BRPI0619628B1 - process for the production of a saturated hydrocarbon component - Google Patents
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Abstract
processo para a produção de um componente de hidrocarboneto saturado. a presente invenção refere-se a um processo para a produção de óleo básico saturado de alta qualidade ou um componente de óleo básico baseado em hidrocarbonetos. o processo da invenção compreende duas etapas principais: a oligomerização e desoxigenação. um material de partida biológico contendo ácidos carboxílicos não saturados e/ou ésteres de ácidos carboxílicos é de preferência empregado como a matéria-prima de alimentação.process for the production of a saturated hydrocarbon component. The present invention relates to a process for producing high quality saturated base oil or a hydrocarbon based base oil component. The process of the invention comprises two main steps: oligomerization and deoxygenation. A biological starting material containing unsaturated carboxylic acids and / or carboxylic acid esters is preferably employed as the feedstock.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UM COMPONENTE DE HIDROCARBONETO SATURADO".Patent Descriptive Report for "PROCESS FOR THE PRODUCTION OF A SATURED HYDROCARBON COMPONENT".
Campo Técnico A presente invenção refere-se a um processo baseado em oli-gomerização e desoxigenação para a produção de um componente de hi-drocarboneto, e particularmente para a produção de óleo básico saturado de alta qualidade. No processo, a matéria-prima de alimentação de origem biológica é utilizada de preferência, eventualmente derivada de óleos vegetais e de peixe, gorduras animais, ceras naturais, carboidratos e materiais sintéticos correspondentes e combinações destes.Technical Field The present invention relates to a process based on oligomerization and deoxygenation for the production of a hydrocarbon component, and particularly for the production of high quality saturated base oil. In the process, the feedstock of biological origin is preferably used, optionally derived from vegetable and fish oils, animal fats, natural waxes, carbohydrates and corresponding synthetic materials and combinations thereof.
Antecedente da Técnica Óleos básicos são geralmente empregados para a produção de lubrificantes, tais como óleos lubrificantes para automóveis, lubrificantes industriais e graxas lubrificantes. Eles também são empregados como óleos de processamento, óleos brancos e óleos de beneficiamento de metal. Lubrificantes acabados consistem em dois componentes gerais, óleo básico lubrificante e aditivos. O óleo básico lubrificante é o componente principal nestes lubrificantes acabados e contribui significantemente para as propriedades do lubrificante acabado. Em geral, alguns óleos básicos lubrificantes são empregados para produzir uma ampla variedade de lubrificantes acabados variando-se as misturas de óleos básicos lubrificantes individuais e aditivos individuais.Background Art Base oils are generally employed for the production of lubricants such as automotive lubricating oils, industrial lubricants and lubricating greases. They are also employed as processing oils, white oils and metal beneficiation oils. Finished lubricants consist of two general components, base lubricating oil and additives. Lubricating base oil is the major component in these finished lubricants and contributes significantly to the properties of the finished lubricant. In general, some lubricating base oils are employed to produce a wide variety of finished lubricants by varying the mixtures of individual lubricating base oils and individual additives.
Óleos básicos de acordo com a classificação do Instituto de Petróleo Americano (API) do Grupo III ou IV são empregados em lubrificantes de alta qualidade. A classificação de óleo básico do API é mostrada na Tabela 1. Tabela 1. Classificação de óleo básico do API Óleos do Grupo III são óleos básicos com índices de viscosidade muito altos (VHVI) produzidos através de métodos modernos a partir de óleo bruto por hidrocraqueamento, seguido por isomerização das parafinas lineares cerosas para produzir parafinas ramificadas. Óleos do Grupo III também incluem óleos básicos produzidos de parafinas "Slack Wax” de óleos minerais, e de ceras obtidas por síntese de Fischer-Tropsch (Ceras GTL), por exemplo de gás de carvão ou natural empregando técnicas de isomerização correspondentes. Óleos do Grupo IV são polialfaolefinas sintéticas (PAO). Uma classificação similar também é empregada pela ATI EL (Association Technique de ^Industrie Européenne des Lubrifiants, ou Associação Técnica da Indústria Européia de Lubrificantes), a referida classificação também compreende o Grupo VI: Poliolefinas Internas (PIO). Além da classificação oficial, também o Grupo 11+ é comumente empregado neste campo, este grupo compreende óleos básicos saturados e não sulfurosos que têm índices de viscosidade de mais de 110, mas abaixo de 120. Nestas classificações, hidrocarbonetos saturados incluem compostos parafínicos e naftêni-cos, mas não aromáticos. Há também disponível uma definição para matérias-primas básicas de acordo com API 1509 como: "Uma matéria-prima básica é um componente de lubrificante que é produzido por um único fabricante para as mesmas especificações (independente da fonte de alimento ou localização do fabricante); que recebe a mesma especificação do fabricante; e que é identificado por uma única fórmula, número de identificação do produto, ou ambos. Matérias-primas básicas podem ser produzidas empregando-se uma variedade de processos diferentes". Óleo básico é a matéria-prima básica ou mistura de matérias-primas básicas empregadas em óleo licenciado pelo API. Os tipos de matéria-prima básica conhecidos são 1) Óleo mineral (para-fínico, naftênico, aromático), 2) Sintético (polialfaolefinas, aromáticos alquila-dos, diésteres, ésteres de poliol, polialquileno glicóis, ésteres de fosfato, silicones), e 3) óleo vegetal. Já por muito tempo, especialmente a indústria automotiva tem requerido lubrificantes e por conseguinte óleos básicos com propriedades técnicas melhoradas. Cada vez mais, as especificações para lubrificantes acabados requerem produtos com excelentes propriedades de baixa temperatura, alta estabilidade à oxidação e baixa volatilidade. Geralmente óleos básicos lubrificantes são óleos básicos que têm viscosidade cinemática de cerca de 3 cSt ou maior a 100°C (KV100); ponto de derramamento (PP) de cerca de -12fiC ou menor; e índice de viscosidade (VI) aproximadamente 120 ou maior. Além de pontos de derramamento baixos a fluidez à baixa temperatura de óleos de motor de múltiplos graus é necessária para garantir que em tempo frio o motor dê a partida facilmente. A fluidez à baixa temperatura é demonstrada como viscosidade visível em testes de simulador do eixo de manivela a frio a temperatura de -5 a -40°C. Óleos básicos lubrificantes que têm KV100 de cerca de 4 cSt tipicamente devem ter viscosidade de CCS a -30°C (CCS-30) menor que 1800 e óleos que têm KV100 de cerca de 5 cSt devem ter CCS-30 menor que 2700. O valor mais baixo é o melhor. Em geral, óleos básicos lubrificantes devem ter uma volatilidade de Noack não maior do que óleos neutros leves do Grupo I ou Grupo II convencionais em circulação. Atualmente, somente uma pequena fração dos óleos básicos fabricados hoje é capaz de reunir estas especificações exigidas. Não é mais possível produzir lubrificantes que obedeçam as especificações dos fabricantes de carro mais exigentes a partir de óleos minerais convencionais. Tipicamente, óleos minerais contêm frequentemente concentrações muito altas de compostos aromáticos, de enxofre, e de nitrogênio, e além disso, eles também têm uma volatilidade alta e um índice de viscosidade modesto, quer dizer, dependência viscosidade-temperatura. A-lém disso, a resposta de óleos minerais a aditivos antioxidantes é freqüen-temente baixa. Os óleos básicos sintéticos e os então chamados semi-sintéticos desempenham um papel cada vez mais importante especiaimente em lubrificantes automotivos, tais como em óleos de motores e engrenagens. Um desenvolvimento similar pode ser observado com relação aos lubrificantes industriais. A vida útil dos lubrificantes é desejavelmente tão longa quanto possível, desse modo evitando trocas de óleo frequentes pelo usuário, e também permitindo intervalos estendidos de manutenção de veículos por exemplo em transporte comercial. Na última década, os intervalos de troca de óleo de motor para carros de passageiros aumentaram cinco vezes, sendo na melhor das hipóteses 50.000 km. Para veículos de serviço pesado, os intervalos de troca de óleo de motor estão no momento já no nível de 100.000 km. A produção de lubrificantes é influenciada pela "Abordagem do Ciclo de Vida" (LCA) cada vez mais comum no que diz respeito a ambiente, saúde e fatores de segurança do produto. O que é visado com a LCA é uma vida útil estendida do produto, e prejuízos mínimos para os ambientes associados com a produção, emprego, manipulação e disposição do produto. Intervalos de troca de óleo mais longos de óleos básicos de alta qualidade resultam em consumo diminuído de matérias-primas baseadas em óleo bruto mineral não renovável, e quantidades mais baixas de produtos de óleos residuais perigosos.Base oils according to the American Petroleum Institute (API) classification of Group III or IV are used in high quality lubricants. The API base oil rating is shown in Table 1. Table 1. API base oil rating Group III oils are very high viscosity index (VHVI) base oils produced by modern methods from hydrocracking crude oil followed by isomerization of the waxy linear paraffins to produce branched paraffins. Group III oils also include base oils produced from Slack Wax paraffins of mineral oils, and from waxes obtained by Fischer-Tropsch synthesis (GTL waxes), for example from coal or natural gas employing corresponding isomerization techniques. Group IV are synthetic polyalphaolefins (PAO) A similar classification is also employed by the ATI EL (European Association of Lubricants Industry Technique), such classification also includes Group VI: Internal Polyolefins ( In addition to the official classification, Group 11+ is also commonly used in this field, this group comprises saturated and non-sulfur base oils which have viscosity indexes of more than 110 but below 120. In these classifications, saturated hydrocarbons include compounds. paraffinic and naphthenic, but not aromatic. for basic raw materials according to API 1509 as: "A basic raw material is a lubricant component that is produced by a single manufacturer to the same specifications (regardless of food source or manufacturer location); which receives the same specification from the manufacturer; and which is identified by a unique formula, product identification number, or both. Basic raw materials can be produced using a variety of different processes. "Base oil is the basic raw material or mixture of basic raw materials employed in API licensed oil. The known basic raw material types are 1) Mineral oil (paraffin, naphthenic, aromatic), 2) Synthetic (polyalphaolefins, alkyl aromatics, diesters, polyol esters, polyalkylene glycols, phosphate esters, silicones), and 3) vegetable oil. especially the automotive industry has required lubricants and therefore base oils with improved technical properties. Increasingly, specifications for finished lubricants require products with excellent low temperature properties, high oxidation stability and low volatility. Generally lubricating base oils are base oils. having a kinematic viscosity of about 3 cSt or greater at 100 ° C (KV100); (PP) of about -12 ° C or less, and viscosity index (VI) about 120 or greater. In addition to low spill points low temperature fluidity of multi-grade engine oils is required to ensure that in cold weather the engine starts easily. Low temperature flowability is demonstrated as visible viscosity in cold crankshaft simulator tests at -5 to -40 ° C. Lubricating base oils that have a KV100 of about 4 cSt typically should have a CCS viscosity at -30 ° C (CCS-30) less than 1800 and oils that have a KV100 of about 5 cSt should have a CCS-30 less than 2700. Lowest value is the best. In general, lubricating base oils should have a Noack volatility no higher than conventional Group I or Group II light neutral oils in circulation. Currently, only a small fraction of the base oils manufactured today can meet these required specifications. It is no longer possible to produce lubricants that meet the specifications of the most demanding car manufacturers from conventional mineral oils. Typically, mineral oils often contain very high concentrations of aromatic compounds, sulfur, and nitrogen, and in addition they also have high volatility and a modest viscosity index, that is, viscosity-temperature dependence. In addition, the response of mineral oils to antioxidant additives is often low. Synthetic base oils and so-called semi-synthetic oils play an increasingly important role especially in automotive lubricants such as engine and gear oils. A similar development can be observed with respect to industrial lubricants. The service life of lubricants is desirably as long as possible, thereby avoiding frequent oil changes by the user, and also allowing extended vehicle maintenance intervals for example in commercial transport. Over the past decade, passenger car engine oil change intervals have increased fivefold, at best 50,000 km. For heavy duty vehicles, engine oil change intervals are now at the 100,000 km level. Lubricant production is influenced by the increasingly common "Life Cycle Approach" (LCA) with regard to the environment, health and product safety factors. What is targeted by the LCA is an extended product life, and minimal damage to the environments associated with product production, use, handling and disposal. Longer oil change intervals of high quality base oils result in reduced consumption of raw materials based on nonrenewable mineral crude, and lower quantities of hazardous waste oil products.
Além das demandas com relação à tecnologia de motores e produção de óleo básico, também exigências ambientais rígidas direcionam a indústria para desenvolver óleos básicos mais sofisticados. Combustíveis e óleos básicos sem enxofre são requeridos a fim de obter efeito total de novas e eficientes tecnologias antipoluição em veículos modernos e cortar as emissões de óxidos de nitrogênio, hidrocarbonetos e partículas voiáteis, assim como obter redução direta de dióxido de enxofre em gases de escapa-mento. A União européia decidiu que estes combustíveis estarão disponíveis para o mercado a partir de 2005 e eles devem ser a única forma à venda a partir de 2009. Óleos básicos de óleo mineral convencionais contêm enxofre, nitrogênio, compostos aromáticos, e tipicamente também compostos voláteis. Eles são menos adequados para motores novos e por conseguinte também ambientalmente mais prejudiciais do que óieos básicos mais novos sem aromáticos e enxofre.In addition to demands on engine technology and base oil production, also stringent environmental requirements drive the industry to develop more sophisticated base oils. Sulfur-free fuels and base oils are required to take full effect of new and efficient anti-pollution technologies in modern vehicles and to cut emissions of nitrogen oxides, hydrocarbons and volatile particles, as well as to achieve direct reduction of sulfur dioxide in exhaust gases. -ment. The European Union has decided that these fuels will be available to the market from 2005 and they should be the only form for sale from 2009. Conventional mineral oil base oils contain sulfur, nitrogen, aromatic compounds, and typically also volatile compounds. They are less suitable for new engines and therefore also more environmentally harmful than newer basic oils without aromatics and sulfur.
Hoje em dia, o emprego de óleos reciclados e matérias-primas renováveis na produção de lubrificantes freqüentemente é um objeto de interesse. O emprego de matérias-primas renováveis de origem biológica em vez de matérias-primas fósseis não renováveis para produzir componentes de hidrocarboneto é desejável, porque as matérias-primas fósseis são exau-ríveis e seu efeito sobre o meio ambiente é prejudicial. Problemas associados com óleos reciclados incluem etapas de purificação e reprocessamento complicadas para obter óleos básicos com alta qualidade, Além disso, o desenvolvimento de um sistema logístico de reciclagem extensiva e funcionamento é dispendioso.Nowadays, the use of recycled oils and renewable raw materials in the production of lubricants is often an object of interest. The use of renewable raw materials of biological origin instead of non-renewable fossil raw materials to produce hydrocarbon components is desirable because fossil raw materials are exhaustible and their effect on the environment is detrimental. Problems associated with recycled oils include complicated purification and reprocessing steps to obtain high quality base oils. In addition, developing an extensive recycling and operating logistics system is costly.
Por enquanto, somente ésteres são empregados em lubrificantes de origem renovável e biológica. O emprego de ésteres está limitado a algumas aplicações especiais tais como óleos para lubrificantes de compressor de refrigeração, óleos bio-hidráulicos e óleos de beneficiamento de metal. Em lubrificantes automotivos e industriais normais, eles são empregados principalmente em escala aditiva. O preço alto também limita o emprego de ésteres. Além disso, os ésteres empregados em formulações de óleo de motor não são intercambiáveís com outros ésteres sem a execução de novos testes de motor, até mesmo em casos onde a composição química do éster substituinte é em princípio totalmente similar. Ao invés, óleos básicos que consistem em estrutura de hidrocarboneto puro são parcialmente intercambiáveís entre si. Também há alguns problemas técnicos associados com ésteres. Como compostos polares, os ésteres sofrem maior tendência de vedação-dilatação do que hidrocarbonetos puros. Isto criou muitos problemas referentes a elastômeros em aplicações hidráulicas. Além disso, ó-leos básicos de éster são ácidos de produção mais fácil hidrolisados, que por sua vez causam corrosão em sistemas de lubrificação. Além disso, a desvantagem ainda maior dos ésteres é que aditivos desenvolvidos para óleos básicos de hidrocarboneto não polares não são eficazes para óleos básicos de éster.For now, only esters are employed in renewable and biological lubricants. The use of esters is limited to some special applications such as refrigeration compressor lubricant oils, bio-hydraulic oils and metal beneficiation oils. In normal automotive and industrial lubricants, they are mainly employed on additive scale. The high price also limits the employment of esters. In addition, esters employed in motor oil formulations are not interchangeable with other esters without performing new engine tests, even in cases where the chemical composition of the substituent ester is in principle entirely similar. Instead, base oils consisting of pure hydrocarbon structure are partially interchangeable. There are also some technical problems associated with esters. As polar compounds, esters are more prone to seal-swell than pure hydrocarbons. This has created many problems concerning elastomers in hydraulic applications. In addition, base ester oils are hydrolysed, easier-to-produce acids, which in turn cause corrosion in lubrication systems. Furthermore, the even greater disadvantage of esters is that additives developed for nonpolar hydrocarbon base oils are not effective for ester base oils.
Processos em que triglicerídeos são reticulados de uma maneira controlada empregando-se um sal de metal adequado ou iniciador de peró-xido, que facilmente capturam hidrogênio da ligação de C-H, junto com quantidades adequadas de oxigênio são conhecidos na técnica. Alguma reti-culação também é causada pelo oxigênio atmosférico sem aquecimento do produto, a reação ficando, entretanto, mais lenta. Esta reticulação é baseada em ligações de oxigênio-oxigênio formadas nas moléculas. Durante a reticu-lação dos triglicerídeos, o grau de reticulação pode ser controlado por meio do tempo de processamento e viscosidade cinemática. A viscosidade aumenta com a reticulação como uma função do tempo, e diminui conforme o produto decompõe-se.Processes in which triglycerides are cross-linked in a controlled manner employing a suitable metal salt or peroxide initiator, which easily capture hydrogen from the C-H bond, together with adequate amounts of oxygen are known in the art. Some cross-linking is also caused by unheated atmospheric oxygen, the reaction slowing down, however. This crosslinking is based on oxygen-oxygen bonds formed in the molecules. During triglyceride crosslinking, the degree of crosslinking can be controlled by processing time and kinematic viscosity. Viscosity increases with crosslinking as a function of time, and decreases as the product decomposes.
Também um processo térmico de batelada baseado em reações de ligações duplas para a produção de óleo de linhaça refinado dé triglicerídeos é conhecido, com dióxido de carbono que é introduzido no reator para impedir oxidação. Neste caso, a reticulação é baseada nas ligações de car-bono-carbono formadas nas moléculas. Os produtos de decomposição da reação térmica são removidos por arrastamento com a corrente de gás de dióxido de carbono, ou alternativamente empregando-se vácuo. A reticulação é uma reação exotérmica e por conseguinte, tanto o aquecimento eficiente para prover a reação quanto o resfriamento eficiente para impedir o superaquecimento do produto são necessários para manter a temperatura entre 280 e 300°C. Além disso, o vaso de reação deve ser resfriado rapidamente depois de atingir a viscosidade desejada, indicando o grau de reticulação.Also a batch thermal process based on double bond reactions for the production of refined triglyceride flaxseed oil is known, with carbon dioxide being introduced into the reactor to prevent oxidation. In this case, crosslinking is based on the carbon-carbon bonds formed in the molecules. Thermal decomposition products are removed by entrainment with the carbon dioxide gas stream, or alternatively by vacuum. Crosslinking is an exothermic reaction and therefore both efficient heating to provide the reaction and efficient cooling to prevent product overheating are required to maintain the temperature between 280 and 300 ° C. In addition, the reaction vessel should be cooled rapidly after reaching the desired viscosity, indicating the degree of crosslinking.
Em Kirk-Othmer: Encyclopedia of Chemical Technology, 3a Ed., vol. 7, Dimer acids, pág. 768 um método é apresentado para a produção de ácidos diméricos de ácidos carboxílicos não saturados com uma reação radical que emprega um catalisador catiônico, a temperatura de reação sendo 230°C. Além de ácido dimérico não saturado, ramificado acíclico como o produto principal também são formados dímeros mono e bicíclicos. Álcoois não saturados podem ser oligomerizados de uma maneira similar conforme ácidos carboxílicos não saturados empregando-se aquecimento e/ou catalisador para produzir dímeros de álcool. Um dímero de diol acíclico não saturado ramificado é o produto principal.In Kirk-Othmer: Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd Ed., Vol. 7, Dimer acids, p. 768 A method is presented for the production of dimeric acids of unsaturated carboxylic acids with a radical reaction employing a cationic catalyst, the reaction temperature being 230 ° C. In addition to unsaturated, branched acyclic dimeric acid as the main product, mono and bicyclic dimers are also formed. Unsaturated alcohols may be oligomerized in a similar manner as unsaturated carboxylic acids using heating and / or catalyst to produce alcohol dimers. A branched unsaturated acyclic diol dimer is the main product.
Em Koster R.M. e outros, Journal of Molecular Catalysis A Chemical 134 (1998) 159-169, a oligomerização de ácidos carboxílicos, éste-res de metila de ácido carboxílico, e álcoois e olefinas sintéticos é descrita, produzindo dímeros correspondentes.In Koster R.M. et al., Journal of Molecular Catalysis Chemical 134 (1998) 159-169, the oligomerization of carboxylic acids, carboxylic acid methyl esters, and synthetic alcohols and olefins is described, yielding corresponding dimers.
Os produtos de dímero de álcool graxo, dímero de ácido carboxí-lico, dímero de éster de metila de ácido carboxílico, e triglicerídeo reticulado podem ser empregados em aplicações de lubrificantes, mas uma vez que os produtos contêm heteroátomos, eles são dotados com fragilidades correspondentes como os óleos básicos derivados de ésteres.Fatty alcohol dimer, carboxylic acid dimer, carboxylic acid methyl ester dimer, and cross-linked triglyceride products may be employed in lubricant applications, but since the products contain heteroatoms, they are endowed with corresponding weaknesses. as base oils derived from esters.
Processos em que o oxigênio de um éster ou ácido carboxílico é removido também são conhecidos. A descarboxilação de ácidos graxos resulta em hidrocarbonetos com um átomo de carbono menor que a molécula original. A viabilidade da descarboxilação varia muito com o tipo de ácido carboxílico empregado como o material de partida. Ácidos carboxílicos ativados contendo substituintes de atração de elétrons na posição alfa ou beta com respeito ao grupo carboxílico perdem dióxido de carbono espontaneamente a temperaturas ligeiramente elevadas. Neste caso, a ligação RC-COOH é enfraquecida pelo desvio de elétrons ao longo da cadeia de carbono.Processes in which oxygen from an ester or carboxylic acid is removed are also known. Decarboxylation of fatty acids results in hydrocarbons having a lower carbon atom than the original molecule. The viability of decarboxylation varies greatly with the type of carboxylic acid employed as the starting material. Activated carboxylic acids containing electron attracting substituents at the alpha or beta position with respect to the carboxylic group spontaneously lose carbon dioxide at slightly elevated temperatures. In this case, the RC-COOH bond is weakened by the deviation of electrons along the carbon chain.
Com outros tipos de ácidos carboxílicos, a cadeia de hidrocar-boneto produz um aumento oposto da densidade de elétrons no carbono alfa, e desse modo, a divagem de dióxido de carbono é difícil. Um catalisador adequado contribui para à reação. Em Maier, W.F. e outros, Chemische Berichte (1982), 115(2), 808-812, hidrocarbonetos são produzidos de ácidos carboxílicos que empregam catalisadores de Ni/AI203 e Pd/Si02 heterogêneos a 180°C sob atmosfera de hidrogênio.With other types of carboxylic acids, the hydrocarbon chain produces an opposite increase in electron density in alpha carbon, and so carbon dioxide breakdown is difficult. A suitable catalyst contributes to the reaction. In Maier, W.F. et al., Chemische Berichte (1982), 115 (2), 808-812, hydrocarbons are produced from carboxylic acids that employ heterogeneous Ni / Al 2 O 3 and Pd / Si 2 O catalysts at 180 ° C under a hydrogen atmosphere.
Descarboxilação e hidrodesoxigenação combinadas de compostos contendo oxigênio são descritos em Laurent, E., Delmon, B.: Applied Ca-talysis, A: General (1994), 109(1), 77-96, e 97-115, em que óleos de pirólise derivados de biomassa foram submetidos à hidrodesoxigenação empregando catalisadores de ΟοΜο/γ-Α1203 e ΝίΜο/γ-ΑΙ203 sulfurizados a 260 a 300°C, sob uma pressão de hidrogênio de 7 MPa. Reações de etapa de hidrodesoxigenação são altamente exotérmicas, e requerem altas quantidades de hidrogênio.Combined decarboxylation and hydrodeoxygenation of oxygen-containing compounds are described in Laurent, E., Delmon, B .: Applied Ca-talysis, A: General (1994), 109 (1), 77-96, and 97-115, in which oils The biomass-derived pyrolysis plants were hydrodesoxygenated using sulfurized ΟοΜο / γ-Α1203 and ΝίΜο / γ-ΑΙ203 catalysts at 260 to 300 ° C under a hydrogen pressure of 7 MPa. Hydrodeoxygenation step reactions are highly exothermic, and require high amounts of hydrogen.
Fl 100248 apresenta um processo com duas etapas em que o destilado intermediário é produzido de óleo vegetal por hidrogenação dos ácidos carboxílicos ou triglicerídeos do óleo vegeta! para produzir parafinas normais lineares, seguida por isomerização das referidas n-parafinas para produzir parafinas ramificadas. As condições deste tratamento de hidrogênio incluem uma temperatura entre 330 e 450°C, uma pressão de 3 MPa, e uma velocidade espacial horária líquida (LHSV) de 0,5 a 5 l/h. Na etapa de isome-rização uma temperatura entre 200 e 500°C sob pressão mais alta do que a atmosférica e LHSV de 0,1 a 10 l/h foram empregadas.No. 100248 discloses a two step process wherein the intermediate distillate is produced from vegetable oil by hydrogenating the carboxylic acids or triglycerides of the vegetable oil. to produce linear normal paraffins, followed by isomerization of said n-paraffins to produce branched paraffins. Conditions of this hydrogen treatment include a temperature between 330 and 450 ° C, a pressure of 3 MPa, and a net hourly space velocity (LHSV) of 0.5 to 5 l / h. In the isomerization step a temperature between 200 and 500 ° C under higher than atmospheric pressure and LHSV of 0.1 to 10 l / h were employed.
Em processos de isomerização, catalisadores de metal nobre que são muito dispendiosos e altamente sensíveis a venenos de catalisador são empregados. Materiais de partida de fontes biológicas que contêm altas quantidades de oxigênio fornecendo água, monóxido de carbono, e dióxido de carbono quando o material de partida é processado. Além disso, os referidos materiais de partida de origem biológica frequentemente contêm compostos de nitrogênio, enxofre e fósforo conhecidos como venenos de catalisador e inibidores de catalisadores de metal nobre. Eles produzem vida útil diminuída do catalisador, e provocam regeneração freqüente dos catalisadores necessários a menos que removidos antes do processo de isomerização. A unidade estrutural básica típica de óleos vegetais e de peixe e gorduras animais é um triglicerídeo. O triglicerídeo é um éster de glicerol com três moléculas de ácido graxo tendo a estrutura abaixo: em que Ri, 1¾ e R3 representam cadeias de C4-C30 hidrocarboneto. Ácidos graxos são ácidos carboxílicos tendo cadeias de hidrocarboneto não ramificadas longas. Os tamanhos das cadeias de hidrocarboneto são principalmente de 18 carbonos (C18). C18 ácidos graxos são tipicamente ligados ao grupo hidroxila intermediário de glicerol. Os números de carbonos típicos dos ácidos graxos ligados aos dois outros grupos hidroxila são idênticos, estando entre os números de carbonos C14 e C22. A composição de ácido graxo do material de partida de origem biológica pode variar consideravelmente entre matérias-primas de alimentação de fontes diferentes. Embora várias ligações duplas possam estar presentes em ácidos graxos, eles são não conjugados, mas pelo menos uma unidade de -CH2- intermediária está entre eles. Com respeito à configuração, as ligações duplas de ácidos graxos naturais são da forma cis, estando os átomos de hidrogênio desse modo localizados no mesmo lado da ligação dupla bastante rígida. Como o número das ligações duplas aumenta, elas ficam geralmente localizadas no terminal livre da cadeia. Tamanhos de cadeias de hidrocarboneto e números de ligações duplas dependem das várias gorduras ou ceras vegetais ou animais que servem como a fonte do ácido graxo. Gorduras animais tipicamente contêm mais ácidos graxos saturados do que ácidos graxos não saturados. Ácidos graxos de óleo de peixe contêm altas quantidades de ligações duplas, e o tamanho médio das cadeias de hidrocarboneto é mais alto comparado aos ácidos graxos de óleos vegetais e gorduras animais. A composição de ácido graxo desempenha um papel importante na avaliação da resistência à oxidação, resistência térmica, e propriedades de baixa temperatura da matéria-prima de alimentação submetida à oligomerização, e também, o tipo de produtos de oligomerização.In isomerization processes, very expensive noble metal catalysts and highly sensitive to catalyst poisons are employed. Starting materials from biological sources that contain high amounts of oxygen providing water, carbon monoxide, and carbon dioxide when the starting material is processed. Further, said biological source materials often contain nitrogen, sulfur and phosphorus compounds known as catalyst poisons and noble metal catalyst inhibitors. They produce decreased catalyst life, and cause frequent regeneration of required catalysts unless removed prior to the isomerization process. The typical basic structural unit of vegetable and fish oils and animal fats is a triglyceride. Triglyceride is a glycerol ester with three fatty acid molecules having the structure below: wherein R1, 1¾ and R3 represent C4-C30 hydrocarbon chains. Fatty acids are carboxylic acids having long unbranched hydrocarbon chains. Hydrocarbon chain sizes are mainly 18 carbons (C18). C18 fatty acids are typically attached to the intermediate glycerol hydroxyl group. Typical carbon numbers of fatty acids attached to the two other hydroxyl groups are identical, being between carbon numbers C14 and C22. The fatty acid composition of the biological source material may vary considerably between feedstocks from different sources. Although several double bonds may be present in fatty acids, they are unconjugated, but at least one intermediate -CH2 unit is in between. With respect to the configuration, the double bonds of natural fatty acids are cis-form, with hydrogen atoms thus located on the same side of the rather rigid double bond. As the number of double bonds increases, they are usually located at the free end of the chain. Hydrocarbon chain sizes and double bond numbers depend on the various vegetable or animal fats or waxes that serve as the source of fatty acid. Animal fats typically contain more saturated fatty acids than unsaturated fatty acids. Fish oil fatty acids contain high amounts of double bonds, and the average size of hydrocarbon chains is higher compared to fatty acids from vegetable oils and animal fats. Fatty acid composition plays an important role in the evaluation of oxidation resistance, thermal resistance, and low temperature properties of the feedstock subjected to oligomerization, as well as the type of oligomerization products.
As ceras são principalmente ácidos carboxílicos esterificados com álcoois que têm cadeias longas. Além disso, as ceras contêm quantidades variadas de parafinas (n-alcanos), cetonas, e dicetonas, álcoois primários e secundários, aldeídos, ácidos de alcano (ácidos de carboxílico), e ter-penos. Os números de carbonos das referidas cadeias de ácido carboxílico e álcool estão tipicamente entre C12 e C38.Waxes are mainly esterified carboxylic acids with alcohols that have long chains. In addition, the waxes contain varying amounts of paraffins (n-alkanes), ketones, and diketones, primary and secondary alcohols, aldehydes, alkane acids (carboxylic acids), and terpenes. The carbon numbers of said carboxylic acid and alcohol chains are typically between C 12 and C 38.
Antes do processamento, materiais de partida de origem biológica são geralmente pré-tratados com quaisquer métodos conhecidos adequados tais como, termicamente, mecanicamente por exemplo por meio de forças de cisalhamento, quimicamente por exemplo com ácidos ou bases, ou fisicamente com radiação, destilação, resfriamento, ou filtragem. O propósito dos referidos pré-tratamentos químicos e físicos é remover impurezas interferindo com o processo ou envenenando os catalisadores, e reduzir reações colaterais não desejadas.Prior to processing, starting materials of biological origin are generally pretreated by any suitable known methods such as thermally, mechanically for example by shear forces, chemically for example with acids or bases, or physically with radiation, distillation, cooling, or filtration. The purpose of such chemical and physical pretreatments is to remove impurities by interfering with the process or poisoning the catalysts, and to reduce unwanted side reactions.
Em um tratamento de hidrólise, óleos e gorduras reagem com água produzindo ácidos graxos livres e glicerol como o produto. Três processos principais para a produção industrial de ácidos graxos são conhecidos: divisão de vapor de triglicerídeos sob alta pressão, hidrólise básica, e hidrólise enzimática. No processo de divisão de vapor, a hidrólise de triglicerídeos empregando vapor é executada a temperaturas entre 100 e 300°C, sob uma pressão de 1 a 10 MPa, as condições preferíveis sendo de 250 a 260°C e de 4 a 5,5 MPa. Óxidos de metal como óxido de zinco podem ser adicionados como o catalisador para acelerar a reação. Alta temperatura e pressão contribuem para a dissolução de gorduras em água. Óleos básicos sintéticos parafínicos produzidos através de oli-gomerização são conhecidos na técnica, os típico sendo PAO (polialfaolefi-nas) e PIO (poliolefinas internas). Na produção destas, materiais de partida olefínicos de óleo bruto são empregados, os referidos materiais de partida não contendo nenhum heteroátomo. O desenvolvimento de óleos básicos do tipo polialíaolefina foi iniciado nos anos de 1930 tanto nos E.U.A. quanto na Alemanha onde principalmente produtos com propriedades de baixa temperatura superiores adequados para aeronaves foram desenvolvidos. Monôme-ros de 1 -alqueno a ser empregados como materiais de partida para PAO são tipicamente produzidos de etileno. Com relação às PAOs comerciais, C8-C12 olefinas alfa ou C14-C18 olefinas alfa são principalmente empregadas como materiais de partida. Na produção de PAO, o monômero é polimeriza-do termicamente ou empregando-se catalisadores do tipo Ziegler ou Friedel-Crafts, ou empregando-se catalisadores de zeólito para produzir produtos mais pesados, seguido por destilação para obter-se frações do produto desejadas, e hidrogenadas para produzir parafinas saturadas. É possível produzir produtos de PAO que pertencem a várias classes de viscosidade, os representantes típicos tendo viscosidades cinemáticas de 2, 4, 6 e 8 mm2/s a 100°C (KV100). Além disso, óleos básicos particularmente espessos PAO40 e PAO10Q que têm valores de KV100 de 40 e 100 mm2/s são produzidos, sendo os referidos óleos básicos geralmente empregados para a produção de lubrificantes espessos, e como melhoradores de índice de viscosidade (VII). Produtos de PAO têm índices de viscosidade altos, e ao mesmo tempo, excelentes propriedades de baixa temperatura, pontos de derramamento sendo tão baixos quanto -60°C. Porque os compostos monoméricos mais leves são removidos por destilação, as volatilidades dos produtos são baixas e os pontos de fulgor são altos. A resistência à oxidação é bastante modesta sem aditivos antioxidantes. PIOs são produzidas por oligomeriza-ção de olefinas internas, cujas ligações duplas estão estatisticamente distribuídas ao longo do comprimento inteiro da cadeia de hidrocarboneto. Olefinas internas podem ser produzidas por desid roge nação de n-parafinas derivadas de óleo bruto. As estruturas moleculares dos produtos produzidos de C15-C16 olefinas lineares internas diferem da de PAO. Em comparação à PAO, as propriedades de PIO são mais desfavoráveis; e o índice de viscosidade é mais baixo, o ponto de derramamento é mais desfavorável, e a volatilidade é mais alta. Considerando a qualidade, PIOs situam-se entre PAO e VHVI. A tecnologia de produção para PIO é similar àquela para PAO, com a exceção de um sistema catalítico mais agressivo para a oligomerização das olefinas internas menos reativas. A solubilidade de aditivos em PAO e PIO é bastante fraca devido à falta de polaridade. Esteres são freqüentemente empregados em formulações para melhorar a solubilidade. O emprego de materiais de partida de origem biológica contendo heteroátomos até agora não foi informado ou intermediários opcionalmente tratados térmica e/ou química e/ou física e/ou mecanicamente, na produção de óleos básicos saturados de alta qualidade.In a hydrolysis treatment, oils and fats react with water producing free fatty acids and glycerol as the product. Three major processes for the industrial production of fatty acids are known: high pressure triglyceride vapor division, basic hydrolysis, and enzymatic hydrolysis. In the vapor division process, the hydrolysis of triglycerides using steam is performed at temperatures between 100 and 300 ° C, under a pressure of 1 to 10 MPa, the preferred conditions being 250 to 260 ° C and 4 to 5.5 MPa. Metal oxides such as zinc oxide may be added as the catalyst to accelerate the reaction. High temperature and pressure contribute to the dissolution of fats in water. Paraffin synthetic synthetic oils produced by oligomerization are known in the art, the typical ones being PAO (polyalphaolefins) and PIO (internal polyolefins). In their production, crude oil olefinic starting materials are employed, said starting materials containing no heteroatoms. The development of polyalyolefin type base oils was started in the 1930s in both the U.S. and Germany where mainly products with superior low temperature properties suitable for aircraft were developed. 1-Alkene monomers to be employed as starting materials for PAO are typically produced from ethylene. With respect to commercial PAOs, C8-C12 alpha olefins or C14-C18 alpha olefins are mainly employed as starting materials. In PAO production, the monomer is thermally polymerized using either Ziegler or Friedel-Crafts type catalysts or using zeolite catalysts to produce heavier products followed by distillation to obtain desired product fractions, and hydrogenated to produce saturated paraffins. It is possible to produce PAO products belonging to various viscosity classes, the typical representatives having kinematic viscosities of 2, 4, 6 and 8 mm2 / s at 100 ° C (KV100). In addition, particularly thick base oils PAO40 and PAO10Q having KV100 values of 40 and 100 mm2 / s are produced, said base oils generally being employed for the production of thick lubricants, and as viscosity index (VII) enhancers. PAO products have high viscosity indexes, and at the same time, excellent low temperature properties, spill points being as low as -60 ° C. Because lighter monomeric compounds are distilled off, product volatilities are low and flash points are high. Oxidation resistance is quite modest without antioxidant additives. IOPs are produced by oligomerization of internal olefins, whose double bonds are statistically distributed over the entire length of the hydrocarbon chain. Internal olefins can be produced by dehydrogenation of crude oil derived n-paraffins. The molecular structures of the products produced from C15-C16 internal linear olefins differ from those of PAO. Compared to PAO, IOP properties are more unfavorable; and the viscosity index is lower, the pour point is more unfavorable, and the volatility is higher. Considering the quality, IOPs are between PAO and VHVI. The production technology for IOP is similar to that for PAO, with the exception of a more aggressive catalytic system for oligomerization of less reactive internal olefins. The solubility of additives in PAO and IOP is quite poor due to lack of polarity. Esters are often employed in formulations to improve solubility. The use of starting materials of biological origin containing heteroatoms has not been reported so far or optionally thermally and / or chemically and / or physically and / or mechanically treated intermediates in the production of high quality saturated base oils.
Com base na instrução acima, pode ser observado que há uma necessidade óbvia com relação a um novo processo alternativo para a produção de componentes de hidrocarboneto de preferência de materiais de partida de origem biológica, e para evitar problemas associados com soluções da técnica anterior ou pelo menos reduzi-los substancialmente. Também há uma necessidade com relação aos óleos básicos saturados não polares que cumprem com as exigências de qualidade para óleos básicos de alta qualidade, sendo o referido óleo básico de preferência de origem biológica e tendo efeitos mais preferíveis sobre o meio ambiente e para os usuários finais do que os óleos básicos minerais tradicionais. Além disso, há uma necessidade com relação a um processo baseado no emprego de matérias-primas de alimentação renováveis, desse modo economizando matérias-primas não renováveis.Based on the above instruction, it can be seen that there is an obvious need for a new alternative process for the production of hydrocarbon components preferably from biological source materials, and to avoid problems associated with prior art solutions or by least reduce them substantially. There is also a need for non-polar saturated base oils that meet the quality requirements for high quality base oils, said base oil being preferably of biological origin and having more preferable effects on the environment and end users. than traditional mineral base oils. In addition, there is a need for a process based on the use of renewable feedstocks, thereby saving nonrenewable feedstocks.
Qbietivos da Invenção Um objetivo da invenção é um processo para a produção de um componente de hidrocarboneto saturado.Sources of the Invention An object of the invention is a process for producing a saturated hydrocarbon component.
Um objetivo adicional da invenção é um processo para a produção de um componente de hidrocarboneto saturado em que materiais de partida de origem biológica são empregados.A further object of the invention is a process for producing a saturated hydrocarbon component in which starting materials of biological origin are employed.
Outro objetivo da invenção é um processo para a produção de um novo tipo de óleos básicos.Another object of the invention is a process for producing a new type of base oils.
Ainda outro objetivo da invenção é um processo para a produção de óleos básicos saturados que não contêm heteroátomos de materiais de partida de origem biológica.Still another object of the invention is a process for the production of saturated base oils that do not contain heteroatoms of starting materials of biological origin.
Além disso, outro objetivo da invenção é um processo para a produção de componentes de diesel saturado e componentes de gasolina que não contêm heteroátomos de materiais de partida de origem biológica.In addition, another object of the invention is a process for producing saturated diesel components and gasoline components that do not contain heteroatoms of biological source starting materials.
Um objetivo da invenção é além disso um óleo básico que cumpre as exigências do Grupo III do APf.An object of the invention is furthermore a base oil that meets the requirements of APf Group III.
Os aspectos característicos do processo, e óleos básicos da invenção são apresentados nas reivindicações anexas.Characteristic aspects of the process and base oils of the invention are set forth in the appended claims.
Descrição Geral da Invenção O processo da invenção compreende uma etapa de oligomeriza-ção em que as moléculas da matéria-prima de alimentação reagem entre si, desse modo aumentando o número de carbonos do componente obtido, e também, uma etapa de desoxigenação. A referida desoxigenação ou pode ser executada ou como reação de hidrodesoxigenação ou reações de des-carboxilação/descarbonilação. Além disso, o processo da invenção também pode compreender uma etapa de isomerização opcional para isomerização dos produtos mais leves, e/ou uma etapa de acabamento. A matéria-prima de alimentação para o processo é de preferência de origem biológica.General Description of the Invention The process of the invention comprises an oligomerization step wherein the feedstock molecules react with each other thereby increasing the number of carbons of the obtained component and also a deoxygenating step. Said deoxygenation may either be performed either as a hydrodeoxygenation reaction or de-carboxylation / decarbonylation reactions. In addition, the process of the invention may also comprise an optional isomerization step for isomerization of lighter products, and / or a finishing step. The feedstock for the process is preferably of biological origin.
Neste contexto, oligomerização refere-se às reações de dimeri-zação, trimerização e tetramerização, assim como reações de polimerização e reticulação. A etapa de oligomerização do processo da invenção é executada para estender cadeia de hidrocarboneto de ácidos carboxílicos não saturados e/ou derivado destes, tais como ésteres, anidridos e álcoois de uma unidade monomérica para produzir um dímero com duas unidades monomé-ricas, e para oligômeros superiores. Nesta reação de oligomerização, ligações duplas dos componentes reagem entre si sob a influência de calor e/ou um catalisador. Ácidos carboxílicos e derivados destes também incluem aqui ácidos graxos e derivado destes. O número de carbonos de ácidos carboxíli-cos e derivados destes é pelo menos C4. Ácidos graxos de origem biológica e/ou de derivados destes são de preferência empregados, Desoxigenação refere-se aqui à remoção de oxigênio ou através de hidrodesoxigenação ou através de reação de descarboxila-ção/descarbonilação. Na desoxigenação, a estrutura do material de partida biológico será convertida para ser ou parafínica ou oíefínica, de acordo com o catalisador e condições de reação empregados.In this context, oligomerization refers to dimerization, trimerization and tetramerization reactions, as well as polymerization and cross-linking reactions. The oligomerization step of the process of the invention is performed to extend the hydrocarbon chain of unsaturated carboxylic acids and / or derivatives thereof, such as esters, anhydrides and alcohols of one monomeric unit to produce a two-monomeric dimer, and to higher oligomers. In this oligomerization reaction, double bonds of the components react with each other under the influence of heat and / or a catalyst. Carboxylic acids and derivatives thereof also include fatty acids and derivatives thereof. The number of carbons of carboxylic acids and derivatives thereof is at least C4. Fatty acids of biological origin and / or derivatives thereof are preferably employed. Deoxygenation refers here to the removal of oxygen either by hydrodeoxygenation or by decarboxylation / decarbonylation reaction. On deoxygenation, the structure of the biological starting material will be converted to either paraffinic or olefinic according to the catalyst and reaction conditions employed.
Neste contexto, hidrodesoxigenação (HDO) refere-se à remoção de oxigênio por meio de hidrogênio. Água é liberada na reação quando ésteres, álcoois, anidridos ou grupos ácido carboxílico são decompostos. Todos os átomos de oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre são removidos.In this context, hydrodeoxygenation (HDO) refers to the removal of oxygen through hydrogen. Water is released in the reaction when esters, alcohols, anhydrides or carboxylic acid groups are decomposed. All atoms of oxygen, nitrogen, phosphorus and sulfur are removed.
Descarboxilação refere-se aqui à remoção de oxigênio como dióxido de carbono, e descarbonilação refere-se à remoção de oxigênio como monóxido de carbono.Decarboxylation refers here to the removal of oxygen as carbon dioxide, and decarbonylation refers to the removal of oxygen as carbon monoxide.
Neste contexto, isomerização refere-se à hidroisomerização de hidrocarboneto lineares (parafinas) resultando em uma estrutura ramificada. A expressão "hidrocarboneto saturado", empregada no relatório descritivo refere-se aos compostos parafínicos e naftênicos, mas não aos aromáticos. Compostos parafínicos ou podem ser ou ramificados ou lineares. Compostos naftênicos são hidrocarbonetos saturados cíclicos, isto é cicloparafinas. Um tal hidrocarboneto com uma estrutura cíclica é tipicamente derivado de ciclopentano ou ciclohexano. Um composto naftênico pode compreender uma única estrutura de anel (mononafteno) ou duas estruturas de anel isoladas (dinafteno isolado), ou duas estruturas de anel fundido (di-nafteno fundido) ou três ou mais estruturas de anel fundido (naftenos policí-clicos ou polinaftenos). Óleos básicos saturados compreendem aqui hidrocarbonetos saturados. Ácidos carboxílicos designados por exemplo C18:1 significam cadeia de C18 com uma ligação dupla.In this context, isomerization refers to the linear hydrocarbon hydroisomerization (paraffins) resulting in a branched structure. The term "saturated hydrocarbon" as used in the descriptive report refers to paraffinic and naphthenic compounds, but not to aromatics. Paraffin compounds can either be branched or linear. Naphthenic compounds are cyclic saturated hydrocarbons, ie cycloparaffins. Such a hydrocarbon with a cyclic structure is typically derived from cyclopentane or cyclohexane. A naphthenic compound may comprise a single ring structure (mononaphthene) or two isolated ring structures (isolated dynaphene), or two fused ring structures (fused disaphthene) or three or more fused ring structures (polycyclic naphthenes or polyphenols). Saturated basic oils herein comprise saturated hydrocarbons. Carboxylic acids designated for example C18: 1 mean C18 chain with a double bond.
Neste contexto, as pressões são pressões manométricas relativas à pressão atmosférica normal. A classificação da tabela periódica dos elementos é a classificação deiUPAC.In this context, pressures are gauge pressures relative to normal atmospheric pressure. The classification of the periodic table of elements is the deiUPAC classification.
Neste contexto, a amplitude da faixa do número de carbonos refere-se à diferença dos números de carbonos das moléculas maiores e menores, mais um, no produto final. A invenção é agora ilustrada com a figura 1 anexada sem desejar limitar o escopo da invenção à modalidade da referida figura.In this context, the range of the carbon number range refers to the difference in carbon numbers of the largest and smallest molecules plus one in the final product. The invention is now illustrated with attached figure 1 without wishing to limit the scope of the invention to the embodiment of said figure.
Fioura A figura 1 mostra uma modalidade preferível do processo de a-cordo com a invenção. Uma ou mais matéria(s)-prima(s) de alimentação se-lecionada(s) do grupo que consiste em: corrente de alimentação de triglicerí-deo 1, corrente de alimentação de ácido graxo 2, corrente de alimentação 3 dos ésteres de ácidos graxos com álcoois que têm cadeias curtas 3, corrente de anidrido de ácido graxo 4, e corrente de álcool graxo 6, são introduzidas no reator de oligomerização 10 ou como componentes separados ou como misturas. Parte da fração de produto mais leve a ser reciclada (por exemplo 52), ou a corrente de hidrocarboneto 201 pode ser opcionalmente introduzida no reator de oligomerização 10 como um diluente. A corrente de diluente 202 compreende a corrente reciclada 52, ou a corrente de hidrocarboneto 201, ou uma mistura destas. O produto 11 contendo componentes da matéria-prima de alimentação reagida nas ligações duplas, e hidrogênio como corrente 7 são passados do reator de oligomerização 10 para um reator de pré-hidrogenação opcional 20 opcionalmente também recebendo uma corrente de diluente 202. O produto hidrogenado nas ligações duplas do reator de pré-hidrogenação 20 é passado como corrente 21, e hidrogênio é opcionalmente passado como corrente 7 para um reator de desoxigenação 30 opcionalmente também recebendo um diluente 202. No caso em que a desoxigenação é executada como reação de descarboxilação/descarbonilação, uma mistura de hidrogênio 7 e um gás inerte por exemplo nitrogênio pode ser empregada como a corrente de gás (não mostrada na figura). O produto contendo hidrocarbonetos saturados do reator de desoxigenação 30 é passado como corrente 31 para uma unidade de destilação e/ou separação 40 para a separação de várias frações de produto, gás 44, gasolina 43, diesel 42, e óleo básico 41. Frações de gasolina e diesel mais leves, respectivamente 43 e 42, são opcionalmehte isomerizadas em unidade de hidroisome-rização 50 na presença de hidrogênio 7, desse modo produzindo correntes de gasolina e diesel, respectivamente 51 e 52, contendo hidrocarbonetos ramificados.Figure 1 shows a preferred embodiment of the process according to the invention. One or more feedstock (s) selected from the group consisting of: triglyceride feed stream 1, fatty acid feed stream 2, feed esters feed stream 3 fatty acids with alcohols having short chains 3, fatty acid anhydride stream 4, and fatty alcohol stream 6 are introduced into oligomerization reactor 10 either as separate components or as mixtures. Part of the lighter product fraction to be recycled (e.g. 52), or hydrocarbon stream 201 may optionally be introduced into oligomerization reactor 10 as a diluent. Diluent stream 202 comprises recycled stream 52, or hydrocarbon stream 201, or a mixture thereof. The product 11 containing reactive feedstock components in the double bonds, and hydrogen as stream 7 are passed from the oligomerization reactor 10 to an optional prehydrogenation reactor 20 optionally also receiving a diluent stream 202. The hydrogenated product in the double bonds of prehydrogenation reactor 20 is passed as stream 21, and hydrogen is optionally passed as stream 7 to a deoxygenation reactor 30 optionally also receiving a diluent 202. In the case where deoxygenation is performed as decarboxylation / decarbonylation reaction , a mixture of hydrogen 7 and an inert gas for example nitrogen may be employed as the gas stream (not shown in the figure). The saturated hydrocarbon-containing product of deoxygenation reactor 30 is passed as stream 31 to a distillation and / or separation unit 40 for the separation of various product fractions, gas 44, gasoline 43, diesel 42, and base oil 41. Lighter gasoline and diesel, respectively 43 and 42, are optionally isomerized in hydroisomerization unit 50 in the presence of hydrogen 7, thereby producing gasoline and diesel streams, respectively 51 and 52, containing branched hydrocarbons.
Particularmente no caso em que ácidos graxos 2 e/ou ésteres de ácido graxo 3 e/ou álcoois graxos 6 são oligomerizados, a corrente de produto 12 pode ser retirada do reator de oligomerização 10 seguido por separação dos componentes não oligomerizados por exemplo por destilação 60. Os componentes não oligomerizados leves são reciclados de novo para o reator de oligomerização 10 como a corrente 61, e os componentes oligomerizados podem ser passados para a pré-hidrogenação 20 como a corrente 62. Na reciclagem, a corrente 63 da destilação 69 pode ser passada para a filtragem a baixa temperatura 80 em que componentes saturados 81 são separados de componentes 82 tendo ligações duplas a serem passadas para oligomerização 10. Alternativamente, o destilado 61 pode ser passado para o reator de pós-oligomerização 70, no qual ácidos carboxílicos não saturados 8 com moléculas menores, ou olefinas 5 podem ser introduzidos para ramificação de componentes não saturados não olígomerizados lineares. O produto contendo componentes da matéria-prima de alimentação reagida nas ligações duplas é passado do reator de pós-oJigomerização 70 como a corrente 71 para um reator de pré-hidrogenação opcional 20.Particularly in the case where fatty acids 2 and / or fatty acid esters 3 and / or fatty alcohols 6 are oligomerized, product stream 12 may be removed from oligomerization reactor 10 followed by separation of non-oligomerized components for example by distillation. Light non-oligomerized components are recycled back to oligomerization reactor 10 as stream 61, and oligomerized components can be passed to prehydrogenation 20 as stream 62. In recycling, distillation stream 63 can be recycled. low temperature filtration 80 wherein saturated components 81 are separated from components 82 having double bonds to be passed for oligomerization 10. Alternatively, distillate 61 may be passed to post oligomerization reactor 70, in which carboxylic acids are not 8 with smaller molecules, or olefins 5 may be introduced for branching unsaturated components the linear non-oligomerized ones. The product containing components of the reactive feedstock in the double bonds is passed from post-Jigomerization reactor 70 as stream 71 to an optional prehydrogenation reactor 20.
Descricão Detalhada da Invenção Foi descoberto agora surpreendentemente que com o processo da invenção que compreende etapas de oligomerização e desoxigenação e uma etapa de isomerização opcional, componentes de hidrocarboneto de alta qualidade e particularmente óleos básicos saturados podem ser produzidos de ácidos carboxílicos não saturados contendo heteroátomos, e de derivados destes, particularmente de ácidos graxos, ésteres de ácido graxo, álcoois graxos, anidridos de ácido graxo respectivos de origem biológica, e/ou misturas destes. Os problemas dos processos de técnica anterior e produtos obtidos com estes podem ser evitados, ou pelo menos substancialmente reduzidos por meio do processo da invenção.Detailed Description of the Invention It has now surprisingly been found that with the process of the invention comprising oligomerization and deoxygenation steps and an optional isomerization step, high quality hydrocarbon components and particularly saturated base oils can be produced from unsaturated carboxylic acids containing heteroatoms, and derivatives thereof, particularly fatty acids, fatty acid esters, fatty alcohols, respective fatty acid anhydrides of biological origin, and / or mixtures thereof. The problems of prior art processes and products obtained therefrom can be avoided, or at least substantially reduced by the process of the invention.
No processo da invenção, especialmente reações de oligomerização de materiais de origem biológica podem ser utilizadas em combinação com reação de desoxigenação para a produção de óleos básicos saturados de uma nova maneira. Para a oligomerização de ácidos carboxílicos não saturados e/ou derivados destes, tais como ácidos graxos, ésteres de ácido graxo, álcoois graxos, anidridos de ácido graxo, e/ou misturas destes, os monômeros são convertidos em dímeros com dois monômeros e em oligô-meros superiores. No caso em que materiais de partida de origem biológica são empregados para a produção de óleos básicos, é necessário estender o tamanho da cadeia de hidrocarboneto para alcançar a faixa do número de carbonos requerida nas aplicações de óleo básico, deixando somente ligações de carbono-carbono na estrutura principal da molécula. De acordo com a invenção, isto é executado permitindo os compostos que têm ligações duplas reagirem entre si, desse modo produzindo ligações de carbono-carbono desejadas, e também, produzindo hidrocarbonetos com números de carbonos na faixa de C18 a C550. Em aplicações de óleo básico, a faixa do núme- ro de carbonos é tipicamente de C18 a C76, e particularmente a faixa do número de carbonos de óleos básicos espessos pode até mesmo ser de C150 a C550. Na reação de oligomerização, por exemplo ligações duplas das moléculas de triglicerídeo reagem entre si, desse modo formando uma rede de triglicerídeo polimérico. Com outras matérias-primas de alimentação, principalmente dímeros, trímeros, e tetrâmeros são formados. No caso em que a matéria-prima de alimentação contém cadeias de hidrocarboneto poli-insaturado, depois da oligomerização e desoxigenação, maiores quantidades de trímeros e hidrocarbonetos com estrutura de anel são obtidas do que com cadeias de hidrocarboneto mono-insaturado.In the process of the invention, especially oligomerization reactions of materials of biological origin may be used in combination with deoxygenation reaction to produce saturated base oils in a new way. For the oligomerization of unsaturated carboxylic acids and / or derivatives thereof, such as fatty acids, fatty acid esters, fatty alcohols, fatty acid anhydrides, and / or mixtures thereof, monomers are converted to two-monomer dimers and into oligomers. higher numbers. Where biological source starting materials are employed for the production of base oils, it is necessary to extend the size of the hydrocarbon chain to reach the carbon number range required in base oil applications, leaving only carbon-carbon bonds. in the main structure of the molecule. According to the invention, this is accomplished by allowing compounds having double bonds to react with one another, thereby producing desired carbon-carbon bonds, and also producing hydrocarbons having carbon numbers in the range of C18 to C550. In base oil applications, the carbon number range is typically from C18 to C76, and particularly the carbon number range of thick base oils may even be from C150 to C550. In the oligomerization reaction, for example double bonds of triglyceride molecules react with each other, thereby forming a polymeric triglyceride network. With other feedstocks, mainly dimers, trimers, and tetramers are formed. In case the feedstock contains polyunsaturated hydrocarbon chains, after oligomerization and deoxygenation, larger amounts of ring-structure trimers and hydrocarbons are obtained than with monounsaturated hydrocarbon chains.
No processo da invenção, a matéria-prima de alimentação de origem biológica e/ou sintética é oligomerizada e desoxigenada. A oligomerização de componentes de matéria-prima de alimentação não saturados é de preferência executada primeiro, seguida por desoxigenação para obter-se parafinas saturadas sem heteroátomos. Alternativamente, a matéria-prima de alimentação não saturada é primeiramente submetida a desoxigenação para remover heteroátomos, seguida por oligomerização do produto oíefínico obtido, sendo a desoxigenação, entretanto, executada em seguida por reação de descarboxilação ou descarbonilação, uma vez que a reação de hi-drodesoxigenação é neste caso inadequada.In the process of the invention the feedstock of biological and / or synthetic origin is oligomerized and deoxygenated. Oligomerization of unsaturated feedstock components is preferably performed first, followed by deoxygenation to obtain saturated paraffins without heteroatoms. Alternatively, the unsaturated feedstock is first subjected to deoxygenation to remove heteroatoms, followed by oligomerization of the olefin product obtained, but deoxygenation is then performed by decarboxylation or decarbonylation reaction, since the hydrogenation reaction -drodeoxygenation is in this case inadequate.
Em seguida à desoxigenação, o processo também pode compreender uma isomerização opcional dos componentes mais leves. Parafinas normais lineares que têm cadeias mais curtas, não pertencentes à classe de carbono de óleo básico, e produzidas como subprodutos do processo, podem ser isomerizadas para introduzir ramificações na cadeia de hidrocarboneto melhorando as propriedades de fluxo a frio do produto. Estes produtos isomerizados podem ser empregados por exemplo como componentes de gasolina ou diesel, e também, componentes que têm números de carbonos de C18 a C24 também podem ser empregados como componentes de óleo básico leve. O processo também pode compreender uma etapa de pré-hidrogenação opcional antes da desoxigenação, uma etapa de pós- oligomerização opcional, em seguida à etapa de oligomerização atual, etapas de purificação opcionais dos intermediários, etapas de reciclagem dos produtos, e uma etapa de acabamento. As matérias-primas de alimentação podem opcíonalmente ser submetidas a uma ou mais etapa(s) de pré-tratamento, por exemplo purificação.Following deoxygenation, the process may also comprise an optional isomerization of the lighter components. Linear normal paraffins that have shorter chains, not belonging to the basic oil carbon class, and produced as process by-products, can be isomerized to introduce branching in the hydrocarbon chain improving the cold flow properties of the product. These isomerized products may be employed for example as gasoline or diesel components, and also, components having carbon numbers from C18 to C24 may also be employed as light base oil components. The process may also comprise an optional prehydrogenation step prior to deoxygenation, an optional postoligomerization step following the current oligomerization step, optional intermediate purification steps, product recycling steps, and a finishing step . Feed materials may optionally undergo one or more pretreatment steps (s), for example purification.
Matéria-prima de Alimentação No processo da invenção, a alimentação compreende um ou mais componente(s) selecionado(s) do grupo que consiste em triglicerídeos, ácidos carboxílicos tendo números de carbono de C4 a C38, ésteres de C4 a C38 ácidos carboxílicos e. C1-C11 álcoois, anidridos de C4-C38 ácido carbo-xílico, e C4-C38 álcoois. A matéria-prima de alimentação é de preferência selecionada do grupo que consiste em triglicerídeos, ácidos graxos que têm números de carbono de C4 a C24, ésteres de C12 a C24 ácidos graxos e C1-C3 álcoois, anidridos de C12-C24 ácido graxo, e C12-C24 álcoois graxos, e misturas destes. A matéria-prima de alimentação de preferência origina-se de materiais de partida de origem biológica, ou misturas destes.Feedstock In the process of the invention, the feedstock comprises one or more component (s) selected from the group consisting of triglycerides, carboxylic acids having carbon numbers from C4 to C38, esters of C4 to C38 carboxylic acids and . C1-C11 alcohols, C4-C38 carboxylic acid anhydrides, and C4-C38 alcohols. The feedstock is preferably selected from the group consisting of triglycerides, fatty acids having carbon numbers of C4 to C24, esters of C12 to C24 fatty acids and C1-C3 alcohols, C12-C24 anhydrides, fatty acid, and C 12 -C 24 fatty alcohols, and mixtures thereof. Preferably the feedstock is from bio-based starting materials or mixtures thereof.
Materiais de partida adequados de origem biológica são selecionados do grupo que consiste em: a) gorduras vegetais, óleos vegetais, ceras vegetais; gorduras animais, óleos animais, ceras animais; gorduras de peixe, óleos de peixe, ceras de peixe, e misturas destes, e b) ácidos graxos livres ou ácidos graxos obtidos por reações de hidrólise, transesterificação ácida ou pirólise de gorduras vegetais, óleos vegetais, ceras vegetais, gorduras animais, óleos animais, ceras animais, gorduras de peixe, óleos de peixe, ceras de peixe, e misturas destes, e c) ésteres obtidos por transesterificação de gorduras vegetais, óleos vegetais, ceras vegetais, gorduras animais, óleos animais, ceras animais, gorduras de peixe, óleos de peixe, ceras de peixe, e misturas destes, e d) ésteres obtidos por esterificação de ácidos graxos livres de origem vegetal, animal e piscosa com álcoois, e misturas destes, e e) álcoois graxos obtidos como produtos de redução de ácidos graxos de gorduras vegetais, óleos vegetais, ceras vegetais, gorduras ani- mais, óleos animais, ceras animais, gorduras de peixe, óleos de peixe, ceras de peixe, e misturas destes, e f) gorduras e óleos de classificação alimentícia residuais e reciclados, e gorduras, óleos e ceras obtidos através de engenharia genética, e misturas destes, e g) misturas dos referidos materiais de partida.Suitable starting materials of biological origin are selected from the group consisting of: a) vegetable fats, vegetable oils, vegetable waxes; animal fats, animal oils, animal waxes; fish fats, fish oils, fish waxes and mixtures thereof, and (b) free fatty acids or fatty acids obtained by hydrolysis, acid transesterification or pyrolysis reactions of vegetable fats, vegetable oils, vegetable waxes, animal fats, animal oils, animal waxes, fish fats, fish oils, fish waxes, and mixtures thereof, and (c) esters obtained by transesterification of vegetable fats, vegetable oils, vegetable waxes, animal fats, animal oils, animal waxes, fish fats, vegetable oils fish, fish waxes and mixtures thereof, and d) esters obtained by esterifying free fatty acids of plant, animal and piscine origin with alcohols, and mixtures thereof, and e) fatty alcohols obtained as fatty acid reduction products from vegetable fats, vegetable oils, vegetable waxes, animal fats, animal oils, animal waxes, fish fats, fish oils, fish waxes, and mixtures thereof, and f) fats and oils waste and recycled food classification, and genetically engineered fats, oils and waxes, and mixtures thereof, and (g) mixtures of said starting materials.
Neste contexto, plantas e animais também incluem algas e insetos, respectivamente. O material de partida de origem biológica também pode conter ácidos carboxílioos livres e/ou ésteres de ácidos carboxílicos, ou produtos de oligomerização de materiais de partida biológicos, sem interferir substancialmente com o processo. Matérias-primas de alimentação adequadas também são todos os tipos de composto mencionados que são produzidos sintética, total ou parcialmente.In this context, plants and animals also include algae and insects respectively. The starting material of biological origin may also contain free carboxylic acids and / or carboxylic acid esters, or oligomerization products of biological starting materials, without substantially interfering with the process. Suitable feed materials are also all types of compound mentioned which are synthetically produced wholly or partially.
Uma vez que o propósito do processo é a oligomerização de componentes que têm ligações duplas, a matéria-prima de alimentação contém de preferência pelo menos 50%, e mais preferivelmente pelo menos 80%, em peso, de compostos não saturados e/ou poliinsaturados. O composto não saturada é de preferência um componente monoinsaturado, particularmente de preferência um componente de C16:1 e/ou C18:1 presente na matéria-prima de alimentação em concentrações acima de 40%, e de preferência acima de 70%, em peso.Since the purpose of the process is the oligomerization of double bonded components, the feedstock preferably contains at least 50%, and more preferably at least 80% by weight, of unsaturated and / or polyunsaturated compounds. . The unsaturated compound is preferably a monounsaturated component, particularly preferably a C16: 1 and / or C18: 1 component present in the feedstock in concentrations above 40%, and preferably above 70% by weight. .
Exemplos de materiais de partida biológicos adequados incluem óleos de peixe tais como óleo de arenque do báltico, óleo de salmão, óleo de arenque, óleo de atum, óleo de anchova, óleo de sardinha, e óleo de cavali-nha; óleos vegetais tais como óleo de semente de colza, óleo de colza, óleo de canola, óleo alto, óleo de semente de girassol, óleo de soja, óleo de milho, óleo de cânhamo, azeite de oliva, óleo de caroço de algodão, óleo de mostarda, óleo de palma, óleo de amendoim, óleo de rícino, óleo de semente de jatrofa, óleo de semente de palma, e óleo de coco; e além disso, adequadas são também gorduras animais tais como banha de porco, sebo, e também gorduras e óleos de classificação alimentícia residuais e reciclados, assim como gorduras, ceras e óleos produzidos através de engenharia ge- nética. Além de gorduras e óleos, materiais de partida adequados de origem biológica incluem ceras animais tais como cera de abelha, cera chinesa (cera de inseto), cera de verniz, e lanolina (cera de lã), assim como ceras vegetais tais como cera de palma de carnaúba, cera de palma de ouricuri, óleo de semente de jojoba, cera de candelila, cera de esparto, cera do Japão, e óleo de farelo de arroz. O processo também pode ser empregado para processamento de misturas de matérias-primas de alimentação de origem biológica, e matérias-primas de alimentação sintéticas, empregando-se matérias-primas de alimentação adicionais produzidas com outros processos, ou matérias-primas de alimentação sintéticas, se necessário, adequadas para o etapa de processo em questão. Também matérias-primas de alimentação sintéticas puras são adequadas, mas neste caso, os produtos não são baseados em recursos naturais renováveis.Examples of suitable biological starting materials include fish oils such as Baltic herring oil, salmon oil, herring oil, tuna oil, anchovy oil, sardine oil, and horse oil; Vegetable oils such as rapeseed oil, rapeseed oil, canola oil, high oil, sunflower seed oil, soybean oil, corn oil, hemp oil, olive oil, cottonseed oil, mustard oil, palm oil, peanut oil, castor oil, jatropha seed oil, palm seed oil, and coconut oil; In addition, suitable are also animal fats such as lard, tallow, as well as residual and recycled food grade fats and oils, as well as genetically engineered fats, waxes and oils. In addition to fats and oils, suitable starting materials of biological origin include animal waxes such as beeswax, Chinese wax (insect wax), varnish wax, and lanolin (wool wax), as well as vegetable waxes such as beeswax. carnauba palm, ouricuri palm wax, jojoba seed oil, candelilla wax, esparto wax, japan wax, and rice bran oil. The process may also be employed for processing mixtures of bio-feed materials and synthetic feed materials by employing additional feed materials produced from other processes or synthetic feed materials, appropriate, for the process step in question. Also pure synthetic feed materials are suitable, but in this case the products are not based on renewable natural resources.
Se desejado, também olefinas lineares e olefinas tendo anel estrutura de anel, de preferência C2-C14 olefinas, também podem ser adicionadas na matéria-prima de alimentação, desse modo permitindo o aumento da massa molecular com números de carbonos mais baixos do que C12-C24 ácidos carboxílicos típicos. Componentes da fração de terebintina de óleo alto olefinas tal como pineno alfa, e/ou compostos tendo ligações duplas derivadas de açúcares, e/ou compostos não saturados produzidos por ácidos carboxílicos por meio de metátese, e/ou compostos sintéticas tais como eti-leno ou propileno podem ser empregados como componentes olefínicos adicionais adequados.If desired, also linear olefins and ring-bearing olefins, preferably C2-C14 olefins, may also be added to the feedstock, thereby allowing molecular weight increase with lower carbon numbers than C12-14. C24 typical carboxylic acids. High oil turpentine fraction components olefins such as pinene alpha, and / or compounds having sugar-derived double bonds, and / or unsaturated compounds produced by carboxylic acids by metathesis, and / or synthetic compounds such as ethylene or propylene may be employed as suitable additional olefinic components.
Na oligomerização, também ácidos dicarboxílicos não saturados que têm cadeias mais curtas (< C12), ácidos carboxílicos, álcoois, e ésteres de alquila podem ser empregados como matérias-primas adicionais, permitindo o aumento da massa molecular com carbono inferior do que C12-C24 ácidos carboxílicos típicos, ou derivados de ácidos carboxílicos. Ácidos di-carboxílico não saturados adequados incluem ácido de maléico, ácido fumá-rico, ácido citracônico, ácido de mesacônico, ácido de itacônico, ácido glutá-rico de 2-metileno, e ácido de mucônico.In oligomerization, also unsaturated dicarboxylic acids that have shorter chains (<C12), carboxylic acids, alcohols, and alkyl esters may be employed as additional raw materials, allowing lower molecular weight to increase carbon than C12-C24. typical carboxylic acids, or derivatives of carboxylic acids. Suitable unsaturated dicarboxylic acids include maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, mesaconic acid, itaconic acid, 2-methylene glutaric acid, and muconic acid.
Na reação de pós-oligomerização opcional da invenção, por e-xemplo as moléculas acima referidas tendo cadeias curtas podem ser oligo-merizadas para ácidos carboxílicos ou ésteres de alquila de um ácido carbo-xílico ou triglicerídeos ou outras moléculas com ligações duplas. Ligações duplas de compostos derivados de ácidos carboxílicos ficam geralmente localizadas no meio da cadeia de hidrocarboneto. Moléculas menores são reagidas com ligações duplas para produzir estruturas lineares ou de anel localizadas no meio de cadeia de hidrocarboneto.In the optional postoligomerization reaction of the invention, for example the above molecules having short chains may be oligomerized to carboxylic acids or alkyl esters of a carboxylic acid or triglycerides or other double bonded molecules. Double bonds of compounds derived from carboxylic acids are generally located in the middle of the hydrocarbon chain. Smaller molecules are reacted with double bonds to produce linear or ring structures located in the hydrocarbon chain medium.
Uma vez que a duração do ciclo do catalisador é curta nos processos de ácidos carboxílicos, a matéria-prima de alimentação podem primeiramente ser convertida em ésteres ou álcoois que são menos agressivos ao catalisador. Triglicerídeos podem ser transesterifiçados com um álcool para obter-se ésteres de alquila. Triglicerídeos decompõem-se para formar um éster com o álcool e glicerol. Tipicamente metanol é empregado como o álcool, mas também outros C1-C11 álcoois podem ser empregados. Condições típicas para a transesterificação são como seguem: a temperatura entre 60 e 70°C, pressão entre 0,1 e 2 MPa. Quantidades excessivas de hidróxidos de sódio e potássio dissolvidas em metanol são empregadas como catalisadores. A esterificação de ácidos carboxílicos e álcool requer a temperatura e pressão elevadas (por exemplo 240°C e 9 MPa), ou condições ací-dicas. Ácidos carboxílicos também podem ser reduzidos de maneira conhecida para álcoois graxos, ou por redução direta dos grupos acídicos para álcoois com hidreto de alumínio de lítio, desta forma ligações duplas restantes em álcoois, ou por hidrogenação dos ésteres de alquila de ácidos carboxílicos para produzir álcoois graxos não saturados empregando empregando-se um catalisador de cobre-zinco a uma temperatura entre 200 e 230°C, e sob uma pressão de hidrogênio entre 20 e 30 MPa. Na reação de hidrogenação, o álcool empregado para a esterificação do ácido carboxílico é liberado e pode ser reciclado novamente para a esterificação, enquanto que os álcoois graxos não saturados são passados para a oligomerização.Since the catalyst cycle length is short in carboxylic acid processes, the feedstock may first be converted into esters or alcohols that are less aggressive to the catalyst. Triglycerides may be transesterified with an alcohol to obtain alkyl esters. Triglycerides break down to form an ester with alcohol and glycerol. Typically methanol is employed as alcohol, but also other C1-C11 alcohols may be employed. Typical conditions for transesterification are as follows: temperature between 60 and 70 ° C, pressure between 0.1 and 2 MPa. Excessive amounts of sodium and potassium hydroxides dissolved in methanol are employed as catalysts. Esterification of carboxylic acids and alcohol requires high temperature and pressure (e.g. 240 ° C and 9 MPa), or acidic conditions. Carboxylic acids may also be reduced in known manner to fatty alcohols, or by direct reduction of acidic groups to alcohols with lithium aluminum hydride, thus remaining double bonds in alcohols, or by hydrogenation of the alkyl esters of carboxylic acids to produce alcohols. unsaturated fatty acids employing a copper-zinc catalyst at a temperature between 200 and 230 ° C and under a hydrogen pressure between 20 and 30 MPa. In the hydrogenation reaction, the alcohol employed for carboxylic acid esterification is released and can be recycled again for esterification, while unsaturated fatty alcohols are passed on to oligomerization.
Em várias etapas do processo, hidrocarbonetos podem ser em- pregados como diluentes na matéria-prima de alimentação. O hidrocarbone-to pode ser por exemplo de origem biológica e ebulição em combustível die-sel na faixa entre 150 e 400°C, tipicamente entre 180 e 360°C. O material de partida biológico produzindo a matéria-prima de alimentação é de preferência pré-tratado através de métodos conhecidos por exemplo para remover impurezas. A reação de hidrólise de triglicerídeos pode ser utilizada para produzir ácidos carboxílicos para serem empregados como um alimento para etapa de oligomerização. Altèrnativamente, os triglicerídeos podem ser hidrolizados seguindo a oligomerização. Na hidrólise, glicerol é obtido como o subproduto, e desse modo nenhum hidrogênio é consumido na etapa de HDO durante hidrogenação de glicerol para produzir gás propano. Por exemplo, ou a matéria-prima de alimentação ou o produto pode ser fracionado através de destilação para frações mais restritas com respeito as faixas de ebulição ou números de carbono, e além disso, impurezas da matéria-prima de alimentação ou do produto final podem ser removidas por filtragem através de auxiliar de filtragem adequado. O Processo Etapa de Oligomerização De acordo com uma modalidade preferível do processo da invenção, a matéria-prima de alimentação compreendendo pelo menos um componente com ligações duplas é selecionada do grupo de triglicerídeos, ácidos carboxílicos, anidridos de ácidos, e/ou álcoois graxos e oligomeriza-dos. A matéria-prima de alimentação contém pelo menos 50% em peso de compostos não saturados e/ou poliinsaturados. Um dos componentes da matéria-prima de alimentação é de preferência selecionado como material de partida principal para a etapa de oligomerização e as condições de oligomerização são ajustadas de acordo com este material de partida principal. Outros materiais de alimentação podem ser misturados com os referidos materiais de partida principais contanto que eles não interfiram com o processo, ou sejam vantajosos para o processamento.At various stages of the process, hydrocarbons may be employed as diluents in the feedstock. The hydrocarbon may for example be of biological origin and die-sel fuel boiling in the range 150 to 400 ° C, typically 180 to 360 ° C. The biological starting material producing the feedstock is preferably pretreated by known methods for example to remove impurities. The triglyceride hydrolysis reaction can be used to produce carboxylic acids for use as a food for oligomerization step. Alternatively, triglycerides may be hydrolyzed following oligomerization. In hydrolysis, glycerol is obtained as the byproduct, and thus no hydrogen is consumed in the HDO step during glycerol hydrogenation to produce propane gas. For example, either the feedstock or product may be fractionated by distillation to narrower fractions with respect to boiling ranges or carbon numbers, and furthermore impurities from the feedstock or final product may be removed by filtration through suitable filter aid. The Process Oligomerization Step According to a preferred embodiment of the process of the invention, the feedstock comprising at least one double bonded component is selected from the group of triglycerides, carboxylic acids, acid anhydrides, and / or fatty alcohols and oligomerized. The feedstock contains at least 50% by weight of unsaturated and / or polyunsaturated compounds. One of the feedstock components is preferably selected as the main starting material for the oligomerization step and the oligomerization conditions are adjusted according to this main starting material. Other feed materials may be mixed with said main starting materials as long as they do not interfere with the process, or are advantageous for processing.
Reações de Oligomerização são catalisadas por calor e um catalisador adequado. Catalisadores adequados incluem catalisadores de argila catiônicos, de preferência catalisadores de zeólito, particularmente preferível montmorilonita. Reações de Oligomerização de ácidos carboxílicos podem ser realçadas por reagentes adicionais tais como água. Na oligomerização de ácidos carboxílicos, até 10%, de preferência de 0,1 a 4%, e particularmente de preferência de 1 a 2%, em peso, de água são adicionados à matéria-prima de alimentação. Não é preferível empregar quantidade excessiva de água, porque "estolides" não dimerizados com ligações de carbono-carbono são então produzidos como subprodutos.Oligomerization reactions are heat catalyzed and a suitable catalyst. Suitable catalysts include cationic clay catalysts, preferably zeolite catalysts, particularly preferably montmorillonite. Oligomerization reactions of carboxylic acids may be enhanced by additional reagents such as water. In the oligomerization of carboxylic acids, up to 10%, preferably from 0.1 to 4%, and particularly preferably from 1 to 2% by weight of water is added to the feedstock. It is not preferable to employ excessive amounts of water because non-dimerized carbon-carbon "stolides" are then produced as by-products.
Reatores de oligomerização adequados incluem reatores de leito fixos e reatores de tanque de misturação. Diluentes para ajustar a oligomerização podem ser empregados na reação. A fração de diesel ou outro hidro-carboneto obtido do processo é um diluente adequado que pode ser reciclado. A pressão da etapa de oligomerização está entre 0 e 10 MPa, a temperatura sendo entre 100 e 500°C, de preferência de 0 a 5 MPa, e de 200 a 400°C, respectivamente. Neste caso a reação é executada como uma reação de batelada, a quantidade catalisadora é de 0,01 a 30%, em peso da mistura reacional total, de preferência de 0,5 a 10% em peso. Neste caso um reator de leito fixo é empregado, a quantidade da matéria-prima de alimentação, expressa como gramas por hora por grama do catalisador, varia entre 0,1 e 100 l/h.Suitable oligomerization reactors include fixed bed reactors and mixing tank reactors. Diluents to adjust oligomerization may be employed in the reaction. The diesel or other hydrocarbon fraction obtained from the process is a suitable diluent that can be recycled. The pressure of the oligomerization step is between 0 and 10 MPa, the temperature between 100 and 500 ° C, preferably 0 to 5 MPa, and 200 to 400 ° C, respectively. In this case the reaction is carried out as a batch reaction, the catalyst amount is 0.01 to 30 wt% of the total reaction mixture, preferably 0.5 to 10 wt%. In this case a fixed bed reactor is employed, the amount of feedstock, expressed as grams per hour per gram of catalyst, ranges from 0.1 to 100 l / h.
Em um reator de tanque misto, o tempo de reação é menos de 16 horas, de preferência menos de 8, particularmente preferível menos de 4 horas. No caso em que o tempo de residência curto é empregado, os componentes não oligomerizados mais leves podem ser separados dos componentes mais pesados já oligomerizados por exemplo por destilação, seguida por reciclagem dos componentes mais leves para oligomerização. Durante a reciclagem, os componentes saturados não reativos podem ser separados dos componentes que têm ligações duplas por exemplo por filtragem a baixa temperatura. Os componentes saturados são passados para a desoxigena-ção, e isomerização opcional para ramificação das cadeias de hidrocarbone-to.In a mixed tank reactor, the reaction time is less than 16 hours, preferably less than 8 hours, particularly preferably less than 4 hours. In the case where short residence time is employed, the lighter non-oligomerized components may be separated from the heavier components already oligomerized for example by distillation, followed by recycling of the lighter oligomerization components. During recycling, non-reactive saturated components may be separated from components that have double bonds eg by low temperature filtration. Saturated components are passed to deoxygenation, and optional isomerization for branching hydrocarbon chains.
Etapa de Pré-hidroaenacão A atividade de catalisadores de hidrogenação perde-se primeiramente devido ao coque formado na superfície do catalisador, e por conseguinte o produto da etapa de oligomerização pode ser opcionalmente submetido a pré-hidrogenação sob condições brandas par hidrogenar as ligações duplas, e além disso, reduzir a formação de coque na próxima etapa de desoxigenação. A pré-hidrogenação é executada na presença de catalisador de pré-hidrogenação, a uma temperatura entre 50 e 400°C, sob uma pressão de hidrogênio que varia de 0,1 a 20 MPa, a taxa de fluxo WHSV estando entre 0,1 e 10 l/h, de preferência a uma temperatura entre 150 e 250°C, sob uma pressão de hidrogênio que varia de 1 a 10 MPa, a taxa de fluxo sendo de 1 a 5 l/h. O catalisador de pré-hidrogenação contém metais do Grupo VIII e/ou VIA da tabela periódica dos elementos. O catalisador de pré-hidrogenação é de preferência um catalisador de Pd, Pt, Ni, NiMo ou CoMo suportado, sendo o suporte qualquer alumina e/ou síllca.Prehydrogenation Step The activity of hydrogenation catalysts is primarily lost due to the coke formed on the catalyst surface, and therefore the product of the oligomerization step may optionally be subjected to prehydrogenation under mild conditions to hydrogenate the double bonds, and further reduce coke formation in the next step of deoxygenation. Prehydrogenation is performed in the presence of prehydrogenation catalyst at a temperature between 50 and 400 ° C under a hydrogen pressure ranging from 0.1 to 20 MPa, the WHSV flow rate being between 0.1 and 10 l / h, preferably at a temperature between 150 and 250 ° C, under a hydrogen pressure ranging from 1 to 10 MPa, the flow rate being from 1 to 5 l / h. The prehydrogenation catalyst contains Group VIII and / or VIA metals from the periodic table of elements. The prehydrogenation catalyst is preferably a supported Pd, Pt, Ni, NiMo or CoMo catalyst, the support being any alumina and / or silica.
Etapa de Desoxigenação A desoxigenação pode alternativamente ser executada ou como hidrodesoxigenação ou descarboxilação/descarbonilação. A desoxigenação executada como hidrodesoxigenação (HDO) é adequada para todas as matérias-primas de alimentação. Na etapa de HDO, a corrente de oxigênio e oligomerizada e opcionalmente pré-hidrogenada é passada para o leito de catalisador de HDO compreendendo um ou mais leito(s) de catalisador(es). Na etapa de HDO, a pressão está entre 0 e 20 MPa, de preferência entre 1 e 15 MPa, particularmente de preferência de 3 a 10 MPa, a temperatura sendo de 100 a 500°C, de preferência de 200 a 400°C, particularmente de preferência de 250 a 350°C, a taxa de fluxo WHSV é de 1 a 5 l/h, particularmente de preferência WHSV de 1 a 3 l/h. Na etapa de HDO, catalisadores de hi-drodesoxigenação especiais que contêm um metal do Grupo VIII e/ou VIA da tabela periódica dos elementos, e um suporte podem ser empregados. O catalisador de HDO é de preferência um catalisador de Pd, Pt, Ni, NiMo ou CoMo suportado, sendo o suporte qualquer alumina e/ou sílica.Deoxygenation Step Deoxygenation may alternatively be performed either as hydrodeoxygenation or decarboxylation / decarbonylation. Deoxygenation performed as hydrodeoxygenation (HDO) is suitable for all feed materials. In the HDO step, the oligomerized and optionally prehydrogenated oxygen stream is passed to the HDO catalyst bed comprising one or more catalyst bed (s). In the HDO step, the pressure is between 0 and 20 MPa, preferably between 1 and 15 MPa, particularly preferably from 3 to 10 MPa, the temperature being from 100 to 500 ° C, preferably from 200 to 400 ° C, particularly preferably from 250 to 350 ° C, the WHSV flow rate is from 1 to 5 l / h, particularly preferably WHSV from 1 to 3 l / h. In the HDO stage, special hydrodesoxygenation catalysts containing a Group VIII metal and / or VIA from the periodic table of elements, and a support can be employed. The HDO catalyst is preferably a supported Pd, Pt, Ni, NiMo or CoMo catalyst, the support being any alumina and / or silica.
No caso em que a matéria-prima de alimentação contém ácidos carboxílicos e/ou ésteres de ácido carboxílico, a desoxigenação pode ser executada empregando-se uma reação de descarboxilação/descarbonilação. Na reação de descarboxilação/descarbonilação, a matéria-prima de alimentação e um diluente opcional são introduzidos no leito de catalisador. A reação ocorre na fase líquida, e pode ser executada em pressão atmosférica. Entretanto, é preferível empregar pressão de vapor de acordo com a temperatura de reação da mistura reacional. Dependendo da matéria-prima de alimentação, a pressão na etapa de descarboxilação/descarbonilação está entre 0 e 20 MPa, de preferência entre 0,1 e 20 MPa, a temperatura é de 200 a 400°C, de preferência de 250 a 350°C, e e a taxa de fluxo WHSV é de 0,1 a 10 l/h, de preferência WHSV de 1 a 5 l/h. Na etapa de descarboxilação/descarbonilação, catalisadores especiais são empregados. O catalisador contém um metal do Grupo VIII e/ou VIA da tabela periódica dos elementos, tal como um catalisador de Pd, Pt, Ni, NiMo ou CoMo suportado, sendo o suporte qualquer alumi-na e/ou sílica e/ou carbono ativado. O catalisador de descarboxila-ção/descarbonilação é de preferência Pd suportado sobre carbono no caso em que nenhum hidrogênio é empregado no processo, e NiMo sulfurizado suportado sobre alumina no caso em que uma mistura de hidrogênio e um gás inerte tal como nitrogênio é empregada no processo. Grupos funcionais não mais existem no produto da etapa de descarboxilação/descarbonilação e os produtos contêm somente carbono e hidrogênio. O número de carbonos foi reduzido em um carbono por grupo funcional removido, No caso em que a desoxigenação é executada como descarbo-xilação/descarbonilação, a oligomerização pode ser executada antes da de-soxígenação, e por conseguinte, a matéria-prima de alimentação da etapa de oligomerização contém ácidos carboxílicos não saturados e/ou ésteres de ácidos carboxílicos. No caso em que a oligomerização é executada depois da etapa de descarboxilação/descarbonilação, a alimentação da etapa de oligomerização contém compostos não saturados de descarboxila-ção/descarbonilação que têm os números de carbonos reduzidos em um carbono por grupo funcional removido, comparado à matéria-prima de alimentação.Where the feedstock contains carboxylic acids and / or carboxylic acid esters, deoxygenation may be performed using a decarboxylation / decarbonylation reaction. In the decarboxylation / decarbonylation reaction, the feedstock and an optional diluent are introduced into the catalyst bed. The reaction takes place in the liquid phase and can be performed at atmospheric pressure. However, it is preferable to employ vapor pressure according to the reaction temperature of the reaction mixture. Depending on the feedstock, the pressure in the decarboxylation / decarbonylation step is between 0 and 20 MPa, preferably between 0.1 and 20 MPa, the temperature is from 200 to 400 ° C, preferably from 250 to 350 ° C. The flow rate WHSV is from 0.1 to 10 l / h, preferably WHSV from 1 to 5 l / h. In the decarboxylation / decarbonylation step, special catalysts are employed. The catalyst contains a Group VIII and / or VIA metal from the periodic table of elements, such as a supported Pd, Pt, Ni, NiMo or CoMo catalyst, the support being any alumina and / or silica and / or activated carbon. . The decarboxylation / decarbonylation catalyst is preferably carbon-supported Pd if no hydrogen is employed in the process, and alumina-supported sulfurized NiMo where a mixture of hydrogen and an inert gas such as nitrogen is employed in the process. process. Functional groups no longer exist in the decarboxylation / decarbonylation step product and the products contain only carbon and hydrogen. The number of carbons has been reduced by one carbon per functional group removed. In the case where deoxygenation is performed as decaroxylation / decarbonylation, oligomerization may be performed prior to deoxygenation, and therefore the feedstock of the oligomerization step contains unsaturated carboxylic acids and / or carboxylic acid esters. In the case where oligomerization is performed after the decarboxylation / decarbonylation step, the feed from the oligomerization step contains unsaturated decarboxylation / decarbonylation compounds which have the carbon numbers reduced by one carbon per removed functional group compared to matter. raw food.
Na etapa de desoxigenação, reações de HDO e de descarboxi-lação/descarbonilação descritas acima podem ser executadas simultaneamente para produzir dióxido de carbono ou monóxido de carbono de parte dos grupos funcionais e parte dos grupos funcionais é hidrodesoxigenada.In the deoxygenation step, HDO and decarboxylation / decarbonylation reactions described above can be performed simultaneously to produce carbon dioxide or carbon monoxide from part of the functional groups and part of the functional groups is hydrodeoxygenated.
Em seguida à etapa de desoxigenação, frações leves podem ser passadas com hidrogênio para uma etapa de isomerização separada. A pressão da etapa de isomerização é de 0,1 a 20 MPa, de preferência de 5 a 10 MPa. A temperatura é entre 100 e 500°C, de preferência de 200 a 400°C. Na etapa de isomerização, catalisadores de isomerização especiais que contêm uma peneira molecular e um metal do Grupo VIII da tabela periódica dos elementos, tal como Pd, e Pt podem ser empregados. Alumina e/ou sílica podem ser empregadas como o suporte.Following the deoxygenation step, light fractions may be passed with hydrogen to a separate isomerization step. The pressure of the isomerization step is from 0.1 to 20 MPa, preferably from 5 to 10 MPa. The temperature is between 100 and 500 ° C, preferably 200 to 400 ° C. In the isomerization step, special isomerization catalysts containing a Group VIII molecular sieve and metal from the periodic table of elements such as Pd and Pt may be employed. Alumina and / or silica may be employed as the support.
Em seguida às etapas de oligomerização e desoxigenação, a corrente de produto pode opcionalmente ser acabada para remover ligações duplas e aromáticos. No caso em que a etapa de acabamento é executada empregando-se hidrogênio na presença de um catalisador, a etapa é chamada hidroacabamento. Na etapa de hidroacabamento, a pressão é de 1 a 20 MPa, de preferência de 5 a 15 MPa. A temperatura é entre 50 e 500°C, de preferência de 100 a 400°C. Na etapa de hidroacabamento, catalisadores especiais que contêm um metal do Grupo VIII assim como alumina e/ou síli-ca podem ser empregados. O catalisador de hidroacabamento é de preferência um catalisador de Pd, Pt, ou Ni suportado, sendo o suporte qualquer alumina e/ou sílica. O acabamento também pode ser executado sem hidrogênio por remoção dos componentes polares empregando-se materiais de adsorção, por exemplo argila ou peneira molecular.Following the oligomerization and deoxygenation steps, the product stream may optionally be finished to remove aromatic double bonds. In the case where the finishing step is performed using hydrogen in the presence of a catalyst, the step is called hydro-finishing. In the hydro-finishing step, the pressure is from 1 to 20 MPa, preferably from 5 to 15 MPa. The temperature is between 50 and 500 ° C, preferably 100 to 400 ° C. In the hydro-finishing step, special catalysts containing a Group VIII metal as well as alumina and / or silica may be employed. The hydro-finishing catalyst is preferably a supported Pd, Pt, or Ni catalyst, the support being any alumina and / or silica. Finishing can also be performed without hydrogen by removing the polar components using adsorption materials, for example clay or molecular sieve.
Em seguida à oligomerização, desoxigenação e etapas de isomerização e acabamento opcionais, o produto é fracionado, por exemplo por destilação. Faixas do número de carbonos típicas dos componentes do produto são como segue: gás C1-C4, gasolina C5-C10, diesel C11-C26, óleo básico C18-C76.Following oligomerization, deoxygenation and optional isomerization and finishing steps, the product is fractionated, for example by distillation. Typical carbon number ranges of the product components are as follows: C1-C4 gas, C5-C10 gasoline, C11-C26 diesel, C18-C76 base oil.
Se desejado, o componente de hidrocarboneto obtido como o produto ou outra corrente de hidrocarboneto adequada pode ser reciclado para várias etapas de processo tais como para etapas de oligomerização e desoxigenação para melhorar a conversão e/ou seletividade, ou para controlar a natureza exotérmica das reações.If desired, the hydrocarbon component obtained as the product or other suitable hydrocarbon stream may be recycled to various process steps such as oligomerization and deoxygenation steps to improve conversion and / or selectivity, or to control the exothermic nature of the reactions. .
Em uma modalidade da invenção, o produto já oligomerizado pode ser oligomerizado novamente por introdução der monômero adicional (reator de tanque de misturação) no processo, ou por reciclagem repetida do produto já oligomerizado durante a adição do monômero (reator contínuo). Deste modo, óleos básicos especialmente espessos que têm números de carbonos tão altos quanto C150-C550 podem ser fornecidos, os referidos óleos básicos espessos sendo úteis na produção de lubrificantes espessos e como melhoradores do índice de viscosidade.In one embodiment of the invention, the already oligomerized product may be oligomerized again by introducing an additional monomer (mixing tank reactor) into the process, or by repeatedly recycling the already oligomerized product during monomer addition (continuous reactor). Accordingly, especially thick base oils having carbon numbers as high as C150-C550 may be provided, said thick base oils being useful in the production of thick lubricants and as viscosity index enhancers.
Produto Foi surpreendentemente descoberto que o componente de hi-drocarboneto não polar saturado de alta qualidade de preferência de origem biológica, tendo viscosidade excelente e propriedades de baixa temperatura, especialmente adequado como óleo básico foi obtido com o processo da invenção. O produto é ramificado por ligações de carbono-carbono.It was surprisingly found that the high quality saturated non-polar hydrocarbon component preferably of biological origin, having excellent viscosity and low temperature properties, especially suitable as base oil was obtained with the process of the invention. The product is branched by carbon-carbon bonds.
Um componente de hidrocarboneto de preferência de origem biológica, adequado como solvente, gasolina ou combustível diesel ou componente de combustível diesel também é obtido. O componente diesel ou componente de C18-C24 óleo básico pode ser isomerizado para melhorar as propriedades de baixa temperatura. O componente gasolina pode ser isomerizado para aumentar o índice de octano. Não há nenhuma necessidade quanto à isomerização no caso em que olefinas com cadeias curtas ou ácidos carboxílicos não saturados com cadeias curtas são empregados na pós-oligomerização do processo para ramificar as ligações duplas restantes. O número de carbonos e a faixa do número de carbonos do óleo básico dependem ambos do material de partida biológico da matéria-prima de alimentação e do processo de produção. A faixa do número de carbonos convencional das aplicações de óleo básico da técnica anterior é de C18 a C76, enquanto que a faixa do número de carbonos de óleos básicos particularmente espessos pode ser tão alta quanto de C150 a C550. No caso em que a faixa de viscosidade cinemática KV100 entre 4 e 7 mm2/s é desejada, parafinas ramificadas e/ou cíclicas com um único número de carbonos são tipicamente obtidas de matérias-primas de alimentação que contêm ácidos carboxílicos com tamanhos de cadeia idênticos empregando-se o processo da invenção, em seguida às etapas de oligomerização e HDO. A faixa do número de carbonos do óleo básico ou componente de óleo básico produzida pela oligomerização e processo de HDO-descarboxilação/descarbonilação combinadas da invenção é extremamente reduzida, a faixa do número de carbonos do produto sendo de C30 a C32 para matérias-primas de alimentação contendo tipicamente componentes de C16, e de C34 a C36 para matérias-primas de alimentação contendo componentes de C18, no caso em que a faixa de viscosidade KV100 entre 4 e 7 mm2/s é desejada. No caso em que a matéria-prima de alimentação é uma mistura de componentes de C16 e C18, a amplitude da faixa do número de carbonos do produto é tipicamente sete carbonos. A faixa do número de carbonos do óleo básico da invenção também pode estar em nível muito alto, mesmo tão alto quanto de C150 a C550 no caso enrique óleos básicos parti-cularmente pesados adequados como aumentadores de viscosidade e me-Ihoradores do índice de viscosidade são desejados.A preferably hydrocarbon component of biological origin suitable as a solvent, gasoline or diesel fuel or diesel fuel component is also obtained. The diesel component or C18-C24 base oil component can be isomerized to improve low temperature properties. The gasoline component can be isomerized to increase the octane index. There is no need for isomerization in the case where short chain olefins or unsaturated short chain carboxylic acids are employed in the postoligomerization process to branch off the remaining double bonds. The carbon number and the carbon number range of the base oil both depend on the biological starting material of the feedstock and the production process. The conventional carbon number range of prior art base oil applications is from C18 to C76, while the particularly thick carbon number range of base oils can be as high as from C150 to C550. Where the KV100 kinematic viscosity range of 4 to 7 mm2 / s is desired, single-carbon branched and / or cyclic paraffins are typically obtained from feed materials containing carboxylic acids of identical chain sizes. employing the process of the invention following the oligomerization and HDO steps. The carbon number range of the base oil or base oil component produced by the combined oligomerization and HDO-decarboxylation / decarbonylation process of the invention is extremely small, the carbon number range of the product being from C30 to C32 for raw materials. feed containing typically C16 components, and from C34 to C36 for feed raw materials containing C18 components, in which case the viscosity range KV100 between 4 and 7 mm2 / s is desired. In the case where the feedstock is a mixture of C16 and C18 components, the range of the carbon number range of the product is typically seven carbons. The carbon number range of the base oil of the invention may also be at a very high level, even as high as from C150 to C550 in the case of particularly heavy base oils suitable as viscosity enhancers and viscosity index enhancers. desired.
Na Tabela 2 abaixo, números de carbonos e estruturas típicas de óleos básicos de origem biológica de acordo com a invenção (1 e 2), e óleos básicos sintéticos da técnica anterior que têm um KV100 de 4 a 6 mm2/s {3 a 5) são apresentados. Números de carbonos mais típicos estão em negrito. Com respeito às estruturas moleculares, o óleo básico ou componente de óleo básico da invenção difere dos produtos da técnica anterior, como mostrado pela tabela.In Table 2 below, typical carbon numbers and structures of biological base oils according to the invention (1 and 2), and prior art synthetic base oils having a KV100 of 4 to 6 mm2 / s (3 to 5 ) are presented. Most typical carbon numbers are in bold. With respect to molecular structures, the base oil or base oil component of the invention differs from prior art products as shown in the table.
Na Tabela 2, estruturas de naftenos são exemplos típicos de um grupo de composto. Em exemplos estruturais, as faixas do número de carbonos dos dímeros oligoméricos n° 1 e 2 produzidos de C18 estão entre C34 e C36, e entre C51 e C54, respectivamente, enquanto que as faixas do número de carbonos de óleos básicos de hidrocarboneto sintéticos conhecidos da mesma classe de viscosidade, tais como PAO, estão entre C32 e C48, e C30 e C48 para PIO.In Table 2, naphthene structures are typical examples of a compound group. In structural examples, the carbon number ranges of the C18-produced oligomeric dimers No. 1 and 2 are between C34 and C36, and between C51 and C54, respectively, while the carbon number ranges of known synthetic hydrocarbon base oils The same viscosity class, such as PAO, are between C32 and C48, and C30 and C48 for PIO.
Tabela 2. Números de carbonos e estruturas típicas de óleos básicos Hidrocarbonetos saturados são classificados de acordo com os átomos de carbono e hidrogênio através de espectrometria de massa de io-nização de campo (empregando a FIMS) 1 C(n).H(2n+2) parafinas 2 C(n).H(2n) mononaftenos 3 C{n).H(2n-2) dinaftenos 4 C(n).H{2n-4) ■ trinaftenos 5 C(n).H(2n-6) tetranaftenos 6 C(n).H(2n-8) pentanaftenos Na Tabela 2, as porcentagens (%, por FIMS) referem-se aos grupos de compostos determinados de acordo com o referido método.Table 2. Carbon Numbers and Typical Base Oil Structures Saturated hydrocarbons are classified according to carbon and hydrogen atoms by field ionization mass spectrometry (using FIMS) 1 C (n) .H (2n +2) paraffins 2 C (n) .H (2n) mononaphenes 3 C (n) .H (2n-2) dinaphenes 4 C (n) .H (2n-4) ■ 5 C (n) .H trinaphenes 2n-6) tetranaphthenes 6 C (n) .H (2n-8) pentanaphenes In Table 2, the percentages (% by FIMS) refer to the groups of compounds determined according to said method.
Os componentes de óleo básico da Tabela 2 são produzidos como segue: 1. Dímero de C18 ácido graxo oligomerizado e hidrogenado de acordo com a invenção, produzidos de óleo alto 2. Trímero de C18 ácido graxo oligomerizado e hidrogenado de acordo com a invenção, produzido de óleo alto 3. C16 PAO produzida por oligomerização de 1-hexadeceno empregando-se um catalisador heterogêneo 4. C10 PAO produzida por oligomerização de 1-deceno empregando-se um catalisador homogêneo 5. PIO produzida por dimerização de C15-C16 olefina interna. Dímeros e trímeros oligomerizados da invenção (estruturas 1 e 2 da Tabela 2) são ramificados nas ligações duplas dentro da cadeia de C18 hidrocarboneto, desse modo tendo pares de carbonos terciários em átomos de carbono adjacentes na estrutura molecular. PIO é tipicamente um dímero produzido de C15-C16 hidrocarbonetos mais curtos, enquanto que o produto da invenção é um C16 e/ou C18 dímero. Além disso, quantidade significante, até mesmo mais que 50%, por FIMS, de mononaftenos está presente no produto da invenção.The base oil components of Table 2 are produced as follows: 1. Hydrogenated oligomerized fatty acid C18 dimer according to the invention produced from high oil 2. Hydrogenated oligomerized fatty acid C18 dimer according to the invention produced high oil content 3. C16 PAO produced by 1-hexadecene oligomerization using a heterogeneous catalyst 4. C10 PAO produced by 1-decene oligomerization using a homogeneous catalyst 5. PIO produced by internal C15-C16 olefin dimerization. Oligomerized dimers and trimers of the invention (structures 1 and 2 of Table 2) are branched at the double bonds within the C18 hydrocarbon chain, thereby having tertiary carbon pairs at adjacent carbon atoms in the molecular structure. PIO is typically a dimer produced from shorter C15-C16 hydrocarbons, while the product of the invention is a C16 and / or C18 dimer. In addition, a significant amount, even more than 50%, by FIMS of mononaphenes is present in the product of the invention.
No método de produção de polialfaolefinas da técnica anterior, a reação tipicamente ocorre com catalisadores de trifluoreto de boro em ligações duplas no término da cadeia de C10, desse modo deixando um grupo metileno (-CH2-) entre carbonos terciários (estrutura 4 na Tabela 2). No caso em que a oligomerização é executada empregando-se um catalisador hete- rogêneo, as ligações duplas são deslocadas da posição alfa, enquanto simultaneamente, a isomerização esquelética ocorre, desse modo deixando de 1 a 10 grupos metileno entre carbonos terciários na estrutura típica do óleo básico obtido {estrutura 3 na Tabela 2, por exemplo 4 grupos metile-nos). No caso em que a olfgomerização é executada empregando-se um catalisador homogêneo, a isomerização esquelética ocorre respectivamente na etapa de hidrogenação em seguida à oligomerização, e por conseguinte ramificações laterais de C1-C3 são formadas próximas a ligações duplas nas moléculas de estrutura 4 mostradas na Tabela 2. Há principalmente ramificações de alquila em óleos básicos de PAO e PIO da técnica anterior, enquanto que componentes naftênicos ramificados por estruturas de anel estão presentes no produto da invenção, além das ramificações de alquila. O ponto de derramamento do óleo básico de alta qualidade obtido com o processo da invenção é na melhor das hipóteses menor que -40°C, e por conseguinte, o óleo básico é muito adequado para condições de baixa temperatura exigidas. O índice de viscosidade do produto pode ser tão alto quanto 125, sendo o produto desse modo adequado em aplicações de óleo básico do Grupo III. A massa molecular do produto pode ser ajustada de acordo com as faixas do número de carbonos necessários para aplicações diferentes por adição de ácidos carboxílicos não saturados ou olefinas adequadas à matéria-prima de alimentação. Ácidos carboxílicos tendo moléculas pequenas, ou olefinas reticulando ou oligomerizando com os ácidos graxos de trigiicerí-deos formam ramificações curtas na cadeia de hidrocarboneto principal do ácido graxo. No caso em que outros compostos cíclicos naturais tais como pineno alfa são empregados como componentes adicionais da matéria-prima de alimentação, moléculas que têm estruturas de anel na cadeia lateral dentro da cadeia molecular são obtidos. Um ou dois componentes adicionais são de preferência oligomerizados no produto. De acordo com a invenção, produtos correspondentes adaptados com respeito aos tamanhos de hidrocarboneto também podem ser produzidos de outros ácidos carboxílicos e de outros bio-componentes com cadeias curtas. Componentes ramificados mais leves de tratamento de HDO são muito adequados como componentes de biodiesel. O óleo básico de origem biológica de acordo com a invenção compreende um produto de hidrocarboneto saturado ramificado. O referido produto é produzido a partir de material de partida biológico, o referido produto contendo pelo menos 90%, de preferência pelo menos 95%, particularmente de preferência pelo menos 97%, e na melhor das hipóteses 99% em peso, de hidrocarbonetos saturados. Além disso, o produto da invenção contém mais de 20%, mas não mais de 90%; de preferência mais de 20%, mas não mais que 80%; e particularmente de preferência mais de 20%, mas não mais de 60% de mononaftenos, com base no método de FIMS, e menos de 3,0%, de preferência menos de 1,0%, e particularmente de preferência menos que 0,1% de naftenos policíclicos por FIMS. Além disso, o produto da invenção contém até 20%, de preferência até 10%, e particularmente de preferência até 5%, e na melhor das hipóteses até 1% em peso de parafinas lineares (GC).In the prior art polyalphaolefin production method, the reaction typically occurs with double bond boron trifluoride catalysts at the terminus of the C10 chain, thereby leaving a methylene group (-CH2-) between tertiary carbons (structure 4 in Table 2 ). Where oligomerization is performed using a heterogeneous catalyst, double bonds are displaced from the alpha position, while simultaneously skeletal isomerization occurs, thereby leaving 1 to 10 methylene groups between tertiary carbons in the typical structure of the. base oil obtained (structure 3 in Table 2, for example 4 methyl groups). In the case where oligomerization is performed using a homogeneous catalyst, skeletal isomerization occurs respectively in the hydrogenation step following oligomerization, and therefore C1-C3 side branches are formed near double bonds in the molecules of structure 4 shown. Table 2. There are mainly alkyl branches in prior art PAO and IOP base oils, while ring-structure branched naphthenic components are present in the product of the invention in addition to the alkyl branches. The pour point of the high quality base oil obtained with the process of the invention is at least less than -40 ° C, and therefore the base oil is very suitable for the required low temperature conditions. The product viscosity index can be as high as 125 and is thus suitable for Group III base oil applications. The molecular weight of the product may be adjusted to the carbon number ranges required for different applications by addition of unsaturated carboxylic acids or olefins suitable for the feedstock. Carboxylic acids having small molecules, or olefins cross-linking or oligomerizing with triglyceride fatty acids form short branches in the main hydrocarbon chain of the fatty acid. In the event that other natural cyclic compounds such as pinene alpha are employed as additional components of the feedstock, molecules having side chain ring structures within the molecular chain are obtained. One or two additional components are preferably oligomerized in the product. According to the invention, corresponding products adapted with respect to hydrocarbon sizes may also be produced from other carboxylic acids and other short chain bio-components. Lighter branched components of HDO treatment are very suitable as biodiesel components. The base oil of biological origin according to the invention comprises a branched saturated hydrocarbon product. Said product is produced from biological starting material, said product containing at least 90%, preferably at least 95%, particularly preferably at least 97%, and at best 99% by weight of saturated hydrocarbons. . Furthermore, the product of the invention contains more than 20% but not more than 90%; preferably more than 20% but no more than 80%; and particularly preferably more than 20%, but not more than 60% of mononaphenes, based on the FIMS method, and less than 3.0%, preferably less than 1.0%, and particularly preferably less than 0, 1% polycyclic naphthenes by FIMS. Furthermore, the product of the invention contains up to 20%, preferably up to 10%, and particularly preferably up to 5%, and at best up to 1% by weight of linear paraffins (GC).
Para óleos básicos da invenção, o índice de viscosidade é pelo menos 100 e de preferência pelo menos 110, e particularmente de preferência pelo menos 128, como determinado pelo método de ASTM D 2270. O produto da invenção é ramificado com ligações de carbono-carbono, esta estrutura dotando o produto com um ponto de derramamento muito baixo não maior que 0°C, de preferência não maior que -10°C, e particularmente de preferência não maior que -35°C (ASTM D 5950).For base oils of the invention, the viscosity index is at least 100 and preferably at least 110, and particularly preferably at least 128, as determined by the method of ASTM D 2270. The product of the invention is branched with carbon-carbon bonds. , this structure providing the product with a very low pour point no higher than 0 ° C, preferably no higher than -10 ° C, and particularly preferably no higher than -35 ° C (ASTM D 5950).
Para óleos básicos da invenção, tendo uma viscosidade KV100 de 4 a 7 mm2/s, a amplitude da faixa do número de carbonos é não maior que 9 carbonos, de preferência não maior que 7 carbonos, e particularmente de preferência não maior que 3 carbonos (determinada através de espec-trometria de massa de ionização de campo, FIMS). Mais de aproximadamente 50%, de preferência mais de 75% e particularmente de preferência mais de 90% em peso do óleo básico contém hidrocarbonetos pertencendo a esta distribuição reduzida do número de carbonos. O conteúdo de enxofre do referido óleo básico da invenção é menos de 300 ppm, de preferência menos de 50 ppm, e particularmente de preferência menos de 1 ppm (ASTM D 3120). O conteúdo de nitrogênio do referido óleo básico da invenção é menos de 100 ppm, de preferência menos de 10 ppm, e particularmente de preferência menos de 1 ppm {ASTM D 4629).For base oils of the invention, having a KV100 viscosity of 4 to 7 mm2 / s, the range of the carbon number range is no greater than 9 carbons, preferably no greater than 7 carbons, and particularly preferably no greater than 3 carbons. (determined by field ionization mass spectrometry, FIMS). Over approximately 50%, preferably over 75% and particularly preferably over 90% by weight of the base oil contains hydrocarbons belonging to this reduced carbon number distribution. The sulfur content of said base oil of the invention is less than 300 ppm, preferably less than 50 ppm, and particularly preferably less than 1 ppm (ASTM D 3120). The nitrogen content of said base oil of the invention is less than 100 ppm, preferably less than 10 ppm, and particularly preferably less than 1 ppm (ASTM D 4629).
Os óleos básicos da invenção contêm isótopo 14C de carbono que pode ser considerado como uma indicação do emprego de matérias-primas renováveis. O conteúdo do isótopo 14C típico do produto completamente de origem biológica é pelo menos 100%, determinado como o conteúdo de carbono radioativo com base no conteúdo de carbono radioativo na atmosfera em 1950 para um produto completamente baseado em materiais biológicos {ASTM D 6866). O conteúdo do isótopo 14C do óleo básico é mais baixo no caso em que diferentes componentes biológicos são empregados no processamento do produto, sendo o referido conteúdo, entretanto, mais de 50%, de preferência mais de 90%, particularmente de preferência mais de 99%. Deste modo, até mesmo baixas quantidades de óleo básico de origem biológica podem ser detectadas em outros tipos de óleos básicos de hidrocarboneto. A volatilidade do componente de óleo básico com uma faixa de ebulição reduzida, obtido de acordo com a invenção, é extremamente baixa comparado a produtos similares da técnica anterior. Para óleo básico da invenção a volatilidade do produto, tendo KV100 de 3 cSt a 8 cSt, é não mais que 2271,2*(KV100)'3,5373 % em peso como determinado pelo método DIN 51581-2 (Método matemático de Noack baseado em destilação de GC de ASTM D 2887). O número cetânico do produto obtido com o processo da invenção, adequado como um componente de diesel, é maior que 40, de preferência maior que 55, e particularmente de preferência maior que 70. Contém mais de 60%, de preferência mais de 99% em volume, de parafinas, e menos de 30%, de preferência menos de 1% em volume, de aromáticos, baseado no método IP-391. O produto de diesel compreende menos de 40%, de preferência menos de 10%, em peso, de n-parafinas lineares. O ponto de turvação do componente de diesel é menor que 0°C, de preferência menor que -15°C, e particularmente menor que -30°C. Tipicamente, o produto de diesel obtido é totalmente de origem biológica. No produto da invenção, há ramificações formadas por ligações de carbono-carbono, resultando esta estrutura em um ponto de turvação muito baixo. Devido à origem biológica, os referidos produtos de origem biológica também contêm o isótopo 14C de carbono indicando que matérias-primas renováveis são empregadas. O conteúdo de 14C de um produto de origem totalmente biológica é pelo menos 100%. A seleção da matéria-prima de alimentação biológica tem uma forte influência na composição e faixa de ebulição do produto. Além disso, a alimentação pode ser fracionada por destilação para frações tendo números de carbonos reduzidos que podem ser ajustados para aplicações diferentes. Para matérias-primas de alimentação que têm tamanhos de cadeia de hidro-carboneto de C16, C18, C20, e C22, números de carbonos típicos dos produtos de dímero são respectivamente C32, C36, C40, e C44 em seguida à hidrodesoxigenação, sendo os referidos números de carbonos reduzidos em dois para C30, C34, C38, e C42 em seguida à descarboxila-ção/descarbonilação. Uma vez que a faixa de destilação do produto depende principalmente do tamanho de cadeia do hidrocarboneto, frações de produto reduzidas são obtidas.The base oils of the invention contain carbon 14C isotope which can be considered as an indication of the use of renewable raw materials. The typical 14C isotope content of the fully biological product is at least 100%, determined as the radioactive carbon content based on the radioactive carbon content in the atmosphere in 1950 for a completely biological material based product (ASTM D 6866). The 14C isotope content of the base oil is lower when different biological components are employed in the processing of the product, however, said content being more than 50%, preferably more than 90%, particularly preferably more than 99%. %. In this way, even low quantities of base oil of biological origin can be detected in other types of hydrocarbon base oils. The volatility of the low boiling range base oil component obtained according to the invention is extremely low compared to similar prior art products. For base oil of the invention the volatility of the product having a KV100 of 3 cSt to 8 cSt is no more than 2271.2 * (KV100) 3.5373 wt% as determined by DIN 51581-2 (Noack Mathematical Method based on GC distillation of ASTM D 2887). The ketanic number of the product obtained with the process of the invention, suitable as a diesel component, is greater than 40, preferably greater than 55, and particularly preferably greater than 70. It contains more than 60%, preferably more than 99%. by volume of paraffins and less than 30%, preferably less than 1% by volume of aromatics based on the IP-391 method. The diesel product comprises less than 40%, preferably less than 10% by weight, of linear n-paraffins. The cloud point of the diesel component is below 0 ° C, preferably below -15 ° C, and particularly below -30 ° C. Typically, the diesel product obtained is wholly of biological origin. In the product of the invention, there are branches formed by carbon-carbon bonds, resulting in a very low cloud point structure. Due to their biological origin, said products of biological origin also contain the carbon 14C isotope indicating which renewable raw materials are employed. The 14C content of a fully biological product is at least 100%. Selection of organic feedstock has a strong influence on product composition and boiling range. In addition, the feed can be fractional distilled to fractions having reduced carbon numbers that can be adjusted for different applications. For feedstock having C16, C18, C20, and C22 hydrocarbon chain sizes, typical carbon numbers of the dimer products are respectively C32, C36, C40, and C44 following hydrodeoxygenation, with said carbon numbers are reduced by two for C30, C34, C38, and C42 following decarboxylation / decarbonylation. Since the distillation range of the product depends mainly on the hydrocarbon chain size, reduced product fractions are obtained.
Vantaoens da Invenção O processo da invenção, e o produto obtido têm várias vantagens, incluindo por exemplo o emprego de matérias-primas renováveis em vez de matérias-primas de alimentação não-renováveis para diminuir as e-missões de dióxido de carbono contribuindo para o efeito estufa. Um material de partida biológico contendo heteroátomos serve de acordo com a invenção como uma fonte de matéria-prima totalmente nova para óleos básicos saturados de alta qualidade.Advantages of the Invention The process of the invention, and the product obtained, have a number of advantages, including for example the use of renewable raw materials instead of non-renewable feedstocks to reduce carbon dioxide emissions by contributing to greenhouse effect. A heteroatom-containing biological starting material according to the invention serves as a totally new source of raw material for high quality saturated base oils.
Os materiais de partida do processo da invenção estão disponíveis no mundo inteiro, e além disso, a utilização do processo não está limitada por investimentos iniciais significantes, em contraste por exemplo com a tecnologia de GTL.The process starting materials of the invention are available worldwide, and furthermore, the use of the process is not limited by significant initial investments, in contrast to for example GTL technology.
Os produtos do processo inventivo são neutros em dióxido de carbono com respeito ao emprego e disposição destes, quer dizer, eles não aumentam a carga de dióxido de carbono da atmosfera, em contraste com produtos derivados de materiais de partida fósseis. O óleo básico preparado de acordo com a presente invenção é hidroliticamente mais estável e tem uma estrutura que não se decompõe sob condições úmidas, ao contrário dos ésteres e outros óleos básicos que contêm heteroátomos, tais como dímeros de álcool graxo. Além disso, a resistência à oxidação de hidrocarbonetos saturados é melhor que a de óleos básicos correspondentes que contêm grupos não saturados com base em dímeros de ácido graxo ou álcool graxo, ou óleos básicos de éster. Um componente de hidrocarboneto saturado não é decomposto tão facilmente quanto ésteres que formam ácidos corrosivos. Um componente de hidrocarboneto não polar e saturado é obtido empregando-se o processo da invenção removendo-se o oxigênio de álcoois, ésteres, ou ácidos carboxílicos na etapa de desoxigenação assim como os heteroátomos de quaisquer impurezas da matéria-prima de alimentação. A oligomerização de derivados de ácido car-boxílico produz uma estrutura que tem ramificações formadas por ligações de carbono-carbono em seguida à desoxigenação. Na oligomerização de C12:1 - C20:1, os tamanhos das ramificações obtidas são tipicamente de C3 a C11. Tais hidrocarbonetos têm pontos de derramamento muito baixos favoráveis para aplicações de óleo básico, e por conseguinte o produto é líquido a temperaturas muito baixas, e além disso, tem um índice de viscosidade superior. O produto de hidrocarboneto saturado produzido é um componente adequado de óleos básicos sem quaisquer limitações de misturação, e além disso, é compatível com aditivos de lubrificante. O óleo básico da invenção é dotado com propriedades técnicas superiores quando comparado aos óleos de hidrocarboneto convencionais da classe de viscosidade correspondente, particularmente em casos onde KV100 é de 4 a 7 mm2/s. A faixa de ebulição reduzida indica que o produto não contém nenhuma fração leve inicial, significando moléculas consideravelmente mais leves do que a média mostrada como volatilidade diminuída do produto e resultando em emissões reduzidas em aplicações práticas. O produto de óleo básico não contém "cauda" de destilação pesada significando t as moléculas consideravelmente mais pesadas do que a média, resultando em excelentes propriedades de baixa temperatura do produto.The products of the inventive process are carbon dioxide neutral with respect to their use and disposition, that is, they do not increase the carbon dioxide charge of the atmosphere, in contrast to products derived from fossil starting materials. The base oil prepared according to the present invention is hydrolytically more stable and has a structure that does not decompose under wet conditions, unlike esters and other heteroatom-containing base oils, such as fatty alcohol dimers. In addition, the oxidation resistance of saturated hydrocarbons is better than that of corresponding base oils containing unsaturated groups based on fatty acid or fatty alcohol dimers, or ester base oils. A saturated hydrocarbon component is not as easily decomposed as corrosive acid-forming esters. A non-polar saturated hydrocarbon component is obtained by employing the process of the invention by removing oxygen from alcohols, esters, or carboxylic acids in the deoxygenation step as well as heteroatoms from any feedstock impurities. Oligomerization of carboxylic acid derivatives produces a structure that has branches formed by carbon-carbon bonds following deoxygenation. In C12: 1 - C20: 1 oligomerization, the branch sizes obtained are typically from C3 to C11. Such hydrocarbons have very low pour points favorable for base oil applications, and therefore the product is liquid at very low temperatures, and moreover, has a higher viscosity index. The saturated hydrocarbon product produced is a suitable component of base oils without any mixing limitations, and furthermore is compatible with lubricant additives. The base oil of the invention is endowed with superior technical properties as compared to conventional hydrocarbon oils of the corresponding viscosity class, particularly in cases where KV100 is 4 to 7 mm2 / s. The reduced boiling range indicates that the product contains no initial light fraction, meaning considerably lighter than average molecules shown as decreased product volatility and resulting in reduced emissions in practical applications. The base oil product does not contain heavy distillation "tail" meaning t the molecules are considerably heavier than average, resulting in excellent low temperature properties of the product.
Para o óleo básico da invenção, o número de carbonos e faixas de ebulição são regulados pela composição de matéria-prima de alimentação. Para óleos básicos da técnica anterior, a faixa de ebulição é ajustada por destilação do produto para obter-se uma fração tendo a viscosidade ci-nemática desejada. É preferível para os lubrificantes terem óieos básicos com números de carbono reduzidos e por conseguinte faixas de ebulição reduzidas, e por conseguinte, as composições contêm moléculas de tamanhos similares que se comportam sob condições diferentes de um modo similar.For the base oil of the invention, the number of carbons and boiling ranges are regulated by the feedstock composition. For prior art base oils, the boiling range is adjusted by distillation of the product to obtain a fraction having the desired kinematic viscosity. It is preferable for the lubricants to have basic oils with reduced carbon numbers and therefore reduced boiling ranges, and therefore the compositions contain molecules of similar size that behave under different conditions in a similar manner.
Para o óleo básico ou componente de óleo básico, o índice de viscosidade alto indica que a quantidade do melhorador do índice de viscosidade tipicamente empregado em composições lubrificantes pode ser reduzida. Geralmente é sabido que por exemplo em óleos de motores, o componente VII é a causa principal quanto a sujeira do motor. Além disso, a redução das quantidades de VII resulta em economias significantes em custos.For the base oil or base oil component, the high viscosity index indicates that the amount of viscosity index improver typically employed in lubricating compositions may be reduced. It is generally known that for example in engine oils, component VII is the main cause for engine dirt. In addition, reducing the quantities of VII results in significant cost savings.
Comparados aos óleos básicos convencionais derivados de óleo bruto, nenhum enxofre ou nitrogênio está presente nos referidos produtos. O processo baseado em materiais de partida purificados derivados de ácidos graxos naturais permite o emprego seguro de produtos em aplicações semelhantes onde os usuários são expostos ao referido óleo ou vapor do óleo. Além disso, a resposta do produto da invenção à agentes antioxidantes e agentes diminuindo o ponto de derramamento é excelente, desse modo permitindo o emprego mais longo dos lubrificantes preparados do referido óleo básico, assim como o emprego destes sob condições de tempo frio.Compared to conventional base oils derived from crude oil, no sulfur or nitrogen is present in these products. The process based on purified starting materials derived from natural fatty acids allows the safe use of products in similar applications where users are exposed to said oil or oil vapor. Moreover, the response of the product of the invention to antioxidant agents and pour point lowering agents is excellent, thereby allowing longer use of the prepared lubricants of said base oil as well as their use under cold weather conditions.
Comparado aos ésteres, o óleo básico da invenção é mais compatível com componentes de óleo básico convencionais derivados de óleo bruto e com outros óleos básicos de hidrocarboneto, também com aditivos de lubrificante. Além disso, não há nenhum problema semelhante com elas- tômeros tais como materiais de vedação como encontrados para ésteres.Compared to esters, the base oil of the invention is more compatible with conventional base oil components derived from crude oil and other hydrocarbon base oils, also with lubricant additives. In addition, there is no similar problem with elastomers such as sealing materials as found for esters.
As vantagens do óleo básico da invenção incluem o fato de que ele cumpre com as exigências para óleos básicos de acordo com o Grupo II do API, de preferência Grupo III, e pode ser empregado em composições de óleos de motores como outros óleos básicos de classificação de Grupo II ou III do API, de acordo com mesmas regras de troca de óleo. O óleo básico da invenção é derivado de recursos naturais renováveis como claramente observado a partir do conteúdo do isótopo 14C do produto. O conteúdo do isótopo 14C do produto é pelo menos 100% para produtos de origem biológica, e 0% para produtos derivados de óleo bruto. A proporção do componente de óleo básico de origem biológica também pode ser determinada com base no conteúdo do isótopo 14C do óleo básico com uma precisão de pelo menos 1%.Advantages of the base oil of the invention include the fact that it meets the requirements for API Group II base oils, preferably Group III, and may be employed in engine oil compositions as other classification base oils. API Group II or III according to the same oil change rules. The base oil of the invention is derived from renewable natural resources as clearly observed from the 14C isotope content of the product. The 14C isotope content of the product is at least 100% for products of biological origin, and 0% for products derived from crude oil. The proportion of the base oil component of biological origin may also be determined based on the isotope content 14C of the base oil to an accuracy of at least 1%.
As propriedades de baixa temperatura e o número cetânico do destilado intermediário produzido pelo processo da invenção, adequado como um combustível diesel, também são excelentes, sendo o destilado intermediário por conseguinte adequado em aplicações de baixa temperatura exigidas.The low temperature properties and the ketone number of the intermediate distillate produced by the process of the invention suitable as a diesel fuel are also excellent, and the intermediate distillate is therefore suitable in required low temperature applications.
Com a etapa de pré-hidrogenação opcional, reações colaterais de ligações duplas tais como polimerização, formação de anel, e aromatiza-ção podem ser diminuídas, sendo as referidas reações colaterais prejudiciais às propriedades de viscosidade dos produtos e causando a formação de coque no catalisador de HDO.With the optional prehydrogenation step, double bond side reactions such as polymerization, ring formation, and aromatization can be reduced, said side reactions being detrimental to the viscosity properties of the products and causing coke formation in the catalyst. from HDO.
Por meio de uma reciclagem opcional dos componentes de matéria-prima de alimentação não reagidos, mais reações das ligações duplas podem ser obtidas para melhorar a produção do produto.By optional recycling of unreacted feedstock components, further double bond reactions can be obtained to improve product production.
Em vez de ou além de materiais de partida biológicos, compostos sintéticos que têm uma estrutura química correspondente também podem ser empregados na invenção como a alimentação.Instead of or in addition to biological starting materials, synthetic compounds having a corresponding chemical structure may also be employed in the invention as food.
As propriedades dos componentes de hidrocarboneto produzidos de acordo com a invenção, e descritos nos exemplos seguintes são excelentes, e além disso, as faixas do número de carbonos e faixas de destila- ção são muito reduzidas. O processo da invenção fornece uma estrutura molecular que tem propriedades de viscosidade superiores e excelentes propriedades de baixa temperatura. Os produtos são bem-adequados como óleos básicos sem limitações de misturação, e além disso, os produtos também são compatíveis com aditivos de lubrificante. A invenção é ilustrada agora por meio dos exemplos seguintes. O propósito não é, entretanto, limitar o escopo desta para as modalidades descritas ou combinações destas. A invenção também pode ser executada de outra forma do que do modo especificamente descrito sem afastar-se das reivindicações anexas.The properties of the hydrocarbon components produced according to the invention and described in the following examples are excellent, and furthermore, the carbon number ranges and distillation ranges are very small. The process of the invention provides a molecular structure that has superior viscosity properties and excellent low temperature properties. The products are well-suited as base oils without mixing limitations, and in addition, the products are also compatible with lubricant additives. The invention is now illustrated by the following examples. The purpose is not, however, to limit its scope to the described embodiments or combinations thereof. The invention may also be carried out otherwise than as specifically described without departing from the appended claims.
Exemolos Exemplo 1 Preparação de um componente de hidrocarboneto de óleo vegetal Matéria-prima de alimentação que contém 200 ml de óleo de soja, 6 g de catalisador de montmorilonita, e 5 ml de água destilada, foi carregada em reator de Parr de alta pressão. A temperatura foi aumentada para 270°C e o óleo foi deixado oligomerizar desse modo misturando lentamente durante 7 horas.Examples Example 1 Preparation of a vegetable oil hydrocarbon component Feedstock containing 200 ml of soybean oil, 6 g of montmorillonite catalyst, and 5 ml of distilled water was charged to a high pressure Parr reactor. The temperature was increased to 270 ° C and the oil was allowed to oligomerize thereby slowly mixing for 7 hours.
Depois disso, na etapa de HDO, a mistura oligomerizada acima foi hidrogenada no reator de Parr de alta pressão empregando-se catalisador de NÍM0/AI2O3 ativado e seco para produzir i-parafina. 200 ml de mistura de óleo de soja oligomerizado foram hidrogenados a 325°C, sob uma pressão de hidrogênio de 5 MPa, até que nenhum grupo ácido fosse detectado no espectro de FTIR da amostra. A mistura reacíonal foi misturada a 300 rpm. O produto final foi destilado, e principalmente C36 parafina ramificada e cíclica foi obtida como 0 produto.Thereafter, in the HDO step, the above oligomerized mixture was hydrogenated in the high pressure Parr reactor using activated dry NIM / Al2 O3 catalyst to produce i-paraffin. 200 ml oligomerized soybean oil mixture was hydrogenated at 325 ° C under a hydrogen pressure of 5 MPa until no acidic group was detected in the FTIR spectrum of the sample. The reaction mixture was mixed at 300 rpm. The final product was distilled, and mainly cyclic branched C36 paraffin was obtained as the product.
As propriedades do componente de hidrocarboneto obtido são mostradas na Tabela 3. Os componentes de hidrocarboneto também podem ser produzidos de uma maneira similar a partir de outros óleos vegetais e de óleos de peixe compreendendo ligações duplas.The properties of the obtained hydrocarbon component are shown in Table 3. Hydrocarbon components can also be produced in a similar manner from other vegetable oils and fish oils comprising double bonds.
Exemplo 2 Preparação de um componente de hidrocarboneto de ésteres de metila de ácidos carboxflicos derivados de óleo de soía O óleo de soja foi pré-tratado por transesterificação com metanol sob condições básicas, a temperatura de 70°C sob uma pressão de 0,1 MPa na presença de um catalisador de metóxido de sódio em duas etapas. Ésteres de metila de ácidos carboxílicos foram purificados por lavagem com um ácido e água, e em seguida eles foram secados. A composição de ácido carboxílico do éster de metila derivado de óleo de soja ficou como segue: C16:0,11%; C18:2,20%; C18:1,8%; C18:2, 54%; e C18:3, 6%. A mistura de éster de metila de ácido carboxílico obtida acima foi oligomerizada em um reator de Parr de alta pressão. 200 ml da matéria-prima de alimentação e 6 g de catalisador de bentonita foram introduzidos no reator, o reator foi pressurizado duas vezes com nitrogênio para remover oxigênio, em seguida a temperatura foi aumentada para 350°C, e a mistura de éster de metila de ácido carboxílico foi deixada oligomerizar enquanto misturando lentamente durante 7,2 horas. Ésteres de metila monoméricos, diméricos, e triméricos foram separados da mistura reacional empregando-se uma coluna de sílica.Example 2 Preparation of a hydrocarbon component of soya oil derived carboxylic acid methyl esters Soybean oil was pretreated by transesterification with methanol under basic conditions at a temperature of 70 ° C under a pressure of 0.1 MPa in the presence of a two-step sodium methoxide catalyst. Carboxylic acid methyl esters were purified by washing with an acid and water, and then they were dried. The carboxylic acid composition of the soybean-derived methyl ester was as follows: C16: 0.11%; C18: 2.20%; C18: 1.8%; C18: 2.54%; and C18: 3.6%. The carboxylic acid methyl ester mixture obtained above was oligomerized in a high pressure Parr reactor. 200 ml of feedstock and 6 g of bentonite catalyst were introduced into the reactor, the reactor was pressurized twice with nitrogen to remove oxygen, then the temperature was raised to 350 ° C, and the methyl ester mixture of carboxylic acid was allowed to oligomerize while slowly mixing for 7.2 hours. Monomeric, dimeric and trimeric methyl esters were separated from the reaction mixture using a silica column.
Em seguida, os ésteres de metila diméricos e triméricos obtidos acima foram respectivamente hidrogenados como descrito no exemplo 1, e o produto final foi destilado, desse modo produzindo 26% , em peso, de C36 parafina ramificada e cíclica, e 15% em peso, de C54 parafina ramificada e cíclica.Then the dimeric and trimeric methyl esters obtained above were respectively hydrogenated as described in example 1, and the final product was distilled, thereby yielding 26 wt% cyclic branched paraffin C36 and 15 wt%. C54 cyclic branched paraffin wax.
As propriedades do componente de hidrocarboneto obtido são apresentadas na Tabela 3. As propriedades do produto são excelentes, sendo a distribuição molecular muito reduzida. Os componentes de hidrocarboneto também podem ser produzidos de uma maneira similar de outros ésteres de metila de ácidos carboxílicos de origem vegetal, piscosa ou animal compreendendo várias ligações duplas. A produção do processo pode ser melhorada por reciclagem dos monômeros não reagidos.The properties of the obtained hydrocarbon component are presented in Table 3. The properties of the product are excellent, with a very small molecular distribution. Hydrocarbon components may also be made in a similar manner to other methyl esters of carboxylic acids of plant, piscine or animal origin comprising various double bonds. Process yield can be improved by recycling unreacted monomers.
Exemplo 3 Preparação de um componente de hidrocarboneto de ácidos carboxílicos derivados de óleo alto Na etapa de pré-tratamento, ácidos carboxílicos livres de óleo alto foram destilados. Depois disso, os ácidos carboxílicos foram oligomeri-zados em uma reator de Parr de alta pressão. 200 g do matéria-prima de alimentação (ácidos de carboxílico), 16 g de catalisador de montmorilonita, e 10 g de água foram introduzidas no reator, A temperatura foi aumentada para 255°C, e os ácidos carboxílicos foram deixados a oligomerizar enquanto misturando lentamente durante 3 horas. A mistura foi resfriada, e o catalisador foi filtrado. Os monômeros foram separados dos dímeros e trímeros (ácidos) da mistura reacional empregando-se uma coluna de sílica. A produção do dímero de ácido carboxílico foi 45%, em peso.Example 3 Preparation of a hydrocarbon component of high oil derived carboxylic acids In the pretreatment step, high oil free carboxylic acids were distilled. Thereafter, the carboxylic acids were oligomerized in a high pressure Parr reactor. 200 g of feedstock (carboxylic acids), 16 g of montmorillonite catalyst, and 10 g of water were introduced into the reactor. The temperature was increased to 255 ° C, and the carboxylic acids were allowed to oligomerize while mixing. slowly for 3 hours. The mixture was cooled, and the catalyst was filtered. The monomers were separated from the dimers and trimers (acids) of the reaction mixture using a silica column. The yield of the carboxylic acid dimer was 45% by weight.
Na etapa de HDO, a fração contendo dímeros foi hidrogenada como no Exemplo 1 até que nenhum pico de ácido carboxílico estivesse presente no espectro de FTIR. Tanto a parafina ramificada quanto a cíclica foram obtidas como o produto.In the HDO step, the dimer-containing fraction was hydrogenated as in Example 1 until no carboxylic acid peaks were present in the FTIR spectrum. Both branched and cyclic paraffin were obtained as the product.
As propriedades do componente de hidrocarboneto obtido são apresentadas na Tabela 3. Os componentes de hidrocarboneto também podem ser produzidos de uma maneira similar de ácidos carboxílicos livres derivados de outros óleos do que de óleo alto, ou de ácidos carboxílicos hidro-lisados de óleo vegetal ou de peixe, ou gorduras animais, os referidos ácidos compreendendo ligações duplas.The properties of the obtained hydrocarbon component are presented in Table 3. Hydrocarbon components can also be produced in a similar manner to free carboxylic acids derived from oils other than high oil, or hydrolyzed vegetable oil or fish or animal fats, said acids comprising double bonds.
Exemplo 4 Preparação de um componente de hidrocarboneto de ácidos carboxílicos derivados de óleo alto, utilizando pré-hidroaenacão Na etapa de pré-tratamento, ácidos carboxílicos livres de óleo alto foram destilados. Então, a matéria-prima de alimentação compreendeu 30% de C18:1, 42% de C18:2, e 9% de C18:3 de ácidos carboxílicos, em peso. Além disso, a matéria-prima de alimentação continha 2% de ácidos de resina. Os ácidos carboxílicos de óleo alto foram oligomerizados em uma reator de Parr de alta pressão. 200 g da mistura de alimentação, 16 g de um catalisador de montmorilonita, e 10 g de água foram carregados em um reator. Para a remoção de oxigênio, a pressão de nitrogênio foi aumentada para 0,5 MPa, e a mistura foi agitada a 600 rpm durante um momento. A pressão foi liberada, e a pressurização com nitrogênio foi repetida. Em seguida a temperatura foi aumentada para 225°C, e os ácidos carboxílicos foram deixados a oligomerizar enquanto misturando lentamente durante duas horas. O produto foi resfriado, e o catalisador foi filtrado. Os monômeros, dímeros, e trímeros (ácidos) foram separados da mistura reacional empregando-se uma coluna de sílica. A produção do dímero de ácido carboxílico foi 45%, em peso.Example 4 Preparation of a hydrocarbon component of high oil derived carboxylic acids using prehydroenation In the pretreatment step, high oil free carboxylic acids were distilled. Then, the feedstock comprised 30% C18: 1, 42% C18: 2, and 9% C18: 3 carboxylic acids by weight. In addition, the feedstock contained 2% resin acids. High oil carboxylic acids were oligomerized in a high pressure Parr reactor. 200 g of the feed mixture, 16 g of a montmorillonite catalyst, and 10 g of water were charged to a reactor. For oxygen removal, the nitrogen pressure was increased to 0.5 MPa, and the mixture was stirred at 600 rpm for a moment. The pressure was released, and the pressurization with nitrogen was repeated. Then the temperature was increased to 225 ° C, and the carboxylic acids were allowed to oligomerize while slowly mixing for two hours. The product was cooled, and the catalyst was filtered. The monomers, dimers, and trimers (acids) were separated from the reaction mixture using a silica column. The yield of the carboxylic acid dimer was 45% by weight.
Antes da etapa de HDO, as ligações duplas dos dímeros obtidos acima foram hidrogenados empregando-se um catalisador de NÍM0/AI2O3 pressulfurizado em uma reator de Parr de alta pressão de 450 ml. A pré-hidrogenação foi executada empregando-se um catalisador seco e ativado a 230°C, sob uma pressão de hidrogênio de 5 MPa durante a misturação a 300 rpm. A hidrogenação dos dímeros continuou até que nenhuma ligação dupla fosse observada no espectro de FTIR.Prior to the HDO step, the double bonds of the dimers obtained above were hydrogenated by employing a pressulfurized NIM0 / Al2O3 catalyst in a 450 ml high pressure Parr reactor. Prehydrogenation was performed using a dry, activated catalyst at 230 ° C under a hydrogen pressure of 5 MPa during mixing at 300 rpm. Hydrogenation of the dimers continued until no double bond was observed in the FTIR spectrum.
Os dímeros foram hidrogenados na etapa de HDO como no E-xemplo 1, até que 0 pico de ácido carboxílico desaparecesse do espectro de FTIR, seguido por filtragem do produto parafínico diatomito. Igualmente C34, C35, C36 parafinas ramificadas e cíclicas foram obtidas como os produtos finais.The dimers were hydrogenated in the HDO step as in Example 1 until the carboxylic acid peak disappeared from the FTIR spectrum, followed by filtration of the diatomite paraffinic product. Also C34, C35, C36 branched and cyclic paraffins were obtained as the end products.
As propriedades dos componentes de hidrocarboneto obtidas estão apresentadas na Tabela 3. As propriedades do componente de hidrocarboneto são excelentes, sendo a distribuição molecular muito reduzida. Os componentes de hidrocarboneto também podem ser produzidos de uma maneira similar de ácidos carboxílicos derivados de outros óleos do que de óleo alto, ou de ácidos carboxílicos hidrolisados de óleo vegetal ou de peixe, ou gorduras animais, os referidos ácidos compreendendo ligações duplas. Exemplo 5 Preparação de um componente de hidrocarboneto de ésteres de metila de ácidos carboxílicos derivados de óleo de soia. e Pineno alfa O óleo de soja foi transesterificado com metanol como no Exem- pio 2, desse produzindo ésteres de metila de ácidos carboxílicos. A mistura reacional foi purificada por meio de lavagem com um ácido e água. Finalmente, o éster de metila de ácido carboxílico foi secado. A composição de ácido carboxílico do éster de metila foi como segue: C16:0, 11%; C18:0, 20%; C18:1,8%; C18:2, 54%; e C18:3, 6%. O éster metila de óleo de soja obtido acima foi oligomerizado com pineno alfa, a ração molecular sendo 2:1 respectivamente, em um reator de Parr de alta pressão empregando 8% de um catalisador de bentonita, e 4% de água. 200 ml da mistura de matéria-prima de alimentação foram carregados no reator. A remoção de oxigênio foi feita como no exemplo 4. A temperatura e a pressão foram respectivamente aumentadas para 310°C, e 2MPa, e o éster de metila de óleo de soja foi deixado oligomerizar com pineno alfa ao mesmo tempo que misturando-se lentamente durante 6 horas. O produto oligomerizado foi submetido à hidrodesoxigenação como descrito no Exemplo 1. Os monômeros foram separados do produto final através de destilação, desse modo produzindo C28 isoparafina “ramificada por pineno", e uma mistura de dímeros e trímeros parafínicos de éster de metila de ácido carboxílico. As propriedades do componente de hidrocar-boneto obtido como o produto são apresentadas na Tabela 3. Componentes de hidrocarboneto ramificados também podem ser produzidos de uma maneira similar de outros ácidos carboxílicos de origem vegetal, animal ou pis-cosa, ou gorduras, os referidos ácidos compreendendo várias ligações duplas, ou ésteres de metila de ácidos carboxílicos e compostos adequados com tamanhos moleculares pequenos, de preferência de origem biológica. Exemplo 6 Preparação de um componente de hidrocarboneto pesado de ácidos carboxílicos de óleo alto Óleo alto foi oligomerizado como no Exemplo 3, com a exceção que a reação foi realizada durante misturação lenta durante 7 horas. Os trímeros foram separados dos dímeros e monômeros da mistura reacional empregando-se uma coluna de sílica.The properties of the hydrocarbon components obtained are presented in Table 3. The properties of the hydrocarbon component are excellent with the molecular distribution being very low. The hydrocarbon components may also be produced in a similar manner from carboxylic acids derived from oils other than high oil, or from hydrolyzed vegetable or fish oil carboxylic acids, or animal fats, said acids comprising double bonds. Example 5 Preparation of a hydrocarbon component of soya oil-derived carboxylic acid methyl esters. and Pinene alfa Soybean oil was transesterified with methanol as in Example 2, thereby producing methyl esters of carboxylic acids. The reaction mixture was purified by washing with an acid and water. Finally, the carboxylic acid methyl ester was dried. The methyl ester carboxylic acid composition was as follows: C16: 0.11%; C18: 0.20%; C18: 1.8%; C18: 2.54%; and C18: 3.6%. The soybean oil methyl ester obtained above was oligomerized with pinene alfa, the molecular ration being 2: 1 respectively, in a high pressure Parr reactor employing 8% bentonite catalyst, and 4% water. 200 ml of the feedstock mixture was loaded into the reactor. Oxygen removal was done as in Example 4. Temperature and pressure were respectively increased to 310 ° C, and 2MPa, and soybean methyl ester was allowed to oligomerize with pinene alpha while slowly mixing. for 6 hours. The oligomerized product was subjected to hydrodeoxygenation as described in Example 1. The monomers were separated from the final product by distillation, thereby producing "pinene-branched" isoparaffin C28, and a mixture of carboxylic acid methyl ester paraffinic dimers and trimers. The properties of the hydrocarbon component obtained as the product are presented in Table 3. Branched hydrocarbon components may also be produced in a similar manner to other carboxylic acids of vegetable, animal or piscine origin, or fats, said acids comprising various double bonds, or methyl esters of carboxylic acids and suitable compounds of small molecular size, preferably of biological origin Example 6 Preparation of a heavy hydrocarbon component of high oil carboxylic acids High oil was oligomerized as in Example 3 , except that the reaction was performed during slow mixing for 7 hours. The trimers were separated from the dimers and monomers of the reaction mixture using a silica column.
Os trímeros obtidos acima foram hidrogenados em uma etapa de HDO como no Exemplo 1 até que nenhum pico de ácido carboxílico estivesse presente no espectro de FTIR. Tanto a parafina ramificada quanto a cíclica foram obtidas como o produto. As propriedades do produto são mostradas na Tabela 3. Componentes de hidrocarboneto também podem ser produzidos de uma maneira similar de ácidos carboxílicos livres derivados de outros óleos do que de óleo alto, ou de ácidos carboxílicos hidrolisados de óleo vegetal ou de peixe, ou gorduras animais, os referidos ácidos compreendendo ligações duplas.The trimers obtained above were hydrogenated in an HDO step as in Example 1 until no carboxylic acid peaks were present in the FTIR spectrum. Both branched and cyclic paraffin were obtained as the product. The properties of the product are shown in Table 3. Hydrocarbon components may also be produced in a similar manner to free carboxylic acids derived from oils other than high oil, or hydrolyzed carboxylic acids from vegetable or fish oil, or animal fats. said acids comprising double bonds.
Tabela 3 Propriedades dos componentes de hidrocarboneto processados_____________ Tabela 4. Propriedades de óleos básicos da técnica anterior HC-CDW = hidrocraqueado, óleo básico isomerizado por cera Exemplo 7 Demonstração da origem biológica do componente de hidrocarboneto O componente de hidrocarboneto de origem biológica do exemplo 6 foi pesado em um óleo básico derivado de óleo mineral do Grupo III, e misturou completamente. Para a primeira amostra, 0,5014 g do componente de hidrocarboneto de origem biológica foi pesado, e componente de óleo básico do Grupo II foi adicionado em uma quantidade para obter um peso total de 10,0 g; para a segunda amostra, 1,0137 g do componente de hidro- 'carboneto de origem biológica foi pesado, e componente de óleo básico do Grupo que II foi adicionado em uma quantia para obter um peso total de 10,0232 g. Os resultados medidos estão na Tabela 5, baixo. Os resultados são expressos como "por cento de carbono moderno", baseado no conteúdo de carbono radioativo da atmosfera em 1950. No momento, porcentagem de carbono moderno na atmosfera é aproximadamente 107%. &13 C valores apresentam a relação de isótopos de carbono estáveis 13C/12C. Por meio deste valor, o fracionamento de isótopo ocorre na amostra de processo de tratamento e pode ser corrigido. Resultados atuais são apresentados na última coluna. O método é ASTM D6866.Table 3 Properties of processed hydrocarbon components_____________ Table 4. Properties of prior art base oils HC-CDW = hydrocracked, wax isomerized base oil Example 7 Demonstration of the biological origin of the hydrocarbon component The biological origin hydrocarbon component of Example 6 was weighed into a Group III mineral oil base oil, and mixed thoroughly. For the first sample, 0.5014 g of the hydrocarbon component of biological origin was weighed, and Group II base oil component was added in an amount to obtain a total weight of 10.0 g; For the second sample, 1.0137 g of the hydroxy carbide component of biological origin was weighed, and base oil component of Group II was added in an amount to obtain a total weight of 10.0232 g. The measured results are in Table 5, below. Results are expressed as "percent modern carbon" based on the radioactive carbon content of the atmosphere in 1950. At present, the percentage of modern carbon in the atmosphere is approximately 107%. & 13 C values show the stable carbon isotope ratio 13C / 12C. By this value, isotope fractionation occurs in the treatment process sample and can be corrected. Current results are presented in the last column. The method is ASTM D6866.
Tabela 5 Resultados de carbono radioativo Exemplo 8 Distribuição do número de carbonos ■ Ι·*ϊ A distribuição do número de carbonos dos óleos básicos de a-cordo com invenção é descrita mais reduzida do que a dos óleos básicos convencionais. Os óleos básicos da invenção contêm quantidade elevada de frações de C34 - C36 de ebulição elevada comparados aos produtos convencionais da mesma faixa de viscosidade (KV100 aproximadamente 4 cSt), como mostrado na Figura 2. A distribuição do número de carbonos é determinada por FIMS. A amostra da análise de FIMS é aquela do exemplo 4 com alimentação de ácido graxo de C18 óleo alto. Além da hidrodesoxigenação para produzir compostos de C36, também descarboxilação/descarbonilação conduzem a compostos de C35/C34 parafínicos {HDO-descarboxilação/des-carbonilação combinadas).Table 5 Radioactive carbon results Example 8 Carbon number distribution ■ The carbon number distribution of the base oils of a-cordo with the invention is described lower than that of conventional base oils. The base oils of the invention contain high amount of high boiling C34 - C36 fractions compared to conventional products of the same viscosity range (approximately 4 cSt KV100) as shown in Figure 2. The carbon number distribution is determined by FIMS. The FIMS analysis sample is that of example 4 with high oil C18 fatty acid feed. In addition to hydrodeoxygenation to produce C36 compounds, decarboxylation / decarbonylation also leads to paraffinic C35 / C34 compounds (combined HDO-decarboxylation / decarbonylation).
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