BR112020005749A2 - produção de combustíveis renováveis - Google Patents
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Abstract
A presente revelação refere-se a métodos para a produção de combustíveis de transporte de recursos alimentares parafínicos renováveis. Os métodos aqui revelados apresentam um processo ecologicamente correto para uso de recursos alimentares parafínicos renováveis de várias fontes. Os recursos alimentares parafínicos renováveis podem ser usados para produzir uma variedade de combustíveis hidrocarbonetos, incluindo gasolina renovável. A revelação também se refere a produtos de combustível e recursos de mistura de combustível produzidos de recursos alimentares parafínicos renováveis.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEIS RENOVÁVEIS".
[0001] O presente pedido reivindica prioridade ao Pedido Provisório US. Nº. 62/563.577, depositado em 26 de setembro de 2017, que é aqui incorporado por referência.
[0002] Esta invenção se relaciona à produção de hidrocarbonetos de recursos alimentares parafínicos renováveis.
[0003] Os biocombustíveis que podem ser produzidos de recursos domésticos renováveis oferecem uma alternativa aos combustíveis à base de petróleo. De modo a encorajar a produção e consumo de biocombustíveis nos Estados Unidos, agências reguladoras tem tomado medidas para autorizar e incentivar a produção aumentada de combustíveis de fontes renováveis. O Programa Padrão de Combustúvel de Baixo Carbono da Califórnia (LCFS) requer produtores de combustíveis à base de petrólelo para reduzir a intensidade de carbono de seus produtos, começando com um quarto de um por cento em 2011, e culminando em uma redução total de 10 por cento em 2020. Importadores de petróleo, refinarias, e distribuidores podem, ou desenvolverem seus próprios produtos de combustível de baixo carbono, ou comprarem Créditos de LCFS de outras companhias que desenvolvem e vendem combustíveis alternativos de baixo carbono.
[0004] Do mesmo modo, o Congresso dos Estados Unidos criou o programa Padrão de Combustível Renovável (RFS) para reduzir emissões de gás de estufa e expandir o setor de combustíveis renováveis da nação, enquanto que reduzindo de pendência de óleo importado. Este programa foi autorizado sob o Ato de Política de Energia de 2005, e o programa foi adicionalmente expandido sob o Ato de Independência e Segurança de Energia de 2007. Sendo uma política nacional, o programa de RFS requer a substituição ou redução de um combustível de transporte à base de petróleo, óleo de aquecimento, ou combustível de jato com um certo volume de combustível renovável. As quatro categorias de combustível renovável sob o programa de RFS incluem diesel à base de biomassa, biocombustível celulósico, biocombustível avançado, e combustível renovável total.
[0005] Os métodos de produção de biocombustível comerciais atuais incluem esterificação de triglicerídeos, gorduras, e ácidos graxos, transesterificação de ésteres graxos, fermentação de açúcares, atualização catalítica de açúcares, e métodos de biogás- e biomassa-para-líquidos. Estes métodos têm sido principalmente focalizados na produção de etanol e biodiesel, e não têm sido muito bem-sucedidos “para produção de grandes quantidades de combustíveis renováveis não oxigenados. Contudo, a produção de hidrocarbonetos renováveis ajudará os produtores a encontrarem normas ambientais aumentadas, e oferecem uma alternativa atrativa para os consumidores que estão interessados em altarnativas de combustível ecológico que são substituições para componentes de hidrocarboneto não renováveis. Desse modo, existe uma necessidade na indústria de métodos comercialmente viáveis para a produção de combustíveis de fontes renováveis.
[0006] A presente revelação proporciona um método para produção de um produto hidrocarboneto renovável de recursos alimentares parafínicos renováveis. O método pode compreender proporcionar o recurso alimentar parafínico renovável, e converter o recurso alimentar parafínico renovável em um produto hidrocarboneto renovável em uma unidade de craqueamento. O recurso alimentar parafínico renovável pode ser obtido de várias fontes. Em alguns aspectos, o recurso alimentar parafínico renovável pode ser provido por hidrotratamento de gordura renovável e recursos alimentares de óleo renováveis. O produto hidrocarboneto renovável pode incluir um número de frações diferentes, incluindo gasolina, diesel, e combustível de aviação. As condições para a produção do produto hidrocarboneto renovável podem ser ajustadas para favorecer a produção de uma fração sobre outras. Por exemplo, as condições de produção podem ser ajustadas para favorecer a produção de um produto hidrocarboneto renovável tendo uma fração de gasolina como o constituinte maior ou principal.
[0007] Alguns aspectos da presente revelação são direcionados a processo para produção de um produto de combustível de hidrocarboneto renovável compreendendo as etapas de proporcionar um recurso alimentar parafínico renovável, e reagir o recurso alimentar parafínico renovável em uma zona de reação sob condições suficientes para craquear pelo menos uma porção do recurso alimentar parafínico renovável para produzir um produto de combustível de hidrocarboneto renovável. Em alguns aspectos, a etapa de reação compreende craqueamento catalítico de fluido.
[0008] Algumas concretizações da revelação são direcionadas a um produto de combustível de hidrocarboneto renovável tendo uma característica de razão isotópica **C de uma mistura de petróleo, e pelo menos 1% em volume de origem de não petróleo, e compreendendo menos do que cerca de 5% de coque. Algumas concretizações são direcionadas a um produto de hidrocarboneto renovável misturado compreendendo um primeiro componente compreendendo um produto de combustível de hidrocarboneto renovável tendo uma característica de razão isotópica **C de uma mistura de petróleo, e pelo menos 1% em volume de origem de não petróleo, e compreendendo menos do que cerca de 5% de coque, e um segundo componente compreendendo pelo menos um de um ou mais produtos combustíveos de petróleo, e um ou mais combustíveis renováveis.
[0009] A Figura 1 é um fluxograma representando as etapas envolvidas na produção de um produto hidrocarboneto renovável, por exemplo, gasolina renovável.
[0010] A Figura 2 é um fluxograma representando etapas envolvidas na produção de um produto hidrocarboneto renovável, e usos potenciais do produto hidrocarboneto renovável, incluindo vendas e processamento posterior.
[0011] Várias características e detalhes vantajosos são explanados mais completamente com referência às concretizações não limitantes que são ilustradas no desenho acompanhante e detalhados na seguinte descrição. Deve ser compreendido, contudo, que a descrição detalhada e os exemplos específicos, enquanto que indicando concretizações da invenção, são dados por meio de ilustração somente, e não por meio de limitação. Várias substituições, modificações, adições, e/ou rearranjos se tornarão aparentes àqueles técnicos no assunto a partir desta revelação.
[0012] Na seguinte descrição, detalhes específicos numerosos são providos para proporcionar uma compreensão completa das concretizações reveladas. Um técnico no assunto reconhecerá, contudo, que a invenção pode ser praticada sem um ou mais dos detalhes específicos, ou com outros métodos, componentes, materiais, e assim por diante. Em outros exemplos, estruturas bem conhecidas,
materiais, ou operações não são mostrados ou descritos em detalhe para evitar aspectos obscuros da invenção.
[0013] A presente revelação proporciona um método para produção de um produto de combustível de hidrocarboneto renovável de um recurso alimentar parafínico renovável. O recurso alimentar parafínico renovável pode ser provido de várias fontes. Em alguns aspectos, o recurso alimentar parafínico é provido por hidrotratamento de gordura renovável e recursos alimentares de óleo renováveis. Em alguns aspectos, o recurso alimentar parafínico renovável é provido por hidrotratamento de gordura renovável e recursos alimentares de óleo renováveis, e mistura da gordura renovável hidrotratada e recursos alimentares de óleo renováveis com outras correntes de hidrocarboneto, incluindo óleo cru, óleo de gás, óleos combustíveis, diesel, e outros destilados de petróleo. O recurso alimentar parafínico renovável é então processado em uma unidade de craqueamento, por exemplo, uma unidade de craqueamento catalítico de fluido, para produzir o produto de combustível de hidrocarboneto renovável. O produto combustível renovável pode incluir um número de frações, incluindo, mas não limitado a, um gás combustível, etileno, propileno, butileno, LPG, nafta, gasolina, diesel, óleos de ciclo, óleo de ciclo leve, e "cat units bottoms "(Pasta fluida/Óleo de decantar). O produto de combustível de hidrocarboneto renovável pode ser adicionalmente refinado, por exemplo, separado em frações de constituinte e/ou misturado com outros hidrocarbonetos, tais como hidrocarbonetos à base de petróleo, ou um ou mais combustíveis renováveis, por exemplo, etanol, para produzir um produto combustível misturado de hidrocarboneto renovável. O processo de produção é flexível; as condições de craqueamento podem ser alteradas de modo a favorecer a produção seletiva de uma ou mais frações.
[0014] Geralmente, na etapa de proporcionar recursos alimentares parafínicos renováveis, as gorduras renováveis e óleos renováveis usados no processo de hidrotratamento são predominantemente gorduras e óleos de não petróleo. As gorduras renováveis e óleos renováveis podem se originar de fontes de planta e animal. As gorduras e óleos podem incluir óleo de cozimento usado, óleo de cozimento reciclado, óleo de cozimento gasto, óleo vegetal usado, óleo vegetal reciclado, óleo vegetal gasto, óleos fundidos, gorduras animais, sebo, gordura de porco, gordura de frango, óleos de peixe, graxa amarela, gordura de aves, óleos de alga, óleos derivados de alga, óleo de soja, óleo de palma, ácidos graxos de palma, óleos derivados de planta tais como óleo de milho, óleo de canola, óleo de pinhão manso, óleo de oliva, ácidos graxos, e óleos de semente, e similares. Em uma concretização, o recurso alimentar compreende pelo menos 10% de óleo de cozimento usado. Em concretizações, o recurso usado compreende pelo menos 10% de óleo de molho usado. Em concretizações adicionais, o recurso alimentar compreende pelo menos 10% de óleo de cozimento usado e pelo menos 10% de óleo de milho usado. As gorduras e óleos renováveis podem ser usados sozinhos, ou podem ser usados em combinação. Gorduras e óleos de grau de baixa qualidade são costumeiramente usados para, ou, em alguns exemplos, reciclados em recursos alimentares animais, cuidado pessoal, e produtos domésticos, tais como sabão e detergente. A presente revelação proporciona um método para emplrego de novos e/ou reciclados gorduras e óleos renováveis como recursos alimentares para a produção de combustíveis renováveis tais como gasolina, diesel, e combustível de aviação, e intermediários químicos, tais como eteleno, propileno e butileno.
[0015] Em alguns aspectos, um processo para produção de um produto de combustível de hidrocarboneto renovável de um recurso alimentar parafínico renovável, é provido. Um produto de combustível de hidrocarboneto renovável inclui um hidrocarboneto renovável que pode ser adicionalmente refinado, e um recurso de mistura de hidrocarboneto renovável que pode ser adicionalmente processado para produzir um produto vendável. O processo inclui proporcionar um recurso alimentar parafínico renovável e reagir pelo menos uma porção do recurso alimentar parafínico renovável em uma zona de reação sob condições suficientes para craquear pelo menos uma porção do recurso alimentar parafínico renovável para produzir uma corrente de produto compreendendo um produto de combustível de hidrocarboneto renovável, ou parcialmente renovável.
[0016] O recurso alimentar parafínico renovável pode ser provido de várias fontes. Em alguns aspectos, o recurso alimentar parafínico renovável pode ser provido por hudrotratamento (e opcionalmente, e, opcionalmente, isomerização, desparafinação, e/ou hidrocraqueamento) de um recurso alimentar renovável (por exemplo, gorduras renováveis e/ou óleos renováveis). A etapa de proporcionar o recurso alimentar parafínico renovável pode adicionalmente compreender mistura do recurso alimentar renovável hidrotratado com uma alimentação adicional. Em alguns aspectos, o hidrotratamento do recurso alimentar renovável envolve contatar o recurso alimentar renovável com um catalisador na presença de hidrogênio a temperatura elevada para produzir um recurso alimentar renovável hidrotratado, que pode ser adicionalmente hidro-processado ou isomerizado. O hidrotratamento é compreendido por se referir amplamente a processos que tratam de um recurso alimentar com hidrogênio, e reações que ocorrem durante hidrotramento — incluem — hidrodeoxigenação, hidrodessulfurização, hidrodenitrificação, e saturação de olefinas. Os recursos alimentares renováveis podem compreender triglicerídeos e ácidos graxos (tipicamente com comprimentos de cadeia de C12-C24), anidridos, ésteres, e combinações destes. Ésteres podem incluir mono-álcool ésteres e poliol ésteres, tais como triglicerídeos. O processo de hidrotratamento pode ser um processo de hidro-deoxigenação e hidrogenação em que ésteres são clivados, compostos oxigenados incluindo ácidos e álcoois são reduzidos às correspondentes parafinas, e duplas ligações são saturadas. Glicerina pode ser liberada durante clivagem de éster e hidrodeoxigenada para formar propano. O recurso alimentar renovável hidrotratado pode incluir, em adição ao propano, butano. Mais especificamente, algim butano, por exemplo, n-butano, é produzido durante o processo de hidrotratamento. Em alguns aspectos, o butano pode ser separado do recurso alimentar renovável hidrotratado, e alimentado para uma unidade de isomerização onde ele é convertido a isobutano. Em algumas concretizações, duplas ligações são reduzidas durante hidrotratamento. Em alguns aspectos, o processo de hidrotratamento reduz o nível de contaminantes, incluindo, mas não limitado a, Na, Ca, Mg, K, P, S, N, CI, Si, Mg, K, AL, e compostos oxigenados. O recurso alimentar renovável pode ser misturado com uma alimentação de petróleo antes de ou durante a etapa de hidrotratamento. O processo de hidrotratamento pode ser realizado a uma pressão variando de cerca de 100 psig a cerca de
3.400 psig, de preferência a uma pressão variando de cerca de 400 psig a cerca de 1.800 psig. Em alguns aspectos, o processo de hidrotratamento é efetuado a uma temperatura variando de cerca de 250ºC a cerca de 430ºC. Os catalisadores para o processo de hidrotratamento incluem, mas não são limitados a, catalisadores de Ni- Mo e catalisadores de Co-Mo. Em alguns aspectos, a velocidade espacial de hora em hora de líquido do processo de hidrotratamento (LHSV) pode variar de cerca de O a cerca de 2,0 (hr). Um sistema de reação de hidrotratamento preferido inclui pelo menos um reator, cada do qual tem pelo menos um ou mais leitos de catalisador. Em algumas concretizações, o processo de hidrotratamento é realizado em um reator de hidrotratamento pelo menos três leitos.
[0017] Enquanto que o precedente descreve várias abordagens para hidrotratamento de um recurso alimentar renovável, outras abordagens podem ser usadas para produzir o recurso alimentar parafínico renovável.
[0018] Em alguns aspectos, o recurso alimentar renovável é pré- tratado antes da etapa de hidrotratamento. O pré-tratamento pode incluir uma ou mais de uma etapa de degomagem, uma etapa de lavagem com água, uma etapa de demetalação, uma etapa de alvejamento, uma etapa de trica de íon, uma etapa de hidrogenação total (ou parcial), uma etapa de remoção de gás ácido, e uma etapa de remoção de água. A degonagem envolve remoção de gomas e compostos de fósforo, tais como fosfolipídeos. A demetalação envolve a remoção de metais, alguns dos quais podem ser danosos aos catalisadores de hidrotratamento. Em alguns aspectos, o processo de demetalação produz um recurso alimentar tendo um nível de contaminante de metal de abaixo de 18 ppm. A remoção de gás ácido inclui remoção de gases tais como CO> e H2S. Cada das etapas de pré-tratamento e de hidrotramento pode envolver o uso de um ou mais catalisadores. O recurso alimentar renovável pode ser misturado com uma alimentação de petróleo antes de ou durante a etapa de pré- tratamento.
[0019] Em alguns aspectos, a etapa de proporcionar o recurso alimentar parafínico renovável compreende misturar o recurso alimentar renovável hidrotratado com um intermediário à base de petróleo, tal como um intermediário à base de petróleo convencional a ser craqueado, incluindo gás óleo, destilados, fundos de torre atmosférica, óleos de ciclo, e/ou óleo cru, em uma quantidade maior do que 0% a menor do que 99% em volume de recurso alimentar renovável hidrotratado. Estas quantidades podem também variar de maior do que 0% a menor do que 80%, maior do que 0% a menor do que 70%, maior do que 0% a menor do que 60%, maior do que 0% a menor do que 50%, maior do que 0% a menor do que 40%, maior do que 0% a menor do que 30%, maior do que 0% a menor do que 20%, e maior do que 0% a menor do que 10%, em cada caso por volume de recurso alimentar renovável hidrotratado. Em alguns aspectos, o recurso alimentar parafínico renovável é reagido em uma unidade de craqueamento essencialmente na ausência de uma etapa de pré- tratamento de remoção de enxofre antes da entrada do recurso alimentar parafínico renovável na unidade de craqueamento.
[0020] Em algumas concretizações, o recurso alimentar parafínico renovável tem uma faixa de ponto de ebulição de 180ºC a 400ºC; se co-processado com recursos alimentares à base de petróleo, a faixa de ponto de ebulição pode ser aumentada além destes níveis. Em alguns aspectos, o recurso alimentar parafínico renovável, derivado de triglicerídeos e ácidos graxos, e ausente de qualquer co- processamento, compreende maios do que 90% de compostos de parafina, e é substancialmente livre de compostos aromáticos; o recurso alimentar parafínico renovável pode conter compostos aromáticos ou naftênicos se ele inclui pelo menos alguns recursos de alimentação à base de petróleo ou outras misturas aromáticas ou naftênicas conhecidas. O petróleo e outros recursos alimentares renováveis podem ser misturados ou adicionados, ou antes, durante ou após, e etapa de pré-tratamento e/ou hidrotratamento. O recurso alimentar parafínico renovável produzido pelos métodos aqui revelados pode ter um ponto de nuvem mais baixo, e/ou ponto de congelamento do que uma contraparte de intermediário à base de petróleo convencional. Em alguns aspectos, o ponto de congelamento do recurso alimentar parafínico renovável pode variar de -50ºC a 50ºC. Em alguns aspectos, a densidade do recurso alimentar parafínico renovável pode varuar de 0,7 a 0,92 gramas por centímetro cúbico.
O recurso alimentar parafínico renovável pode compreender 50 ppm ou menos, de preferência, 10 ppm ou menos, de Na, Ca, Mg, K, P, Mg, K, ou oitros contaminantes, proporcionando não co-processamento.
Em algumas concretizações, o recurso alimentar parafínico renovável tem um teor de oxigênio de menos do que 11%. Em exemplos particulares, O recurso alimentar parafínico renovável tem um teor de oxigênio de menos do que 1%. Em alguns aspectos, o recurso alimentar parafínico renovável é substancialmente livre de ácidos graxos e/ou ésteres graxos.
O recurso alimentar parafínico renovável pode conter propano, resultante de hidrogenação de glicerina.
Em algumas concretizações, pelo menos uma porção de qualquer propano resultante de hidrotratamento de triglicerídeo (isto é, hidrogenação de glicerina a propano), é separada do recurso alimentar renovável hidrotratado, e é alimentada a uma unidade de craqueamento onde ela é craqueada em produtos mais leves.
Em alguns aspectos, o recurso alimentar parafínico renovável tem uma característica de razão isotópica **C de origem de não petróleo para o recurso alimentar parafínico ou, uma característica de razão isotópica *C de uma mistura de origens de petróleo e não petróleo, de acordo com a percentagem por volume de cada componente.
Em alguns aspectos, o recurso alimentar parafínico renovável compreende pelo menos 80% de hidrocarbonetos C8-C20, de preferência, pelo menos 90% de hidrocarbonetos C8-C20 hydrocarbons, e mais de preferência, pelo menos 95% de hidrocarbonetos C8-C20. Em algumas concretizações, o recurso alimentar parafínico renovável é substancialmente livre de aromáticos e enxofre.
Em alguns aspectos, o recurso alimentar parafínico renovável tem um ponto de escoamento na faixa de -18ºC a 50ºC.
Em algumas concretizações, o recurso alimentar parafínico renovável tem um ponto de fulgor maior do que 20ºC.
Em concretizações adicionais,
o recurso alimentar parafínico renovável tem um valor de intensidade de carbono da California Air Resource Board Certified LCFS menor do que 55, conforme definido em https://www.arb.ca.gov/fuels/Icfs/fuelpathways/pathwaytable.htm.
[0021] Opcionalmente, na etapa de provisão do recurso alimentar parafínico renovável, a corrente hidrotratada de recurso alimentar renovável pode ser adicionalmente processada para reduzir o ponto de descoamento do recurso alimentar parafínico renovável provido. Isto pode incluir etapas de refino comumente conhecidas taos como desparafinação, isomerização e/ou hidrocraqueamento. Alternativamente, o recurso alimentar renovável hidrotratado pode ser misturado com outro petróleo ou materiais à base de petróleo renováveis de modo a abaixar o ponto de escoamento do recurso alimentar parafínico renovável provido antes do direcionamento para uma inidade de FCC. O abaixamento do ponto de escoamento para a faixa de -18º'C a 50ºC auxiliará na redução de gelação ou solidificação que pode, de outro modo, ocorrer antes do craqueamento em uma unidade de FCC.
[0022] Em alguns aspectos, condições suficientes para craquear pelo menos uma porção do recurso alimentar parafínico renovável compreende reagir o recurso alimentar parafínico renovável em uma unidade de craqueamento, tal como uma unidade de craqueamento catalítico de fluido ou unidade de hidrocraqueamento. Em alguns aspectos, condições suficientes para craquear pelo menos uma porção do recurso alimentar parafínico renovável compreende contatar o recurso alimentar parafínico renovável com um catalisador de craqueamento catalítico de fluido em um reator de craqueamento catalítico de fluido a elevada temperatura e pressão. Em alguns aspectos, a temperatura pode variar de 400ºC a 800ºC. Em outras concretizações, a temperatura pode variar de cerca de 475ºC a cerca de 600ºC, de preferência de cerca de 490ºC a cerca de 600ºC, e, mais de preferência, de cerca de 500ºC a cerca de 550ºC. Em algumas concretizações, a pressão pode variar de maios do que O a 80 psig. Em outras concretizações, a pressão pode variar de cerca de 5a cerca de 80 psig, de preferência, de cerca de 10 a cerca de 55 psig. O catalisador pode ser um catalisador de aluminosilicato, tal como um catalisador de zeólito, ou outro catalisador comumente usado em um reator de craqueamento fluidizado. Em algumas concretizações, uma razão de catalisador para alimentação de óleo pode variar de cerca de 2:1 a cerca de 20:1 por peso, de preferência, de cerca de 4:1 a cerca de 10:1. Em alguns aspectos, uma razão de vapor de extração do reator/catalisador pode variar de cerca de 0,5 a cerca de 6 libras de vapor/1.000 libras de catalisador, de preferência, cerca de duas libras de vapor/1.000 libras de catalisador. Em algumas concretizações, a composição tem uma razão de catalisador para recurso alimentar variando de 2:1 a 10:1 por peso, e o recurso alimentar parafínico renovável alimentado ao reator tem um teor de oxigênio de menos do que 11%, e é substancialmente livre de ácidos graxos e/ou ésteres graxos. Em algumas concretizações, a quantidade da composição é maior do que 100 quilogramas.
[0023] Em uma concretização específica, o craqueamento do recurso alimentar parafínico renovável é realizado em um reator de leito fluidizado com um catalisador composto de material sólido finamente dividido ou material sólido particulado. Em um aspecto particular, o craqueamento do recurso alimentar parafínico renovável é realizado em uma unidade de craqueamento catalítico de fluido (FCC). Em uma unidade de craqueamento catalítico de fluido, o catalisador é suspenso em uma zona de reação por passagem de líquido, gás, e/ou vapor através das partículas de catalisador. O recurso alimentar parafínico renovável entra em contato com as partículas de catalisador fluidizadas que catalisam a reação de craqueamento. As condições de craqueamento (temperatura, pressão, razão de catalisador para óleo) podem ser ajustadas tal que O processo de craqueamento (rendimento, conversão, seletividade, etc.) encontra as requisições de produção. Durante o processo de craqueamento, coque (material carbonáceo sólido) torna-se depositado nas partículas de catalisador. As partículas de catalisador são parcialmente desativadas pela deposição de coque, e podem ser transferidas para uma zona de extração para remoção de hidrocarbonetos adsorvidos e gases do catalisador. As partículas de catalisador extraídas são transferidas para uma zona de regeneração para remoção oxidante de coque pelo uso de ar ou ar enriquecido com oxigênio. As partículas de catalisador regeneradas podem então serem reintroduzidas na zona de reação para catálise de craqueamento continuada. O processo de craqueamento pode envolver repetir ciclicamente o craqueamento e etapas de regeneração do catalisador para produzir continuamente o produto de combustível de hidrocarboneto renovável. Em uma concretização específica, o processo é operado continuamente por pelo menos 1 mês, de preferência, por pelo menos 6 meses. Em várias concretizações, a etapa de reação ou craqueamento produz produto de combustível de hidrocarboneto renovável em uma quantidade de pelo menos 100 litros por dia.
[0024] Referindo-se agora à Figura 1, um fluxograma é representado com uma concretização das etapas envolvidas na produção de um produto de combustível de hidrocarboneto renovável. Nesta concretização, um recurso alimentar parafínico renovável é transportado para uma unidade de craqueamento catalítico de fluido e reagido com um catalisador de craqueamento sob condições de craqueamento adequadas para produzir um produto de combustível de hidrocarboneto — renovável! com propriedades similares aos componentes derivados de petróleo.
[0025] Referindo-se à Figura 2, um fluxograma é representado com uma concretização das etapas envolvidas na produção de um produto de combustível de hidrocarboneto renovável, que pode ser adicionalmente refinado ou adicionalmente misturado para produzir um produto mistutado renovável, ou produto misturado parcialmente renovável, por exemplo, gasolina renovável. Nesta concretização, um recurso alimentar parafínico renovável é transportado para uma unidade de craqueamento catalítico de fluido e reagido com um catalisador de craqueamento sob condições de craqueamento adequadas para produzir um produto de combustível de hidrocarboneto — renovável! com propriedades similares aos componentes derivados do petróleo. Conforme mostrado, este produto de combustível de hidrocarboneto renovável pode ser vendido como está, ou adicionalmente tratado, por exemplo, misturado, hidroprocessado ou alquilatado.
[0026] Alguns aspectos da revelação são direcionados a um produto — combustível! de hidrocarboneto em quantidades industrialmente relevantes por craqueamento, de preferência, craqueamento catalítico de fluido (FCC), de um recurso alimentar parafínico renovável, conforme aqui descrito, no qual o recurso alimentar parafínico renovável pode ser processado na unidade de craqueamento essencialmente pou si próprio, ou co-processado como uma mistura com uma corrente adicional de recurso alimentar. Em tais casos, o produto a partir da unidade de craqueamento é um produto de combustível de hidrocarboneto renovável produzido em uma quantidade industrialmente relevante pelo processo conforme aqui descrito. Por quantidades industrialmente relevantes é significativo quantidades que entram no mercado consumidor preferivelmente do que em quantidades de escala de laboratório. Em um exemplo, quantidades industrialmente relevantes são produzidas continuamente em mais do que 100 litros de produto de combustível de hidrocarboneto renovável por dia por um período de tempo de pelo menos um mês.
[0027] Em alguns aspectos, o produto de combustível de hidrocarboneto renovável tem uma característica de razão isotópica 14C de uma mistura de origens de petróleo e não petróleo com pelo menos 1% em volume de origens de não petróleo, isto é, derivados do recurso alimentar parafínico renovável. Em alguns aspectos da invenção, o produto de combustível de hidrocarboneto renovável compreende menos do que cerca de 5% de coque. Em algumas concretizações, o produto de combustível de hidrocarboneto renovável tem um ponto de ebulição variando de 180ºC a 400ºC. Em alguns aspectos, o produto de combustível de hidrocarboneto renovável tem uma gravidade específica entre cerca de 0,55 e cerca de 0,92, de preferência entre cerca de 0,72 e cerca de 0,92. Em algumas concretizações, o produto de combustível de hidrocarboneto renovável tem um ponto de nuvem entre cerca de -20ºC e cerca de 50ºC. Em alguns aspectos, o produto de combustível de hidrocarboneto renovável tem uma razão de isoparafina para parafina normal de cerca de 0,0 a cerca de 9,0. Uma razão de isoparafina para parafina normal de 0,0 corresponde a um produto de combustível de hidrocarboneto renovável tendo essencialmente nenhuma isoparafina. O produto de combustível de hidrocarboneto renovável pode ter menos do que 20 ppm de Na, Ca, Mg, K, P, Mg, K, ou outros contaminantes. Em alguns aspectos, o produto de combustível de hidrocarboneto renovável tem menos do que 10 ppm de Na, Ca, Mg, K, P, Mg, K, ou outros contaminantes. Em alguns aspectos, o produto de combustível de hidrocarboneto renovável pode ter um teor de enxofre menor do que cerca de 0,2 peso % de um peso total do produto de combustível de hidrocarboneto renovável... Em alguns aspectos, o ponto de congelamento do produto de combustível de hidrocarboneto renovável pode variar de -50ºC a 50ºC. Em aspectos particulares, o ponto de congelamento do produto de combustível de hidrocarboneto renovável pode variar de -20ºC a 40ºC.
[0028] O produto de combustível de hidrocarboneto renovável pode ter um ponto de nuvem mais baixo, e/ou ponto de congelamento, do que uma contraparte de recurso de mistura à base de petróleo convencional. Em alguns aspectos, o produto de combustível de hidrocarboneto renovável pode ser usado como um recurso de mistura e combinado com um ou mais produtos combustíveos de petróleo e/ou combustíveis renováveis. Após mistura com outros produtos, a mistura de materiais mudará as propriedades do produto de combustível de hidrocarboneto renovável, ou recurso de mistura. Exemplos de combustíveis renováveis incluem, mas não são limitados a, etanol, propanol e butanol. Correntes à base de petróleo incluem, mas não são limitados a, gasolina, diesel, combustível de aviação, ou outras correntes de hidrocarboneto obtidas por refino de petróleo. A quantidade de corrente à base de petróleo misturada com o produto de combustível de hidrocarboneto renovável pode ser maior do que 0% a menor do que 99% em volume de produto de combustível de hidrocarboneto renovável. Estas quantidades podem também variar de maior do que 0% a menor do que 80%, maior do que 0% a menor do que 70%, maior do que 0% a menor do que 60%, maior do que 0% a menor do que 50%, maior do que 0% a menor do que 40%, maior do que 0% a menor do que 30%, maior do que 0% a menor do que 20%, e maior do que 0% a menor do que 10%, em cada caso por volume de produto de combustível de hidrocarboneto renovável. Em aspectos particulares, o produto de combustível de hidrocarboneto renovável é misturado para produzir um produto selecionado de gasolina, combustível de aviação, óleo de ciclo leve, e diesel. O produto de combustível de hidrocarboneto renovável, ou o produto misturado usado para produzir gasolina ou combustível de aviação, pode ter um Índice de octano variando de 40 a 110, de preferência, de 50 a 98. Em aspectos particulares, o índice de octano pode variar de 80 a 95. O Índice de octano é definido como a média do número de número de octano de pesquisa (RON) e número de octano do motor (MON). Alguns aspectos da revelação são direcionados a gasolina compreendendo pelo menos 1% em volume do produto de combustível de hidrocarboneto renovável produzido em uma quantidade industrialmente relevante. Alguns aspectos da revelação são direcionados a combustível de aviação compreendendo pelo menos 1% em volume do produto de combustível de hidrocarboneto renovável produzido em uma quantidade industrialmente relevante. Alguns aspectos da revelação são direcionados a óleo de ciclo leve compreendendo pelo menos 1% em volume do produto de combustível de hidrocarboneto renovável produzido em uma quantidade industrialmente relevante.
[0029] O produto de combustível de hidrocarboneto renovável pode ser vendido ou adicionalmente processado. Exemplos de processamento adicional incluem mistura, hidroprocessamento, ou alquilação pelo menos de uma porção do produto de combustível de hidrocarboneto — renovável... O produto de combustível de hidrocarboneto renovável pode ser separado em duas ou mais correntes de constituinte. Correntes de constituinte incluem, mas não são limitadas a, uma corrente de gás combustível, uma corrente de etileno, uma corrente de propileno, uma corrente de butileno, uma corrente de LPG, uma corrente de nafta, uma corrente de olefina, uma corrente de diesel, uma corrente de gasolina, uma corrente de óleo de ciclo leve, uma corrente de combustível de aviação, uma corrente de "cat units bottoms "(pasta fluida/Óleo de decantar), e outras correntes de hidrocarboneto. Em alguns aspectos, uma corrente de constituinte pode ser adicionalmente processada. Em concretizações específicas, uma corrente de constituinte olefínica pode ser enviada para uma unidade de alquilação e/ou uma unidade de dimersol para processamento adicional. Em adição, olefinas das correntes de constituinte podem ser adicionalmente separadas e recuperadas para uso em plásticos e petroquímicos renováveis.
[0030] Em várias concretizações, o intermediário parafínico renovável aqui descrito, ou o produto de combustível de hidrocarboneto renovável aqui descrito, ou ambos, podem ser usados em infraestruturas existentes para equivalentes à base de petróleo sem a necessidade de modificação de unidades físicas existentes incluindo tubulações, unidades de retenção, e reatores.
[0031] Um "glicerídeo" é um éster de glicerol e pelo menos ácido carboxílico. Glicerídeos incluem mono-, di-, e triglicerídeos. Os termos "um" e "uma" são definidos como ou mais, a menos que esta revelação requeira explicitamente de outro modo. O termo "substancialmente" é definido como sendo grandemente, mas não necessariamente totalmente o que é especificado (e inclui totalmente o que é especificado) conforme comprrendido por um técnico no assunto. Em qualquer concretização revelada, o termo "substancialmente" pode ser substituído com "dentro de [uma percentagem] de" i que é especificado, onde a percentagem inclui .1, 1, 5, e 10 por cento. Os termos "compreendem" (e qualquer forma de compreendem, tal como "compreende" e "compreendendo"), "têm" (e qualquer forma de têm, tal como "tem" e "tendo"), "incluem" (e qualquer forma de incluem, tal como "incluem" e "incluindo") e "contêm" (e qualquer forma de contêm, tal como "contém" e "contendo") são verbos de ligação abertos. Como um resultado, uma composição de catalisador que "compreende," "tem," "inclui" ou
"contém" um ou mais elementos possui aquele um ou mais elementos, mas não é limitada a possuir somente aquele um ou mais elementos. Do mesmo modo, um elemento de um sistema ou composição que "compreende," "tem," "inclui" ou "contém" uma ou mais características possui aquela uma ou mais características, mas não é limitado a possuir somente aquela uma ou mais características.
[0032] A característica ou características de uma concretização podem ser aplicadas a outras concretizações, mesmo embora não descritas ou ilustradas, a menos que expressamente proibidas por esta revelação, ou pela natureza das concretizações. Qualquer concretização de qualquer da composição revelada, sistema, ou processo, pode consistir de, ou consistir essencialmente de, preferivelmente do que compreendem/incluem/contêm/têm, qualquer dos elementos descritos e/ou características e/ou etapas. Desse modo, em qualquer das reivindicações, o termo "consistindo de" ou "consistindo essencialmente de" pode ser substituído por qualquer dos verbos de ligação abertos recitados acima, de modo a mudar o escopo de uma dada reivindicação de o que estaria, de outro modo, usando o verbo de ligação aberto. Detalhes associados com as concretizações descritas acima e outras são apresentados abaixo.
EXEMPLOS EXEMPLO 1 - RECURSO ALIMENTAR PARAFÍNICO RENOVÁVEL PRODUZIDO POR HUDROTRATAMENTO:
[0033] Em um processo de hidrotratamento, 100 bbl de um triglicerídeo renovável reage com 1.800 scí/bbl de hidrogênio para produzir 106 bbl de uma mistura de hidrocarbonetos. Em um processo de hidrotratamento exemplar, 100 bbl de um triglicerídeo renovável produzirá 106 bbl de hidrocarbonetos com uma gravidade específica de aproximadamente 0,78 e pequenas quantidades de gases leves. O processo de hidrotratamento produz mais hidrocarbonetos por volume unitário de triglicerídeo de partida, e não requer uma fonte de metanol adicional. Compostos contendo oxigênio são grandemente convertidos nos correspondentes hidrocarbonetos, água, CO e CO». EXEMPLO 2 - CARACTERIZAÇÃO E COMPARAÇÃO DE PRODUTOS DE FCC RENOVÁVEIS:
[0034] Craqueamento de uma alimentação à base de petróleo em um FCC produz uma quantidade mais alta de coque conforme comparada com um recurso alimentar parafínico renovável. O coque produzido (% em peso) durante craqueamento de uma alimentação à base de petróleo é maior do que 6% em peso. Por contraste, o craqueamento de um recurso alimentar parafínico renovável produz aproximadamente 2,2% em peso de coque. Como um resultado da produção reduzida de coque, o intermediário renovável pode ser alimentado para a unidade de craqueamento a uma taxa maia alta, a unidade de craqueamento pode ser operada a conduções de reação mais severas, e a razão de catalisador para óleo pode ser aumentada, que resultaria em conversão aumentada de produto. Tabela 1 Rendimentos de FCC À Base de Petróleo vs. FCC Intermediário Renovável Rendimentos de FCC À Base de Rendimentos de FCC de Recurso % de Volume % de Volume de o eee | ss | O se ns peso
[0035] Implementação dos métodos de produção de hidrocarboneto renovável aqui revelados apresenta uma abordagem ecológica economicamente viável para suplementar métodos de produção de combustível à base de petróleo. Os métodos aqui revelados demonstram condições de processo desejáveis, e permitem a aquisição de créditos de regulação ambiental valiosos para uso e venda.
[0036] As reivindicações não são para serem interpretadas como incluindo limitações de modo-mais, ou limitações de etapa-mais- função, a menos que tal limitação seja explicitamente recitada em uma dada reivindicação usando a(s) frase(s) "meios para" ou "etapa para", respectivamente.
Claims (22)
1. Processo para produção de um produto de combustível de hidrocarboneto renovável, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: proporcionar um recurso alimentar parafínico renovável; reagir o referido recurso alimentar parafínico renovável em uma zona de reação sob condições suficientes para craquear pelo menos uma porção de referido recurso alimentar parafínico renovável para produzir um produto de combustível de hidrocarboneto renovável.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referida etapa de reação compreende craqueamento catalítico de fluido.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que condições suficientes para craquear pelo menos uma porção de referido recurso alimentar parafínico renovável compreendem uma temperatura de reação variando de 400ºC a 800ºC.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as condições suficientes para craquear pelo menos uma porção de referido recurso alimentar parafínico renovável compreendem uma pressão de reator variando de mais do que O a 80 psig.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender a etapa de misturar referido recurso alimentar parafínico renovável com uma alimentação à base de petróleo para produzir uma mistura de recurso alimentar parafínico renovável.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que referido recurso alimentar parafínico renovável misturado com referida alimentação à base de petróleo está em uma faixa selecionada maior do que 0% e menor do que 99%, maior do que 0% e menor do que 80%, maior do que 0% e menor do que 70%, maior do que 0% e menor do que 60%, maior do que 0% e menor do que 50%, maior do que 0% e menor do que 40%, maior do que 0% e menor do que 30%, maior do que 0% e menor do que 20%, ou maior do que 0% e menor do que 10%, por volume de referido recurso alimentar parafínico renovável.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender a etapa de misturar referido produto de combustível de hidrocarboneto renovável com um produto combustível de petróleo, e/ou com um ou mais combustíveis renováveis.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender a etapa de separar referido produto de combustível de hidrocarboneto renovável em duas ou mais correntes de constituinte.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que referidas duas ou mais correntes de constituinte compreendem pelo menos duas de uma corrente de gás combustível, uma corrente de etileno, uma corrente de propileno, uma corrente de butileno, uma corrente de LPG, uma corrente de nafta, uma corrente de olefina, uma corrente de diesel, uma corrente de gasolina, uma corrente de óleo de ciclo leve, uma corrente de combustível de jato, e uma corrente de "cat units bottoms" (pasta fluida/óleo de decantar).
10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma corrente de constituinte é uma corrente de olefina, e adicionalmente compreende a etapa de alimentar referida corrente de olefina a uma unidade de alquilação e/ou uma unidade de dimersol.
11. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referida etapa de reação é realizada na ausência de uma etapa de pré-tratamento de remoção de enxofre de referido recurso alimentar parafínico renovável.
12. Produto de combustível de hidrocarboneto renovável, caracterizado pelo fato de ser produzido em uma quantidade industriamente — relevante pelo processo como definido na reivindicação 1.
13. Produto de combustível de hidrocarboneto renovável, caracterizado pelo fato de ter uma característica de razão isotópica **C de uma mistura de petróleo, e pelo menos 1% em volume de origem de não petróleo, e compreender menos do que cerca de 5% de coque.
14. Gasolina, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos 1% em volume do produto de combustível de hidrocarboneto renovável como definido na reivindicação 13.
15. Combustível de aviação caracterizado pelo fato de compreender pelo menos 1% em volume do produto de combustível de hidrocarboneto renovável como definido na reivindicação 13.
16. Óleo de ciclo leve ou diesel, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos 1% em volume do produto de combustível de hidrocarboneto renovável como definido na reivindicação 13.
17. Produto, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que referido produto de combustível de hidrocarboneto renovável tem um índice de octano variando de cerca de 40 a cerca de 110.
18. Produto, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que referido produto de combustível de hidrocarboneto renovável tem uma gravidade específica entre cerca de 0,55 e cerca de 0,92.
19. Produto, de acordo com a reivindicação 13,
caracterizado pelo fato de que referido produto de combustível de hidrocarboneto renovável tem um teor de enxofre de menos do que cerca de 0,2% em peso de um peso total de referido produto de combustível de hidrocarboneto renovável.
20. Produto, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que referido produto de combustível de hidrocarboneto renovável tem um ponto de nuvem entre cerca de - 20ºC e cerca de 50ºC.
21. Produto, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que referido produto de combustível de hidrocarboneto renovável tem uma razão de isoparafina para parafina normal de cerca de 0,0 a cerca de 9,0.
22. Produto de hidrocarboneto renovável misturado, caracterizado pelo fato de compreender um primeiro componente compreendendo produto de combustível de hidrocarboneto renovável tendo uma característica de razão isotópica *C de uma mistura de petróleo, e pelo menos 1% em volume de origem de não petróleo, e compreendendo menos do que cerca de 5% de coque, e um segundo componente compreendendo pelo menos um de um ou mais produtos combustíveis de petróleo e um ou mais combustíveis renováveis.
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