar uma fase separada é aquecida acima da temperatura ambiente normal e mantida na temperatura elevada desejada durante um tempo estipulado.
[00013] A figura 1 ilustra um fluxograma do processo da presente invenção.
[00014] A figura 2 ilustra o efeito da temperatura no tratamento ácido da AF com 1000 ppm PA (0 min = início da experiência, 35 min = 150 °C atingido, 50 min = 220 °C atingido, 80 min = 280 °C atingido).
[00015] A Figura 3 ilustra o efeito da dosagem do ácido a 220oC e 280oC em função do tempo (0 min = início do experimento, 50 min = 220oC atingido, 80 min = 280oC atingido).
[00016] A presente invenção se refere a um processo para purificar uma matéria-prima. Especificamente, a invenção se refere a um processo para purificar uma matéria- prima, o processo compreendendo as etapas de; a) fornecer uma matéria-prima, b) adicionar à matéria-prima uma substância capaz de formar uma fase separada com as impurezas presentes na matéria-prima, c) aquecer a mistura b), d) opcionalmente remover a água, e) remover a fase separada da matéria-prima tratada termicamente para obter uma carga purificada.
[00017] A presente invenção também se refere a um processo para purificar uma matéria-prima, o processo compreendendo as etapas de: a) fornecer uma matéria-prima, b) adicionar à matéria-prima ácido fosfórico ou ácido sulfúrico formando uma fase separada com impurezas presentes na matéria-prima, 1) opcionalmente, ajustar o teor de água da matéria-prima na etapa b), c) aquecer a mistura b) a uma temperatura de 200 °C a 280 °C, d) opcionalmente remover a água, e) remover a fase separada da matéria-prima tratada termicamente para obter uma matéria-prima purificada.
[00018] Em um aspecto da invenção, a água é ajustada na etapa i) de tal modo que a quantidade de água é, por exemplo, cerca de 0,05% em peso a cerca de 10 % em peso, tal como, por exemplo, cerca de 0,1 % em peso a cerca de 5 % em peso, tal como, por exemplo, cerca de 0,05 %, cerca de 0,2 % em peso, ou cerca de 0,5 % em peso, cerca de 3 % em peso, cerca de 4 % em peso, cerca de 5 % em peso, cerca de 6 % em peso, cerca de 7 % em peso, cerca de 8 % em peso, cerca de 9% em peso, ou cerca de 10% em peso, para o peso mistura capaz de formar uma fase separada com as impurezas presentes na matéria-prima.
[00019] Como mencionado acima, a matéria-prima a ser utilizada na presente invenção é uma matéria-prima a ser purificada em um material que pode servir como fonte de combustível de qualquer tipo. O fator importante é que a matéria-prima purificada tem de ter uma tal qualidade que possa servir como combustível ou ser utilizada em outros processos, tais como, por exemplo, craqueamento catalítico sem conter níveis de impurezas que podem, por exemplo, comprometer a funcionalidade total de um motor ou envenenamento de catalisadores ou de outro modo prejudicar quaisquer processos adicionais aos quais a matéria-prima purificada possa ser submetida. Tais processos adicionais podem ser, por exemplo, craqueamento catalítico, craqueamento termo-catalítico, hidrotratamento catalítico, craqueamento catalítico fluido, cetonização catalítica, esterificação catalítica ou desidratação catalítica. A matéria-prima purificada pode também ser processada adicionalmente em vários produtos químicos, tais como produtos químicos a granel (por exemplo, polímeros, solventes, componentes de solventes e lubrificantes) ou produtos químicos especializados (por exemplo, cosméticos e produtos farmacêuticos).
[00020] Na técnica, existem vários métodos para purificação de matérias-primas para os fins aqui mencionados. Contudo, a matéria-prima que contém alto nível de impurezas pode não ser capaz ou viável de ser purificada por técnicas conhecidas na técnica tais que a matéria-prima purificada contenha baixos níveis de impurezas permitindo que seja utilizada como fonte de combustível. A presente invenção resolve este problema pelo método como aqui divulgado, permitindo assim a utilização de uma matéria- prima que normalmente seria considerada antieconômica ou inadequada para purificação.
[00021] A matéria-prima de acordo com a invenção pode ser, mas não está limitada a, quaisquer lípideos contendo fósforo e / ou metais. Exemplos são o piche de talóleo ou a fração de fundo residual dos processos de destilação de talóleo, óleos ou gorduras de base animal, óleos ou gorduras de base vegetal, tais como, 'por exemplo, óleo de palma de lodo e óleo de cozinha usado ou óleo usado em fritura, óleos microbianos ou de algas, ácidos graxos livres, óleos de lubrificação usados ou gastos ou outros tipos de ceras. Outros exemplos de matérias-primas são óleos vegetais, gorduras vegetais, gorduras animais e óleos animais, algas, leveduras e óleos de bolor. Deve ser entendido que a matéria- prima pode ser uma mistura de qualquer um dos exemplos acima mencionados de matéria-prima. Matérias-primas biológicas adequadas incluem óleo de nabo silvestre, óleo de canola, óleo de colza, talóleo, óleo de girassol, óleo de soja, óleo de cânhamo, óleo de oliva, óleo de linhaça, óleo de algodão, óleo de mostarda, óleo de palma, óleo de amendoim, óleo de rícino, óleo de côco, gorduras animais, como sebo, sebo fundido, gordura de baleia, gorduras alimentares recicladas, materiais de partida produzidos por engenharia genética e materiais biológicos de partida produzidos por micróbios, como algas e bactérias.
[00022] A matéria-prima exemplificada inclui, mas não está limitada a: • piche de talóleo (TOP), fração de fundo residual do processo de destilação de talóleo, • Gordura animal de baixa qualidade (AF), não aceita para o processo de hidrotratamento catalítico (teores de N, PE, metais, fósforo muito altos), • Óleo de palma de lodo (SPO) com muito alto teor de ferro. SPOs são óleos usados coletados de lagoas localizadas perto de moinhos de dendê, • óleo de cozinha usado (UCO), pode conter alto nível de oligômeros e cloretos
[00023] Essas alimentações precisam ser purificadas para reduzir o nível de elementos conhecidos por agir como veneno de catalisador.
[00024] A matéria-prima a ser purificada pode conter impurezas contendo metais e fósforo na forma de fosfolipídeos, sabões ou sais. Técnicas tradicionais para remover impurezas de lipídeos ou gorduras consistem em degomagem e branqueamento. Na degomagem, as impurezas são removidas por adição de ácido e água e a separação de impurezas é realizada por separação gravitacional, por exemplo, centrifugação. Este processo pode tornar-se impossível devido à elevada quantidade de compostos emulsionantes (tais como fosfolipídeos, lipídeos hidrolisados), alta densidade ou viscosidade da matéria- prima. Isso resulta em baixa separação de fases e altas perdas de matéria-prima.
[00025] No processo de branqueamento, adsorventes com capacidade adsorvente limitada são usados e a matéria-prima de alta impureza geralmente torna-se antieconômica para purificar.
[00026] A presente invenção tem o benefício da possibilidade de utilizar a filtração para separar as impurezas na fase separada, minimizando assim a matéria- prima arrastada e minimizando as perdas.
[00027] Substcias capazes de formar uma fase separada com as impurezas presentes na alimentação, podem ser, por exemplo, um ácido ou um composto quelante capaz de formar um ou mais compostos com as impurezas presentes na matéria- prima, de tal modo que o ou os compostos formados formam uma fase separada que é separável da matéria-prima purificada.
[00028] Nesse caso, a substância capaz de formar uma fase separada com as impurezas presentes na matéria-prima é um ácido, o ácido é um não oxoácido ou mistura de não oxoácidos, um oxoácidos inorgânico ou uma mistura de oxoácidos inorgânicos.
[00029] Ácidos adequados podem ser, por exemplo, ácido fosfórico ou ácidos relacionados com o mesmo. Outro exemplo é o ácido sulfúrico ou ácidos relacionados com o mesmo.
[00030] Assim, o ácido pode ser um ou mais de ácido fosfórico, ácido polifosfórico, ácido metafosfórico, ácido pirofosfórico, ácido peroxomonofosfórico, ácido hipofosfórico, ácido difosfórico, ácido fosfônico, ácido difosfônico, ácido fosfínico, ácido sulfúrico, ácido sulfuroso, ácido dissulfúrico, ácido peroxomonossulfúrico, ácido peroxodissulfúrico, ácido tiossulfúrico, ácido ditiónico, ácido dissulfuroso, ácido tiossulfuroso, ácido ditionoso, ácido sulfoxílico, ácidos politiônicos ou quaisquer misturas destes.
[00031] Especificamente, o ácido pode ser um ou mais de ácido fosfórico, ácido polifosfórico, ácido metafosfórico, ácido pirofosfórico, ácido peroxomonofosfórico, ácido hipofosfórico, ácido difosfórico, ácido fosfônico, ácido difosfônico, ácido fosfínico.
[00032] De preferência, o ácido é o ácido fosfórico.
[00033] Além disso, o ácido pode ser um ou mais de ácido sulfúrico, ácido sulfuroso, ácido dissulfúrico, ácido peroxomonossulfúrico, ácido peroxodissulfúrico, ácido tiossulfúrico, ácido ditiônico, ácido dissulfuroso, ácido tiossulfuroso, ácido ditionoso, ácido sulfoxílico, ácidos poliônicos.
[00034] De preferência, o ácido é o ácido sulfúrico.
[00035] No que diz respeito aos ácidos, os ácidos utilizados no processo devem preferencialmente conter o mínimo de água possível. Consequentemente, os ácidos estão em forma concentrada. Em relação a, por exemplo, ácido fosfórico a concentração é geralmente em torno de 85 % em volume ou mais alta. Em relação a, por exemplo, ácido sulfúrico a concentração é de cerca de 98 % em volume ou mais alta. No entanto, a concentração pode ser de cerca de 50 % em volume a cerca de 100 % em volume, como, por exemplo, cerca de 95 % em volume a cerca de 98 % em volume, tal como cerca de 85 % em volume, como cerca de 99 % em volume. A este respeito, um técnico no assunto saberá que o termo ácido concentrado se refere à concentração máxima atingível do ácido em questão em uma solução aquosa.
[00036] As substâncias capazes de formar uma fase separada com as impurezas presentes na matéria-prima podem ser um ou mais compostos quelantes, em que o composto quelante forma um quelato com as impurezas. O quelante ou uma mistura de agentes quelantes é seleccionado de DTPA (ácido dietilenotriaminapentacético), EDTA (ácido etilenodiaminotetracético), NTA (ácido nitrilotriacético) ou quaisquer misturas destes.
[00037] As impurezas de metal que podem estar presentes na matéria-prima podem ser, por exemplo, metais alcalinos ou metais alcalino-terrosos, tais como sais de sódio ou potássio ou sais de magnésio ou cálcio ou quaisquer compostos dos referidos metais. As impurezas podem também estar na forma de fosfatos ou sulfatos, sais de ferro ou sais orgânicos, sabões ou, poe exemplo, fosfolipídeos.
[00038] A quantidade de substância capaz de formar uma fase separada com as impurezas presentes na matéria- prima que é adicionada à matéria-prima é, por exemplo, cerca de 50 ppm a cerca de 100000 ppm, tal como, por exemplo, 500 ppm a cerca de 10000 ppm, tal como, por exemplo, cerca de 500 ppm a cerca de 4000 ppm, tal como, por exemplo, cerca de 1000 ppm a cerca de 5000 ppm, tal como, por exemplo, cerca de 2000 ppm a cerca de 4000 ppm, tal como, por exemplo, cerca de 50 ppm, cerca de 100 ppm, cerca de 500 ppm, cerca de 1000 ppm, cerca de 2000 ppm, cerca de 3000 ppm, cerca de 4000 ppm, cerca de 5000 ppm, cerca de 6000 ppm, cerca de 7000 ppm, cerca de 8000 ppm, 9000 ppm ou cerca de 10000 ppm.
[00039] Opcionalmente, pode ser adicionada uma certa quantidade de água à mistura da substância capaz de formar uma fase separada com as impurezas presentes na matéria- prima e a matéria-prima na etapa b). A quantidade de água pode ser de cerca de 0,05 % em peso a cerca de 10 % em peso, tal como, por exemplo, cerca de 0,1 % em peso a cerca de 5 % em peso, tal como, por exemplo, cerca de 0,2 % em peso, cerca de 0,5 % em peso, cerca de 13 % em peso ou cerca de 4 % em peso da mistura capaz de formar uma fase separada com as impurezas presentes na matéria-prima.
[00040] De acordo com a invenção, o processo de purificação ocorre sob aquecimento. No processo acima descrito, o aquecimento ocorre na etapa c). A mistura é assim aquecida até à temperatura desejada e mantida à temperatura desejada durante um certo período de tempo. A temperatura de aquecimento na etapa c) é de cerca de 150 °C a cerca de 350 °C, tal como, por exemplo, cerca de 200 °C a cerca de 280 °C, tal como, por exemplo, cerca de 200 °C, cerca de 230 °C, cerca de 260 °C, cerca de 280 °C ou cerca de 290 °C.
[00041] O tempo durante o qual a mistura é aquecida e mantida à temperatura desejada é de cerca de 1 minuto a cerca de 420 minutos, tal como, por exemplo, cerca de 10 minutos a cerca de 180 minutos, como por exemplo, cerca de 5 minutos a cerca de 60 minutos, como por exemplo, cerca de 10 minutos a cerca de 60 minutos, cerca de 20 minutos, cerca de 30 minutos, cerca de 40 minutos, cerca de 50 minutos ou cerca de 60 minutos, ou cerca de 5 minutos, cerca de 10 minutos, cerca de 20 minutos, cerca de 30 minutos, cerca de 40 minutos, cerca de 50 minutos, cerca de 60 minutos, cerca de 90 minutos ou cerca de 180 minutos.
[00042] Idealmente, o tempo durante o qual a temperatura desejada é mantida é de cerca de 5 minutos a cerca de 60 minutos.
[00043] O contato suficiente entre a substância adicionada e a matéria-prima deve ser possibilitado por qualquer método adequado, por exemplo, mistura antes ou durante o aquecimento da mistura. A mistura pode ser feita, por exemplo, mexendo. A agitação pode ser conseguida por meios convencionais, tais como, por exemplo, agitação mecânica. A agitação pode ser feita em, por exemplo, cerca de 100 rpm, ou cerca de 300 rpm, ou cerca de 500 rpm, ou cerca de 1000 rpm.
[00044] Após o processo de aquecimento na etapa c), qualquer água presente na mistura pode ser opcionalmente removida. A remoção de água pode aliviar a separação das fases da mistura. Este poderia ser o caso quando se utiliza materiais de pré-cobertura em filtração que podem ficar entupidos pelo excesso de água. A remoção da água pode ocorrer na etapa d) no processo de acordo com a invenção. A remoção pode ocorrer por qualquer técnica adequada que possa ser, por exemplo, evaporação instantânea ou qualquer separação ou remoção de vapor-líquido adequada por separação física em que a camada de água é separada do resto da mistura. Assim, a água pode, opcionalmente, ser removida antes da remoção de quaisquer outros componentes, como visto na etapa e), no processo de acordo com a invenção.
[00045] De acordo com o processo da presente invenção, a etapa a) pode ser opcionalmente precedido por uma etapa em que qualquer água presente pode ser removida por qualquer uma das técnicas aqui discutidas.
[00046] O teor de água da mistura pode ser limitado devido a restrições do equipamento: maior teor de água leva a maior tolerância à pressão do equipamento. Assim, pode ser econômico limitar o teor de água da matéria-prima ou da substância adicionada. A matéria-prima pode, portanto, ser seca antes da etapa a). Por exemplo, óleo de palma de lodo ou óleo de pirólise pode conter níveis tão elevados de água.
[00047] Os compostos formados por qualquer reação com a substância capaz de formar uma fase separada com as impurezas presentes na matéria-prima ou sua quelação, podem ser removidos por qualquer técnica adequada na etapa e). Tal técnica pode ser, por exemplo, filtração, sedimentação, centrifugação, branqueamento, degomagem, lavagem com água ou sedimentação gravitacional ou qualquer combinação destes.
[00048] Dependendo do processo catalítico pretendido, existe um nível de purificação alvo específico da matéria- prima que deve ser obtido na purificação da matéria-prima. O nível de impurezas (metais, P, N, Cl) toleradas pelo processo catalítico depende do tipo e configuração do processo, do tipo de catalisador, do processo de reciclagem e regeneração do catalisador e deve ser definido separadamente para cada processo.
[00049] As impurezas são removidas na forma de, por exemplo, sais de fosfatos ou sulfatos. O nível de impurezas removidas pode ser otimizado para se adequar ao processo catalico pretendido, por exemplo, dosagem da substância e condições de operação.
[00050] A presente invenção também se refere a uma matéria-prima purificada que pode ser obtida por um processo de acordo com a invenção.
[00051] Em um outro aspecto, a invenção se refere à utilização da matéria-prima purificada que pode ser obtida por um processo de acordo com a invenção.
[00052] A utilização pode estar relacionada com operações padrão em, por exemplo, indústria de refinaria de petróleo e pode, por exemplo, ser craqueamento catalítico, craqueamento termo-catalítico, hidrotratamento catalítico, craqueamento catalítico fluido, cetonização catalítica, esterificação catalítica, desidratação catalítica.
[00053] Em particular, o uso da matéria-prima purificada obtenível por um processo de acordo com a invenção pode referir-se a craqueamento termo-catalítico, hidrotratamento catalítico, craqueamento catalítico em leito fluidizado.
[00054] Além disso, a invenção se refere a um método para craqueamento catalítico, craqueamento termo-catalítico, hidrotratamento catalítico, craqueamento catalítico fluido, cetonização catalítica, esterificação catalítica ou desidratação catalítica de uma matéria-prima purificada, em que a matéria-prima é obtida por um processo de acordo com a invenção.
[00055] Além disso, a invenção se refere à utilização de uma matéria-prima em um processo de purificação de um produto de matéria-prima, compreendendo a referida matéria- prima qualquer um dos seguintes: a) teor de ferro (Fe) superior a 1 ppm b) teor de sódio (Na) superior a 1 ppm c) um teor de fósforo (P) superior a 20 ppm e em que a matéria-prima é purificada por um processo de acordo com a presente invenção.
[00056] O processo da presente invenção foi comparado com o desempenho da degomagem com diferentes matérias-primas e diferentes ácidos.
[00057] A alimentação com ácido fosfórico (PA, concentrao de 85 %) e / ou água foi aquecida em um reator de pressão com agitação de 1 litro até a temperatura desejada (220-280) e mantida durante 30-60 min sob agitação a 500 rpm. O reator foi resfriado para ca. 50 °C e aberto. O produto de óleo foi filtrado a 85 °C através de papel de filtro de 2 μm ou primeiro evaporado em um evaporador rotativo antes da filtração.
[00058] O óleo filtrado foi analisado quanto às impurezas.
[00059] Os testes de desengorduramento foram realizados seguindo as seguintes etapas: • O alimento foi pré-aquecido a 85 °C quando o piche de talóleo foi usado como alimento e a 60 °C quando óleos e gorduras foram usados como alimento. • Ácido fosfórico (PA, concentração de 85 %) foi adicionado para alimentar a 85 °C e 60 °C, respectivamente. Após a adição de ácido, a mistura foi misturada durante 2 minutos por mistura elevada (8000 rpm) e depois 5 minutos com mistura mais lenta (500 rpm). • 3 % em peso de água pura foi adicionada a 85 °C e 60 °C, respectivamente, quando foi adicionada água. A mistura foi realizada durante 2 minutos por mistura de alta velocidade (8000 rpm) e 60 minutos com mistura mais lenta (500 rpm). • A mistura tratada foi centrifugada (modo batelada em laboratório) com 4300 rpm por 30 minutos a 85 °C ou 60 °C, respectivamente. • As frações de leo e gordura foram cuidadosamente separadas acima da fase de gomas-água. • As frações separadas de leo e gordura foram filtradas com funil de Büchner (2 μm, 85 °C).
[00060] O leo filtrado foi analisado quanto às impurezas.
[00061] Duas amostras diferentes de piche de talóleo com diferentes níveis de impurezas foram testadas. TOP (1) continha altos níveis de impurezas e TOP (2) continha níveis mais baixos de impurezas. O teor de impurezas nas alimentações é mostrado na Tabela 1.
[00062] O piche de talóleo (TOP), fração de fundo residual do processo de destilação de talóleo, foi tratado por degomagem (85 °C, teste comparativo) e tratamento térmico (230 °C / 1h) de acordo com o processo da presente invenção. As quantidades de ácido fosfórico adicionadas foram 2000 ppm ou 4000 ppm para TOP (1) e 750 ppm, 1000 ppm ou 2000 ppm para TOP (2). O tratamento térmico foi testado com e sem adição de água. Os resultados dos tratamentos são apresentados na Tabela 1.
[00063] A degomagem de TOP (1) (alta impureza) resultou na purificação insatisfatória das perdas de Na e Fe e óleo (3 a 6 % em peso na escala laboratorial). O tratamento térmico com a mesma dosagem química resultou em um resultado de purificação significativamente melhor e perdas de óleo 80 % menores (ca. 0,5 % em peso) do que as perdas de óleo da degomagem.
[00064] Tratamento de TOP (2) de baixa impureza resultou em resultados similares para tratamento de degomagem e calor, entretanto, as perdas de óleo de degomagem (cerca de 1,5 % em escala laboratorial, até 18 % em operação contínua) são significativamente maiores do que para tratamento térmico (cerca de 0,3 a 0,5% em peso).Tabela 1. Tratamento do piche de talóleo por degomagem (Deg.) E tratamento térmico (HT).
[00065] Óleos de palma de lodo (SPO) são óleos usados coletados de lagoas localizadas perto de moinhos de dendê. Duas amostras diferentes de SPO com diferentes níveis de impurezas foram testadas, SPO (1) apresentou alto nível de impurezas e SPO (2) apresentou menor nível de impurezas. SPO (1) foi tratado termicamente a 230 / 1h e SPO (2) a 220 / 1h. Os resultados para o tratamento de purificação de SPOs são apresentados na Tabela 2.
[00066] O degomagem do SPO (1) deu um resultado de purificação insatisfatório, a menos que o tratamento de dupla degomagem fosse realizado, o que resultava em altas perdas de óleo (12 % em peso). O mesmo e melhor resultado em termos de teor de metal foi obtido pelo tratamento térmico da mesma alimentação com adição de ácido fosfórico resultando em perdas de óleo significativamente mais baixas (0,8 % em peso).
[00067] O SPO (2) de baixo nível de impureza foi purificado por dosagem mais baixa de ácido fosfórico do que o SPO (1). Os resultados mostram que o tratamento com adição de ácido é necessário para diminuir o nível de Fe e Ca.Tabela 2. Tratamento do óleo de palma de lodo por degomagem (Deg) e tratamento térmico (HT).
[00068] A gordura animal foi tratada termicamente com diferentes doses de ácido fosfórico e diferentes temperaturas. O resultado da análise das amostras filtradas é apresentado na Tabela 3. A Figura 2 apresenta o nível de sódio das amostras filtradas tomadas durante o tratamento em um reator de pressão. A Tabela 4 apresenta os resultados do tratamento térmico realizado com diferentes dosagens de ácidos. A figura 3 apresenta o nível de sódio das amostras filtradas tomadas durante o tratamento em reator de pressão.
[00069] Estes resultados mostram o impacto das condições de tratamento acima de 200 °C. Uma dose ideal de ácido deve ser encontrada para obter a purificação idealTabela 3. Tratamento da gordura animal a diferentes temperaturas com 1000 ppm PA. Os resultados após o tratamento térmico são para amostras filtradas após 60 min de tratamento.Tabela 4. Tratamento de gordura animal a diferentes temperaturas com 0 ppm, 500 ppm, 1000 ppm e 2000 ppm de adição de ácido fosfórico. Os resultados após o tratamento térmico são para amostras filtradas após 60 min de tratamento.
[00070] A gordura animal foi tratada termicamente com 1000 ppm de ácido sulfúrico (concentração de 98 %) ou ácido fosfórico (adicionado a uma concentração de 85 %) a 250/30 min em reator de pressão. O resultado das amostras filtradas é apresentado na Tabela 5.
[00071] O tratamento térmico da gordura animal com adição de ácido de acordo com a invenção resultou em melhor pureza do que o tratamento térmico sem adições. O ácido sulfúrico foi ligeiramente mais eficaz no aumento da purificação de gordura animal, no entanto, um pouco mais precipitado separado na filtração (0,7 % em peso da alimentao original em comparação com 0,3 % em peso no tratamento com ácido fosfórico).Tabela 5. Tratamento da gordura animal. Os resultados após o tratamento térmico são para amostras filtradas.
[00072] Em concretizações específicas, a invenção também se refre aos seguintes itens: 1. Um processo para purificar uma matéria-prima, o processo compreendendo as etapas de: a) fornecer uma matéria-prima, b) adicionar à matéria-prima uma substância capaz de formar uma fase separada com impurezas presentes na matéria- prima, c) aquecer a mistura b), d) opcionalmente remover a água, e) remover a fase separada da matéria-prima tratada termicamente para obter uma matéria-prima purificada. 2. O processo, de acordo com o item 1, em que a matéria- prima é de origem fóssil ou não fóssil, tal como, por exemplo, gorduras, ceras ou óleos ou quaisquer misturas destes. 3. O processo de acordo com o item 1, em que a matéria- prima compreende um ou mais piches de talóleo ou a fração de fundo residual dos processos de destilação de talóleo, óleos ou gorduras de base animal, óleo ou gordura de vegetal ou à base de plantas, tal como, por exemplo, óleo de palma de lodo ou óleo de cozinha usado, óleos microbiais ou de algas, ácidos graxos livres ou quaisquer lipídeos contendo fósforo e / ou metais, óleos originários de leveduras ou produtos de mofo, óleos oriundos de biomassa, de nabo silvestre, óleo de canola, óleo de colza, talóleo, óleo de girassol, óleo de soja, óleo de cânhamo, óelo de oliva, óleo de linhaça, óleo de algodão, óleo de mostarda, óleo de palma, óleo de amendoim, óleo de rícino, óleo de côco, gorduras animais como sebo, sebo fundido, gordura de baleia, gorduras alimentares recicladas, materiais de partida produzidos por engenharia genética e materiais biológicos de partida produzidos por micróbios, como algas e bactérias ou quaisquer misturas das referidas matérias-primas. 4. O processo, de acordo com o item 1, em que a matéria- prima compreende óleos de lubrificação usados ou gastos. 5. O processo, de acordo com qualquer um dos itens precedentes, em que as impurezas são, por exemplo, metais alcalinos ou metais alcalinos terrosos, compostos fosforosos ou compostos de ferro. 6. O processo, de acordo com qualquer um dos itens anteriores, em que a substância capaz de formar uma fase separada com as impurezas presentes na matéria-prima é um ácido e / ou um quelante. 7. O processo, de acordo com qualquer um dos itens precedentes, em que o ácido é um não-oxoácido ou uma mistura de não oxoácidos, um oxoácidos inorgânico ou uma mistura de oxoácidos inorgânicos. 8. O processo, de acordo com qualquer um dos itens precedentes, em que o ácido é selecionado de um ou mais de ácido fosfórico, ácido polifosfórico, ácido metafosfórico, ácido pirofosfórico, ácido peroxomonofosfórico, ácido hipofosfórico, ácido difosfórico, ácido fosfônico, ácido difosfônico, ácido fosfínico, ácido sulfúrico, ácido sulfuroso, ácido dissulfúrico, ácido peroxomonossulfúrico, ácido peroxodisulfúrico, ácido tiossulfúrico, ácido ditiónico, ácido disulfúrico, ácido tiossulfuroso, ácido ditionoso, ácido sulfoxílico, ácidos politiônicos ou quaisquer misturas destes. 9. O processo, de acordo com qualquer um dos itens precedentes, em que o ácido é selecionado de um ou mais de ácido fosfórico, ácido polifosfórico, ácido metafosfórico, ácido pirofosfórico, ácido peroxomonofosfórico, ácido hipofosfórico, ácido difosfórico, ácido fosfônico, ácido difosfônico, ácido fosfínico. 10. O processo, de acordo com qualquer um dos itens precedentes, em que o ácido é selecionado de um ou mais ácido sulfúrico, ácido sulfuroso, ácido dissulfúrico, ácido peroxomonossulfúrico, ácido peroxodisulfúrico, ácido tiossulfúrico, ácido ditiônico, ácido dissulfuroso, ácido tiossulfuroso, ácido ditionoso, ácido sulfoxílico, ácidos politiônicos. 11. O processo, de acordo com qualquer um dos itens precedentes, em que o ácido é ácido fosfórico. 12. O processo, de acordo com qualquer um dos itens precedentes, em que o ácido é ácido sulfúrico. 13. O processo, de acordo com qualquer um dos itens precedentes, em que a substância capaz de formar uma fase separada com as impurezas presentes na matéria-prima é um quelante ou uma mistura de quelantes. 14. O processo, de acordo com qualquer um dos itens precedentes, em que o quelante ou uma mistura de agentes quelantes é selecionado de DTPA (ácido dietilenotriamino pentacético), EDTA (ácido etilenodiaminotetracético), NTA (ácido nitrilotriacético) ou quaisquer misturas dos mesmos. 15. O processo, de acordo com qualquer um dos itens precedentes, em que a quantidade de ácido é, por exemplo, cerca de 50 ppm a cerca de 100000 ppm, tal como, por exemplo, 500 ppm a cerca de 10000 ppm, tal como, por exemplo, cerca de 500 ppm a cerca de 4000 ppm, tal como, por exemplo, cerca de 1000 ppm a cerca de 5000 ppm, tal como, por exemplo, cerca de 2000 ppm a cerca de 4000 ppm, tal como, por exemplo, cerca de 50 ppm, cerca de 1000 ppm, cerca de 2000 ppm, cerca de 3000 ppm, cerca de 4000 ppm, cerca de 5000 ppm, cerca de 6000 ppm, cerca de 7000 ppm, cerca de 8000 ppm, 9000 ppm ou cerca de 10000 ppm. 16. O processo, de acordo com qualquer um dos itens precedentes, em que a temperatura de aquecimento na etapa c) é de cerca de 150 °C a cerca de 350 °C, tal como, por exemplo, cerca de 200 °C a cerca de 280 °C, tal como, por exemplo, cerca de 200 °C, cerca de 230 °C, cerca de 260 °C, cerca de 280 °C ou cerca de 290 °C. 17. O processo, de acordo com qualquer um dos itens precedentes, em que o aquecimento na etapa c) é mantido na mistura durante cerca de 1 minuto a cerca de 420 minutos, tal como, por exemplo, cerca de 10 minutos a cerca de 180 minutos, como por exemplo, cerca de 5 minutos a cerca de 60 minutos, como por exemplo, cerca de 10 minutos a cerca de 60 minutos, tal como cerca de 20 minutos, cerca de 30 minutos, cerca de 40 minutos, cerca de 50 minutos ou cerca de 60 minutos. 18. O processo, de acordo com qualquer um dos itens anteriores, em que o aquecimento na etapa c) é mantido na mistura durante cerca de 5 minutos a cerca de 60 minutos. 19. O processo de acordo com qualquer um dos itens precedentes, em que a água na etapa d) é removida por evaporação instantânea ou qualquer separação de líquido de vapor adequado ou removida por separação física em que a camada de água é separada. 20. O processo, de acordo com qualquer um dos itens anteriores, em que a água é opcionalmente removida antes da remoção da fase separada formada na etapa e). 21. O processo de acordo com qualquer um dos itens anteriores, em que na etapa e) a fase separada formada na matéria-prima é removida por filtração, centrifugação ou sedimentação gravitacional, branqueamento, degomagem, lavagem com água, filtração ou uma combinação dos mesmos. 23. O processo, de acordo com qualquer um dos itens precedentes, em que a mistura resultante após as etapas c) ou d) é um volume reduzido por, por exemplo, evaporação ou evaporação instantânea antes da filtração na etapa e). 24. O processo, de acordo com qualquer um dos itens anteriores, em que a etapa a) é opcionalmente precedido por uma etapa em que a água é removida. 25. Uma matéria-prima purificada obtida por um processo de acordo com qualquer um dos itens 1-24. 26. Uso de uma matéria-prima obtenível por um processo de acordo com qualquer um dos itens 1-24 para craqueamento catalítico, craqueamento termo-catalítico, hidrotratamento catalítico, craqueamento catalítico fluido, cetonação catalítica, esterificação catalítica ou desidratação catalítica. 27. Um método para craqueamento catalítico, craqueamento termo-catalítico, hidrotratamento catalítico, craqueamento catalítico fluido, cetonização catalítica, esterificação catalítica ou desidratação catalítica de uma matéria-prima purificada, em que a matéria-prima é obtida por um processo de acordo com qualquer um dos itens 1-24. 28. Uso de uma matéria-prima num processo de purificação de um produto de matéria-prima para hidrotratamento catalítico, craqueamento termo-catalítico, compreendendo a referida matéria-prima qualquer um dos seguintes: a) teor de ferro (Fe) superior a 1 ppm b) teor de sódio (Na) superior a 1 ppm c) um teor de fósforo (P) superior a 20 ppm.
Claims (16)
1. Processo para purificar uma matéria-prima, o processo caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) fornecer uma matéria-prima, em que a matéria-prima é de origem fóssil ou não fóssil ou uma mistura das mesmas, ou selecionada de gorduras, ceras ou óleos ou quaisquer misturas destes, b) adicionar à matéria-prima ácido fosfórico ou ácido sulfúrico formando uma fase separada com impurezas presentes na matéria-prima, 1) ajustar o teor de água da matéria-prima na etapa b) para 0,05% em peso a de 10 % em peso, c) aquecer a mistura b) a uma temperatura de 200 °C a 280 °C, d) opcionalmente remover a água, e) remover a fase separada da matéria-prima tratada termicamente para obter uma matéria-prima purificada.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima compreende um ou mais piches de talóleo ou a fração de fundo residual dos processos de destilação de talóleo, óleos ou gorduras de base animal, óleos ou gorduras vegetais ou à base de plantas, tal como, por exemplo, óleo de palma de lodo ou óleo de cozinha usado, óleos microbiais ou de algas, ácidos graxos livres ou quaisquer lipídeos contendo fósforo e / ou metais, óleos originários de leveduras ou produtos de mofo, óleos oriundos de biomassa, óleo de nabo silvestre, óleo de canola, óleo de colza, talóleo, óleo de girassol, óleo de soja, óleo de cânhamo, óelo de oliva, óleo de linhaça, óleo de algodão, óleo de mostarda, óleo de palma, óleo de amendoim, óleo de rícino, óleo de côco, gorduras animais como sebo, sebo fundido, gordura de baleia, gorduras alimentares recicladas, materiais de partida produzidos por engenharia genética e materiais biológicos de partida produzidos por micróbios, como algas e bactérias ou quaisquer misturas das referidas matérias-primas.
3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima compreende um ou mais de gordura animal, piche de talóleo, óleo de palma de lodo ou óleo de cozinha usado ou quaisquer combinações dos mesmos.
4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima compreende óleos de lubrificação usados ou gastos.
5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as impurezas são metais alcalinos ou metais alcalinos terrosos, compostos fosforosos ou compostos de ferro.
6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a substância capaz de formar uma fase separada com as impurezas presentes na matéria-prima é um ácido e um quelante.
7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o ácido é ácido fosfórico.
8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o ácido é ácido sulfúrico.
9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a quantidade de ácido é de 50 ppm a 100000 ppm.
10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o aquecimento na etapa c) é mantido na mistura durante 1 minuto a 420 minutos.
11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o aquecimento na etapa c) é mantido na mistura durante 5 minutos a 60 minutos.
12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a água na etapa d) é removida por evaporação instantânea ou qualquer separação de líquido de vapor adequada ou removida por separação física em que a camada de água é separada.
13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que na etapa e) a fase separada formada na matéria-prima é removida por filtração, centrifugação ou sedimentação gravitacional, branqueamento, degomagem, lavagem com água, filtração ou uma combinação dos mesmos.
14. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a mistura resultante após as etapas c) ou d) é um volume reduzido por evaporação ou evaporação instantânea antes da filtração na etapa e).
15. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que a etapa a) é opcionalmente precedida por uma etapa em que a água é removida.
16. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que a referida matéria-prima compreende qualquer um dos seguintes: a) teor de ferro (Fe) superior a 1 ppm; b) teor de sódio (Na) superior a 1 ppm; e c) um teor de fósforo (P) superior a 20 ppm.
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