BR112020009124B1

BR112020009124B1 - Sistema de recuperação para sistema de processamento de alta pressão

Info

Publication number: BR112020009124B1
Application number: BR112020009124-3A
Authority: BR
Inventors: Steen Brummerstedt Iversen; Julie Katerine Rodriguez Guerrero; Andrew IRONSIDE
Original assignee: Steeper Energy Aps
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2023-12-26
Also published as: EA202091099A1; JP2021502468A; CN111727232A; AU2018363774B2; WO2019092173A1; NZ764219A; KR20200115466A; BR112020009124A2; EP3720926A1; KR102620135B1; CA3081637A1; CA3081637C; US10533138B2; JP7351445B2; AU2018363774A1; US20190144757A1

Abstract

a invenção refere-se a um método para separar e purificar produtos de um sistema de processamento de alta pressão adaptado para processar uma mistura de alimentação que compreende material carbonáceo (ou materiais carbonáceos) em uma pressão de cerca de 150 bar a cerca de 400 bar e uma temperatura de cerca de 300 °c a cerca de 430 °c na presença de catalizadores homogêneos na forma de potássio e/ou sódio em uma concentração de pelo menos 0,5% em peso e compostos orgânicos líquidos em uma concentração de cerca de 5% a cerca de 40% em peso em um tempo predefinido produzindo, desse modo, uma mistura de alimentação convertida, em que a mistura de alimentação convertida é resfriada para uma temperatura na faixa de 50 a 250 °c, e despressurizada para uma pressão na faixa de 1 a 150 bar, e em que a mistura de alimentação convertida é separada em uma fase gasosa que compreende dióxido de carbono, hidrogênio, e metano, uma fase oleosa que compreende compostos orgânicos líquidos de fase oleosa, e uma fase aquosa que compreende compostos orgânicos líquidos de fase aquosa, sais dissolvidos e opcionalmente partículas suspensas, em que os compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos dissolvidos na forma de potássio e/ou sódio são pelo menos parcialmente recuperados da dita fase aquosa produzindo, desse modo, uma primeira corrente de fase aquosa enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio, e uma segunda corrente de fase aquosa esgotada de compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio, em que a primeira fase aquosa é pelo menos parcialmente reciclada para a dita mistura de alimentação para fornecer pelo menos parte dos ditos compostos orgânicos líquidos e catalizadores homogêneos na mistura de alimentação, e em que adicionalmente uma corrente de sangria é retirada da dita fase aquosa enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio antes de reciclar a dita primeira corrente de reciclagem para a mistura de alimentação.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se à área de sistemas de separação para uso em sistemas de processamento contínuo de alta pressão, em particular sistemas de recuperação para recuperar compostos orgânicos líquidos e/ou catalizadores homogêneos de um produto de fase aquosa separado de sistemas de processamento contínuo de alta pressão para conversão de materiais carbonáceos tais como biomassa.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Inúmeras aplicações de processos contínuos de alta pressão existem ou estão em desenvolvimento ou em estágios iniciais de comercialização. Exemplos de tais processos são processos hidrotérmico e solvotérmico, por exemplo, para produção de hidrocarbonetos tais como combustíveis de transporte, lubrificantes ou produtos químicos e gases especiais a partir de materiais carbonáceos, tal como biomassa.

[003] Os produtos do processo de conversão de alta pressão tipicamente compreendem uma mistura pressurizada de compostos de hidrocarbonetos líquidos; uma fase gasosa que compreende dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrogênio, hidrocarbonetos C1-C4; uma fase aquosa que compreende compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e sais dissolvidos, e opcionalmente sólidos em suspensão tais como inorgânicos e/ou carvão e/ou material carbonáceo não convertido dependendo do material carbonáceo específico que é processado e das condições de processamento específicas.

[004] Várias técnicas de separação são conhecidas na técnica de produção de óleo. Na área de aplicação dessas em hidrocarbonetos produzidos de material carbonáceo com o uso de processos hidrotérmicos ou solvotérmicos as informações sobre separação são limitadas. Os hidrocarbonetos produzidos dessa maneira terão algumas características semelhantes aos hidrocarbonetos fósseis e diferirão ainda mais em outras áreas. Os hidrocarbonetos produzidos desse modo, em comparação com os óleos fósseis, tipicamente são mais polarizados, têm uma alta viscosidade devido a um teor de oxigênio relativamente alto e frequentemente mostram uma densidade próxima à densidade da água. O uso de métodos de separação convencionais conhecidos das aplicações de óleo fóssil nos hidrocarbonetos produzidos desse modo mostrou que os hidrocarbonetos após essa separação contêm muita água e/ou muitos inorgânicos para muitas aplicações.

[005] Tipicamente, a corrente de produto do processo de conversão de alta pressão é despressurizada para as condições ambientes e resfriada para uma temperatura abaixo do ponto de ebulição da água para permitir a subsequente separação nas fases individuais. No entanto, embora técnicas diferentes tenham sido propostas genericamente para a separação das fases individuais, incluindo extração com solvente (Downie (WO 2014/197928)), destilação (Downie (WO 2014/197928)), ciclones como hidrociclones (Iversen (US921.317), Humfreys (WO2008AU00429), Annee, (EP0204354), Van de Beld (EP1184443),), filtração (Iversen (WO2015/092773), Iversen (US 9.213.17B2), Annee (EP0204354), Downie (WO 2014/197928), Iversen (WO 2006/117002)), decantação (Yokoyama (US 4935567), Modar (WO 81/00855)), centrifugação (Iversen (WO2015/092773), Iversen (US 921.317), Iversen (WO2006/117002), Annee ( EP0204354)), separação por membrana (Modar (WO81/00855), Iversen (WO2006/117002)), apenas detalhes limitados sobre o projeto do equipamento e condições e operação de separação foram revelados na técnica anterior.

[006] Para processamento contínuo, a água deve ser extraída do processo na mesma quantidade que é adicionada ao processo com o material carbonáceo (ou materiais carbonáceos), catalisadores etc. A fase aquosa resultante de tais processos de separação geralmente também compreende compostos orgânicos líquidos da fase aquosa bem como sais dissolvidos, tais como catalisadores homogêneos na forma de sais de potássio e/ou sódio e/ou sólidos em suspensão, bem como outros componentes, e exige purificação a fim de atender aos padrões ambientais para o efluente. Além de representar um problema ambiental, os compostos orgânicos líquidos na fase aquosa representam uma perda de carbono que reduz o rendimento de hidrocarbonetos líquidos na fase oleosa. Elliott et al. (US 9.758.728) aplica um sistema combinado de liquefação hidrotérmica e gaseificação hidrotérmica catalítica para aumentar o rendimento total de carbono, em que os compostos orgânicos líquidos de fase aquosa são reduzidos por gaseificação hidrotérmica e convertidos em um produto de médio BTU que pode ser usado para o aquecimento de processo. Uma purificação adicional é proposta reciclando-se a fase aquosa e/ou uma fração de sólidos para o estágio de crescimento, tal como produção de algas. No entanto, embora o ensinamento de Elliott et al aumente o rendimento total de carbono, isso é alcançado por meio de um subproduto e o rendimento do produto de hidrocarboneto líquido em fase oleosa desejado permanece inalterado. Além disso, Elliott et al não comentam sobre a recuperação de catalisadores homogêneos na forma de potássio e sódio.

[007] É desejável recuperar os compostos orgânicos líquidos de fase aquosa bem como catalisadores homogêneos, tais como potássio e sódio da fase aquosa, por razões de eficiência bem como econômicas. Poucas informações sobre sistemas adequados para essa recuperação e reciclagem para preparação de alimentação são reveladas na técnica anterior.

[008] Iversen (Pedido no U.S. 15/787393) revela um processo de recuperação, em que compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e/ou catalizadores homogêneos são recuperados da fase aquosa com o uso de uma técnica de evaporação e/ou destilação.

[009] Embora isso, em certa medida, proporcione uma recuperação de alguns dos componentes desejados, existem outros componentes que podem exigir purificação, em particular a fase orgânica líquida da água.

[010] Um problema geral desses sistemas de separação da técnica anterior é que o produto separado contém frequentemente níveis muito altos de água e inorgânicos, o que limita a qualidade do óleo (hidrocarbonetos) e seu uso adicional, por exemplo, em processos de beneficiamento catalítico para combustíveis de transporte, lubrificantes ou produtos químicos especiais.

[011] Um problema geral nesses sistemas de separação da técnica anterior é que a fase aquosa muitas vezes contém um nível muito alto de contaminantes acumulados, tais como, por exemplo, cloretos, que podem ter efeitos negativos no processo e no equipamento do processo e, como tal, podem influenciar direta ou indiretamente o rendimento que pode ser obtido com o processo, a qualidade do produto produzido e/ou a vida útil do equipamento de processo.

[012] Por conseguinte, são desejáveis esquemas de separação melhorados e mais eficientes para purificar/reduzir contaminantes, tais como cloretos, da fase aquosa.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

[013] O objetivo da presente invenção é, portanto, proporcionar um sistema aprimorado de separação e purificação, bem como um método de operação de tal sistema que, pelo menos parcialmente, recupere compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalisadores homogêneos na forma de potássio e/ou sódio, antes da reintrodução destes na etapa de preparação da pasta fluida de alimentação. DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO De acordo com um aspecto da presente invenção o objetivo da invenção é alcançado através de um método para separar e purificar produtos de um sistema de processamento de alta pressão adaptado para processar uma mistura de alimentação que compreende material carbonáceo (ou materiais carbonáceos) em uma pressão de cerca de 150 bar a cerca de 400 bar e uma temperatura de cerca de 300 °C a cerca de 430 °C na presença de catalizadores homogêneos na forma de potássio e/ou sódio em uma concentração de pelo menos 0,5% em peso e compostos orgânicos líquidos em uma concentração de cerca de 5% a cerca de 40% em peso em um tempo predefinido produzindo, desse modo, uma mistura de alimentação convertida, em que a mistura de alimentação convertida é resfriada para uma temperatura na faixa de 50 °C a 250 °C, e despressurizada para uma pressão na faixa de 1 bar a 150 bar, e em que a mistura de alimentação convertida é separada em uma fase gasosa que compreende dióxido de carbono, hidrogênio, e metano, uma fase oleosa que compreende compostos orgânicos líquidos de fase oleosa, e uma fase aquosa que compreende compostos orgânicos líquidos de fase aquosa, sais dissolvidos e opcionalmente partículas suspensas, em que os compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos dissolvidos na forma de potássio e/ou sódio são pelo menos parcialmente recuperados da dita fase aquosa produzindo, desse modo, uma primeira corrente de fase aquosa enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio, e uma segunda corrente de fase aquosa esgotada de compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio, em que a primeira fase aquosa é pelo menos parcialmente reciclada para a dita mistura de alimentação para fornecer pelo menos parte dos ditos compostos orgânicos líquidos e catalizadores homogêneos na mistura de alimentação, e em que adicionalmente uma corrente de sangria é retirada da dita fase aquosa enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio antes de reciclar a dita primeira corrente de reciclagem para a mistura de alimentação.

[014] Retirando-se tal corrente de sangria da primeira corrente de fase aquosa que é enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio, evita-se que oligoelementos tal como cloreto se acumulem na fase aquosa devido à dita reciclagem. Embora outros oligoelementos tais como íons de metal multivalentes sejam menos solúveis na fase aquosa e possam ser removidos do processo como sólidos, esse é não o caso para cloreto que tem uma solubilidade alta em água e intensifica ainda mais a corrosão.

[015] Em uma modalidade adicionalmente preferencial os compostos orgânicos líquidos na mistura de alimentação compreendem adicionalmente compostos orgânicos líquidos de fase oleosa reciclados.

[016] Tipicamente, a razão de peso entre a dita corrente de sangria que é retirada da primeira corrente de fase aquosa que é enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio e a total corrente de fase aquosa alimentada para o dito sistema de recuperação está na faixa de 0,01 a 0,5, tal como na faixa de 0,02 a 0,4, preferencialmente a razão de peso entre e a dita corrente de sangria que é retirada e a corrente de fase aquosa total está na faixa de 0,03 a 0,25 tal como na faixa de 0,04 a 0,15.

[017] Retirando-se uma corrente de sangria nas faixas de razão de peso acima consegue-se que a concentração de cloreto na fase aquosa seja controlada para concentrações aceitáveis.

[018] Em uma modalidade preferencial a quantidade de sangria que é retirada é selecionada de modo a obter uma concentração de cloreto na mistura de alimentação menor do que 600 ppm em peso tal como menor do que 400 ppm em peso; preferencialmente menor do que 200 ppm em peso tal como menor do que 100 ppm em peso.

[019] Em uma modalidade vantajosa da presente invenção a corrente de sangria é tratada adicionalmente em uma ou mais etapa (ou etapas) de troca iônica.

[020] De acordo com uma modalidade preferencial a uma ou mais etapa (ou etapas) de troca iônica compreende uma ou mais resinas de troca iônica contidas em um ou mais leito fixo (ou leitos fixos) em uma disposição paralela com válvulas de fechamento antes e depois de cada leito para que pelo menos um leito de troca iônica esteja em linha e pelo menos um leito de troca iônica esteja fora de linha.

[021] Vantajosamente resinas de troca iônica na dita etapa de troca iônica compreendem uma resina seletiva de cloreto.

[022] Vantajosamente a concentração de cloreto na primeira fase aquosa é menor do que 250 ppm em peso tal como menor do que 200 ppm em peso; preferencialmente a concentração de cloreto na primeira fase aquosa é menor do que 150 ppm em peso tal como menor do que 100 ppm em peso.

[023] A corrente de sangria pode, de acordo com uma modalidade preferencial da invenção, ser filtrada para remover partículas suspensas antes de entrar na dita etapa (ou etapas) de troca iônica.

[024] De acordo com uma modalidade adicionalmente preferencial da presente invenção, o leito (ou leitos) de troca iônica são adicionalmente equipados com um arranjo de válvula que permite a regeneração/limpeza dos ditos trocadores de íons fornecendo-se um fluxo de retorno e/ou uma retrolavagem com um fluido de limpeza enquanto estiverem fora de linha.

[025] Em uma modalidade vantajosa o fluido de limpeza compreende água desmineralizada.

[026] O pH na entrada da etapa (ou etapas) de troca iônica está de acordo com uma modalidade preferencial da presente invenção mantido na faixa 8 a 14 tal como na faixa 9 a 14, preferencialmente o pH na entrada do trocador de íons está na faixa de 10 a 13,5.

[027] A manutenção do pH na entrada da etapa pode, de acordo com uma modalidade da presente invenção, ser realizada medindo-se o pH da corrente de sangria antes de entrar na etapa (ou etapas) de troca iônica, e eventualmente, adicionando-se uma base tal como hidróxido de sódio à corrente de sangria antes de entrar na etapa (ou etapas) de troca iônica ou pode ser adicionada a montante da etapa de tratamento da sangria, por exemplo, adicionando-se uma base tal como hidróxido de sódio na etapa de recuperação.

[028] A fase aquosa que entra no sistema de recuperação, de acordo com a presente invenção, geralmente compreende compostos orgânicos líquidos de fase aquosa que têm um ponto de ebulição inferior à água e compostos orgânicos líquidos de fase aquosa que têm um ponto de ebulição superior à água.

[029] Os compostos orgânicos líquidos de fase aquosa que são recuperados e introduzidos para a etapa de preparação de alimentação, de acordo com a presente invenção, tipicamente compreendem um ou mais componentes selecionados de um ou mais dos grupos: a. Cetonas tais como acetona, propanonas, butanonas, pentanonas, pentenonas, ciclopentanonas tais como 2,5 dimetil ciclopentanona, ciclopentenonas, hexanonas e ciclohexanonas tais como 3-metil hexanona, quiononas b. Álcoois e poliálcoois tais como metanol, etanol, propanóis, butanóis, pentanóis, hexanóis, heptanóis, octanóis tais como 2-butil-1-octanol, hidroquinonas, benzeno dióis c. Fenóis, fenóis alquilados, polifenóis, fenóis monoméricos e oligoméricos, creosol, timol, alcoxifenóis, álcool p-cumarílico, álcool coniferílico, álcool sinapílico, flavenóis, catecóis d. Ácidos carboxílicos tal como ácido fórmico, ácido acético e ácidos fenólicos como ácido férrico, ácidos benzóicos, ácido cumarínico, ácido cinâmico, ácido abiético, ácido oleico, ácido linoleico, ácido palmético, ácido estérico e. Furanos como tetrahidrofurano (THF) f. Alcanos, alcenos, tolueno, cumeno

[030] A concentração de compostos orgânicos líquidos de fase aquosa individuais produzidos pelo processo na fase aquosa que entra no sistema de recuperação é muitas vezes menor do que 2,0% em peso tal como menor do que 1,0% em peso.

[031] No entanto, em algumas modalidades da presente invenção tal como onde compostos orgânicos líquidos de fase aquosa adicionais tais como álcoois ou fenóis são adicionados à mistura de alimentação, a concentração de composto orgânico líquido de fase aquosa individual na fase aquosa que entra no sistema de recuperação pode ser de até 40% em peso tal como até 30% em peso, preferencialmente até 20% em peso tal como na faixa de 5 a 20% em peso.

[032] Os compostos orgânicos líquidos de fase aquosa podem, de acordo com a presente invenção, também compreender gotículas emulsionadas da fase oleosa.

[033] Vantajosamente a recuperação de compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e/ou sódio da fase aquosa compreende uma ou mais técnicas selecionadas entre evaporação, destilação/fracionamento, osmose reversa, nanofiltração, ultrafiltração e pervaporação.

[034] Muitas vezes a recuperação de compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e/ou sódio da fase aquosa compreende uma ou mais etapas de evaporação e/ou destilação fornecendo, desse modo, uma primeira fase aquosa enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e/ou sódio (“concentrado”) e uma segunda corrente de fase aquosa esgotada de compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e/ou sódio (“destilado”), em que a quantidade de segunda fase aquosa produzida é selecionada para corresponder à quantidade de água que entra no sistema de processamento de alta pressão tal como contida na uma ou mais matérias primas de alimentação de carbonáceos.

[035] A fase aquosa que entra no sistema de recuperação pode, de acordo com uma modalidade da presente invenção, ser filtrada de modo a remover partículas sólidas em suspensão antes de entrar na dita uma ou mais etapas de evaporação e/ou destilação.

[036] Muitas vezes o sistema de recuperação compreende adicionalmente uma ou mais etapas de expansão.

[037] O pH da fase aquosa no sistema de recuperação é mantido preferencialmente em condições alcalinas tal como em um pH na faixa 7 a 14 tal como na faixa 9 a 14, preferencialmente o pH é mantido na faixa de 10 a 14 tal como na faixa de 10 a 13. A dita manutenção em condições alcalinas muitas vezes compreende medir e ajustar o pH adicionando-se hidróxido de sódio à fase aquosa.

[038] Vantajosamente o vapor evaporado é contatado com um absorvente em um absorvedor antes das ditas etapas de condensação. O dito absorvedor pode compreender um absorvente alcalino tal como hidróxido de sódio. O hidróxido de sódio adicionado no dito absorvedor pode constituir o hidróxido de sódio adicionado à fase aquosa de modo a manter o pH nas faixas de pH desejadas na etapa de recuperação e/ou na etapa de tratamento de sangria descrita acima.

[039] Mantendo-se o pH no sistema de recuperação e/ou na etapa de absorvedor nas faixas especificadas acima consegue-se que a concentração de fenóis na fração destilada seja reduzida.

[040] Uma modalidade preferencial o sistema de recuperação compreende pelo menos um evaporador tal como um evaporador tipo filme descendente. Preferencialmente o vapor evaporado na dita etapa de evaporação é condensado em pelo menos duas etapas de condensação que têm uma temperatura decrescente. Muitas vezes o vapor evaporado passa por um desnebulizador e/ou um coalescedor antes da dita etapa de condensação (ou etapas de condensação).

[041] O sistema de recuperação pode, de acordo com uma modalidade vantajosa da presente invenção, compreender uma ou mais coluna (ou colunas) de destilação que compreende uma seção de extração e uma de retificação.

[042] A uma ou mais matéria prima de carbonáceo é selecionada de biomassa tal como biomassa lenhosa e resíduos tais como lascas de madeira, pó de serra, aparas florestais, cortes de estradas, casca, galhos, resíduos e ervas daninhas de jardins e parques, culturas energéticas como talhadia, salgueiro, miscanthus e cana gigante; produtos e subprodutos agrícolas, tais como gramíneas, palha, caules, palhetas, bagaço, espigas e cascas de, por exemplo, trigo, centeio, milho, arroz, girassol; cachos de frutas vazios da produção de óleo de palma, efluente de fabricantes de óleo de palma (POME), resíduos da produção de açúcar, tais como bagaço, vinhaça, melaço, resíduos de estufa; cultivos energéticos como miscanthus, mudas de grama, sorgo, pinhão manso; biomassa aquática como macroalgas, microalgas, bactérias ciano; camas e adubos de animais, tais como a fração de fibras da produção de gado; correntes de resíduos municipais e industriais, tais como licor preto, lodo de papel, fibras fora da especificação da produção de celulose e papel; resíduos e subprodutos da produção de alimentos, tais como produção de suco ou vinho; produção de óleo vegetal, resíduos sólidos urbanos classificados, resíduos domésticos classificados por fonte, resíduos de restaurantes, resíduos de matadouros, lodo de esgoto, plásticos e combinações dos mesmos.

[043] Aplicando-se tal método para separação em comparação com métodos conhecidos anteriormente evita-se que componentes indesejados se acumulem no sistema e impliquem em efeitos indesejados no processo e no sistema do processo.

[044] Deve ser observado que o método é definido como compreendendo a separação da mistura de produto em fase gasosa, uma fase oleosa (hidrocarboneto líquido) e uma fase aquosa que compreende compostos orgânicos líquidos de fase aquosa, sais dissolvidos e opcionalmente partículas suspensas. Isso significa que as fases compreendem essencialmente gás, hidrocarboneto líquido e água, mas também outros componentes, em que o processo de separação subsequente se destina a purificar adicionalmente, em particular, a fase de hidrocarboneto líquido.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS:

[045] A invenção será descrita a seguir com referência a uma modalidade ilustrada nos desenhos em que: A Figura 1 mostra uma visão geral esquemática de uma modalidade de um processo contínuo de alta pressão para transformar materiais carbonáceos em compostos orgânicos líquidos de fase oleosa renováveis; A Figura 2 mostra uma visão geral esquemática de uma primeira modalidade de um processo contínuo de alta pressão para transformar materiais carbonáceos em compostos orgânicos líquidos de fase oleosa renováveis que incluem um sistema para recuperar compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio, de acordo com a invenção; A Figura 3 mostra uma visão geral esquemática de uma modalidade adicional de um processo contínuo de alta pressão para transformar materiais carbonáceos em compostos orgânicos líquidos de fase oleosa renováveis que incluem um sistema para recuperar compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio, e que inclui adicionalmente retirar uma corrente de sangria da fase aquosa que é enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa, de acordo com a invenção; A Figura 4 mostra uma visão geral esquemática de uma modalidade de um sistema de separação, de acordo com a invenção; A Figura 5 mostra um desenho esquemático de modalidade preferencial de um separador de três fases de acordo com a invenção; A Figura 6 mostra uma visão geral esquemática de outra modalidade de um sistema de separação de acordo com a invenção que compreende adicionalmente um separador de expansão para recuperar compostos de baixo ponto de ebulição e água da fase oleosa após o segundo separador de fase; A Figura 7 mostra uma visão geral esquemática de uma modalidade preferencial de um sistema de separação de acordo com a invenção que compreende adicionalmente um separador de expansão para separar gás da mistura de alimentação convertida antes de entrar no primeiro separador de fase; A Figura 8 mostra uma visão geral esquemática de uma modalidade vantajosa de um sistema de separação de acordo com a invenção que compreende adicionalmente a reciclagem de leves recuperados da separação de expansão e a reciclagem de agente de lavagem para a etapa de lavagem; A Figura 9 mostra uma visão geral esquemática de uma modalidade vantajosa de um processo de alta pressão adaptado para processar uma corrente de alimentação que compreende material carbonáceo que compreende um sistema de separação vantajoso que inclui um sistema de recuperação para recuperar compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio; A Figura 10 mostra uma visão geral esquemática de uma modalidade preferencial de um sistema de recuperação, de acordo com a presente invenção, que compreende uma técnica de evaporação. A Figura 11 mostra uma visão geral esquemática de outra modalidade de sistema de recuperação que compreende duas colunas de destilação para separar a água corrente do processo. A Figura 12 mostra um esquemático de uma modalidade preferencial de uma unidade de recuperação que compreende um evaporador e duas colunas de destilação. A Figura 13 mostra uma visão geral esquemática de um sistema de tratamento de sangria vantajoso que compreende uma unidade de separação de sal que compreende um primeiro filtro e dois leitos fixos com resina seletiva de cloreto de troca iônica. A Figura 14 mostra uma visão geral esquemática de outra modalidade vantajosa de um sistema de recuperação que compreende uma unidade de separação de sal que compreende um primeiro filtro e dois leitos fixos com resina seletiva de cloreto de troca iônica e em que uma corrente de sangria adicional é retirada da corrente de água com cloreto reduzido que sai da unidade de separação de sal.

DESCRIÇÃO DE UMA MODALIDADE PREFERENCIAL

[046] A Figura 1 mostra uma modalidade de um processo de produção de alta pressão contínuo para conversão de materiais carbonáceos tais como biomassa para óleo renovável que compreende: 1. Uma etapa de preparação de mistura de alimentação 2. Uma etapa de conversão que compreende as etapas de a. Pressurização b. Aquecimento c. Reação 3. Resfriamento e redução de pressão 4. Separação 5. Beneficiamento

1. PREPARAÇÃO DE ALIMENTAÇÃO

[047] A primeira etapa do processo é para preparar uma mistura de alimentação na forma de pasta fluida bombeável do material carbonáceo (1). Isso geralmente inclui meios para redução de tamanho e dispersão tal como dispersar a matéria orgânica com outros ingredientes tais como água, catalizadores e outros aditivos tais como orgânicos na mistura de alimentação, Um material carbonáceo, de acordo com a presente invenção, pode estar em uma forma sólida ou pode ter uma aparência sólida, mas também pode estar na forma de um lodo ou um líquido. Além disso, o material carbonáceo (ou materiais carbonáceos) pode estar contido em uma ou mais correntes de entrada.

[048] Exemplos não limitantes de matéria prima de carbonáceo, de acordo com a presente invenção, incluem biomassa tal como biomassa lenhosa e resíduos tais como lascas de madeira, pó de serra, aparas florestais, cortes de estradas, casca, galhos, resíduos e ervas daninhas de jardins e parques, culturas energéticas como talhadia, salgueiro, miscanthus e cana gigante; produtos e subprodutos agrícolas, tais como gramíneas, palha, caules, palhetas, bagaço, espigas e cascas de, por exemplo, trigo, centeio, milho, arroz, girassol; cachos de frutas vazios da produção de óleo de palma, efluente de fabricantes de óleo de palma (POME), resíduos da produção de açúcar, tais como bagaço, vinhaça, melaço, resíduos de estufa; cultivos energéticos como miscanthus, mudas de grama, sorgo, pinhão manso; biomassa aquática como macroalgas, microalgas, bactérias ciano; camas e adubos de animais, tais como a fração de fibras da produção de gado; correntes de resíduos municipais e industriais, tais como licor preto, lodo de papel, fibras fora da especificação da produção de papel; resíduos e subprodutos da produção de alimentos, tais como produção de suco ou vinho; produção de óleo vegetal, resíduos sólidos urbanos classificados, resíduos domésticos classificados por fonte, resíduos de restaurantes, resíduos de matadouros, lodo de esgoto e combinações dos mesmos.

[049] Muitos materiais carbonáceos, de acordo com a presente invenção, são relacionados a materiais lenho-celulósicos tais como biomassa lenhosa e resíduos agrícolas. Tais materiais carbonáceos compreendem geralmente lignina, celulose e hemicelulose.

[050] Uma modalidade da presente invenção inclui um material carbonáceo que têm um teor de lignina na faixa de 1,0 a 60% em peso tal como teor de lignina na faixa de 10 a 55% em peso. Preferencialmente o teor de lignina do material carbonáceo está na faixa de 15 a 40% em peso tal como 20 a 40% em peso.

[051] O teor de celulose do material carbonáceo é preferencialmente na faixa de 10 a 60% em peso, tal como teor de celulose na faixa de 15 a 45% em peso. Preferencialmente o teor de celulose do material carbonáceo está na faixa de 20 a 40% em peso tal como 30 a 40% em peso.

[052] O teor hemicelulose do material carbonáceo é preferencialmente na faixa de 10 a 60% em peso, tal como teor de celulose na faixa de 15 a 45% em peso. Preferencialmente o teor de celulose do material carbonáceo está na faixa de 20 a 40% em peso tal como 30 a 40% em peso.

[053] Dependendo da matéria orgânica específica que é transformada e como a mesma é recebida, a redução de tamanho pode ser conduzida em uma ou mais etapas, por exemplo, o material carbonáceo pode ser tratado como está e subsequentemente misturado com outros ingredientes na mesma etapa ou pode pré- triturado para um tamanho adequado para processamento e redução de tamanho adicional na etapa de mistura. Muitas vezes o material carbonáceo tem o tamanho reduzido para um tamanho de partícula menor do que 15 mm, tal como um tamanho de partícula menor do que 10 mm na etapa de pré-moagem; preferencialmente para um tamanho de partícula menor do que 5 mm, tal como menor do que 3 mm.

[054] A pré-moagem pode, de acordo com uma modalidade da presente invenção, ser realizada com o uso de um fragmentador, moinho de corte, moinho de martelo, triturador de bandeja, moinho de rotor ou uma combinação dos mesmos.

[055] Vantajosamente a etapa de pré-moagem pode compreender adicionalmente meios para remoção de impurezas tais como metais, pedras, poeira como areia, e/ou para separar fibras fora de especificação do material carbonáceo com tamanho de partícula com o dito tamanho máximo. Tais meios podem compreender separação magnética, lavagem, separação por densidade tal como flutuação, mesas de vibração, separadores acústicos, peneiramento e combinações dos mesmos. Os ditos meios podem estar presentes antes da etapa de pré-moagem e/ou após a etapa de pré-moagem.

[056] O material carbonáceo é subsequentemente misturado com outros ingredientes da mistura de alimentação. Outros ingredientes podem incluir: 1. Óleo reciclado (hidrocarbonetos) produzido pelo processo ou uma fração do óleo (hidrocarboneto produzido pelo processo; preferencialmente em uma razão de peso para secar matéria orgânica livre de cinzas na faixa de 0,5 a 1,5 tal como uma razão 0,8 a 1,2. O óleo reciclado pode compreender fenóis, fenóis alquilados, polifenóis, fenóis monoméricos e oligoméricos, creosol, timol, alcoxifenóis, álcool p- cumarílico, álcool coniferílico, álcool sinapílico, flavenóis, catecóis. 2. Concentrado reciclado da fase aquosa do processo que compreende catalisador homogêneo recuperado e orgânicos solúveis em água tais como um ou mais componentes selecionados dentre a. Cetonas tais como acetona, propanonas, butanonas, pentanonas, pentenonas, ciclopentanonas tais como 2,5 dimetil ciclopentanona, ciclopentenonas, hexanonas e ciclohexanonas tais como 3-metil hexanona, quiononas etc. b. Álcoois e poliálcoois tais como metanol, etanol, propanóis (incluindo isopropanol), butanóis, pentanóis, hexanóis, heptanóis, octanóis tais como 2-butil-1- octanol, hidroquinonas, benzeno dióis etc. c. Fenóis, fenóis alquilados, polifenóis, fenóis monoméricos e oligoméricos, creosol, timol, alcoxifenóis, álcool p-cumarílico, álcool coniferílico, álcool sinapílico, flavenóis, catecóis d. Ácidos carboxílicos tal como ácido fórmico, ácido acético e ácidos fenólicos como ácido férrico, ácidos benzóicos, ácido cumarínico, ácido cinâmico, ácido abiético, ácido oleico, ácido linoleico, ácido palmético, ácido estérico e. Furanos tais como THF etc. f. Alcanos, alcenos, tolueno, cumeno, xileno etc. e combinações dos mesmos.

[057] Em geral, os orgânicos solúveis em água constituem uma mistura complexa dos anteriores e a mistura de alimentação pode compreender tais orgânicos solúveis em água em uma concentração de cerca de 1% em peso a cerca de 10% em peso, tal como na faixa de cerca de 2% em peso a cerca de 5% em peso. 3. Compor catalisador homogêneo na forma de um carbonato de potássio e/ou hidróxido de potássio e/ou acetato de potássio; preferencialmente adicionados na forma de uma solução aquosa e adicionados em uma quantidade para que a concentração de potássio total na mistura de alimentação resultante seja pelo menos 0,5% em peso, tal como uma concentração na mistura de alimentação de pelo menos 1,0% em peso; preferencialmente a concentração de potássio seja pelo menos 1,5% em peso, tal como pelo menos 2,0% em peso; 4. Compor base para ajuste de pH. Preferencialmente, hidróxido de sódio é adicionado à mistura de alimentação em uma quantidade tela que o pH medido na fase aquosa reciclada fique acima de 7 e preferencialmente na faixa de 8,0 a 12,0 tal como na faixa de 8,0 a 10,0.

[058] Os ingredientes 1 a 4 estão preferencialmente todos em uma forma líquida e podem vantajosamente ser pré-misturados e, opcionalmente, pré-aquecidos, antes de serem misturados com a matéria orgânica para produzir a dita mistura de alimentação. A pré-mistura e/ou pré-aquecimento podem reduzir o tempo de carregamento e o tempo de aquecimento exigidos no misturador.

[059] A mistura do material carbonáceo e outros ingredientes é misturada de modo a formar uma pasta fluida ou pasta homogênea. O dito misturador pode ser um recipiente agitado equipado com meios para misturar, dispersar e homogeneizar eficientemente materiais viscosos, tais como um misturador planetário, Amassador ou misturador Banbury.

[060] O misturador é preferencialmente equipado ainda com meios para pré- aquecer a dita mistura de alimentação para uma temperatura na faixa de cerca de 80 °C a cerca de 250 °C, preferencialmente na faixa de cerca de 130 °C a cerca de 220 °C e mais preferencialmente na faixa de cerca de 150 °C a cerca de 200 °C, tal como na faixa de cerca de 160 °C a cerca de 180 °C em um pressão suficiente para evitar ebulição tal como uma pressão na faixa de 1 a 30 bar, preferencialmente na faixa 4 a 20 bar tal como na faixa de 5 a 10 bar.

[061] O aquecimento da mistura de alimentação para temperaturas nas faixas acima resulta em um amolecimento e/ou pelo menos dissolução parcial do carbonáceo tornando, desse modo, a mistura de alimentação mais fácil para reduzir e homogeneizar o tamanho. Meios preferenciais para aquecer a dita mistura de alimentação durante a preparação, de acordo com a presente invenção, incluem uma camisa de aquecimento. Em uma modalidade preferencial o calor para pré-aquecer a dita mistura de alimentação é obtido do resfriamento do material carbonáceo convertido que compreende produto de hidrocarboneto líquido. Desse modo, a eficiência energética do processo pode ser aprimorada ainda mais. O misturador pode adicionalmente ser equipado com um circuito de recirculação, em que o material é retirado do dito misturador e pelo menos parcialmente recirculado em um circuito interno ou externo e reintroduzido no dito misturador de modo a controlar as características da mistura de alimentação, por exemplo, propriedades reológicas tais como viscosidade e/ou tamanho de partícula para um nível predefinido. O circuito externo pode compreender adicionalmente um ou mais dispositivo (ou dispositivos) de redução e/ou homogeneização de tamanho tal como um macerador e/ou um moinho coloidal e/ou um moinho de cone ou uma combinação dos mesmos em uma disposição em série e/ou paralela.

[062] Preferencialmente, o material carbonáceo é alimentado para o misturador gradualmente, em vez de imediatamente, para controlar a viscosidade da mistura de alimentação e essa mistura de alimentação permanece bombeável, enquanto é reduzida em tamanho e homogeneizada. O controle da viscosidade pode ser realizado medindo-se o consumo de energia do misturador e/ou moinho coloidal e adicionando- se matéria orgânica à mistura de alimentação de acordo com um consumo de energia predefinido. É ainda mais vantajoso não esvaziar o misturador completamente entre os lotes, pois a mistura de alimentação preparada atua como um agente de textura para o próximo lote e, assim, auxilia na homogeneização do próximo lote, tornando-o mais bombeável e, assim, o material carbonáceo pode ser adicionado mais rapidamente.

[063] Outros meios preferenciais para misturar e homogeneizar completamente os ingredientes na mistura de alimentação incluem misturadores em linha. Tais misturadores em linha podem introduzir adicionalmente uma ação de corte e/ou um esmagamento e/ou uma autolimpeza. Uma modalidade preferencial nesse dispositivo em linha inclui um ou mais extrusores.

[064] A mistura de alimentação a partir da etapa de mistura de mistura de alimentação pode ser alimentada para um tanque de retenção antes de entrar na etapa de pressurização do processo. O dito tanque de mistura pode ser equipado com meios para agitar a dita mistura de alimentação no tanque de retenção e/ou meios circulação para circular a dita mistura de alimentação em torno do dito tanque de retenção de modo que a mistura de alimentação seja mantida em um estado de cisalhamento fino e mais fácil de bombear. Opcionalmente a mistura de alimentação pode ser expandida antes entrar no tanque de retenção, de modo que a mistura de alimentação possa ter o tamanho adicionalmente reduzido e homogeneizado.

[065] Tipicamente, o teor de material carbonáceo seco na mistura de alimentação, de acordo com a presente invenção, está na faixa de 10 a 40% em peso, preferencialmente na faixa de 15 a 35% em peso e mais preferencialmente na faixa 20 a 35% em peso.

[066] O processo, de acordo com a presente invenção, exige que água esteja presente na dita mistura de alimentação. Tipicamente, o teor de água na dita mistura de alimentação é pelo menos 30% em peso e na faixa 30 a 80% em peso e preferencialmente na faixa 40 a 60% em peso.

2. CONVERSÃO

[067] A segunda etapa, conversão, compreende uma etapa de pressurização (2a) em que a mistura de alimentação é pressurizada por meio de bombeamento para uma pressão de pelo menos 150 bar e até cerca de 450 bar tal como uma pressão de pelo menos 180 bar e até 400 bar; preferencialmente a mistura de alimentação é pressurizada por meio de bombeamento para uma pressão acima do ponto crítico de água tal como uma pressão de pelo menos 250 bar; mais preferencialmente a mistura de alimentação é pressurizada por meio de bombeamento para uma pressão de pelo menos 300 bar tal como pelo menos 320 bar. Uma modalidade particularmente preferencial, de acordo com o presente, é uma pressão de mistura de alimentação após os meios de bombeamento de 320 a 380 bar. De acordo com a presente invenção a fita pressurização para a pressão de reação desejada é realizada essencialmente antes do aquecimento da temperatura de entrada da etapa de preparação de mistura de alimentação para a temperatura de reação.

[068] Muitas modalidades, de acordo com a presente invenção, se referem a processamento de misturas de alimentação com um alto teor de material carbonáceo como descrito acima. Tais misturas de alimentação tipicamente têm densidades na faixa de 1050 a 1200 kg/m3, e tipicamente se comportam como uma pasta pseudoplástica homogênea em vez de uma suspensão de partículas distintas (líquida). A viscosidade de tais pastas pode variar amplamente com taxa de cisalhamento devido ao comportamento pseudoplástico (afinamento por cisalhamento) e pode ser na faixa de103 a 107 cP dependendo da taxa de cisalhamento específica e material carbonáceo que é tratado.

[069] Um aspecto da presente invenção se refere a um sistema de pressurização para pressurizar tais misturas de alimentação pseudoplásticas altamente viscosas. De acordo com uma modalidade preferencial da presente invenção, o sistema de pressurização compreende dois ou mais amplificadores de pressão, sendo que cada um compreende cilindros com um pistão equipado com meios de acionamento para aplicar e/ou receber uma força no pistão. Os meios de acionamento vantajosos para os pistões nos cilindros, de acordo com a presente invenção, incluem meios acionados hidraulicamente.

[070] O sistema de pressurização, de acordo com a presente invenção, é tipicamente projetado para baixas velocidades de curso (grande volume de curso), permitindo assim o uso de válvulas acionadas para encher e esvaziar os cilindros, em vez de válvulas de retenção. As válvulas acionadas preferenciais de acordo com a presente invenção incluem válvulas de gaveta e válvulas de esfera ou uma combinação dos mesmos.

[071] A velocidade de curso dos pistões, de acordo com uma modalidade da presente invenção, pode ser de cerca de 1 curso por minuto até cerca de 150 cursos por minuto, tal como de cerca de 5 cursos por minuto a cerca de 100 cursos por minuto. Preferencialmente a velocidade de curso dos pistões é de cerca de 10 a cerca de 80 cursos por minuto tal como uma velocidade de curso do pistão na faixa 20 cursos por minuto a cerca de 60 cursos por minuto. Além de permitir o uso de válvulas acionadas, a baixa velocidade de curso do pistão reduz o desgaste nos pistões, vedações e sedes das válvulas.

[072] A temperatura de entrada para a pressurização está geralmente na faixa de cerca de 10 °C a cerca de 250 °C tal como de cerca de 20 °C a cerca de 220 °C; preferencialmente a temperatura de entrada para os cilindros de amplificação de pressão está na faixa de cerca de 50 °C a cerca de 210 °C, tal como de cerca de 80 °C a cerca de 200 °C; ainda mais preferencialmente a entrada temperatura para os cilindros de amplificação de pressão está na faixa de cerca de 100 °C a cerca de 180 °C, tal como de cerca de 120 °C a cerca de 170 °C.

[073] Para aplicações de acordo com a presente invenção, em que a temperatura excede cerca de 120 °C tal como cerca de 140 °C, os cilindros podem adicionalmente ser equipados com meios para resfriar as vedações de pistão a fim de suportar as condições de operação.

[074] Em uma modalidade vantajosa, a energia de pressão é recuperada na etapa de redução de pressão descrita abaixo na etapa 6. Redução de pressão e transferida para um reservatório de absorção de energia, onde a energia absorvida pelo dispositivo de redução de pressão é transferida para o reservatório para utilização sucessiva, por exemplo, na etapa de pressurização. Assim, é obtido um processo de alta pressão com muita eficiência energética.

[075] A mistura pressurizada de alimentação é subsequentemente aquecida (2b) para uma temperatura de reação na faixa de cerca de 300 °C a até cerca de 450 °C, tal como uma temperatura na faixa de cerca de 330 °C a cerca de 430 °C; preferencialmente a mistura pressurizada de alimentação é subsequentemente aquecida para uma temperatura de reação na faixa de cerca de 350 °C a até cerca de 425 °C, essa temperatura na faixa de cerca de 390 °C a cerca de 420 °C, tal como na faixa de 400 °C a 415 °C.

[076] De acordo com um aspecto da presente invenção, o aquecimento da mistura de alimentação é realizado por troca de calor indireta com água em alta pressão como o meio de transferência de calor entre a etapa de resfriamento e aquecimento. Com o uso de tal meio de transferência de calor consegue-se que tanto a mistura de alimentação quanto a mistura de produto possam fluir dentro de tubos permitindo, desse modo, limpeza mais fácil.

[077] Pela dita recuperação de calor, consegue-se que o processo se torne muito eficiente em termos energéticos, pois a maior parte do calor exigido é recuperada. Em muitas modalidades da presente invenção pelo menos 40% da energia exigida para aquecer a mistura de alimentação para a temperatura de reação desejada é recuperada tal como pelo menos 50% da energia exigida para aquecer a mistura de alimentação para a temperatura de reação desejada é recuperada. Preferencialmente, pelo menos 60% da energia exigido para aquecer a mistura de alimentação para a temperatura de reação desejada é recuperada, tal como pelo menos 70% da energia exigida é recuperada.

[078] Posteriormente a aquecer para temperatura de reação a dita mistura de alimentação pressurizada e aquecida é mantida na pressão e temperatura desejadas em uma zona de reação (2c) por um tempo predefinido para a conversão do material carbonáceo (ou materiais carbonáceos). As características de alimentação e/ou a combinação de pressão e temperatura, de acordo com a presente invenção, geralmente permitem tempos de reação mais curtos e/ou um produto de hidrocarboneto líquido mais reagido do que na técnica anterior sem sacrificar o rendimento e/ou qualidade do produto desejado. O tempo predefinido na dita zona de reação pode, de acordo com uma modalidade da presente invenção, ser na faixa de 1 a 60 minutos tal como 2 a 45 minutos, preferencialmente o dito tempo predefinido na dita zona de reação está na faixa 3 a 30 minutos tal como na faixa 3 a 25 minutos, mais preferencial na faixa 4 a 20 minutos tal como 5 a 15 minutos.

3. RESFRIAMENTO E EXPANSÃO

[079] A mistura de produto que compreende produto de hidrocarboneto líquido, água com compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e sais dissolvidos, gás que compreende dióxido de carbono, hidrogênio, e metano bem como partículas suspensas do dito material carbonáceo convertido é subsequentemente resfriada (3) para uma temperatura na faixa 70 °C a 250 °C, tal como na faixa de 120 °C a 220 °C; preferencialmente para uma temperatura na faixa de 130 °C a 200 °C, tal como na faixa de 140 °C a 180 °C.

[080] Uma modalidade preferencial de uma etapa de resfriamento, de acordo com a presente invenção, é em que a dita troca de calor é realizada por transferência de calor indireta com água em alta pressão como meio de transferência de calor como descrito na conversão. Com o uso de tal transferência de calor indireta por meio de um meio de transferência de calor consegue-se que tanto a mistura de alimentação quanto a mistura de produto possam fluir dentro de tubos permitindo, desse modo, limpeza mais fácil. O meio de transferência de calor pode opcionalmente ser ainda aquecido e/ou ser adicionalmente resfriado de modo a permitir maior controlabilidade e flexibilidade do aquecimento e resfriamento. O dito meio de transferência de calor também pode ser usado para transferência de calor para/de outras unidades de operações do processo, tais como, por exemplo, a preparação de alimentação (1) e/ou a parte de beneficiamento de um processo, de acordo com a presente invenção.

[081] A mistura de produto resfriada posteriormente entra em um dispositivo de redução de pressão (3), em que a pressão é reduzida da pressão de conversão para uma pressão menor do que 200 bar, tal como uma pressão menor do que 120 bar. Preferencialmente, a pressão é reduzida para menos do que 90 bar, tal como menos do que 80 bar. Mais preferencialmente, a pressão é reduzida para menos do que 50 bar tal como uma pressão na faixa de 10 bar a 40 bar.

[082] Dispositivos de redução de pressão adequados incluem redução de pressão dispositivos que compreendem diversos membros tubulares em uma disposição em série e/ou paralelo com um comprimento e corte transversal interno adaptado para reduzir a pressão ao nível desejado e dispositivos de redução de pressão que compreendem unidades de bomba de redução de pressão.

[083] Em uma modalidade preferencial a mistura de produto resfriada entra em um dispositivo de redução de pressão, sendo que a unidade de redução de pressão compreende pelo menos uma entrada e uma saída, em que a unidade de redução de pressão é adaptada para receber um fluido pressurizado no nível de pressão do processo na entrada, sendo adaptada para isolar o fluido pressurizado recebido do processo a montante e da saída e é adaptada para reduzir a pressão do fluido para um nível predeterminado mais baixo e é adicionalmente adaptada para emitir o fluido através da saída enquanto ainda isolado em direção ao processo a montante.

[084] Em geral, a unidade de redução de pressão compreende uma válvula acionada na entrada e uma válvula acionada na saída e entre a válvula de entrada e a válvula de saída um dispositivo de pressurização. Além disso, uma unidade de redução de pressão, de acordo com uma modalidade da presente invenção, compreende meios para medir a pressão a montante da válvula de entrada, entre a válvula de entrada e a válvula de saída e a jusante da válvula de saída.

[085] A unidade de redução de pressão, de acordo com a presente invenção, pode compreender adicionalmente uma unidade de bomba que tem um cilindro e um pistão bem como meios para acionar o pistão dentro do cilindro. Vantajosamente a unidade de redução de pressão compreende adicionalmente um indicador de posição que indica a posição de ciclo do dispositivo de redução de pressão e é adaptado para fornecer um sinal de controle para abrir ou fechar pelo menos uma válvula no sistema de redução de pressão.

[086] Uma modalidade vantajosa de um dispositivo de redução de pressão, de acordo com a presente invenção, é em que a bomba de redução de pressão é conectada a uma bomba adicional que aciona uma pressurização do reservatório de absorção de energia. Por exemplo, o dispositivo de redução de pressão que compreende adicionalmente um reservatório de energia, onde a bomba de pressurização é conectada operacionalmente ao reservatório e onde a energia absorvida pela bomba é convertida e transferida para a bomba de pressurização.

[087] Em uma modalidade preferencial, o reservatório de energia aciona uma bomba de pressurização adaptada para pressurizar a mistura de alimentação na etapa de pressurização (etapa 2 acima) do processo de alta pressão. Em uma modalidade da presente invenção, isso é realizado por uma turbina de baixa pressão conectada a um gerador que gera energia elétrica, e a eletricidade gerada reduz a energia exigida para acionar a bomba de pressurização na etapa de pressurização.

[088] O dispositivo de redução de pressão, de acordo com a presente invenção, é tipicamente projetado para baixas velocidades de curso (grande volume de curso), permitindo assim o uso de válvulas acionadas para encher e esvaziar os cilindros, em vez de válvulas de retenção. As válvulas acionadas preferenciais de acordo com a presente invenção incluem válvulas de gaveta e válvulas de esfera ou uma combinação dos mesmos.

[089] A velocidade de curso dos pistões, de acordo com uma modalidade da presente invenção, pode ser de cerca de 1 curso por minuto até cerca de 150 cursos por minuto, tal como de cerca de 5 cursos por minuto a cerca de 100 cursos por minuto. Preferencialmente a velocidade de curso dos pistões é de cerca de 10 a cerca de 80 cursos por minuto tal como uma velocidade de curso do pistão na faixa 20 cursos por minuto a cerca de 60 cursos por minuto. Além de permitir o uso de válvulas acionadas, a baixa velocidade de curso do pistão reduz o desgaste nos pistões, vedações e sedes das válvulas.

[090] A temperatura de entrada para o dispositivo de redução de pressão está geralmente na faixa de cerca de 10 °C a cerca de 250 °C tal como de cerca de 20 °C a cerca de 220 °C; preferencialmente a temperatura de entrada para os cilindros de amplificação de pressão está na faixa de cerca de 50 °C a cerca de 210 °C, tal como de cerca de 80 °C a cerca de 200 °C; ainda mais preferencialmente a entrada temperatura para os cilindros de amplificação de pressão está na faixa de cerca de 100 °C a cerca de 180 °C, tal como de cerca de 120 °C a cerca de 170 °C.

[091] Para aplicações de acordo com a presente invenção, em que a temperatura excede cerca de 120 °C tal como cerca de 140 °C, os cilindros podem adicionalmente ser equipados com meios para resfriar as vedações de pistão a fim de suportar as condições de operação.

4. SEPARAÇÃO

[092] A mistura de alimentação convertida é adicionalmente separada (4) em pelo menos uma fase gasosa que compreende dióxido de carbono, hidrogênio, monóxido de carbono, metano e outros hidrocarbonetos curtos (C2 - C4), álcoois e cetonas, uma fase oleosa bruta, uma fase aquosa com compostos orgânicos líquidos de fase aquosa bem como sais dissolvidos e eventualmente partículas suspensas, tais como inorgânicos e/ou carvão e/ou material carbonáceo não convertido dependendo do material carbonáceo específico que é processado e das condições de processamento específicas. Sais dissolvidos e inorgânicos podem incluir metal ou metais ou metais alcalinos ou alcalino-terrosos tais como potássio, sódio, cloretos, sulfato, carbonato e bicarbonato, alumínio, cálcio, magnésio, sódio e potássio, sílica, ferro, cobalto, níquel, fósforo. Os inorgânicos se originam da matéria prima de carbonáceo tal como biomassa e/ou de catalisador (ou catalisadores) homogêneo aplicado no processo de produção de alta pressão e/ou de poluição durante o processo de produção de alta pressão.

[093] Para alguns materiais carbonáceos que compreendem teores inorgânicos altos a corrente de produto parcialmente resfriada e parcialmente despressurizada pode ser filtrada para remover sólidos na suspensão antes de entrar na separação adicional (4).

[094] De acordo com uma modalidade preferencial a separação é realizada por uma primeira separação das fases individuais em um separador de fase, tal como um separador de três fases e subsequentemente purificação da fase oleosa separada, tal como redução das concentrações de contaminantes, tais como água e/ou inorgânicos, por exemplo, adicionando-se um ou mais agentes de lavagem e/ou agentes de redução de viscosidade e/ou agentes de redução de densidade e separação da fase oleosa o um ou mais agentes de lavagem e/ou agentes de redução de viscosidade e/ou agentes de redução de densidade em um separador de três fases.

[095] A fase aquosa do primeiro separador contém tipicamente catalisador homogêneo (ou catalisadores homogêneos) tal como potássio e sódio bem como compostos orgânicos líquidos de fase aquosa.

5. BENEFICIAMENTO

[096] O óleo bruto pode renovável ser adicionalmente submetido a processo beneficiamento (5) em que o mesmo é pressurizado para uma pressão na faixa de cerca de 20 bar a cerca de 200 bar tal como uma pressão na faixa de 50 a 120 bar, antes de ser aquecido para uma temperatura na faixa 300 °C a 400 °C em uma ou mais etapas e contatado com hidrogênio e catalisador heterogêneo (ou catalisadores heterogêneos) contido em uma ou mais zonas reação, e eventualmente fracionado em diferentes frações do ponto de ebulição.

[097] A Figura 2 mostra uma visão geral esquemática de uma modalidade de um processo contínuo de alta pressão para transformar materiais carbonáceos em compostos orgânicos líquidos de fase oleosa renováveis que inclui adicionalmente um sistema para recuperar compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio.

[098] Os compostos orgânicos líquidos de fase aquosa na fase aquosa muitas vezes compreendem uma mistura complexa e tipicamente compreendem um ou mais compostos selecionados de um ou mais dos grupos: a. Cetonas tais como acetona, propanonas, butanonas, pentanonas, pentenonas, ciclopentanonas tais como 2,5 dimetil ciclopentanona, ciclopentenonas, hexanonas e ciclohexanonas tais como 3-metil hexanona, quiononas b. Álcoois e poliálcoois tais como metanol, etanol, propanóis, butanóis, pentanóis, hexanóis, heptanóis, octanóis tais como 2-butil-1-octanol, hidroquinonas, benzeno dióis c. Fenóis, fenóis alquilados, polifenóis, fenóis monoméricos e oligoméricos, creosol, timol, alcoxifenóis, álcool p-cumarílico, álcool coniferílico, álcool sinapílico, flavenóis, catecóis d. Ácidos carboxílicos tal como ácido fórmico, ácido acético e ácidos fenólicos como ácido férrico, ácidos benzóicos, ácido cumarínico, ácido cinâmico, ácido abiético, ácido oleico, ácido linoleico, ácido palmético, ácido estérico e. Furanos como tetrahidrofurano (THF) f. Alcanos, alcenos, benzeno, tolueno, cumeno, xileno

[099] A fase aquosa da etapa de separação (4) é, de acordo com uma modalidade preferencial da presente invenção, alimentada para um sistema de recuperação para recuperação de compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e/ou catalizadores homogêneos na forma de potássio e sais de sódio.

[0100] Muitas modalidades preferenciais de processamento de alta pressão contínuo de material carbonáceo para hidrocarbonetos, de acordo com a presente invenção, incluem uma etapa de recuperação para recuperar catalisador homogêneo (ou catalisadores homogêneos) e/ou compostos orgânicos líquidos de fase aquosa da fase aquosa da etapa de separação (4). Desse modo, são produzidas uma fase aquosa esgotada de compostos orgânicos líquidos e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio e uma fase aquosa enriquecida em compostos orgânicos líquidos e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio. A fase líquida enriquecida em compostos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio é, em uma modalidade preferencial, pelo menos parcialmente reciclada e introduzida na etapa de preparação de alimentação como mostrado na Figura. Desse modo, o rendimento total de óleo e a eficiência energética do processo são aumentados, e a economia do processo é significativamente melhorada pela dita recuperação e recirculação de catalisadores homogêneos.

[0101] Uma modalidade preferencial, de acordo com a presente invenção, é em que o sistema de recuperação compreende uma ou mais técnicas selecionadas entre evaporação, destilação/fracionamento, osmose reversa, nanofiltração, ultrafiltração, pervaporação, carbono ativado, uma etapa de tratamento biológico de águas residuais e combinações dos mesmos.

[0102] Uma modalidade vantajosa é em que o sistema de recuperação (6) compreende uma etapa de evaporação e/ou uma ou mais de destilação, em que o calor para a evaporação e/ou destilação é pelo menos parcialmente suprido pela transferência de calor do refrigerante de água de alta pressão por meio de um meio de transferência de calor tal como um óleo ou vapor quente, de modo que a recuperação de calor e/ou eficiência energética total sejam aumentadas.

[0103] Compostos orgânicos líquidos de fase oleosa também são, em uma modalidade preferencial, reciclados e introduzidos para a etapa de preparação de alimentação como também mostrado na Figura 2.

[0104] A Figura 3 mostra uma visão geral esquemática de uma modalidade vantajosa de um processo contínuo de alta pressão para transformar materiais carbonáceos em compostos orgânicos líquidos de fase oleosa renováveis que inclui um sistema para recuperar compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio, e que inclui adicionalmente retirar uma corrente de sangria da fase aquosa que é enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos que compreendem potássio e/ou sódio antes da introdução para etapa de preparação de alimentação.

[0105] A fase aquosa do sistema de separação contém compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalisador homogêneo dissolvido e também pode conter partículas suspensas e outros sais dissolvidos. A fase aquosa pode, de acordo com uma modalidade preferencial da invenção, ser filtrada antes de entrar na unidade de recuperação para reduzir partículas suspensas. Desse modo, a incrustação do sistema de recuperação pode ser reduzida e os intervalos de limpeza e serviço aumentados, aumentando assim a disponibilidade geral do processo.

[0106] Base de composição, tal como hidróxido de sódio, pode ser adicionada à água do processo antes de entrar no sistema de recuperação a fim de manter o valor do pH da água do processo no sistema de recuperação na faixa 7 a 14 tal como na faixa 8,5 a 14; preferencialmente na faixa 9 a 14 tal como na faixa de 10 a 14; ainda mais preferencialmente o pH da água do processo que entra no sistema de recuperação é mantido na faixa de 10 a 13 medindo-se o pH e adicionando-se base à água do processo antes de entrar no sistema de recuperação. Desse modo, a volatilidade de compostos orgânicos líquidos de fase aquosa tais como fenóis é reduzida e, portanto, em maior grau mantida na fase aquosa enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa (o concentrado), quando técnicas de evaporação e/ou destilação, de acordo com a presente invenção, são aplicadas. Desse modo, o processamento adicional da fase aquosa que é esgotada é facilitado e pode em algumas modalidades da presente invenção até mesmo ser eliminado, por exemplo, a fase aquosa que é esgotada de compostos orgânicos líquidos de fase aquosa pode ser suficientemente purificada para descarga direta.

[0107] No entanto, embora oligoelementos, tais como a maioria dos íons divalentes, tais como cálcio e metais, tenham solubilidade limitada na fase aquosa e sejam removidos como sólidos em suspensão no sistema (ou sistemas) de separação e filtragem, verificou-se que sais dissolvidos, tais como cloreto se acumularão se nenhuma sangria for retirada. Consequentemente, de acordo com uma modalidade vantajosa uma corrente de sangria é retirada da fase aquosa que é enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos como mostrado na Figura 3.

[0108] O tamanho mínimo da corrente de sangria exigida é determinado por cloreto concentração no material carbonáceo, ou seja, a quantidade de cloreto alimentada com o material carbonáceo deve ser igual à quantidade de cloreto retirada com a corrente de sangria.

[0109] De acordo com uma modalidade vantajosa da presente invenção, a razão em peso entre a corrente de sangria que é retirada da corrente de fase aquosa que é enriquecida em compostos orgânicos líquidos e catalisador homogêneo e a corrente de fase aquosa total alimentada para o dito sistema de recuperação está na faixa de 0,01 a 0,5, tal como na faixa de 0,02 a 0,4; preferencialmente a razão de peso entre a dita corrente de sangria que é retirada e a corrente de fase aquosa total que entra no sistema de recuperação está na faixa de 0,03 a 0,25, tal como na faixa de 0,04 a 0,15.

[0110] A Figura 4 mostra uma visão geral esquemática de uma primeira modalidade de um sistema de separação, de acordo com a presente invenção. O produto da conversão é resfriado para uma temperatura na faixa de 50 °C a 250 °C, tal como uma temperatura na faixa 60 °C a 220 °C, preferencialmente para uma temperatura na faixa de 120 °C a 180 °C e mais preferencialmente para uma temperatura na faixa de 130 °C a 170 °C, e despressurizada para uma pressão na faixa de 10 bar a 150 bar, tal como para uma pressão na faixa de 10 bar a 100 bar, preferencialmente o produto da conversão é despressurizado para uma pressão na faixa de 10 bar a 74 bar, tal como para uma pressão na faixa de 15 bar a 50 bar, ainda mais preferencialmente para uma pressão na faixa 20 a 50 bar.

[0111] A corrente de produto da conversão parcialmente resfriada e parcialmente despressurizada é alimentada para um primeiro separador de fase, em que o produto a partir da conversão é separado sob pressão em uma fase gasosa, uma fase oleosa e uma fase aquosa e opcionalmente uma fase sólida dependendo do material carbonáceo específico que é convertido e das condições de operação específicas para o processo de conversão.

[0112] De acordo com muitas modalidades da presente invenção, o primeiro separador é um separador de fase gravimétrico como exemplificado adicionalmente na Figura 5. O separador de fase pode, de acordo com a presente invenção, ser posicionado horizontal ou verticalmente, no entanto, em muitas aplicações preferenciais, de acordo com a presente invenção, o primeiro separador de três fases é posicionado horizontalmente. Posicionando-se o separador de fases horizontalmente, se obtém uma interfase maior entre o gás e os líquidos, de modo que seja obtida colisão mínima de bolhas de gás que se movem para cima e as gotículas de líquido que descem. Desse modo, é obtida uma separação mais eficiente, por exemplo, a eficiência de separação pode ser aumentada e/ou um tempo de permanência mais curto pode ser usado.

[0113] O primeiro separador de fase compreende uma entrada para introduzir a dita mistura de produto, e saídas para retirar a fase gasosa, a fase oleosa (hidrocarboneto líquido) a fase aquosa e opcionalmente uma fase sólida.

[0114] A temperatura de operação do primeiro separador de fase é, em uma modalidade preferencial, selecionada de modo a obter uma viscosidade dinâmica do produto de hidrocarboneto líquido na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 30 centipoise durante a dita separação adicional tal como na faixa de cerca de 1 a cerca de 20 centipoise durante a dita separação adicional, preferencialmente a temperatura da separação é selecionada de modo a obter uma viscosidade dinâmica na faixa de cerca de 1 a cerca de 20 centipoise tal como na faixa de 5 a 15 centipoise.

[0115] A temperatura de operação da primeira fase separação pode, de acordo com uma modalidade da presente invenção, estar na faixa de 50 °C a 250 °C, tal como na faixa 80 °C a 200 °C, preferencialmente a temperatura de operação no primeiro separador de fase está na faixa de 120 °C a 180 °C, tal como uma temperatura na faixa de 130 °C a 170 °C. Mantendo-se a temperatura de operação da primeira separação na faixa especificada consegue-se que a viscosidade dinâmica do produto de hidrocarboneto líquido (fase oleosa) seja mantida na faixa especificada acima melhorando, desse modo, a eficiência de separação de água e/ou partículas contidas na fase oleosa.

[0116] Foi constatado adicionalmente que a fase oleosa pode compreender altos compostos orgânicos que têm um ponto de fusão na faixa de cerca de 100 a 120 °C. Tais compostos orgânicos podem compreender compostos de alto peso molecular tais como resinas orgânicas e/ou compostos asfalteno que podem solidificar em partículas inorgânicas no óleo e/ou estabilizar as gotículas de água na fase oleosa. Tal estabilização pode ser o resultado de um filme interfacial composto por sólidos polares de superfície ativa de alto peso molecular que cobrem pequenas gotículas de água e esse filme interfacial fornece uma barreira para que as gotículas coalesçam a uma temperatura muito baixa. Mantendo-se a temperatura de operação do separador suficientemente alta (por exemplo, acima do ponto de fusão de tais compostos), a eficiência de separação pode ser melhorada pela presente invenção.

[0117] A pressão de operação do primeiro separador de fase é, de acordo com a presente invenção, selecionada geralmente acima a pressão de ebulição da fase líquida para que as fases líquidas sejam substancialmente mantidas em seu estado líquido na temperatura de separação predominante. Consequentemente, em muitas modalidades da presente invenção a pressão de operação do primeiro separador de fase é pelo menos 5 bar tal como uma pressão de operação de pelo menos 10 bar.

[0118] No entanto, foi constatado que operação em pressão superior melhora a separação como será ilustrado adicionalmente sob exemplos da separação. Consequentemente, uma modalidade vantajosa da presente invenção é em que a pressão de operação do dito primeiro separador de fase está na faixa de 10 a 150 bar, tal como na faixa de 10 a 100 bar, preferencialmente a pressão no primeiro separador está na faixa de 10 a 74 bar, tal como na faixa de 15 a 50 bar, e ainda mais preferencialmente na faixa de 20 a 40 bar.

[0119] Muitos aspectos da presente invenção se referem ao uso de um ou mais fase separadores, em que o tempo de permanência em cada um dos separadores de fase está na faixa de 1 a 60 minutos tal como na faixa de 1 a 30 minutos, preferencialmente o tempo de permanência em cada um dos separadores está na faixa 2 a 20 minutos.

[0120] De acordo com a presente invenção a fase oleosa parcialmente desidratada e parcialmente livre de cinzas é retirada do primeiro separador e submetida a um processo purificação adicional como mostrado na Figura.

[0121] Em um aspecto da presente invenção parte da fase oleosa do primeiro separador é retirada antes da purificação de óleo adicional e reciclada para a etapa de preparação de mistura de alimentação do processo de alta pressão. Desse modo, o tamanho do segundo separador de fase é reduzido.

[0122] De acordo com modalidades preferenciais da presente invenção, o processo de purificação de óleo compreende misturar a fase oleosa com um ou mais agentes de lavagem e subsequentemente alimentar a fase oleosa e agente de lavagem misturados para um segundo separador de fase, em que a mesma é separada em uma fase que compreende pelo menos um agente de lavagem e que tem um teor aumentado de água e/ou inorgânicos e uma fase oleosa que tem um teor de inorgânicos e/ou água reduzido, e opcionalmente uma fase gasosa.

[0123] A pressão de operação do segundo separador é de acordo com modalidades vantajosas da presente invenção na faixa de 5 a 100 bar, preferencialmente a pressão no primeiro separador está na faixa de 10 a 74 bar, tal como na faixa de 15 a 50 bar, e ainda mais preferencialmente na faixa 20 a 40 bar.

[0124] A temperatura de operação do segundo separador de fase pode, de acordo com uma modalidade da presente invenção, estar na faixa de 50 °C a 250 °C, tal como na faixa 80 °C a 200 °C, preferencialmente o segundo separador de fase está operando a uma temperatura na faixa de 120 °C a 180 °C, tal como uma temperatura na faixa de 130 °C a 170 °C. Mantendo-se a temperatura de operação de separação na faixa especificada consegue-se que a viscosidade dinâmica do produto de hidrocarboneto líquido (fase oleosa) seja mantida na faixa especificada acima melhorando, desse modo, a eficiência de separação de água e/ou partículas contidas na fase oleosa.

[0125] Em muitos aspectos da presente invenção, o agente de lavagem pode compreender um agente de redução de viscosidade e/ou de redução de densidade. O agente de redução de viscosidade e/ou densidade pode ser um solvente orgânico que têm um ponto de ebulição abaixo de 150 °C, tal como abaixo de 140 °C, preferencialmente abaixo de 130 °C, tal como abaixo de 100 °C.

[0126] Agentes de redução de viscosidade e/ou densidade adequados, de acordo com a presente invenção, muitas vezes compreendem pelo menos uma cetona selecionada dentre Metil Etil Cetona (MEK, 2-butanona), acetona, propanonas, butanonas, pentanonas, pentenonas, ciclopentanonas tais como 2,5 dimetil-ciclo- pentanona, ciclo pentenonas, hexanonas, ciclohexanonas tais como 3-metil hexanonas, 2-heptanonae/ou uma combinação das mesmas. Agentes de redução de viscosidade particularmente preferenciais, de acordo com a presente invenção, são metil etil cetonas e/ou uma fração de baixo ponto de ebulição do óleo da mistura de alimentação convertida que compreende material carbonáceo.

[0127] A razão de peso do agente de redução de viscosidade e/ou densidade adicionado à quantidade de óleo está na faixa de 0,01 a 2, tal como na faixa de 0,2 a 1, tal como na faixa de 0,2 a 0,5.

[0128] O agente de redução de viscosidade reduz a viscosidade da fase oleosa e também pode reduzir a densidade da fase oleosa. Além disso, o agente de redução de viscosidade pode melhorar a dissolução de partículas orgânicas e/ou melhorar a hidrofobicidade da fase oleosa. Desse modo, a eficiência de separação é melhorada e/ou o tempo de separação exigido pode ser reduzido.

[0129] Em um aspecto da presente invenção o um ou mais agentes de lavagem podem compreender um ou mais quebrador (ou quebradores) de emulsão selecionado de xilenos, resina fenol-formaldeído, n-propanol, nafta aromática pesada e leve, etil benzeno, 1,2,4 trimetilbenzeno, 1,3,5 trimetilbenzeno, 1,2,3 trimetilbenzeno, glutaraldeído, água, tolueno, 2-butanona, acetato de etila, acetato de 1-propila ou uma combinação dos mesmos.

[0130] O quebrador de emulsão e/ou uma mistura dos mesmos exigiu uma concentração na faixa de 10 a 50.000 ppm em peso, tal como na faixa de 100 a 20.000 ppm em peso, preferencialmente na faixa de 800 a 15.000 pp, tal como na faixa de 1.000 a 10.000 ppm.

[0131] Em muitas modalidades da presente invenção pelo menos um dos agentes de lavagem compreende água. Além disso, uma modalidade vantajosa, de acordo com a presente invenção, é em que pelo menos um agente acidificante é adicionado ao pelo menos um agente de lavagem que compreende água. Agentes acidificantes adequados, de acordo com a presente invenção, incluem ácido acético e/ou ácido cítrico. Tipicamente o dito agente acidificante é adicionado em uma quantidade para que o pH do agente de lavagem pressurizado separado do segundo separador esteja na faixa de cerca de 2 a cerca de 7 tal como um pH na faixa de cerca de 2,5 a cerca de 6,5; preferencialmente o pH do agente de lavagem separado esteja na faixa de cerca de 3 a cerca de 6 tal como um pH na faixa de cerca de 3 a cerca de 5. Reduzindo-se o pH para as faixas especificadas, de acordo com a presente invenção, consegue-se que compostos tais como potássio e sódio que podem ser ligados a grupos ácidos do óleo à medida que sabões são dissolvidos. Além disso, a solubilidade de metais também é aumentada por redução do pH. Além disso, em pH muito baixo foi constatado que emulsões estáveis podem ser formadas.

[0132] Uma particularmente modalidade preferencial da presente invenção é em que o agente acidificante compreende gás pressurizado produzido pelo processo de conversão do material carbonáceo. O gás de processo compreende tipicamente dióxido de carbono bem como alguns gases leves de hidrocarbonetos, tais como metano, etano, eteno, propano, propeno, butano, buteno, pentano, como exemplificado adicionalmente no exemplo 1. Tipicamente o dito gás de processo é retirado do primeiro separador como mostrado na Figura e misturado com o agente (ou agentes) de lavagem em um misturador em linha tal como um misturador estático antes de ser introduzido no segundo separador de fase. Nas pressões de operação do segundo separador de fase, de acordo com a presente invenção, o CO2 se dissolve na fase aquosa e forma ácido carbônico de modo que a água é acidificada para um pH na faixa 2,5 a 4. Além disso, em condições de operação os gases leves de hidrocarboneto mencionados acima podem ser dissolvidos na fase oleosa de modo que uma viscosidade reduzida do óleo e/ou densidade reduzida da fase oleosa e/ou hidrofobicidade melhorada da fase oleosa sejam obtidas. Desse modo, a eficiência de separação é melhorada como exemplificado adicionalmente nos exemplos. Uma vantagem adicional de usar o gás de processo como agente acidificante é que o mesmo é separado facilmente do produto de óleo e/ou agente de lavagem através de redução da pressão para ambiente, o que torna o processamento adicional dessas correntes mais fácil.

[0133] A Figura 5 mostra um desenho esquemático de uma modalidade preferencial de um separador de três fases de acordo com a invenção. A mistura de produto preferencialmente entra no separador de fase através de uma entrada de produto (1) posicionada na placa livre acima do nível do líquido em uma extremidade do separador. A entrada de mistura de produto é equipada preferencialmente com um desviador ou distribuidor (2) tal como um difusor para reduzir o momento do fluido e separar o gás dos líquidos, de modo que uma separação gás-líquido mais eficiente seja obtida. Em outros aspectos da presente invenção a entrada de produto pode compreender ou compreender adicionalmente ciclones ou conjuntos de ciclone (2).

[0134] Em uma modalidade preferencial alternativa o separador pode compreender um separador de expansão/desgaseificador, em que o gás é separado da mistura de produto e a mistura de produto líquida é introduzida no separador por meio de uma perna imersa no nível da fase aquosa (não mostrado na Figura).

[0135] Em muitas modalidades preferenciais o separador de três fases é equipado adicionalmente com meios de distribuição de fluxo, barreira de ondas e espuma, tais como defletores perfurados (3), placas de lamela (4) ou uma malha para suavizar o fluxo, como mostrado na Figura. Um separador de três fases, de acordo com a presente invenção, pode em aspectos adicionais, compreender adicionalmente meios de coalescência (5) tais como uma malha, placas de lamela e/ou meios de eletrocoalescência, para acelerar o processo de coalescência, de modo que uma separação de fase mais eficiente seja obtida.

[0136] Um separador de três fases de acordo com modalidades da presente invenção tipicamente compreende ainda um ou mais placa (ou placas) de barragem (6) para separar as fases líquidas. Muitas vezes um transbordamento da fase oleosa está presente como indicado na Figura.

[0137] O gás é tipicamente retirado de uma saída (10) na extremidade oposta da entrada e muitas vezes passa um desnebulizador ou extrator de névoa (9) para remover gotículas antes de ser retirado do separador como mostrado na Figura. Meios de desembaciamento preferenciais (9), de acordo com a presente invenção, malhas, serpentinas, palhetas e ciclones.

[0138] Um separador de fase, de acordo com a presente invenção, é tipicamente equipado ainda equipado com meios para medir e controlar o nível de fase aquosa (7) e o nível da fase oleosa (8).

[0139] A fase aquosa é retirada por meio da saída de água (11) e a fase oleosa é retirada através da saída de produto de óleo (12). Ambas as saídas são tipicamente equipadas com barreiras de vórtice para impedir que vórtices se desenvolvam quando válvulas são abertas. Um vórtice pode potencialmente sugar algum gás do espaço de vapor e voltar a entrar na saída de líquido.

[0140] A Figura 6 mostra uma visão geral esquemática de outra modalidade de um sistema de separação de acordo com a invenção, que compreende adicionalmente um separador de expansão para recuperar compostos de baixo ponto de ebulição e água da fase oleosa após o segundo separador de fase. Tipicamente o separador de expansão é operado a uma temperatura na faixa 80 °C a 150 °C, tal como na faixa de 100 °C a 130 °C. A pressão do produto de óleo é tipicamente reduzida para próximo à ambiente antes de entrar no dito separador de expansão de modo que o produto de óleo seja dividido em 1. Uma fase gasosa que compreende gás de processo, compostos de baixo ponto de ebulição do óleo (“leves”), água e eventualmente agentes de redução de viscosidade e/ou de redução de densidade, 2. Uma fase oleosa que compreende o produto de óleo desidratado e livre de cinzas. O gás do separador instantâneo é resfriado para condensar a parte condensável da fase gasosa, tal como água, fração de baixo ponto de ebulição do óleo e/ou agentes de redução de viscosidade e/ou densidade e adicionalmente separar a parte não condensável do gás. A parte condensável do gás pode ser adicionalmente separada em uma fase aquosa e uma fase orgânico/leve por separação gravimétrica de fase. Tanto a fase aquosa quanto a fase orgânica podem, de acordo com a presente invenção, ser recicladas como agentes de lavagem como ilustrado adicionalmente na Figura 8. Além disso, parte de fase orgânica (leve) pode, de acordo com uma modalidade da presente invenção, ser remisturada com o produto de óleo como descrito adicionalmente na Figura 8. Consequentemente, pela separação de expansão, de acordo com a presente invenção, consegue-se que agentes de lavagem possam ser recuperados e/ou o teor de água no óleo possa ser adicionalmente reduzido, de modo que um sistema de separação mais econômico e eficaz seja obtido.

[0141] A Figura 7 mostra uma visão geral esquemática de uma modalidade preferencial de um sistema de separação de acordo com a invenção que compreende adicionalmente um separador de expansão ou desgaseificador para separar gás da mistura de alimentação convertida antes de entrar no primeiro separador de fase. O separador de expansão ou desgaseificador, de acordo com a presente invenção, pode operar em uma pressão superior aos separadores de fase subsequentes, tal como uma pressão na faixa de 50 a 150 bar, de modo que pelo menos parte do gás de processo possa ser recuperado em uma pressão superior aos nos separadores de fase a jusante permitindo, desse modo, a recuperação mais fácil de dióxido de carbono e/ou hidrogênio da dita corrente de gás. Além disso, operando-se o dito separador de expansão/desgaseificador em uma pressão superior aos separadores de fase a jusante, o custo dos separadores de fase pode ser reduzido.

[0142] A Figura 8 mostra uma visão geral esquemática de uma modalidade vantajosa de um sistema de separação de acordo com a invenção. O sistema de separação compreende um primeiro separador de fase para separação da corrente do produto em uma fase gasosa, uma fase oleosa e uma fase aquosa contendo sais dissolvidos e compostos orgânicos líquidos de fase aquosa A fase oleosa do primeiro separador é adicionalmente purificada misturando-se a mesma com um ou mais agentes de lavagem antes de entrar em um segundo separador de fase. Como mostrado na Figura uma modalidade vantajosa da presente invenção pode compreender adicionalmente reciclar e misturar pelo menos parcialmente o agente de lavagem separado do segundo separador de fase e/ou “leves” recuperados do separador de expansão com o óleo. Os leves podem constituir um ou mais agentes de redução de viscosidade e/ou de redução de densidade como descrito acima. Além disso, aditivos tais como agente (ou agentes) de lavagem e/ou desemulsificantes constituintes podem ser adicionados e misturados com a fase oleosa como indicado no desenho.

[0143] A Figura 9 mostra uma visão geral esquemática de uma modalidade vantajosa de um processo de alta pressão adaptado para processar uma corrente de alimentação que compreende material carbonáceo que compreende um sistema de separação vantajoso que inclui um sistema de recuperação para recuperar compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio. A fase aquosa do primeiro separador e opcionalmente água separada na etapa de expansão e/ou agente (ou agentes) de lavagem aquoso são alimentados para uma etapa de recuperação (5), em que a água do processo é separada em uma corrente de água esgotada de compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalisador homogêneo (ou catalisadores homogêneos) na forma de potássio e sódio, e uma corrente de água enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio. A corrente de água da separação pode ser submetida a uma etapa de filtragem antes de entrar no sistema de recuperação (6). Além disso, o pH da corrente de água da separação é mantido preferencialmente na faixa de 8 a 14, tal como na faixa de 9 a 14, preferencialmente na faixa de 10 a 14, tal como na faixa de 10 a 13, e isso pode, de acordo com a presente invenção, ser realizado adicionando-se hidróxido de sódio à corrente de água da separação antes de entrar na unidade de recuperação como mostrado na Figura. Uma corrente de sangria é adicionalmente retirada da corrente de água enriquecida em compostos orgânicos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio como mostrado na Figura. A fase aquosa restante enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos é, de acordo com a invenção, reciclada para a etapa de preparação de alimentação. A unidade de recuperação (6) pode, de acordo com a presente invenção, compreender uma ou mais técnicas selecionadas do grupo de evaporação, osmose reversa de destilação, nanofiltração, ultrafiltração, pervaporação e leitos fixos de carbono ativado.

[0144] A Figura 10 mostra uma visão geral esquemática de uma modalidade preferencial de um sistema de recuperação, de acordo com a presente invenção, que compreende uma técnica de evaporação. A água do processo da separação é alimentada para um evaporador tal como um evaporador tipo filme descendente, em que uma fração que corresponde à quantidade de água que entra no sistema de alta pressão com a matéria prima e aditivos é evaporada. Tipicamente a razão entre concentrado e as fases aquosas combinadas que entra na unidade de recuperação está na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 0,9, tal como na faixa de 0,2 a 0,8. Muitas vezes a razão entre concentrado e as fases aquosas combinadas que entra na unidade de recuperação está na faixa de cerca de 0,25 a cerca de 0,7 tal como na faixa de 0,3 a 0,6. Em outras modalidades da presente invenção a razão entre concentrado e as fases aquosas combinadas (corrente de água do processo) que entra na unidade de recuperação está tipicamente na faixa de cerca de 0,25 a cerca de 0,6, tal como na faixa de 0,3 a 0,6. A corrente de água do processo da separação pode ser expandida em uma ou mais etapas de expansão antes de entrar na etapa de evaporação. A água do processo (fase aquosa combinada) pode, de acordo com um aspecto da presente invenção, ser adicionalmente filtrada (não mostrado na Figura) antes de entrar no evaporador para remover eventualmente sólidos em suspensão para reduzir a incrustação do evaporador, e para aumentar intervalos de limpeza. A filtragem pode preferencialmente ser projetada para remover sólidos maiores do que 500 mícrons tal como um dispositivo de filtragem projetado para remover partículas maiores do que 250 mícrons; preferencialmente o dispositivo de filtragem é projetado para remover partículas maiores do que 100 mícrons, tal como partículas maiores do que 50 mícrons. Além disso, o pH da fase aquosa combinada que entra na recuperação é, de acordo com a presente invenção, mantido preferencialmente em condições alcalinas, tal como na faixa de 7 a 14, tal como um pH na faixa de 8 a 14, preferencialmente o pH da fase aquosa para a unidade de recuperação é mantido na faixa de 9 a 14, tal como na faixa de 10 a 13. Em um aspecto da presente invenção a dita manutenção do pH na faixa especificada é realizada medindo-se o pH e adicionando-se hidróxido de sódio à fase aquosa combinada que entra na unidade de recuperação. Operar o pH na faixa especificada na unidade de recuperação tem a vantagem de reduzir a quantidade de fenólicos no destilado. A fração evaporada (“o destilado”) pode passar por um eliminador de névoa/barreira de espuma posicionado na parte superior do evaporador, e em muitas aplicações da presente invenção a pressão da fração evaporada é levemente aumentada, por exemplo, por recompressão mecânica de vapor (como mostrado na Figura) ou recompressão térmica de vapor por injeção de vapor em um ejetor. A razão de compressão pode, de acordo com muitas modalidades da presente invenção, ser de até 2, tal como uma razão de compressão de até 1,6 bar; preferencialmente a razão de compressão do compressor é de até 1,3, tal como até 1,2. Aumentando-se a pressão da fração evaporada, a temperatura de condensação do vapor aumenta de modo que seja possível usar o mesmo vapor para suprir o calor exigido no processo de evaporação tornando, desse modo, o processo de evaporação muito eficiente em termos energéticos. Opcionalmente, o vapor recomprimido pode ser contatado com uma base tal como hidróxido de sódio em um absorvedor antes de retornar ao evaporador do outro lado da superfície de evaporação. Desse modo, o teor de carbono orgânico total do destilado tal como fenólicos é reduzido. A solução absorvente alcalina do absorvedor é introduzida preferencialmente no concentrado no evaporador, e pode pelo menos parcialmente substituir a base usada para manter o pH no evaporador. O condensado destilado pode opcionalmente passar ainda uma etapa de coalescência para redução adicional de compostos não polares antes de ser descarregado. Em algumas aplicações da presente invenção o condensado destilado pode ser resfriado adicionalmente e pode passar por uma etapa de polimento adicional tal como um filtro de carbono ativado ou filtração por membrana tal como uma etapa de osmose reversa ou um biorreator tal como uma etapa de tratamento aeróbio de águas residuais antes da descarga. Desse modo, uma fase aquosa esgotada de compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalisador homogêneo na forma de potássio e sódio é produzida. Como ilustrado na Figura, os vapores não condensados podem ser retirados do lado de condensação do evaporador. Os vapores não condensados podem, em muitas aplicações da presente invenção, compreender compostos que têm um ponto de condensação inferior à água, tal como metanol, etanol e acetona bem como gás não condensável. De acordo com uma modalidade preferencial da invenção os vapores não condensados podem passar um condensador adicional que opera em uma temperatura inferior à temperatura de condensação no evaporador em que uma condensação adicional de compostos leves e água ocorre como mostrado na Figura. O gás é separado dos compostos condensados adicionais em um separador e ventilado. Os compostos condensados adicionais são preferencialmente reciclados para a etapa de preparação de alimentação (1), preferencialmente misturando-se os mesmos com o concentrado que sai do evaporador como mostrado na Figura 10. Os concentrados são preferencialmente retirados continuamente do evaporador e divididos em uma corrente de concentrado que sai do evaporador e uma corrente de concentrado de reciclagem para o evaporador. Uma corrente de sangria é, de acordo com a presente invenção, retirada da corrente de concentrado como mostrado na Figura, e a corrente de concentrado restante que é enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalisador homogêneo (ou catalisadores homogêneos) na forma de potássio e/ou sódio é reciclada para a etapa de preparação de alimentação (1). A corrente de sangria pode ser tratada adicionalmente tal como exemplificado na Figura 13 e 14 ou pode ser queimada ou coqueimada.

[0145] A Figura 11 mostra uma visão geral esquemática de outra modalidade de sistema de recuperação que compreende duas colunas de destilação para separar a corrente de água do processo em uma primeira corrente enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa que têm um ponto de ebulição inferior a água tal como metanol, etanol, acetona e água, uma segunda corrente que compreende água purificada para descarga e uma terceira corrente que compreende um concentrado de compostos orgânicos de fase aquosa que têm um ponto de ebulição superior à água tal como compostos fenólicos, água e catalisador homogêneo na forma de potássio e sódio. Uma base tal como hidróxido de sódio pode ser adicionada à água do processo antes de entrar na primeira coluna de destilação de modo a manter o pH da água do processo em uma faixa predefinida de modo a controlar a volatilidade de compostos fenólicos durante a destilação.

[0146] A Figura 12 mostra um esquemático de uma modalidade preferencial de uma unidade de recuperação que compreende um evaporador e duas colunas de destilação. Uma base tal como hidróxido de sódio pode ser adicionada à água do processo antes de entrar no evaporador de modo a manter o pH da água do processo em uma faixa predefinida de modo a controlar a volatilidade de compostos fenólicos no evaporador. Alternativamente, o pH no evaporador pode ser pelo menos parcialmente controlado por contato da fração evaporada com uma base tal como hidróxido de sódio em um absorvedor antes de condensar e misturar o dito absorvente alcalino do absorvedor com a água do processo antes de entrar no evaporador e/ou no evaporador. Uma corrente de água (concentrado) que é enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalisador homogêneo na forma de potássio e sódio é retirada do evaporador e reciclada para a etapa de preparação de alimentação após retirar uma corrente de sangria para impedir o acúmulo indesejado de cloretos e outros compostos devido à dita recirculação. A fração evaporada do evaporador é condensada preferencialmente antes de entrar na primeira coluna de destilação a fim de controlar o fluxo de gás da primeira coluna de destilação. A fração evaporada do evaporador contém compostos mais leves do que água tal como metanol, etanol e acetona, água bem como concentrações pequenas concentrações de compostos mais pesados que têm uma temperatura de ponto de ebulição superior à água. Na primeira coluna, a fração leve é concentrada e deixa a coluna na parte superior com alguma água. A fração leve pode, de acordo com presente invenção, ser reciclada para a etapa de preparação de alimentação, opcionalmente misturando-se a mesma com o concentrado da evaporação após retirar a corrente de sangria. O produto da parte inferior a primeira coluna de destilação é esgotada em geral de compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos, mas é enriquecida em compostos pesados que têm uma temperatura de ponto de ebulição superior à água em comparação com a fração evaporada do evaporador e muitas vezes exige tratamento adicional para atender aos requisitos ambientais para descarga. Consequentemente, a fração da parte inferior da primeira coluna de destilação é submetida tipicamente a um tratamento adicional. Esse tratamento pode, de acordo com uma modalidade vantajosa da presente invenção, ser realizada alimentando-se a mesma para uma segunda coluna de destilação para separação em um produto de água purificada e uma solução aquosa que é enriquecida em orgânicos pesados com uma temperatura de ponto de ebulição superior à água como mostrado na Figura. O produto da parte inferior pode ser reciclado e introduzido para a etapa de evaporação ou alternativamente pode ser reciclado para a etapa de preparação de alimentação. O produto da parte superior compreende uma corrente de água purificada que pode ser descarregada. Em uma modalidade vantajosa alternativa, de acordo com a presente invenção, o produto da parte inferior a partir da primeira coluna de destilação pode ser submetido a uma etapa de polimento antes da descarga, tal como um filtro de carbono ativado ou um processo de membrana, tal como etapa de osmose reversa ou nanofiltração ou pervaporação, ou um tratamento em um biorreator tal como uma etapa de tratamento aeróbico de águas residuais, em vez da segunda coluna de destilação. A quantidade de produto de água purificada a ser descarregada é igual à quantidade de água que entra no processo com a matéria prima de alimentação e outros aditivos. Tipicamente, isso corresponde a um fator de concentração de cerca de 1,1 e até cerca de 5 tal como um fator de concentração na faixa de 1,5 a 4. Além disso, a água do processo compreende tipicamente quantidade alta de eletrólitos, tal como o catalisador homogêneo e pode resultar em problemas de precipitação e incrustação e limpeza e manutenção mais que podem ser difíceis de controlar no sistema na Figura 11. A modalidade de evaporador e destilação combinados é mais robusta e controlável. Consequentemente, um sistema de recuperação que compreende um evaporador com pH mantido em uma faixa predefinida que gera água corrente enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos da qual uma corrente de sangria é retirada, e pelo menos uma coluna de destilação para tratamento adicional da fração evaporada do evaporador compreende uma modalidade vantajosa da presente invenção.

[0147] A Figura 13 mostra uma visão geral esquemática de um sistema de tratamento de sangria vantajoso que compreende uma unidade de separação de sal que compreende um primeiro filtro e dois leitos fixos com resina seletiva de cloreto de troca iônica. A corrente de sangria retirada da água corrente enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio (o concentrado) do evaporador é primeiro filtrada em um filtro para remover partículas suspensas e é subsequentemente alimentada para uma etapa de troca iônica de seleção de cloreto que compreende pelo menos dois leitos fixos preenchidos com resina seletiva de cloreto de troca iônica dispostos em uma disposição paralela. Um arranjo de válvula de válvulas de fechamento permite colocar um leito fora de linha para limpeza/regeneração por um fluxo de retorno ou retrolavagem com um fluido de limpeza enquanto está fora de linha. Muitas vezes o fluido de limpeza compreende água deionizada. Desse modo, é garantida operação contínua e a remoção de cloreto pode ser continuada no leito (ou leitos) de troca iônica que estão em linha enquanto o leito (ou leitos) de troca iônica que está fora de linha pode ser limpo. Desse modo, uma corrente de concentrado aquosa pobre em cloreto e uma corrente de efluente aquosa rica em cloreto são geradas. A quantidade remoção de cloreto é, de acordo com a presente invenção, adaptada para fornecer uma remoção de cloreto que corresponde à quantidade de cloreto que entra no processo com a matéria prima de carbonáceo. Tipicamente, a remoção de cloreto na dita etapa de troca iônica, de acordo com a presente invenção, é de pelo menos 50% dos cloretos na fase aquosa concentrada que entra na dita etapa de troca iônica, tal como uma remoção de cloreto de pelo menos 60%. Em muitas modalidades, de acordo com a presente invenção, a remoção de cloreto na dita etapa de troca iônica, de acordo com a presente invenção, é de pelo menos 70% dos cloretos na fase aquosa concentrada que entra na dita etapa de troca iônica, tal como pelo menos 80%. A corrente com cloreto reduzido da dita etapa de troca iônica de cloreto é, de acordo com a presente invenção, preferencialmente reciclada para a etapa de preparação de mistura de alimentação 1, por exemplo, misturando-se a mesma com a corrente de concentrado restante do evaporador. A corrente de água rica em cloreto é descarregada eventualmente após limpeza adicional. Em muitas modalidades, de acordo com a presente invenção, a quantidade de catalisador homogêneo (ou catalisadores homogêneos) na forma de potássio e/ou sódio, tal como a que é retida na dita corrente de saída esgotada de cloreto da dita etapa de troca iônica de cloreto é pelo menos 70% em peso da quantidade que entra na dita etapa de troca iônica de cloreto, tal como pelo menos 80% em peso. Preferencialmente, a quantidade de catalisador homogêneo (ou catalisadores homogêneos) na forma de potássio e/ou sódio tal como a que é retida na dita corrente de saída esgotada de cloreto da dita etapa de troca iônica de cloreto é pelo menos 85% em peso da quantidade que entra na dita etapa de troca iônica cloreto, tal como pelo menos 90% em peso. Desse modo, é exigido que menos catalisador homogêneo de composição seja adicionado na etapa de pré-tratamento 1, e um processo em geral mais eficiente e econômico é obtido como ilustrado adicionalmente nos exemplos.

[0148] A Figura 14 mostra uma visão geral esquemática de outra modalidade vantajosa de um sistema de recuperação que inclui um tratamento de corrente de sangria de concentrado em uma unidade de separação de sal que compreende uma filtração para remoção de partículas e pelo menos dois leitos de troca iônica de leito fixo em paralelo que compreende uma resina seletiva de cloreto de troca iônica e um arranjo de válvula que permite colocar um leito de troca iônica fora de linha para limpeza com um fluido de limpeza, que preferencialmente é água deionizada. Como mostrado, a Figura do tratamento de sangria de concentrado compreende adicionalmente uma segunda corrente de sangria retirada da corrente concentrada de cloreto reduzido após a unidade de separação de sal. A segunda corrente de sangria é retirada a fim de impedir acúmulo de sódio no sistema.

EXEMPLO 1 PRODUÇÃO DE CONCENTRADO AQUOSO

[0149] A madeira energética (uma mistura principalmente de abeto escandinavo, pinheiro, e que inclui casca) que tem um teor de umidade de 36,6% em peso e um cloreto teor de 74 mg/kg foi moída em um moinho de martelo para produzir um tamanho máximo de partícula de 1 mm, e misturada em um misturador de alta taxa de cisalhamento com concentrado aquoso reciclado que inclui compostos orgânicos líquidos de fase aquosa, e catalizadores homogêneos na forma de potássio e sódio, compostos orgânicos líquidos de fase oleosa reciclados, catalisador de constituição na forma de carbonato de potássio e hidróxido de sódio para produzi uma mistura de alimentação que compreende:

[0150] A mistura de alimentação foi convertida em uma instalação contínua pressurizando-se a mesma para uma pressão de 334 bar, e aquecendo-se a mesma para uma temperatura de 402 °C e mantendo-se a mistura de alimentação nas condições de conversão por aproximadamente 12 minutos antes de resfriá-la para 97 °C, filtrá-la através de um 500 uma filtragem em aço inoxidável, expandindo-se e adicionalmente resfriando-se a mistura de alimentação convertida para pressão ambiente e uma temperatura de 63 °C por meio de um sistema de redução de pressão que compreende uma série de membros tubulares e um refrigerante adicional e separando-se o gás do produto em um desgaseificador. As fases líquidas foram separadas manualmente em uma fase oleosa que compreende compostos orgânicos líquidos de fase oleosa e uma fase aquosa que compreende compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos na fase aquosa que compreende compostos orgânicos líquidos de fase aquosa.

[0151] A fase aquosa foi submetida a um processo de recuperação como mostrado na Figura 10 em que o fator de concentração foi de cerca de 2,2. O sistema de recuperação foi operado em quatro configurações diferentes, como mostrado abaixo na tabela 1. O concentrado mostrado é o concentrado combinado para todas as quatro configurações. TABELA 1.

[0152] Como visto na tabela 2, é obtida uma recuperação quase completa de potássio e sódio no condensado do evaporador. Além disso, é visto que a maioria de TOC permanece no concentrado (98,5%). No entanto, a maioria dos componentes mais leves tais como metanol, etanol e acetona acabam na fração evaporada como visto na tabela, e são recuperados apenas nas configurações que compreendem o filtro de carbono ativado. Não foi possível medir a concentração de na água do processo e no concentrado. No entanto, como visto na tabela os fenóis são significativamente reduzidos pelo absorvedor alcalino e reduzidos abaixo do limite de detecção para as configurações que compreendem o filtro ativado.

EXEMPLO 2 REMOÇÃO DE CLORETO DO CONCENTRADO DE ÁGUA

[0153] O concentrado de fase aquosa no exemplo 1 foi submetido a um sistema de tratamento de sangria como mostrado na Figura 13 com os resultados mostrados na tabela 2. TABELA 2.

[0154] Como visto da tabela a remoção de cloreto é de cerca de 80%, e as recuperações de potássio e sódio foram de 93,2 e 93,3% respectivamente. A distribuição do TOC nos fluxos diferentes não foi medida. Deve ser observado que, embora o sistema de tratamento de sangria possa controlar a concentração de cloreto, outros compostos, como o sódio, podem se acumular se o processo for configurado, como mostrado na figura 13, sem que seja retirada uma corrente de sangria adicional, como mostrado na figura 14, e exemplificada adicionalmente abaixo no exemplo 3

EXEMPLO 3: EXIGÊNCIAS DE SANGRIA

[0155] A Tabela 3 compara as exigências de sangria para impedir o acúmulo de oligoelementos e taxas de composição de potássio e sódio com base nos dados dos exemplos 1 e 2 e um limiar de cloreto de 400 mg/l no concentrado para a sangria retirada sem e com tratamento de sangria com troca iônica seletiva de cloreto de acordo com a Figura 14. TABELA 3.

[0156] Como visto na tabela 3, as exigências de sangria e, desse modo, também as exigências de composição de potássio e base são significativamente reduzidas pelo tratamento de sangria. Esses representam as correntes de custos operacionais principais da composição. Além disso, à medida que as exigências de sangria são reduzidas também a quantidade de compostos orgânicos líquidos de fase aquosa que é reciclada para a preparação de alimentação é aumentada e, desse modo, o rendimento total de óleo é aumentado.

Claims

1. Método caracterizado por compreender: processar uma mistura de alimentação que compreende um ou mais materiais carbonáceos em uma pressão maior que 150 bar a 400 bar e uma temperatura de 300 °C a 430 °C na presença de catalizadores homogêneos na forma de potássio e/ou sódio em uma concentração de pelo menos 0,5% em peso da mistura de alimentação e compostos orgânicos líquidos em uma concentração de 5% a 40% em peso da mistura de alimentação, produzindo, desse modo, uma mistura de alimentação convertida; resfriar e despressurizar a mistura de alimentação convertida para uma temperatura na faixa de 50 °C a 250 °C, e para uma pressão na faixa de 1 a 150 bar, respectivamente; separar a mistura de alimentação convertida resfriada e despressurizada em: uma fase gasosa que compreende dióxido de carbono, hidrogênio e metano, uma fase oleosa que compreende compostos orgânicos líquidos de fase oleosa, e uma fase aquosa que compreende compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalisadores homogêneos dissolvidos compreendendo potássio e/ou sódio; recuperar pelo menos parcialmente os compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos dissolvidos compreendendo potássio e/ou sódio da dita fase aquosa produzindo, desse modo, uma primeira corrente de fase aquosa enriquecida em compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos dissolvidos compreendendo potássio e/ou sódio, e uma segunda corrente de fase aquosa esgotada de compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos dissolvidos compreendendo potássio e/ou sódio; recuperar pelo menos parcialmente o primeiro fluxo de fase aquosa para alimentar a mistura para fornecer pelo menos parte dos referidos compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalisadores homogêneos na mistura de alimentação, em que uma corrente de sangria é retirada da referida primeira corrente de fase aquosa antes da referida etapa de reciclagem, pelo menos parcialmente, em que a corrente de sangria é ainda tratada em uma ou mais etapas de troca iônica, e em que a dita uma ou mais etapas de troca iônica compreendem uma ou mais resinas de troca iônica contidas em um ou mais leitos fixos em uma disposição paralela com válvulas de fechamento antes e depois de cada leito para que pelo menos um leito de troca iônica esteja em linha e permita para tirar um ou mais leitos de troca iônica pelo menos de linha para limpeza ao mesmo tempo em que permite operação contínua.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma quantidade de corrente de sangria que é retirada ser selecionada de modo a obter uma concentração de cloreto na mistura de alimentação menor do que 600 ppm em peso.

3. Método, de acordo com qualquer a reivindicação 1, caracterizado por a concentração de cloreto na primeira corrente de fase aquosa ser menor do que 250 ppm em peso.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma razão de peso da dita corrente de sangria que é retirada para a primeira corrente de fase aquosa estar em uma faixa de 0,01 a 0,4.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma ou mais resinas de troca iônica compreenderem uma resina seletiva de cloreto.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por os leitos fixos serem equipados com um arranjo de válvula que permite a regeneração e/ou a limpeza dos ditos leitos fixos fornecendo-se um fluxo de retorno e/ou uma retrolavagem com um fluido de limpeza enquanto estiver fora de linha.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o fluido de limpeza compreender água desmineralizada.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a corrente de sangria ser filtrada para remover partículas suspensas antes de entrar nas ditas uma ou mais etapas de troca iônica.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um pH do fluxo de sangria antes de ser tratado em uma ou mais etapas de troca iônica ser mantido na faixa 8 a 14.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os compostos orgânicos líquidos na dita mistura de alimentação compreenderem compostos orgânicos líquidos de fase oleosa reciclados.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a mistura de alimentação convertida ser despressurizada para uma pressão na faixa de ou a partir de 10 a 50 bar antes da dita separação.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a fase aquosa compreender compostos orgânicos líquidos de fase aquosa que têm um ponto de ebulição inferior à água e compostos orgânicos líquidos de fase aquosa que têm um ponto de ebulição superior à água.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por os compostos orgânicos líquidos de fase aquosa compreenderem um ou mais componentes selecionados de um ou mais dos grupos: a. Cetonas; b. Álcoois e poliálcoois; c. Fenóis, fenóis alquilados, polifenóis, fenóis monoméricos e oligoméricos, creosol, timol, alcoxifenóis, álcool p-cumarílico, álcool coniferílico, álcool sinapílico, flavenóis e catecóis; d. Ácidos carboxílicos; e. Furanos; e f. Alcanos, alcenos, tolueno, e cumeno

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por uma concentração de compostos orgânicos líquidos de fase aquosa individuais na fase aquosa que entram no sistema de recuperação ser menor do que 2,0% em peso.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os compostos orgânicos líquidos de fase aquosa compreenderem gotículas emulsionadas da fase oleosa.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pelo menos recuperação parcial de compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos dissolvidos compreendendo potássio e/ou sódio da fase aquosa compreender uma ou mais técnicas selecionadas entre evaporação, destilação e/ou fracionamento, osmose reversa, nanofiltração, ultrafiltração e pervaporação.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por a pelo menos recuperação parcial de compostos orgânicos líquidos de fase aquosa e catalizadores homogêneos dissolvidos compreendendo potássio e/ou sódio da fase aquosa compreender uma ou mais etapas de evaporação e/ou destilação fornecendo, desse modo, a primeira corrente de fase aquosa e a segunda corrente de fase aquosa, em que a segunda corrente de fase aquosa produzida corresponde a uma quantidade de água que entra em um sistema de processamento de alta pressão produzindo a mistura de alimentação convertida.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por a fase aquosa ser filtrada de modo a remover partículas sólidas em suspensão antes de entrar na dita uma ou mais etapas de evaporação e/ou destilação.

19. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por a uma ou mais etapas de evaporação e/ou destilação compreenderem uma ou mais etapas de expansão.

20. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por um pH da fase aquosa é mantido em condições alcalinas.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por a dita manutenção em condições alcalinas compreender medir e ajustar o pH adicionando- se hidróxido de sódio à fase aquosa.

22. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por a uma ou mais etapas de evaporação e/ou destilação compreender pelo menos um evaporador.

23. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por a uma ou mais etapas de evaporação e/ou destilação produzirem um vapor evaporado e compreenderem ainda a condensação do vapor evaporado em pelo menos duas etapas de condensação, em que as pelo menos duas etapas de condensação diminuem a temperatura do vapor evaporado.

24. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por o vapor evaporado passar por um desnebulizador e/ou um coalescedor antes das ditas pelo menos duas etapas de condensação.

25. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por o vapor evaporado ser contatado com um absorvente em um absorvedor antes das ditas pelo menos duas etapas de condensação.

26. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por o absorvente compreender um absorvente alcalino.

27. Método, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado por o absorvente compreender hidróxido de sódio.

28. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por uma ou mais técnicas compreender destilação, e em que a dita destilação é realizada em uma ou mais colunas de destilação, cada uma equipada com uma seção de extração e uma de retificação.

29. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a separação da mistura de alimentação convertida resfriada e despressurizada ser realizada em um primeiro separador de fase que opera a uma temperatura de 50 °C a 250 °C, em que a fase oleosa do primeiro separador de fase é adicionalmente purificada misturando-se a mesma com um ou mais agentes de lavagem, e em que a fase oleosa é separada do um ou mais agentes de lavagem em um segundo separador de fase que opera a uma temperatura de 50 °C a 250 °C.

30. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado por o primeiro e/ou o segundo separadores de fase operarem em uma pressão na faixa de 10 a 100 bar.

31. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado por compreender adicionalmente submeter a fase oleosa separada no segundo separador de fase e/ou um ou mais agentes de lavagem separados no segundo separador de fase a uma ou mais etapas de destilação por expansão.

32. Método, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado por a separação compreender adicionalmente uma segunda etapa de lavagem, em que a fase oleosa separada do segundo separador de fase é misturada com um ou mais agentes de lavagem adicionais e separada do um ou mais agentes de lavagem adicionais em um terceiro separador localizado entre o segundo separador de fase e uma ou mais etapas de destilação por expansão.

33. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado por uma ou mais correntes que compreendem água serem retiradas do segundo separador de fase e/ou de um terceiro separador de fase e/ou da etapa de destilação por expansão e misturadas com a água do primeiro separador.

34. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito um ou mais materiais carbonáceos serem selecionado de: biomassa; produtos e subprodutos agrícolas; cachos de frutas vazios da produção de óleo de palma, efluente de fabricantes de óleo de palma (POME), e/ou resíduos da produção de açúcar; culturas energéticas; biomassa aquática; pelo menos um de produção de óleo vegetal, resíduos sólidos urbanos classificados, resíduos domésticos classificados por fonte, resíduos de restaurantes, resíduos de matadouros, lodo de esgoto, plásticos e qualquer combinações dos mesmos.