BRPI0609864B1

BRPI0609864B1 - processo para conversão de um material orgânico em combustíveis hidrocarbonetos

Info

Publication number: BRPI0609864B1
Application number: BRPI0609864A
Authority: BR
Inventors: Karsten Felsvang; Steen Brummerrstedt Iversen; Tommy Larsen; Viggo Lüthje
Original assignee: Altaca Insaat Ve Dis Ticaret A S; Scf Technologies As
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2016-09-06
Also published as: US20130195732A1; JP2008539285A; US8771601B2; NZ563741A; HRP20140934T1; KR20080027764A; WO2006117002A3; EP1879981B1; JP6001588B2; NO20075733L; JP2014139323A; AU2006243565A1; EA200702335A1; CA2606762A1; JP5743172B2; MX2007013381A; US8299315B2; US20140161682A2; PL1879981T3; BRPI0609864A2

Abstract

processo, aparelhagem e instalação para conversão de material orgânico. a presente invenção refere-se a um processo e aparelho para intensificação de teor de energia de um material orgânico através de conversão de material em hidrocarbonetos e o seu resultante produto. um processo para conversão de um material orgânico em combustíveis hidrocarbonetos é mostrado. o processo compreendendo as etapas de pressurização do dito material orgânico estando em um fluido para uma pressão acima de 22,5 mpa (225 bar), aquecimento do dito material orgânico no dito fluido para uma temperatura acima de 200°c na presença de um catalisador homogêneo compreendendo um composto de pelo menos um elemento de grupo ia da tabela periódica de elementos, o processo mostrado ainda compreende as etapas de contato do dito material orgânico no dito fluido com um catalisador heterogêneo compreendendo um composto de pelo menos um elemento de grupo ivb da tabela periádica e/ou alfa-alumina assegurando que o dito fluido tenha inicialmente um valor de ph acima de 7.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA CONVERSÃO DE UM MATERIAL ORGÂNICO EM COMBUSTÍVEIS HIDROCARBON ET OS".

Descrição A presente invenção refere-se a um processo e aparelho para intensificação de conteúdo de energia de um material orgânico através de conversão de material em hidrocarbonetos e o seu produto resultante. Antecedentes A demanda de energia do mundo está aumentando, e as fontes de combustível fóssil estão se esgotando, conduzindo a crescente competição por fontes de energia disponíveis, e pelo que dificultando crescimento econômico através de altos preços de energia. Para superar esta situação fontes renováveis de energia têm de ser colocadas em exploração. A única fonte renovável de energia com suficiente capacidade para cobrir partes sig-nificantes da demanda de energia é conversão de biomassa. Biomassa é eficientemente convertida em aquecimento e eletricidade através de tecnologias existentes, mas combustíveis de transporte, que totalizam um terço do consumo total de energia, têm de ser disponíveis como fluidos de densidade de alta energia, preferivelmente compatíveis com combustíveis fósseis como óleo diesel e gasolina. Por isso tecnologias para transformação e intensificação de teor de energia de biomassa são requeridas.

Ao mesmo tempo todos os tipos de despejos são produzidos por todo o mundo a partir de fábricas, lares, etc,, e como um resultado disposição de despejo aumentou para uma quantidade insuperável de despejo nas últimas décadas. Deposição de despejo tomou-se um problema crescente e por isso uma disposição efetiva econômica de despejo tornou-se crescentemente mais importante.

Um processo conhecido de disposição de despejo é incineração de lixo. Mas numerosos despejos devido ao alto teor de água não são apropriados para incineração, por exemplo, lama de despejo e resíduos de tratamento de água de despejo industrial. Incineração de tais despejos requer adicional entrada de energia, isto é, a energia total de processo é negativa.

Em vista disto, novos processos foram desenvolvidos para tra- tamento de tais despejos. Entretanto, estes processos conhecidos ainda são muito limitados em relação ao tipo de despejo, que pode ser tratado na mesmo aparelho e em relação a quanto do despejo convertido que é feito em produtos recicláveis. Adicionalmente, a energia do material orgânico, que é convertido em produtos recicláveis ainda é muito baixa comparada com a quantidade de energia adicionada ao processo. Por isso de modo a tornar conversão de material orgânico comercialmente interessante existe ainda uma necessidade de um processo mais efetivo em energia.

Além disso, processos conhecidos mostraram que carbonização e depósito de fuligem dentro do aparelho em uma tal quantidade requer regular limpeza do aparelho. Tais operações de limpeza são consumidoras de tempo e por isso onerosas.

Corrosão dos materiais usados para fabricação de aparelhos para a conversão de material orgânico tem sido um problema em processos conhecidos de modo que os materiais para estes componentes têm de ser escolhidos em um grupos de materiais mais onerosos. Este problema de corrosão aumentou o custo do aparelho para a conversão e por isso diminuiu o incentivo para uso de conversão de despejo ao invés de incineração de despejo.

Sumário da Invenção Um objetivo da presente invenção é prover um processo aperfeiçoado e um aparelho aperfeiçoado para conversão de material orgânico, tal como despejo, lama, biomassa, etc., em produtos recicláveis, como combustível hidrocarboneto, cujo processo pelo menos parcialmente supera ou pelo menos mitiga os problemas e desvantagens mencionados anteriormente.

Um outro objetivo da presente invenção é prover um produto reciclável aperfeiçoado a partir da conversão de material orgânico, cujo produto aperfeiçoado é reutilizável como algum tipo de energia. Estes objetivos e vários outros objetivos, que tornar-se-ão evidentes abaixo são obtidos a-través de um primeiro aspecto da presente invenção através de provimento de um processo para conversão de um material orgânico em combustíveis hidrocarbonetos, compreendendo as etapas de: - pressurização do dito material orgânico em um fluido para uma pressão acima de 22 MPa (220 bar), e - aquecimento do dito material orgânico no dito fluido para uma temperatura acima de 200°C na presença de um catalisador homogêneo compreendendo um composto de peto menos um elemento de grupo IA da tabela periódica de elementos, onde o processo ainda compreende as etapas de: - contato do dito material orgânico no dito fluido com um catalisador heterogêneo compreendendo um composto de pelo menos um elemento do grupo IVB da tabela periódica e/ou alfa alumina - ajustando o dito fluido para um valor de pH de acima de 7.

Um processo aperfeiçoado para conversão de material orgânico em produtos recicláveis é pelo que obtido. Através de contato de material orgânico com um catalisador heterogêneo compreendendo um composto de pelo menos um elemento de grupo IVB da tabela periódica e/ou alfa alumina, o catalisador pode ser reutilizado e uma conversão contínua de material orgânico é possível. Pelo que a quantidade de catalisador gasto para conversão de uma quantidade de material orgânico é diminuída pelo que o custo para conversão de material é consideravelmente diminuído. Adicionalmente, o tempo de processo foi consideravelmente diminuído devido ao fato de que divisão de prdêesso de catalisador em dois processos separados aumenta a velocidade de conversão.

Além disso, através de ajuste de fluido para acima de 7 a corrosão dos materiais usados para os componentes envolvidos no aparelho é consideravelmente diminuído. A corrosão destes materiais diminuiu em uma tal quantidade que materiais padrão econômicos podem ser usados para a construção do aparelho.

De acordo com um outro aspecto da presente invenção o processo pode compreender a etapa de manutenção de valor de pH do dito fluido contendo material orgânico na faixa de 7-14, tal como 7-12, e preferivelmente na faixa de 7-10 tal como na faixa de 7-9,5. É aqui pelo que obtido que quando convertendo o material orgânico em combustível hidrocarboneto a corrosão dos materiais usados para os componentes envolvidos do aparelho é substancialmente diminuída para pelo menos um quantidade insignificante de corrosão.

Além disso, de acordo com um aspecto da presente invenção o processo pode compreender a etapa de pré-tratamento de material orgânico em uma pressão de 0,4-1,5 MPa (4-15 bar) na temperatura de 100-170°C por um período de 0,5-2 horas. Através de pré-tratamento de material orgânico nesta pressão, o material orgânico é pré-convertido pelo que a subsequente conversão pode ser realizada mais rapidamente que sem o pré-tratamento.

Subsequentemente, a etapa de pré-tratamento pode de acordo com um outro aspecto da invenção compreender uma etapa de redução de tamanho do material, tal como uma etapa de corte, trituração, moagem, ou peneiramento ou uma combinação das mesmas. Através de uma tal redução de tamanho o processo de conversão do material orgânico é realizado mesmo mais rapidamente que sem a redução de tamanho.

Adicionalmente, a etapa de pré-tratamento pode compreender a etapa de adição de aditivos ao fluido de acordo com a presente invenção, pelo que o processo de conversão é ainda mesmo aperfeiçoado em relação à velocidade do tempo de conversão e em relação ao produto resultante da conversão do material orgânico em combustíveis hidrocarbonetos. O produto resultante da conversão do material orgânico pode ser regulado através de adição destes aditivos, de modo que o resultante produto pode ter variável composição de óleo, metanol, água, orgânicos solúveis em água, sais solúveis em água, etc. Então é possível ajustar o produto reciclável em relação aos desejos do subsequente uso dos produtos.

Em um aspecto da presente invenção a etapa de pré-tratamento pode compreender a etapa de ajuste de pH do dito fluido compreendendo o dito material orgânico para acima de 7. É por este meio obtido o ajuste do valor de pH no fluido compreendendo o material orgânico em um estágio inicial do processo de conversão, pelo que o tempo de processo para a conversão é reduzido.

Através da etapa de pré-tratamento de fluido compreendendo o material orgânico é possível aumentar a quantidade de material em estado sólido no fluído, o que novamente conduz a uma maior taxa de conversão e pelo que uma maior capacidade de produção. Isto resulta em uma conversão de material orgânico mais eficiente e econômica.

Em um outro aspecto da presente invenção o processo ainda pode compreender uma etapa de separação de partículas a partir do fluido compreendendo o material orgânico. Através de separação de partículas antes de contato de fluido compreendendo o material orgânico com o catalisador heterogêneo o produto resultante do processo de conversão, tal como óleo, é então substancialmente livre de ser ligado a estas partículas e por isso muito mais reutilizável justo após este processo de conversão. Um segundo processo, tal como uma refinaria é pelo que dispensável.

Ainda em um outro aspecto da presente invenção, o processo ainda pode compreender uma segunda etapa de aquecimento de fluido. A temperatura de fluido compreendendo o material orgânico é pelo que ajustã-vel justo antes de contato com o catalisador heterogêneo, pelo que o processo é otimizado, o que conduz a um reduzido tempo de processo. Além disso, através de separação de partículas do fluido em um tal estágio inicial uma substancial quantidade de energia para transporte de partículas separadas é economizada, o que novamente diminui a quantidade de energia gasta no processo de conversão como um total.

Adicionalmente, o processo de acordo com a invenção pode compreender uma segunda separação de partículas, cuja etapa é meramente por razões de segurança em relação à primeira etapa de separação de partículas. Esta etapa reduz pelas mesmas razões como a primeira etapa de separação de partículas a quantidade total de energia gasta para o processo de conversão.

Além disso, o processo de acordo com a invenção pode compreender uma etapa de resfriamento de fluido. Através de resfriamento de fluido o produto resultante da conversão do material orgânico pode ser otimizado em relação à composição de produto.

Vantajosamente, a etapa de resfriamento de acordo com a presente invenção pode ser realizada por troca de calor com a primeira etapa de aquecimento e/ou uma etapa de pré-aquecimento de fluido na etapa de pré-tratamento. É pelo que obtido reutilizar o calor do fluido, que precisa res-friar antes de segunda parte de conversão nos produtos recicláveis, no fluido na primeira parte de processo de conversão antes de contato de fluido com o catalisador heterogêneo. A quantidade total de energia para a conversão de material orgânico é pelo que mantida em um mínimo. O dito processo de acordo com um aspecto da presente invenção ainda pode compreender uma etapa de separação de gás a partir do fluido, tal como um gás combustível. Através de separação deste gás um tipo de produto reciclável é obtido, que foi um objetivo da invenção. O processo de acordo com um aspecto da presente invenção ainda pode compreender a etapa em que o gás combustível é usado para aquecimento de fluido na segunda etapa de aquecimento. Através de uso de gás separado ele é reutilizado na conversão de material orgânico e por isso reutilizável.

Além disso, o processo de acordo com a invenção ainda pode compreender uma etapa de filtração de água e compostos orgânicos solúveis em água a partir de óleo e sais solúveis em água em um primeiro filtro membrana. Através desta separação um produto reciclável é obtido e ainda conversão em produtos recicláveis é possível.

Em um aspecto da presente invenção a água e compostos orgânicos solúveis em água são transformados em eletricidade em uma célula de combustível de metanol direta. Esta é uma maneira de uso de um dos produtos recicláveis da presente invenção. Esta também pode ser vista como uma etapa subseqüente de conversão de produtos de reciclagem em um produto utilizável em forma de eletricidade. O processo de acordo com um outro aspecto da presente invenção ainda pode compreender uma segunda etapa de filtração de compostos orgânicos solúveis em água, tal como uma purificação de metanol no segundo filtro membrana. Através desta etapa de conversão um produto de reci- clagem é obtido.

Subseqüentemente, o dito um ou mais filtros membranas podem ser selecionados do grupo de processos de membrana compreendendo ul-trafiltração, nanofiltração, osmose reversa ou per-evaporação ou uma combinação dos mesmos. Através desta seleção diferentes tipos de produtos de reciclagem são obteníveis De acordo com um aspecto da presente invenção, a água e compostos orgânicos solúveis em água após a segunda etapa de filtraçâo podem ser transformados em água potável em um processo de osmose reversa. Através de processo compreendendo o processo de osmose reversa um produto reciclável muito utilizável é obtido.

De acordo com um aspecto da presente invenção, o composto orgânico solúvel em água pode compreender metanol em concentração elevada pode ser re-circulado para a etapa de pré-tratamento. Ainda uma otimização do metanol de conversão é aqui obtida, e o produto convertido metanol de concentração elevada é reutilizado.

Adicionalmerte, o processo de acordo com um aspecto da invenção pode compreender um separador de fase, pelo que separação de óleo como produto é obtida.

De acordo com um aspecto da presente invenção, a etapa de contato de material orgânico no fluido com um catalisador heterogêneo pode ser realizada enquanto a temperatura é mantida substancialmente constante. Através de manutenção de temperatura constante na etapa de contato, o contato do fluido com o catalisador heterogêneo é mantido na mesma condição e a conversão por isso é constante por toda a etapa de contato. Ainda uma vantagem é que os equilíbrios e taxas de reação das reações químicas envolvidas na conversão são mantidas constantes por toda a etapa de contato, pelo que assegurando uniformidade nos produtos formados pela conversão.

Em um outro aspecto da presente invenção, a temperatura na etapa de contato pode estar na faixa de 200-650°C, tal como na faixa de 200-450°C, e preferivelmente na faixa de 200-374°C, e mesmo mais preferi- velmente na faixa de 250-374°C, tal como na faixa de 275-350°C. Através de manutenção destas baixas temperaturas o processo de conversão está cisando menos energia na conversão de mesma quantidade de material orgânico que em maiores temperaturas. Uma baixa temperatura junto com um valor de pH acima de 7 diminui a corrosão dos materiais usados para o aparelho na qual o presente processo é realizado.

Uma baixa temperatura na etapa de contato aumenta a fração do material orgânico sendo convertido em combustíveis hidrocarbonetos, e pelo que a capacidade de produção de óleo da etapa de contato. Em tais baixas temperaturas a solubilidade de sais é alta compara a maior temperatura pelo que o processo de conversão é ainda vantajoso devido a quase nenhuma deposição de sai ocorre dentro do aparelho. Além disso, em tais baixas temperaturas o material orgânico é menos convertido em fuligem e alcatrão, cujos produtos não são muito recicláveis. Finalmente tal baixa temperatura permite construção do aparelho de materiais menos resistentes a corrosão, ainda aperfeiçoando a competitividade.

De acordo com um outro aspecto da presente invenção, a pressão para a dita conversão pode estar na faixa de 22,5 MPa-60 MPa (225-600 bar), tal como na faixa de 22,5-40 MPa (225-400 bar), e preferivelmente na faixa de 22,5-35 MPa (225-350 bar), tal como na faixa de 24-30 MPa (240-300 bar). Através de uso de pressões dentro destas faixas é obtido que componentes e equipamento padrão podem ser usados pelo presente processo pelo que o custo do processo de conversão e aparelho é substancialmente diminuído comparado ao mesmo em maiores pressões.

Além disso, o processo de acordo com a invenção ainda pode compreender a etapa de contato ser feita em menos que 30 minutos, tal como menos que 20 minutos, preferivelmente menos que 10 minutos, tal como menos que 7,5 minutos, e mesmo mais preferivelmente na faixa de 0,5-6 minutos, tal como na faixa de 1-5 minutos. Através de contato de fluido em um curto período o tempo de processo de conversão é diminuído sem substancial diminuição de processamento de conversão de material orgânico.

Adicionalmente, o composto de pelo menos um elemento de grupo 1VB da tabela periódica pode compreender zircônio e ou titânio de a-cordo com um outro aspecto da presente invenção. Através de uso de zircônio e ou titânio como um catalisador heterogêneo o tempo de processo de conversão é diminuído sem diminuição de processamento de conversão de material orgânico.

Em um outro aspecto da presente invenção o composto de pelo menos um elemento de grupo IVB da tabela periódica pode ser uma forma óxido e/ou hidróxido ou uma combinação das duas. Através de uso de catalisador heterogêneo em uma forma de óxido e/ou hidróxido o tempo de processo de conversão é diminuído sem diminuição de processamento de conversão de material orgânico.

Vantajosamente, o composto de pelo menos um elemento de grupo IVB da tabela periódica está pelo menos parcialmente em uma forma de sulfato ou sulfeto de acordo com um outro aspecto da presente invenção. Através de uso de catalisador heterogêneo em uma forma de sulfato ou sulfeto o tempo de processo de conversão é diminuído sem diminuição de processamento de conversão de material orgânico.

De acordo com um aspecto da presente invenção, o catalisador heterogêneo ainda pode compreender pelo menos um elemento selecionado do grupo consistindo em Fe, Ni, Co, Cu, Cr, W, Μη, Mo, V, Sn, Zn, Si em uma quantidade de até 20% em peso, tal como uma quantidade até 10% em peso, preferivelmente em uma quantidade de até 5% em peso, tal como até 2,5% em peso. Através de uso de catalisador heterogêneo mencionado anteriormente junto com um ou mais elementos deste grupo o tempo de processo de conversão é substancialmente diminuído sem diminuição de processamento de conversão de material orgânico.

Além disso, estes eiementos podem estar em uma forma de óxido e/ou hidróxido de acordo com um outro aspecto da presente invenção, pelo que o tempo de processo de conversão é ainda diminuído sem diminuição de processamento de conversão de material orgânico.

Ainda em um outro aspecto da presente invenção o dito catalisador heterogêneo pode estar na forma de partículas suspensas, comprimi- dos, péletes, anéis, cilindros, uma estrutura de colméia, uma estrutura fibrosa e/ou uma combinação destas. A vantagem das ditas estruturas de catalisador heterogêneo é controlar a distribuição de fluxo da corrente de material orgânico sendo contatada com o catalisador, enquanto assegurando razoável queda de pressão e contato para toda superfície de catalisador.

Adicionalmente, o dito catalisador heterogêneo é pelo menos parcialmente contido em um reator de acordo com um outro aspecto da presente invenção. Pelo que é possível reutilizar aquela parte do catalisador, que está dentro do reator.

Vantajosamente, o dito reator é um reator de leito fixo de acordo com um outro aspecto da presente invenção. Através do uso de um reator de leito fixo, é pelo que possível mesmo mais facilmente reutilizar aquela parte do catalisador, que está dentro do reator.

De acordo com um aspecto da presente invenção, o dito catalisador heterogêneo pode ter uma área de superfície BET de pelo menos 10 m2/g, tal como 25 m2/g, e preferivelmente pelo menos 50 m2/g, tal como 100 m2/g, e mesmo mais preferivelmente pelo menos 150 m2/g, tal como pelo menos 200 m2/g. Tendo esta área de superfície BET, o tempo de processo de conversão é ainda diminuído sem diminuição de qualidade do processo de conversão, na medida em que suficiente área de superfície catalítica é assegurada.

De acordo com um outro aspecto da presente invenção, o dito catalisador heterogêneo pode compreender pelo menos um estabilizador de área de superfície selecionado do grupo consistindo em Si, La, Y ou Ce ou uma sua combinação. Tendo este estabilizador de superfície, o tempo de vida de serviço é ainda expandido sem diminuição de qualidade do processo de conversão.

Vantajosamente, o dito catalisador heterogêneo de acordo com um aspecto da presente invenção pode compreender pelo menos um estabilizador de área de superfície em uma quantidade efetiva de até 20% em peso, tal como uma quantidade efetiva de até 10% em peso, preferivelmente os ditos estabilizadores de área de superfície em uma quantidade efetiva de até 7,5% em peso, tal como estabilizadores de superfície em uma quantidade efetiva de até 5% em peso, e mais preferivelmente os ditos estabilizadores de superfície estão presentes em uma quantidade efetiva de 0,5-5% em peso, tal como 1-3% em peso. Tendo este estabilizador de superfície em até 20% em peso, o tempo de vida de serviço de catalisador é ainda expandido sem diminuição de qualidade do processo de conversão, Ainda em um outro aspecto da presente invenção o dito catalisador heterogêneo pode ter uma área de superfície BET de pelo menos 10 m2/g após 1000 horas de uso, tal como uma área de superfície BET de pelo menos 25 m2/g após 1000 horas de uso, e preferivelmente uma área de superfície BET de pelo menos 50 m2/g após 1000 horas de uso, tal como uma área de superfície BET de pelo menos 100 m2/g após 1000 horas de uso, e mesmo mais preferivelmente uma área de superfície BET de pelo menos 150 m2/g após 1000 horas em uso, tal como uma área de superfície BET de pelo menos 200 m2/g após 1000 horas em uso. Tendo esta área de superfície BET de pelo menos 10 mz/g após 1000 horas de uso, o tempo de processo de conversão é ainda diminuído sem diminuição de qualidade do processo de conversão, na medida em que suficiente área de superfície ativa catalítica é assegurada.

Além disso, o dito catalisador heterogêneo é produzido a partir de lama vermelha de acordo com um outro aspecto da presente invenção. E aqui pelo que obtido usar produto de despejo na conversão do material orgânico, que é também um produto de despejo.

Adicionalmente, o processo de acordo com a invenção ainda pode compreender a etapa de recirculação de carbonatos e/ou hidrogeno carbonatos. Através de recirculação de carbonatos e/ou hidrogeno carbonatos o processo está reutilizando produtos resultantes do processo de conversão e uma otimização do processo é pelo que obtida. A concentração dos ditos carbonatos e/ou hidrogeno carbonatos pode de acordo com um aspecto da invenção ser pelo menos 0,5% em peso, tal como pelo menos 1% em peso, e preferivelmente pelo menos 2% em peso, tal como pelo menos 3% em peso, e mais preferivelmente pelo menos 4% em peso, tal como pelo menos 5% em peso. Os carbonatos e bicarbona-tos são importantes ativadores na conversão catalítica realizada pelo catalisador homogêneo.

Atém disso, o processo de acordo com a invenção ainda pode compreender a etapa de recirculação de pelo menos um álcool. Através de recirculação de pelo menos um álcool o processo está reutilizando produtos resultantes do processo de conversão e uma otimização do processo é pelo que obtida.

De acordo com um aspecto da presente invenção, o dito pelo menos um álcool pode compreender metanol, pelo que um produto reciciável muito utilizável é reutilizado em otimização de processo.

De acordo com um outro aspecto da presente invenção, o teor de metanol no dito fluido pode ser pelo menos 0,05% em peso, tal como pelo menos 0,1% em peso, e preferivelmente pelo menos 0,2% em peso, tal como pelo menos 0,3% em peso, e mesmo mais preferivelmente pelo menos 0,5% em peso de metanol, tal como pelo menos 1% em peso. Metanol está envolvido nas reações químicas responsáveis pela produção de produto ó-leo, e nas reações químicas destruindo os radicais de outro modo responsáveis pela formação de fuligem e alcatrão durante decomposição do material orgânicos.

Vantajosamente, o processo de acordo com um outro aspecto da presente invenção pode compreender a etapa de recirculação de um fluido contendo hidrogênio. Através de recirculação de um fluido contendo hidrogênio o processo está reutilizando produtos resultantes do processo de conversão e uma otimização do processo é pelo que obtida.

Ainda em um outro aspecto da presente invenção o teor de hidrogênio do dito fluido corresponde a pelo menos 0,001% em peso da quantidade do dito material orgânico a ser tratado, tal como pelo menos 0,01 % em peso da quantidade do dito material orgânico a ser tratado, e preferivelmente 0,1% em peso da quantidade do dito material orgânico a ser tratado, tal como 0,2% em peso da quantidade do dito material orgânico a ser tratado, e mesmo mais preferivelmente o teor de hidrogênio do fluido é pelo me- nos 0,5% em peso da quantidade do dito material orgânico a ser tratado, tal como pelo menos 1% em peso da quantidade do dito material orgânico a ser tratado. Hidrogênio está envolvido nas reações químicas produzindo compostos de óleo saturado, e nas reações destruindo radicais livres, de outro modo conduzindo a formação de fuligem e alcatrão durante a decomposição térmica do material orgânico durante a conversão.

Além disso, o processo de acordo com a invenção ainda pode compreender a etapa de recircuiação de pelo menos um ácido carboxílico. Através de recircuiação de pelo menos ácido carboxílico o processo está reutilizando produtos resultantes do processo de conversão e uma otimização do processo é pelo que obtida.

Adicionalmente, o dito pelo menos um ácido carboxílico pode compreender pelo menos um ácido carboxílico tendo um comprimento de cadeia de 1-4 átomos de carbono de acordo com um outro aspecto da presente invenção. O dito peio menos um ácido carboxílico correspondendo a 1-4 átomos de carbono está envolvido nas reações de formação de cadeia química produzindo o produto óleo.

Além disso, o dito pelo menos um ácido carboxílico pode compreender ácido fórmico e/ou ácido acético de acordo com um outro aspecto da presente invenção. O dito pelo menos um ácido carboxílico correspondendo a 1-4 átomos de carbono está envolvido nas reações de formação de cadeia química produzindo o produto óleo.

Vantajosamente, a concentração do dito ácido(s) carboxílico no dito fluído de acordo com a presente invenção pode ser pelo menos 100 partes em milhão em peso, tal como pelo menos 250 partes por milhão em peso, e preferivelmente pelo menos 400 partes por milhão em peso, tal como peio menos 500 partes por milhão em peso. Neste nível de concentração as taxas de reações químicas produzindo produto óleo são suficientes para assegurar conversão do material orgânico ao dito produto óleo.

Em um aspecto da presente invenção o processo pode compreender a etapa de recircuiação de pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona. Através de recircuiação de pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona o processo está reutilizando produtos resultantes do processo de conversão e uma otimização do processo é pelo que obtida.

Em um outro aspecto da presente invenção o dito pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona compreende pelo menos um aldeí-do e/ou pelo menos uma cetona tendo um comprimento de cadeia correspondendo a 1-4 átomos de carbono. O dito pelo menos um aldeído ou cetona correspondendo a 1-4 átomos de carbono está envolvido nas reações de formação de cadeia química produzindo o produto óleo.

Ainda em um outro aspecto da presente invenção o dito pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona compreende formatdeído e/ou acetaldeído. O dito pelo menos um aldeído ou cetona correspondendo a 1-4 átomos de carbono está envolvido nas reações de formação de cadeia química produzindo o produto óleo.

De acordo com a presente invenção, a concentração do dito pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona no dito fluido pode ser pelo menos 100 partes por milhão em peso, tal como pelo menos 250 partes por milhão em peso, e preferivelmente pelo menos 400 partes por milhão em peso, tal como pelo menos 500 partes por milhão em peso. Neste nível de concentração as taxas de reações químicas produzindo produto óleo são suficientes para assegurarem conversão do material orgânico no dito produto óleo.

Vantajosamente, o catalisador homogêneo compreende potássio e/ou sódio de acordo com um aspecto da presente invenção. Através de uso de potássio e/ou sódio como um catalisador homogêneo o tempo de processo de conversão é diminuído sem diminuição de processamento de conversão de material orgânico, e as taxas de reações químicas envolvidas na formação de produto óleo são aperfeiçoadas para facilitar produção do dito produto óleo.

Além disso, de acordo com um outro aspecto da presente invenção o catalisador homogêneo pode compreender um ou mais sais solúveis em água selecionados do grupo consistindo em KOH, K2CO3, KHCO3, Na-OH, Na?C03 ou NaHCC>3 ou uma combinação dos mesmos. Em combinação com o dióxido de carbono formado como parle da conversão do material orgânico os ditos sais são convertidos no carbonato envolvido nas reações químicas como ativador.

Em um outro aspecto da presente invenção a concentração do catalisador homogêneo pode ser pelo menos 0,5% em peso, tal como pelo menos 1% em peso, e preferivelmente pelo menos 1,5% em peso, tal como pelo menos 2,0% em peso, e mesmo mais preferivelmente acima de 2,5% em peso, tal como pelo menos 4% em peso. Neste nível de concentração as taxas de reações químicas produzindo produto óleo são suficientes para assegurar conversão do material orgânico no dito produto óleo.

Adicionalmente, o dito fluido compreende água de acordo com um outro aspecto da presente invenção. Água é um fluido econômico e muito frequente e por isso através do uso de água o custo para o processo de conversão de material orgânico é mantido em um mínimo e o processo pode ser usado em todas as áreas do mundo.

De acordo com um aspecto da presente invenção, a dita água pode ter uma concentração de pelo menos 5% em peso, tal como pelo menos 10% em peso, e preferivelmente pelo menos 20% em peso, tal como pelo menos 30% em peso, e mesmo mais preferivelmente pelo menos 40% em peso. O material orgânico a ser convertido deve ser bombeável. A concentração da dita água no dito fiuido pode de acordo com outro aspecto da presente invenção ser até 99,5% em peso, tal como até 98% em peso, e preferivelmente até 95% em peso, tal como até 90% em peso, e mesmo mais preferivelmente até 85% em peso, tal como até 80% em peso. Através de diminuição de teor de água o valor térmico do estoque de alimentação é aumentado, conduzindo a aumentada capacidade de produção de óleo em custo de processamento constante, sem sacrifício da capacidade de bombeamento do material orgânico a ser convertido.

Em um aspecto da presente invenção o dito pelo menos um carbonato e/ou pelo menos um hidrogeno carbonato e/ou pelo menos um álcool e/ou pelo menos um ácido carboxílico e/ou peio menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona pode ser pelo menos parcialmente produzido através de conversão do dito material orgânico. Através de reutilização de um produto resultante do processo de conversão, o tempo de processo de conversão é diminuído sem diminuição de processamento de conversão de material orgânico. Além disso custos para tratamento de uma corrente efluente são e-conomizados, Em um outro aspecto da presente invenção o dito pelo menos um carbonato e/ou pelo menos um hidrogeno carbonato e/ou pelo menos um álcool e/ou pelo menos um ácido carboxílico e/ou pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona pode ser recirculado após a etapa de contato. É pelo que obtido que alguns dos resultantes produtos do processo de conversão são reutilizados e que o tempo de processo de conversão é diminuído sem diminuição de processamento de conversão de material orgânico.

Além disso, pelo menos parte de uma corrente da dita recircula-ção pode de acordo com um outro aspecto da presente invenção ser misturada em uma razão com uma corrente de alimentação do dito fluido compreendendo o dito catalisador homogêneo e material orgânico a ser convertido antes de entrada no reator catalítico. É pelo que obtido que alguns dos resultantes produtos do processo de conversão são reutilizados e que o tempo de processo de conversão é diminuído sem diminuição de processamento de conversão de material orgânico.

Adicionalmente, a razão da corrente de recirculação para a corrente de alimentação do dito fluido de acordo com um outro aspecto da presente invenção pode estar na faixa de 1-20, tal como 1-10, e preferivelmente dentro da faixa de 1,5-7,5, tal como na faixa de 2-6, e mais preferivelmente na faixa de 2,5-5. Pelo que é obtido que alguns dos resultantes produtos do processo de conversão são reutilizados e que o tempo de processo de conversão é diminuído sem diminuição de processamento de conversão de material orgânico.

Vantajosamente, a conversão do dito material orgânico de acordo com um outro aspecto da presente invenção pode ser pelo menos 90%, tal como pelo menos 95%, e preferivelmente acima de 97,5%, tal como acima de 99%, e mesmo mais preferivelmente acima de 99,5%, tal como acima de 99,9%. A alta conversão conduz a maximização da capacidade de produção de óieo, e minimiza ou elimina o teor de material orgânico não-convertido em produto óleo e produto mineral, peto que eliminando a necessidade de uma etapa de purificação.

De acordo com um aspecto da presente invenção o dito reator com catalisador heterogêneo pode ser submetido a um tratamento com água pressurizada quente em intervalos pré-selecionados.

De acordo com um outro aspecto da presente invenção, o dito tratamento com água pressurizada quente pode ter uma duração de menos que 12 horas, tal como uma duração de menos que 6 horas, preferivelmente uma duração de menos que 3 horas, tal como uma duração de menos que 1 hora.

Em um outro aspecto da presente invenção o intervalo entre tal tratamento com água pressurizada quente pode ser de pelo menos 6 horas, tal como pelo menos 12 horas, preferivelmente o dito intervalo entre tal tratamento com água quente pressurizada é de pelo menos 24 horas, tal como pelo menos uma semana.

Através de tratamento ou lavagem de reator com água pressurizada quente, o tempo de vida do reator é aumentado e o custo do processo é pelo que substancialmente diminuído.

Ainda em um outro aspecto da presente invenção o dito material orgânico pode ser selecionado do grupo consistindo em lama, tal como lama de despejo, estrume líquido, silagem de milho, lama clarificadora, licor negro, resíduos de fermentação, resíduos de produção de suco, resíduos de produção de óleo comestível, resíduos de processamento de fruto e vegetal, resíduos de produção de alimentos e bebidas, água lixiviada ou de infiltração ou mistura dos mesmos.

De acordo com um aspecto da presente invenção, o dito material orgânico pode compreender materiais lígno celulósicos, selecionados do grupo consistindo em biomassa, palha, gramas, caules, madeira, bagaço, refugo de vinho, serragem, aparas de madeira ou colheitas de energia ou uma combinação dos mesmos.

De acordo com um outro aspecto da presente invenção, o dito material orgânico pode compreender um despejo, tal como um despejo doméstico, despejo sólido municipal, despejo de papel, despejo de desintegra-dor de auto, plásticos, polímeros, borrachas, tiras de pneumáticos, despejos de cabos, madeira tratada CCA, compostos orgânicos halogenados, óleos de transformador transportando PCB, capacitores eletrolíticos, halones, despejo médico, material de risco de processamento de carne, farinha de carne e osso, correntes líquidas, correntes de água de despejo ou processo contendo material orgânico dissolvido e/ou suspenso.

Vantajosamente, a dita lama de acordo com um outro aspecto da presente invenção pode ser lama de um processo de tratamento biológico.

De acordo com um aspecto da presente invenção o dito material orgânico pode ser lama de um processo de tratamento de água de despejo.

Em um outro aspecto da presente invenção o dito processo de tratamento biológico pode ser parte de um processo de tratamento de água de despejo.

Além disso, o dito processo biológico de tratamento de água pode de acordo com um outro aspecto da presente invenção ser um processo aeróbico.

Adicionalmente, o dito processo biológico de tratamento de água pode ser um processo anaeróbico de acordo com um outro aspecto da presente invenção. O processo é capaz de converter muitos tipos de materiais orgânicos como mencionado acima. Embora o processo seja realizado em uma temperatura relativamente baixa e uma pressão relativamente baixa, a temperatura e pressão ainda são suficientes para desinfetarem o resultante produto. O que significa que independente de que material orgânico os resultantes produtos são utilizáveis sem risco de infecção, por exemplo, resíduos de produção de alimento, como carne de uma vaca ou uma vitela não resultará na disseminação da doença BSE. Da mesma maneira vírus, bactérias, etc. do material orgânico não serão disseminados em um subsequente uso dos produtos resultantes.

Vantajosamente, o dito material orgânico pode ter sido submetido a uma retirada mecânica de água de acordo com um outro aspecto da presente invenção. Através de retirada de água de material orgânico, o valor térmico do estoque de alimentação é aumentado, conduzindo a aumentada capacidade de produção de óleo em custo de processamento constante, sem sacrifício de capacidade de bombeamento do material orgânico a ser convertido.

Além disso, o dito material orgânico cuja água foi retirada mecanicamente pode de acordo com um outro aspecto da presente invenção ter um teor de sólidos secos de pelo menos 10% em peso, preferivelmente pelo menos 15% em peso, mais preferivelmente pelo menos 20% em peso, mais preferido 25% em peso.

Através de etapa de pré-tratamento do processo é obtido aumento de teor de sólidos secos, o que novamente diminui o tempo de processo de conversão.

Adicionalmente, o dito material orgânico de acordo cm um outro aspecto da presente invenção pode compreender uma mistura de lama, materiais ligno celulósicos ou despejo.

Em um outro aspecto da presente invenção a concentração do dito material orgânico no dito fluido pode ser pelo menos 5% em peso, tal como pelo menos 10% em peso, preferivelmente a concentração do dito material orgânico é pelo menos 15% em peso, tal como pelo menos 200% em peso, e mais preferivelmente a concentração do dito material orgânico é pelo menos 30% em peso, tal como pelo menos 50% em peso.

Vantajosamente, os elementos de grupo IA da tabela periódica podem ser cinzas obtidas de combustão de biomassa ou cinzas de queima de carvão de acordo com um outro aspecto da presente invenção.

Através de mistura de diferentes materiais orgânicos é obtido que menos catalisador tem de ser usado ainda no processamento e/ou que a taxa do tempo de processamento é aumentada. A presente invenção ainda refere-se ao produto obtido pelo processo mencionado anteriormente. O dito produto de acordo com a presente invenção pode compreender hidrooarboneto na forma de óteo. Um resultante produto que é muito útil é pelo que obtido em que óleo é atualmente um produto de muita demanda em todo o mundo. Um tai produto como óleo é possível de obter em que o processo é realizado em temperaturas muito baixas.

Em um outro aspecto da presente invenção o dito fluido pode ter um teor de carbono de alimentação e um teor de hidrocarboneto de alimentação, onde o produto óleo hidrocarboneto compreende pelo menos 20% do teor de carbono de alimentação, tal como pelo menos 35% do teor de hidrocarboneto de alimentação, preferivelmente o dito produto óleo hidrocarboneto compreende pelo menos 50% do teor de carbono de alimentação, tal como pelo menos 65% do teor de carbono de alimentação e mais preferivelmente o dito produto óleo hidrocarboneto compreende pelo menos 80% do teor de carbono de alimentação.

Em um outro aspecto da presente invenção pelo menos 20% de um teor de energia na corrente de alimentação podem ser recuperados no dito produto óleo hidrocarboneto, tal como pelo menos 35% do teor de energia, preferivelmente pelo menos 50% do teor de energia na alimentação recuperada no dito produto óleo hidrocarboneto, tal como pelo menos 65% do teor de energia de alimentação e mesmo mais preferível pelo menos 80% do dito teor de energia de alimentação são recuperados no dito produto óleo hidrocarboneto.

Além disso, o dito produto óleo hidrocarboneto compreende hi-drocarbonetos com 12 a 16 átomos de carbono de acordo com um outro aspecto da presente invenção.

Vantajosamente, o dito produto óleo hidrocarboneto pode ser substancialmente livre de enxofre de acordo com outro aspecto da presente invenção.

Adicionalmente, o dito produto óleo hidrocarboneto pode ser substancialmente livre de halogênios de acordo com um outro aspecto da presente invenção.

Através de processo de acordo com a presente invenção um produto óleo hidrocarboneto livre de enxofre e/ou halogênios é pelo que ob- tido Tais óleos livres de enxofre e/ou halogênios são muito recicláveis em novas formas de energia sem poluição de vizinhanças com reações causadas por enxofre e/ou halogênios. O dito produto óleo hidrocarboneto de acordo com um aspecto da presente invenção pode compreender ésteres de ácidos graxos e/ou metil ésteres de ácidos graxos. O teor de oxigênio dos ésteres e metil ésteres de ácidos graxos é conhecido aperfeiçoar as propriedades do óleo hidrocarboneto como óleo de transporte, devido à reduzida emissão de partículas a partir da combustão do combustível. O produto óleo hidrocarboneto pode ter propriedades semelhantes a diesel de acordo com um outro aspecto da presente invenção. O combustível hidrocarboneto semelhante a diesel pode ser misturado diretamente em óleo diesel convencional, pelo que economizando o custo de refino de produto óleo.

Além disso, o produto óleo hidrocarboneto pode ter um teor de oxigênio na faixa de 0,1-30% de acordo com um outro aspecto da presente invenção. O teor de oxigênio do combustível hidrocarboneto é conhecido aperfeiçoar as propriedades como combustível de transporte, devido à reduzida emissão de partículas a partir da combustão do combustível.

Adicionalmente, o produto óleo hidrocarboneto pode ser adsor-vido sobre a superfície de um produto mineral de acordo com um outro aspecto da presente invenção. Este produto mineral contendo óleo é um aperfeiçoado material de partida para processos de processamento de mineral fundido. O produto hidrocarboneto também pode compreender metanol de acordo com um outro aspecto da presente invenção. Através de ainda purificação de um produto metanol purificado pode ser obtido, o qual é preferido combustível para células de combustível ou aditivo para gasolina para produção de combustíveis de transporte sustentáveis.

Em um outro aspecto da presente invenção o dito produto hidrocarboneto compreendendo metanol pode compreender pelo menos 20% do teor de carbono de alimentação, tal como pelo menos 35% do teor de carbo- no de alimentação, preferivelmente compreende o dito produto metanol pelo menos 50% do teor de carbono de alimentação, tal como pelo menos 65% do teor de carbono de alimentação e mais preferivelmente o dito produto metanol compreende pelo menos 80% do teor de carbono de alimentação. Através de ainda purificação, um produto metanol purificado pode ser obtido, o qual é preferido combustível para células de combustível ou aditivo para gasolina para produção de combustíveis de transporte sustentáveis.

Ainda em um outro aspecto da presente invenção pelo menos 20% do teor de energia na alimentação podem ser recuperados no dito produto hidrocarboneto compreendendo metanol, tal como pelo menos 35% do teor de energia na alimentação recuperados no dito produto hidrocarboneto compreendendo metanol, preferivelmente pelo menos 50% do teor de energia na alimentação são recuperados no dito produto hidrocarboneto compreendendo metanol, tal como pelo menos 65% do teor de energia de alimentação são recuperados no dito produto hidrocarboneto compreendendo metanol e mais preferivelmente pelo menos 80% do dito teor de energia de alimentação são recuperados no dito produto hidrocarboneto compreendendo metanol. Através de ainda purificação, um produto metanol purificado pode ser obtido, o qual é combustível preferido para células de combustível ou aditivo para gasolina para produção de combustíveis de transportes sustentáveis. A presente invenção ainda refere-se ao uso do produto mencionado anteriormente para acionamento de um motor ou gerador, para produção de energia em uma instalação de energia de queima de óleo, para a-quecimento de processo ou aquecimento doméstico. Estes são todos meios de produção de energia a partir de uma fonte sustentável, ainda sem ter de substituir ou renovar as instalações de hardware ou infraestrutura estabelecida para produção de energia a partir de combustíveis fósseis.

Além disso, a presente invenção refere-se ao uso do produto mencionado anteriormente como um componente de combinação em petro-diesel ou gasolina ou em um sistema de queima de suspensão ou em um processo para processamento de mineral fundido. Estes são todos meios de produção de energia a partir de uma fonte sustentável, ainda sem ter de substituir ou renovar as instalações de hardware ou infraestrutura estabelecida para produção de energia a partir de combustíveis fósseis.

Adicionalmente, a presente invenção refere-se ao uso do produto mencionado anteriormente para produção de um produto fertilizante ou para produção de uma corrente de água limpa. A dita corrente de água limpa além disso pode ter qualidade de água potável. A presente invenção adicionalmente refere-se a um aparelho para conversão de um material orgânico em hidrocarbonetos, compreendendo: - uma primeira unidade de aquecimento para aquecimento de uma alimentação de fluido compreendendo material orgânico - um reator catalisador para contato de alimentação e fluido compreendendo material orgânico, e - uma unidade de ajuste para ajustar o fluido para um valor de pH acima de 7, e o dito sistema de recuperação de produto compreende - filtro membrana para separação de uma primeira corrente de óleos e sais solúveis em água a partir de uma segunda corrente de água e compostos orgânicos solúveis em água.

De acordo com um aspecto da presente invenção, o sistema de pré-conversão ainda pode compreender uma estocagem para material orgânico de alimentação para o fluido em uma direção de alimentação.

Além disso, o sistema de pré-conversão ainda pode compreender uma unidade de pré-tratamento situada após o estoque de alimentação e antes de primeira unidade de aquecimento na direção de alimentação, de acordo com um outro aspecto da presente invenção. Através de pré-tratamento de fluido compreendendo o material orgânico é possível aumentar a quantidade de material em estado sólido no fluido, o que novamente conduz a uma maior taxa de conversão e pelo que uma maior capacidade de produção. Isto resulta em uma conversão mais eficiente e econômica de material orgânico.

Adicionalmente, o sistema de pré-conversão de acordo com a presente invenção ainda pode compreender uma primeira unidade de separação de partículas situada após a primeira unidade de aquecimento na direção de alimentação. Através de separação de partículas antes de contato com fluido compreendendo o material orgânico com o catalisador heterogê-i neo o produto resuitante do processo de conversão, tal como óleo, é então substancialmente livre de ser ligado a estas partículas e por isso muito mais reutilizável justo após este processo de conversão. Um segundo processo, tal como uma refinaria é pelo que dispensável. O dito sistema de pré-conversão de acordo com a presente invenção ainda pode compreender uma segunda unidade de aquecimento situada após a primeira unidade de separação de partículas e antes de reator de catalisador na direção de alimentação. Peio que é possível otimizar a temperatura antes de entrada de fluido no reator e pelo que uma otimização do processo de conversão.

Em um outro aspecto da presente invenção o sistema de pré-conversão ainda pode compreender uma segunda unidade de separação de partículas após o reator de catalisador na direção de alimentação. Esta unidade de separação de partículas é pelas mesmas razões das vantagens a-cima.

Ainda em um outro aspecto da presente invenção o sistema de pré-conversão ainda pode compreender meios para recircular parte da alimentação de fluido após o reator de catalisador na alimentação de fluido antes de segunda unidade de aquecimento na direção de alimentação. Pelo que é obtido que alguns dos resultantes produtos do processo de conversão são reutilizados e que o tempo de processo de conversão é diminuído sem diminuição de processamento de conversão de material orgânico.

Além disso, a primeira unidade de aquecimento de acordo com a presente invenção pode compreender um primeiro trocador de calor, que além de aquecer resfria o fluido de sistema de pré-conversão antes de entrada no sistema de recuperação de produto. Pelo que é obtida reutilização de energia dentro do aparelho e pelo que mesma energia na quantidade total de energia usada em conversão de material orgânico.

Adicionalmente, a unidade de pré-tratamento de acordo com a presente invenção ainda pode compreender um trocador de calor, que além de aquecer o fluido no sistema de pré-tratamento resfria o fluido do sistema de pré-conversão antes de entrada no sistema de recuperação de produto. Este trocador de calor é pelas mesmas razões vantajosas acima. A unidade de pré-tratamento ainda pode compreender uma primeira unidade de expansão, que está situada entre o primeiro trocador de calor e o segundo trocador de calor, de acordo com um aspecto da presente invenção. Pelo que é obtida produção de gás, como gás combustível.

Em um aspecto da presente invenção o sistema de recuperação de produto ainda pode compreender uma unidade de separação de gás para separar gás, tal como gás combustível, a unidade de separação de gás está situada após o segundo trocador de calor e antes de primeiro filtro membrana na direção de alimentação. Pelo que é obtido separação de gás mencionado anteriormente, tal como gás combustível do resto do fluido.

Em um outro aspecto da presente invenção o sistema de recuperação de produto ainda pode compreender meios para recircular o dito gás, tal como gás combustível para aquecimento de fluido na segunda unidade de aquecimento. Pelo que é obtido que alguns dos resultantes produtos do processo de conversão são reutilizados e que o tempo de processo de conversão é diminuído sem diminuição de processamento de conversão de material orgânico.

Ainda em um outro aspecto da presente invenção o sistema de recuperação de produto ainda pode compreender uma segunda unidade de expansão situada após o primeiro filtro membrana na direção de alimentação. Pelo que é obtida produção de óleo a partir do fluido.

Além disso, o sistema de recuperação de produto de acordo com um aspecto da presente invenção ainda pode compreender uma unidade de separador de fase para separação de óleo a partir da primeira corrente, a dita unidade de separador de fase está situada após o filtro membrana na direção de alimentação. Pelo que é obtida separação de óleo do fluido.

Adicionalmente, o sistema de recuperação de produto de acordo com um outro aspecto da presente invenção ainda pode compreender meios para recirculação de parte da primeira corrente na unidade de pré-tratamento do sistema de pré-conversão. Pelo que é obtido que alguns dos produtos resultantes do processo de conversão são reutilizados e que o tempo de processo de conversão é diminuído sem diminuição de processamento de conversão de material orgânico.

Vantajosamente, o sistema de recuperação de produto de acordo com um outro aspecto da presente invenção ainda pode compreender direcionamento de célula de combustível de metanol para geração de eletricidade a partir da segunda corrente.

Ainda de acordo com um outro aspecto da presente invenção o sistema de recuperação de produto ainda compreende um ou mais filtros membranas selecionados do grupo de processos de membrana compreendendo ultrafiltração, nanofiltração, osmose reversa ou per-evaporação ou uma combinação dos mesmos.

Além disso, o sistema de recuperação de produto de acordo com um aspecto da invenção ainda pode compreender o segundo filtro membrana para separação de um composto metanol purificado a partir da segunda corrente.

Em um outro aspecto da presente invenção o sistema de recuperação de pròauto ainda pode compreender meios para recirculação de composto metanol purificado a partir da segunda corrente para a unidade de pré-tratamento do sistema de pré-conversão. Pelo que é obtido que alguns dos produtos resultantes do processo de conversão são reutilizados e que o tempo de processo de conversão é diminuído sem diminuição de processamento de conversão de material orgânico. A presente invenção ainda refere-se a uma instalação compreendendo o aparelho mencionada anteriormente, para produção de produto mencionado anteriormente através de uso de processo mencionado anteriormente.

Em um aspecto da presente invenção a instalação pode compreender meios para fornecimento de material orgânico para o aparelho e meios para remoção dos produtos do aparelho.

Em um outro aspecto da presente invenção a instalação ainda pode compreender uma refinaria A presente invenção ainda refere-se a um catalisador heterogêneo para uso em um processo para conversão de um material orgânico em hidrocarbonetos, compreendendo um composto de pelo menos um elemento de grupo IVB da tabela periódica e/ou alfa-alumina.

Adicionalmente, o composto de pelo menos um elemento de grupo IVB da tabela periódica pode compreender zircônio e/ou titânio de a-cordo com um aspecto da presente invenção.

Além disso, o composto de pelo menos um elemento de grupo IVB da tabela periódica pode estar em forma de óxido e/ou hidróxido ou uma combinação das duas de acordo com um aspecto da presente invenção.

Vantajosamente, o composto de pelo menos um elemento de grupo IVB da tabela periódica pode estar pelo menos parcialmente em uma forma de sulfato ou sulfeto de acordo com um aspecto da presente invenção.

Em um outro aspecto da presente invenção o catalisador heterogêneo ainda pode compreender pelo menos um elemento selecionado do grupo de Fe, Ni, Co, Cu, Cr, W, Μη, Mo, V, Sn, Zn, Si em uma quantidade de até 20% em peso, tal como uma quantidade de até 10% em peso, preferivelmente em uma quantidade de até 5% em peso, tal como até 2,5% em peso.

Além disso, eles elementos estão em uma forma de óxido e/ou hidróxido de acordo com um outro aspecto da presente invenção.

Adicionalmente, o catalisador heterogêneo está na forma de partículas suspensas, comprimidos, péletes, anéis, cilindros, uma estrutura de colméia e/ou uma combinação destas de acordo com ainda um outro aspecto da presente invenção.

Ainda em um outro aspecto da presente invenção o catalisador heterogêneo pode ter uma área de superfície BET de pelo menos 10 m2/g, tal como 25 m2/g, e preferivelmente pelo menos 50 m2/g, tal como 100 m2/g, e mesmo mais preferivelmente pelo menos 150 m2/g, tal como pelo menos 200 m2/g.

Vantajosamente, o catalisador heterogêneo ainda compreende pelo menos um estabilizador de área de superfície selecionado do grupo de Si, La, Y e/ou Ce de acordo com um aspecto da presente invenção.

Subseqüentemente, o catalisador heterogêneo de acordo com um aspecto da presente invenção pode compreender o dito pelo menos um estabilizador de área de superfície em uma quantidade efetiva de até 20% em peso, tal como uma quantidade efetiva de até 10% em peso, preferivelmente os ditos estabilizadores de área de superfície em uma quantidade efetiva de até 7,5% em peso, tal como estabilizadores de superfície em uma quantidade efetiva de até 5% em peso, e mais preferivelmente os ditos estabilizadores de superfície estão presentes em uma quantidade efetiva de 0.5-5% em peso, tal como 1-3% em peso.

Em um outro aspecto da presente invenção o catalisador heterogêneo pode ter uma área de superfície BET de pelo menos 10 m2/g após 1000 horas de uso, tal como uma área de superfície BET de pelo menos 25 m2/g após 1000 horas de uso, e preferivelmente uma área de superfície BET de pelo menos 50 m2/g após 1000 horas de uso, tal como uma área de superfície BET de 100 m2/g após 1000 horas de uso, e mesmo mais preferivelmente uma área de superfície BET de pelo menos 150 m2/g após 1000 horas em uso, tal como uma área de superfície BET de pelo menos 200 m2/g após 1000 horas em uso.

Finalmente, o catalisador heterogêneo pode ser produzido de lama vermelha de acordo com um aspecto da presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção A presente invenção será descrita no que se segue com referência aos desenhos acompanhantes, nos quais: A figura 1 mostra um desenho esquemático de montagem em escala de laboratório, A figura 2 mostra um fluxograma de processo geral, A figura 3 mostra um aspecto de recuperação de produto de a-cordo com a presente invenção, A figura 4 mostra um outro aspecto de recuperação de produto de acordo com a presente invenção, A figura 5 ainda mostra um outro aspecto de recuperação de produto de acordo com a presente invenção, e A figura 6 ainda mostra um outro aspecto de recuperação de produto de acordo com a presente invenção.

Os desenhos são esquemáticos e mostrados para o propósito de ilustração. A figura 1 é um desenho esquemático de montagem de laborató-rio usada para os testes dados nos exemplos. O fluido pré-tratado contendo os catalisadores homogêneos e material orgânico a ser convertido é suprido para o sistema na posição A. O fluido é pressurizado por meio da bomba 1 e é aquecido para aproximadamente 230°C no aquecedor 2 compreendendo um trocador de calor e um controlador de temperatura TIC. Um segundo fluido é fornecido para o sistema na posição B. Esta corrente é pressurizada por meio da bomba 3 e aquecida no aquecedor 4 para a temperatura necessária para obtenção de desejada temperatura de conversão das correntes fluidas misturadas na posição 4, compreendendo um trocador de calor e um controlador de temperatura TIC. O catalisador heterogêneo está localizado no reator catalítico tubular 5. Após contato com o catalisador heterogêneo, o fluido contendo o material orgânico convertido é resfriado para temperatura ambiente no refrigerador 6, e filtrado no filtro 7 para separação e coleta de partículas suspensas. Subsequentemente o fluido é expandido para pressão ambiente sobre a válvula 8. A pressão de sistema é mantida através de controle de fluxo através de 8, utilizando o controlador de pressão PIC. A temperatura de fluido expandido é medida com o termopar 9. A fração líquida da corrente é coletada em um sifão de líquido 10, e o gás é ventilado fora do sifão na posição G. A taxa de fluxo do gás produzido é medida continuamente por um medidor de gás colocado em H (não mostrado). A composição do gás é analisada por cromatografia gasosa (não mostrada) de uma pequena amostra tomada através de I, em pressão controlada estabelecida pela válvula de controle de fluxo e o controlador de pressão (PIC) 11. A figura 2 mostra um desenho esquemático de um aspecto pre- ferido de acordo com a presente invenção. Material orgânico para conversão é recebido em uma estocagem de alimentação (não mostrada na figura). O dito material orgânico pode compreender uma ampla faixa de biomassa e despejos, e também pode compreender combustíveis fósseis como carvão, xisto, orimulsion, frações pesadas de óleo cru, etc. Muitos aspectos de acordo com a presente invenção envolvem tratamento de material orgânico a partir de uma mistura de diferentes fontes de material como justo mencionado. A estocagem de alimentação tipicamente terá uma capacidade correspondendo a três dias de operação de instalações. A estocagem de alimentação é preferivelmente um silo encoberto e agitado, tal como um silo de concreto agitado. Um fluido contendo o material orgânico é bombeado para a etapa de pré-tratamento 1 na posição A, A primeira parte do pré-tratamento compreende neste aspecto uma redução de tamanho da alimentação, por exemplo, através de corte, trituração, moagem e/ou peneiramento de material. Esta redução de tamanho pode ser uma parte integral de bomba de alimentação (não mostrada). Durante a operação de alimentação para o pré-tratamento a pressão do fluido contendo o material orgânico a ser tratado é aumentada para uma pressão na faixa de 0,4-1,5 MPa (4-15 bar). Na segunda parte do pré-tratamento o fluido contendo o dito material orgânico é tipicamente mantido em um vaso de pré-tratamento por um período de 0,5-2 horas. O vaso de pré-tratamento é preferivelmente um vaso agitado, que é mantido em uma temperatura de 100-170°C, e preferivelmente na faixa de 110 a 140°C. A energia para este pré-aquecimento do dito fluido compreendendo o dito material orgânico a ser convertido é preferivelmente suprida, através de recuperação de calor a partir de uma das correntes de processo a serem resfriadas. Na figura isto é ilustrado através de integração de trocador de calor 2 no vaso para recuperação de calor da corrente de processo D. O pH no vaso de pré-tratamento é ajustado para um valor acima de 7, e preferivelmente na faixa de 8-10. Este ajuste de pH é em muitos aspectos de acordo com a presente invenção realizado através de adição de aditivos ao vaso tanto diretamente no vaso de pré-tratamento como através de sua entrada, por exemplo, através de adição de uma base, que também pode compreender um elemento do grupo IA da tabela periódica. Exemplos não-limitantes de tais aditivos são KOH, NaOH, K2C03, Na2C03, cinzas de biomassa ou combustão de carvão. Tais aditivos podem ser adicionados ao vaso através de uma corrente S tanto fluindo na corrente A como fluindo diretamente no vaso 1. Alimentação da corrente S pode ser provida por uma bomba de alimentação (não mostrada).

Durante a residência no vaso de pré-tratamento maiores moléculas como celulose, hemí-celulose, e lignina são hidrolisadas, e célula de adição de biomassa são abertas facilitando a liberação de conteúdos de células, tais como sais. Para um número de potenciais estoques de alimentação esta abertura de célula envolve liberação de catalisadores como potássio do próprio estoque de alimentação, pelo que permitindo um processo muito eficiente. Um número de outros aditivos também podem aperfeiçoar a pré-conversão do material orgânico e são ainda vantajosos para o subseqüente processamento. Tais outros aditivos incluem álcoois, como metanol, ácidos carboxílicos, aldeídos, e/ou cetonas. Em um aspecto preferido da invenção um número de tais aditivos sendo utilizados no pré-tratamento são produzidos in-situ no processo e recirculados para a etapa de pré-tratamento como mostrado pelas correntes E e F. Típicas composições destas correntes de recirculação são ainda descritas em relação às figuras 3-5.

Uma corrente de fluido contendo material orgânico pré-conver-tido é retirada do vaso de pré-tratamento pela bomba de alimentação 3, e pressurizada para a temperatura de operação, por exemplo, 25 MPa (250 bar). A bomba de alimentação pode compreender uma bomba de embolo.

Após pressurização o fluido contendo o material orgânico pré-convertido, o catalisador homogêneo e outros aditivos é aquecida na primeira etapa de aquecimento 4 através de troca de calor com a corrente de produto convertido quente do reator catalítico. A temperatura do fluido contendo o material orgânico pré-convertido em muitas aplicações de acordo com a presente invenção será da ordem de 20-30°C abaixo de temperatura de operação do reator catalítico. Durante esta primeira etapa de aquecimento o ma- terial orgânico na alimentação é ainda termicamente decomposto. Um número de indesejáveis reações secundárias podem se proceder durante esta decomposição térmica, tal como formação de fuligem e alcatrão. Além de redução de eficiência total do processo, isto pode conduzir a problemas operacionais como entupimento ou reduzida eficiência de trocador de calor, e deposição sobre equipamento a jusante. Os aditivos mencionados anteriormente reduzem estas indesejáveis reações secundárias e ainda aperfeiçoam a conversão do material orgânico em produtos desejáveis. A partir do trocador de calor 4, o fluido contendo o dito material orgânico pré-convertido pode passar um primeiro dispositivo de separação de partículas 5 para coleta de partículas suspensas, que podem ser formadas durante a dita pré-conversão durante aquecimento. Este dispositivo de separação de partículas 5 pode compreender qualquer meio convencional para separação de partículas, por exemplo, um ciclone, um filtro, uma câmara de deposição gravimétrica, etc. Partículas coletadas são retiradas de processo mostradas pela corrente B.

Após o primeiro dispositivo de separação de partículas 5 o fluido contendo o dito material orgânico pré-convertido é misturado com uma corrente de recirculação do reator catalítico. Esta mistura tipicamente aumentará a temperatura do fluido misturado com 10-20°C, e a recirculação ainda introduzirá desejáveis compostos para ainda conversão na alimentação. Após mistura com a corrente de recirculação o fluido misturado passa para um pós-aquecedor (segunda unidade de aquecimento) 6, onde a temperatura é elevada para a temperatura de operação do reator catalítico 7. O pós-aquecedor 6 pode em muitos aspectos de acordo com a presente invenção ser um aquecedor de queima de gás ou óleo, e é preferivelmente pelo menos parcialmente provido de combustível por gás recirculante e/ou outros produtos combustíveis produzidos no processo. Em um aspecto preferido, este pós-aquecedor é provido com combustível através de recirculação de gás produzido representado I na figura 3. A recirculação de dito gás produzido I pode incluir uma etapa de purificação.

No reator catalítico 7, o fluido contendo catalisador homogêneo, aditivos, e material orgânico pré-convertido é contatado com o catalisador heterogêneo. O catalisador heterogêneo tipicamente estará contido em um leito fixo tubular, e o reator catalítico pode compreender múltiplos leitos fixos tubulares. Durante a conversão um gás combustível dissolvido, um composto orgânico soíúvel em água e um óleo são geralmente produzidos. A distribuição de produto é ajustável dentro de uma ampla faixa de concentração de produtos resultantes como mostrados nos exemplos abaixo, e pode ser controlada através de seleção de uma apropriada combinação de tempo de residência, taxa de fluxo de recirculação, temperatura de reação, e concentração de catalisador homogêneo e aditivos.

Parte da corrente de produto do reator catalítico é recirculada pela bomba 8, e misturada com o fluido contendo o material orgânico pré-convertido como descrito acima. A parte restante correspondendo ao fluxo de massa contendo o material orgânico pré-convertido antes de mistura com a corrente recírculan-te é retirada para o segundo dispositivo de separação de partículas 9. Como para o primeiro dispositivo de separação de partículas este segundo dispositivo de separação de partículas pode compreender quaisquer meios convencionais para separação de partículas, por exemplo, um ciclone, um filtro, uma câmara de deposição gravimétrica, etc. A principal característica é prover uma separação quente de potencial óleo produzido por partículas suspensas antes de resfriamento e expansão para evitar adsorção do óleo às partículas suspensas. Entretanto, em um número de aplicações da presente invenção, por exemplo, para estoque de alimentação com um baixo teor de cinzas este dispositivo de separação de partículas pode ser opcional. Partículas coletadas no segundo dispositivo de separação de partículas são retiradas do processo mostrado pela corrente C.

Subseqüente à passagem pelo segundo dispositivo de separação de partículas a corrente de fluido é resfriada por troca de calor com a corrente de alimentação no trocador de calor 4, e no trocador de calor 2 e expandida para uma pressão na faixa de 7,5-25 MPa (75-225 bar) sobre a válvula de expansão 10, e separada no sistema de recuperação de produto 11.

Algumas das correntes de fluido separadas a partir do sistema de recuperação de produto 11, tais como as correntes F e/ou E podem ser recirculadas para a etapa de pré-tratamento como descrito acima. O sistema de recuperação de produto 11 é ainda ilustrado e descrito abaixo nas figuras 3-6. O sistema de separação, ilustrado na figura 3, compreende um separador de gás - líquido 12, separando os produtos gasosos na corrente I e os produtos líquidos na corrente J. Em um aspecto o produto gás é usado internamente para prover combustível para o pós-aquecedor 6. Os produtos líquidos são ainda separados em um primeiro filtro membrana 13. A separação de filtração em membrana é dirigida por pressão, e em muitas aplicações aplicando uma membrana de nano- ou ultrafiltração. O retido na filtração em corrente L inclui partes da água de alimentação, o produto óleo e os compostos inorgânicos dissolvidos, por exemplo, saís do estoque de alimentação e o catalisador homogêneo. O produto óleo é separado da corrente L em um separador de óleo (unidade separadora de fase) 14 operando em condições atmosféricas, e formando a corrente de produto óleo Η. A água restante e compostos inorgânicos dissolvidos formam corrente O. A parte principal de corrente O é reciclada para a pré-conversão 1, 2 em corrente E, pelo que reciclando o catalisador homogêneo, enquanto uma corrente de purga P é descarregada para balancear a entrada de composto inorgânico a partir do estoque de alimentação. O ainda processamento do permeado de filtração em membrana, representado corrente K, é ilustrado nas figuras 4-6. A corrente K contém compostos orgânicos solúveis em água menores como álcoois C-m e ácidos carboxílicos.

Em um aspecto ilustrado na figura 4 corrente K é alimentada para uma unidade de separação (filtro membrana) 15, produzindo água pura de qualidade de água potável em corrente G e uma corrente de compostos orgânicos solúveis em água em corrente F. A unidade de separação 15 é em um aspecto da invenção uma unidade de osmose reversa, compreendendo múltiplos módulos de membrana. Os compostos orgânicos solúveis em água retidos na corrente F são reciclados para a etapa de pré-conversão 1,2.

Ainda em um aspecto, ilustrado na figura 5, corrente K é dividida em uma corrente de compostos orgânicos solúveis em água concentrada F e uma corrente de água esgotada de compostos orgânicos Q. A unidade de separação 16 envolvida é em muitas aplicações uma separação de mem-brana dirigida por gradientes de temperatura ou concentração, como destilação de membrana ou perevaporaçâo. A corrente de água Q é ainda purificada em uma etapa de polimento 17, produzindo a corrente de água pura G. A etapa de polimento 17 é preferivelmente um filtro de carvão ativado ou meios semelhantes, para absorção de concentrações muito baixas de impurezas a partir de uma corrente de água.

Em um aspecto ilustrado na figura 6 a corrente de compostos orgânicos solúveis em água K é alimentada para uma célula de combustível de metanol direta 18, produzindo eletricidade e uma corrente de água de processo R. A célula de combustível de metanol direta 18 pode Incluir corrente de alimentação e etapas de condicionamento de efluente.

Exemplos Exemplo Ilustrativo 1: Conversão de lama de despejo Lama de despejo digerida anaeróbica abaixo foi convertida de acordo com o processo da presente invenção na instalação em escala de laboratório mostrada na figura 1. O teor de matéria seca na lama de despejo foi 5%. Os principais componentes da matéria seca em % em peso foram: C - 28,3% H = 4,33% N = 3,55% O = 28,4% P = 4,49% Al = 7,77% Si = 7,44% Ca = 6,95% Fe = 3,17% K = 1,62% Uma análise elementar de matéria seca de lama de despejo foi ainda analisada por plasma acoplado induzido (ICP) revelando a seguinte composição: A fração de combustível totaliza 58% do teor de matéria seca, com um valor térmico de 22,2 MJ/kg, que se traduz em um valor calorífico de 476 KJ/kg na lama de despejo como recebida.

Antes de teste a lama de despejo foi pré-tratada talhando para menos que 1 mm através de corte de maiores partículas por um macerador Seepex (tipo 25/15-I-I-F12-2) e moagem através de um moinho de colóide (Probst und Class, tipo N100/E), e filtrada por um filtro de cesta de tela (largura de tela de 1 mm).

Subsequentemente 1,5% em peso de potássio na forma de carbonato de potássio foram adicionados à pasta resultante. O valor de pH da pasta fluida foi de 9,0. 125 mL de catalisador heterogêneo ZrÇ>2 estabilizado com 2,2 % em mol atômico de Si. O catalisador na forma de péletes cilíndricas de 3 mm de comprimento e um diâmetro de 3 mm foi adicionado ao reator tubular. 63 g/h da lama de despejo pré-tratada foram pressurizados para 25 MPa (250 bar) e aquecidos a 230°C na etapa de pré-aquecimento. Esta corrente foi misturada com 393 g/h de água pressurizada aquecida para uma temperatura de modo a obter uma temperatura substancialmente constante de 360 +/- 5°C após mistura. O fluxo misto foi subseqüentemente contatado com o catalisador heterogêneo no reator. A razão de alimentação para água traduz-se em uma razão de água para alimentação de 6:1, e o fluxo total de 456 g/h traduz-se em um tempo de contato de aproximadamente 4 minutos.

Após o contato com o catalisador heterogêneo, o fluido contendo o material orgânico convertido é resfriado para temperatura ambiente, filtrado através de um filtro de partícula para coleta de partículas suspensas, e expandido para pressão ambiente. A fração líquida sobre a corrente foi coletada em um sifão líquido, e o gás é ventilado. O experimento resultou em três correntes de produtos, um gás, um produto aquoso e um precipitado sólido. Amostras para análises foram coletadas por um período de 15,5 horas. Análises de Gases A taxa de fluxo e composição do gás produzido foram continuamente medidas por um medidor de gás com amostragem. A composição foi medida por cromatografia gasosa.

As análises da fase gasosa revelaram os seguintes resultados: Análise de Líquido O produto líquido conteve partículas suspensas. O líquido filtrado foi analisado por cromatografia de íons, emissão de plasma induzida (ICP) e analisadores de carbono total de alta temperatura e espectrometria de massa.

As análises da fase líquida revelaram os seguintes resultados: O teor de carbono inorgânico no líquido foi verificado primaria-mente ser devido à presença de carbonato.

Análise de Sólido As frações sólidas foram analisadas por meio de um analisador de carbono total e através de análise elementar através de um analisador de plasma acoplado induzido (ICP). Uma fase orgânica foi verificada ser adsor-vida às partículas inorgânicas sob as condições experimentais usadas.

Esta fase orgânica foi extraída antes de análises de sólidos u-sando CH2CI2. A fração extraível do carbono orgânico foi verificada ser uma fase óleo, consistindo primariamente em hidrocarbonetos saturados com um comprimento de cadeia de 12 a 16 átomos de carbono, comparável a óleo diesel ou combustível. O óleo conteve 2-hexadecanona, heptadecano, 6,10-dimetil-2-undecanona, hexadecano, 3-metil indol, 2-tridecanona e outros compostos. Uma análise de enxofre e halogênio realizada no óleo extraído, mostrou que o óleo foi essencialmente livre de compostos de enxofre e halogênio. A quantidade total de óleo extraída dos sólidos foi de 3,86 g e a quantidade total de carbono verificada na fase oleosa foi equivalente a 3,28 g.

Nenhum carbono foi detectado no produto sólido após extração de óleo adsorvido, indicando 100% de conversão do material orgânico na alimentação. O mesmo resultado pode ser concluído a partir do balanço de carbono abaixo: Balanço de Carbono l Balanço de Energia: Exemplo Ilustrativo 2: Conversão de Lama de Despejo Lama de despejo digerida anaeróbica com características como dadas acima no exemplo foi pré-aquecida e convertida usando o mesmo catalisador e montagem experimental. 140 g/h da lama de despejo pré-tratada foram pressurizados para 25 MPa (250 bar) e aquecidos para 230°C na etapa de pré-aquecimento. Esta corrente foi misturada com 414 g/h de água pressurizada aquecida a uma temperatura de modo a obter uma temperatura substancialmente constante de 300+/-5 após mistura. O fluxo misturado foi subsequentemente contatado com o catalisador heterogêneo no reator. A razão de alimentação para água traduz-se em uma razão de água para alimentação de 3:1, e o fluxo total de 545 g/h traduz-se em um tempo de contato de 3,3 minutos.

Após o contato com catalisador heterogêneo, o fluido contendo o material orgânico convertido é resfriado para temperatura ambiente, filtrado através de um filtro de partículas para coleta de partículas suspensas, e expandido para pressão ambiente. A fração líquida sobre a corrente é coletada em um sifão líquido, e o gás é ventilado. O experimento resultou em três correntes de produtos, um gás, um produto aquoso e um precipitado sólido. Amostras para análises foram coletadas por um período de 10,5 horas.

Análises Gasosas As análises da fase gasosa revelaram os seguintes resultados: Análises de Líquidos A análise da fase líquida revelou os seguintes resultados: O teor de carbono inorgânico no líquido foi verificado primaria-mente ser devido à presença de carbonato.

Análises de Sólidos As frações sólidas foram analisadas por meio de um analisador de carbono total. Uma fase orgânica foi verificada ser adsorvida às partículas inorgânicas sob as condições experimentais usadas.

Esta fase orgânica foi extraída antes de análises de sólidos usando CH2CI2. A fração extraível do carbono orgânico foi verificada ser uma fase óleo, consistindo primariamente em hidrocarbonetos saturados com um comprimento de cadeia de 12 a 16 átomos de carbono, e comparável a óleo die-sei ou combustível. O óleo conteve 2-hexadecanona, heptadecano, 6,10-di-melü-2-undecanona, hexadecano, 3-metil indol, 2-tridecanona e outros compostos. A quantidade total de óleo extraída dos sólidos foi 12,73 g e a quantidade total de carbono encontrada na fase óleo foi equivalente a 10,83 g.

Nenhum carbono foi detectado no produto sólido após extração de óleo adsorvido, indicando 100% de conversão do material orgânico na alimentação.

Balanço de Carbono: Balanço de Energia: Exemplo Ilustrativo 3: Conversão de Silagem de Milho Silagem de milho foi pré-tratada e convertida usando o mesmo catalisador e montagem experimental como descritos acima em exemplo 1 e 2.

Antes de teste a lama de despejo foi pré-tratada talhando para menos que 1 mm através de corte de partículas maiores por um macerador Seepex (tipo 25715-I-I-F12-2) e moagem por um moinho colóide (Probst und Class, tipo N100/E), e filtrada por um filtro de cesta de tela (largura de tela de 1 mm).

Subsequentemente, 1,5% em peso de potássio na forma de carbonato de potássio foi adicionado à pasta resultante. O valor de pH da pasta fluida foi de 9,6.

As características da silagem de milho após o pré-tratamento foi 0 seguinte: 1 Baseado em 18 MJ/kg de calor de combustão para a fração orgânica da matéria seca. O teor inorgânico da matéria seca foi principalmente o carbonato de potássio adicionado, totalizando aproximadamente 3á dos compostos i-norgânicos de matéria seca. Análises GC-MS do estoque de alimentação de silagem de milho revelaram numerosos compostos, mas todos estavam presentes em concentrações muito baixas para identificação. Particularmente aromáticos como fenóis não foram encontrados em qualquer quantidade significante. O teor de matéria seca do estoque de alimentação de silagem de milho foi analisado, revelando a seguinte composição: i i 140 g/h da lama de despejo pré-tratada foram pressurizados para 25 MPa (250 bar) e aauecidos a 230°C na etapa de pré-aquecimento. Esta corrente foi misturada com 377 g/h de água pressurizada aquecida a uma temperatura de modo a obter uma temperatura substancialmente constante de 350 +/- 5°C após mistura. O fluxo misturado foi subsequentemente contatado com o catalisador heterogêneo no reator. A razão de alimentação para água traduz-se em uma razão de água para alimentação de 3,75:1, e o fluxo total de 517 g/h em um tempo de contato de 3,3 minutos.

Após o contato com o catalisador heterogêneo, o fluido contendo o material orgânico convertido foi resfriado para temperatura ambiente, filtrado através de um filtro de partículas para coleta de partículas suspensas, e expandido para pressão ambiente. A fração líquida na corrente é coletada em um sifão de líquido, e o gás é ventilado. O experimento resultou em quatro correntes de produto, um gás, um produto aquoso, uma fase livre de óleo e um precipitado sólido. Amostras para análises foram coletadas por um período de 16 horas.

Análises de Gases As análises da fase gasosa revelaram os seguintes resultados: Análise de Líquido As análises da fase líquida revelaram os seguintes resultados: O teor de carbono inorgânico no líquido foi verificado ser prima-riamente devido à presença de carbonato.

Análise de Sólidos As frações sólidas foram analisadas por meio de um analisador de carbono total. Uma fase orgânica foi verificada estar adsorvida às partículas inorgânicas sob as condições experimentais usadas.

Esta fase orgânica foi extraída antes de análise de sólidos usando CH2CI2. A fração extraível do carbono orgânico foi verificada ser uma fase óleo, consistindo primariamente em hidrocarbonetos saturados com um comprimento de cadeia de 12 a 16 átomos de carbono, e comparável a óleo diesel ou combustível. O óleo conteve fenol, tolueno, 4-etil fenila, 4-etil-3-metil fenol, ciclo pent-2-em-1-ona 2,3,4-trimetila, 2-metil-1-penten-3-ino e outros compostos. Uma análise de enxofre do óleo mostrou que a fase óleo foi essencialmente livre de enxofre. Uma análise similar para compostos ha-logênio mostrou que a fase óleo foi essencialmente livre de halogênio. A quantidade total de óleo extraída do sólidos foi 14,76 g e a quantidade total de carbono encontrada na fase foi equivalente a 12,55 g.

Nentium carbono foi detectado no produto sólido após extração de óleo adsorvido, indicando 100% de conversão do material orgânico na alimentação. O mesmo resultado pode ser concluído a partir do balanço de carbono abaixo: Balanço de Carbono: Balanço de Energia: Adicionalmente os seguintes são definições usadas na descrição da presente invenção. O termo combustível hidrocarboneto na presente invenção é pretendido definir todos os combustíveis baseados em hidrocarbonetos, que podem ou não compreender outros elementos que não carbono e hidrogênio, por exemplo, alguns dos ditos hidrocarbonetos podem compreender oxigênio e outros elementos, por exemplo, na forma de grupos de álcoois, alde-ídos, cetonas, ácido carboxílico, éster, etc. e seus produtos de reação.

Os processos de membrana da presente invenção são bem conhecidos na técnica anterior (por exemplo, W.S. HO et al, "Membrane Hand-book", Van Nordstrand Reinhold, p. 103-132, p. 263-446, 1992, ISBN 0-442-23747-2-, K. Scott, uHandboo9k of Industrial Membranes'1 Elsevier Science Publishers, 1995, p. 3-163, p. 331-355, p. 575-630, ISBN 1 85617 233 3).

As áreas de superfície referidas por todo este relatório descritivo e reivindicações são as áreas de superfície BET nitrogênio determinadas pelo processo descrito no artigo de Brunauer, P. Emmett e E. Teller, J. Am. Chem. Soc.f Vol. 60, p. 309 (1938). Este processo depende da condensação de nitrogênio nos poros, e é efetivo para medição de poros com diâmetros de poros na faixa de 10 a 600 angstrons. O volume de nitrogênio adsorvido é relacionado à área de superfície por peso unitário do suporte. É bem conhecido na técnica anterior que a atividade de um catalisador é proporcional à área de superfície (BET), e que catalisadores podem mostrar uma significante queda de atividade com o tempo, quando submetido a. por exemplo, condições hidrotérmicas como usadas com relação à presente invenção. De modo a minimizar tal potencial perda de atividade um estabilizador de área de superfície ê incorporado no catalisador heterogêneo.

Lama vermelha é um produto de despejo de processamento de bauxita via o processo Bayer. Ela compreende óxidos e hidróxidos de princi-palmente alumínio, ferro, titânio, silício e sódio.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Processo para conversão de um material orgânico em combustíveis hidrocarbonetos, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: - pressurização do dito material orgânico estando em um fluido para uma pressão acima de 22,5 MPa (225 bar), - aquecimento do dito material orgânico no dito fluido para uma temperatura acima de 20010 na presença de um catalisador homogêneo compreendendo um composto de pelo menos um elemento de grupo IA da tabela periódica de elementos, em que o processo ainda compreende as etapas de: - subsequentemente as ditas etapas de pressurização e aquecimento, contato do dito material orgânico no dito fluido com um catalisador heterogêneo compreendendo um composto de pelo menos um elemento do grupo IVB da tabela periódica e/ou alfa alumina - assegurar que o dito fluido tem inicialmente um valor de pH de acima de 7.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos 50% do teor de energia na alimentação é recuperada no dito produto óleo hidrocarboneto.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de pré-tratamento de material orgânico em uma pressão de 0,4 a 1,5 MPa (4 a 15 bar) na temperatura de 100 a 170Ό por um período de 0,5 a 2 horas, e em q ue a etapa de pré-tratamento compreende a etapa de adição de aditivos ao fluido, e em que a etapa de pré-tratamento compreende a etapa de ajuste do pH do dito fluido compreendendo o dito material orgânico para acima de 7.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma segunda etapa de aquecimento do fluido.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de separação de partí- cuias.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma primeira etapa de resfriamento de fluido.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a primeira etapa de resfriamento é realizada através de troca de calor com a primeira etapa de aquecimento e/ou uma etapa de pré-aquecimento de fluido na etapa de pré-tratamento.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma etapa de separação de gás do fluido, tal como gás combustível e em que o gás combustível é usado para aquecimento do fluido na segunda etapa de aquecimento.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma etapa de filtração de fluido em água e compostos orgânicos solúveis em água a partir de sais solúveis em água e óleo em um primeiro filtro membrana.

10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma segunda etapa de filtração de compostos orgânicos solúveis em água a partir da água, tal como uma purificação de metanol em um segundo filtro membrana.

11. Processo de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que o dito um ou mais filtros membranas é / são selecionados do grupo de processos de membrana compreendendo ultrafiltração, nanofiltração, osmose reversa ou per-evaporação ou uma combinação dos mesmos.

12. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a água e compostos orgânicos solúveis em água após a segunda etapa de filtração é transformada em água potável em um processo de osmose reversa.

13. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o composto orgânico solúvel em água compreendendo metanol de concentração elevada é recirculado para a etapa de pré-tratamento.

14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a etapa de contato de material orgânico no fluido com um catalisador heterogêneo é realizada enquanto a temperatura é mantida substancialmente constante, e em que a temperatura na etapa de contato está na faixa de 250 a 374Ό, e em que a pressão está na faixa de 22,5-35 MPa (225-350 bar).

15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que a etapa de contato é feita em menos que 10 minutos.

16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o composto de pelo menos um elemento de grupo IVB da tabela periódica compreende zircônio e/ou titânio em uma forma óxido e/ou hidróxido ou uma combinação das duas.

17. Processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte do composto de pelo menos um elemento de grupo IVB da tabela periódica está em forma de sulfato ou sulfeto.

18. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que o catalisador heterogêneo ainda compreende pelo menos um elemento selecionado do grupo consistindo em Fe, Ni, Co, Cu, Cr, W, Μη, Mo, V, Sn, Zn, Si em uma quantidade de até 20% em peso, tal como uma quantidade de até 10% em peso, preferivelmente em uma quantidade de até 5% em peso, tal como até 2,5% em peso, e em que estes elementos estão em uma forma de óxido e/ou hidróxido.

19. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que o dito catalisador heterogêneo é pelo menos parcialmente contido em um reator, e em que o dito reator é um reator de leito fixo.

20. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que o dito catalisador heterogêneo compreende pelo menos um estabilizador de área de superfície selecionado do grupo consistindo em Si, La, Y ou Ce ou uma combinação destes, e em que o dito estabilizador de área de superfície está presente em uma quantidade efetiva de até 20% em peso, tal como uma quantidade efetiva de até 10% em peso, preferivelmente os ditos estabilizadores de área de superfície em uma quantidade efetiva de até 7,5% em peso, tal como estabilizadores de superfície em uma quantidade efetiva de até 5% em peso, e mais preferivelmente os ditos estabilizadores de superfície estão presentes em uma quantidade efetiva de 0,5 a 5% em peso, tal como 1 a 3% em peso.

21. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de que o dito catalisador heterogêneo tem uma área de superfície BET de pelo menos 10 m2/g após 1000 horas de uso, tal como uma área de superfície BET de pelo menos 25 m2/g após 1000 horas de uso, e preferivelmente uma área de superfície BET de pelo menos 50 m2/g após 1000 horas de uso, tal como uma área de superfície BET de 100 m2/g após 1000 horas de uso, e ainda mais preferivelmente uma área de superfície BET de pelo menos 150 m2/g após 1000 horas em uso, tal como uma área de superfície BET de pelo menos 200 m2/g após 1000 horas em uso.

22. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de recirculação de carbonatos e/ou hidrogeno carbonatos, e em que a concentração dos ditos carbonatos e/ou hidrogeno carbonatos é pelo menos 0,5% em peso, tal como pelo menos 1% em peso, e preferivelmente pelo menos 2% em peso, tal como pelo menos 3% em peso, e mais preferivelmente pelo menos 4% em peso, tal como pelo menos 5% em peso.

23. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de recirculação de pelo menos um álcool, e em que o dito pelo menos um álcool compreende metanol.

24. Processo de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o teor de metanol no dito fluido é pelo menos 0,05% em peso, tal como pelo menos 0,1% em peso, e preferivelmente pelo menos 0,2% em peso, tal como pelo menos 0,3% em peso, e ainda mais preferivelmente pelo menos 0,5% em peso de metanol, tal como pelo menos 1% em peso.

25. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 24, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de recirculação de um fluido contendo hidrogênio, e em que o teor de hidrogênio do dito fluido corresponde a pelo menos 0,001% em peso da quantidade do dito material orgânico a ser tratado, tal como pelo menos 0,01% em peso da quantidade do dito material orgânico a ser tratado, e preferivelmente 0,1% em peso da quantidade do dito material orgânico a ser tratado, tal como 0,2% em peso da quantidade do dito material orgânico a ser tratado, e ainda mais preferivelmente o teor de hidrogênio do fluido é pelo menos 0,5% em peso da quantidade do dito material orgânico a ser tratado, tal como pelo menos 1% em peso da quantidade de dito material orgânico a ser tratado.

26. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 25, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de recirculação - de pelo menos um ácido carboxílico, o dito pelo menos um ácido carboxílico compreende pelo menos um ácido carboxílico tendo um comprimento de cadeia correspondendo a 1 a 4 átomos de carbono, e em que o dito pelo menos um ácido carboxílico compreende ácido fórmico e/ou ácido acético e/ou - pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona, o dito pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona compreende pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona tendo um comprimento de cadeia correspondendo a 1 a 4 átomos de carbono, e em que o dito pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona compreendem formaldeído e/ou acetaldeído. à etapa de pré-tratamento.

27. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 26, caracterizado pelo fato de que o catalisador homogêneo compreende potássio e/ou sódio e em que o catalisador homogêneo compreende um ou mais sais solúveis em água selecionados do grupo consistindo em KOH, K2CO3, KHCO3, NaOH, Na2C03 ou NaHCOs ou uma combinação destes e em que a concentração do catalisador homogêneo é de pelo menos 0,5% em peso, tal como pelo menos 1% em peso, e preferivelmente pelo menos 1,5% em peso, tal como pelo menos 2,0% em peso, e ainda mais preferivelmente acima de 2,5% em peso, tal como pelo menos 4% em peso.

28. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 27, caracterizado pelo fato de que o dito fluido compreende água em uma concentração de pelo menos 30% em peso.

29. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 26, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um carbonato e/ou pelo menos um hidrogeno carbonato e/ou pelo menos um álcool e/ou pelo menos um ácido carboxílico e/ou pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona é pelo menos parcialmente produzido pela conversão do dito material orgânico e em que o dito pelo menos um carbonato e/ou pelo menos um hidrogeno carbonato e/ou pelo menos um álcool e/ou pelo menos um ácido carboxílico e/ou pelo menos um aldeído e/ou pelo menos uma cetona é recirculada após a etapa de contato.

30. Processo de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte de uma corrente da dita recirculação é misturada em uma razão com uma corrente de alimentação do dito fluido compreendendo o dito catalisador homogêneo e material orgânico a ser convertido antes de entrar no reator catalítico.

31. Processo de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que a razão da corrente recirculante para a corrente de alimentação de dito fluido está na faixa de 1 a 20, tal como 1 a10, e preferivelmente dentro da faixa de 1,5 a 7,5, tal como na faixa de 2 a 6, e mais preferivelmente na faixa de 2,5 a 5, em massa / volume.

32. Processo de acordo a reivindicação 19 ou 29 ou 30, caracterizado pelo fato de que o dito reator com catalisador heterogêneo é submetido a um tratamento com água pressurizada quente em intervalos pré-selecionados.

33. Processo de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que o dito tratamento com água pressurizada quente tem uma duração de menos que 12 horas, tal como uma duração de menos que 6 horas, preferivelmente uma duração de menos que 3 horas, tal como uma duração de menos que 1 hora e em que o intervalo entre tal tratamento com água pressurizada quente é de pelo menos 6 horas, tal como pelo menos 12 horas, preferivelmente o dito intervalo entre tal tratamento com água pressurizada quente é de pelo menos 24 horas, tal como pelo menos uma semana.

34. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 33, caracterizado pelo fato de que o dito material orgânico é selecionado do grupo consistindo em lama, tal como lama de despejo, estrume líquido, silagem de milho, lama de clarificador, licor negro, resíduos de fermentação, resíduos de produção de suco, resíduos de produção de óleo comestível, resíduos de processamento de frutas e vegetais, resíduos de produção de alimento e bebida, água lixiviada ou de infiltração ou uma combinação dos mesmos, e em que a dita lama é de um processo de tratamento biológico.

35. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 33, caracterizado pelo fato de que o dito material orgânico é lama de um processo de tratamento de água de despejo.

36. Processo de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que o dito processo de tratamento biológico é parte de um processo de tratamento de água de despejo.

37. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 36, caracterizado pelo fato de que o dito material orgânico compreende uma mistura de lama, materiais ligno-celulósicos ou despejo.