ES2862192T3 - Combustible diésel que comprende 5-nonanona - Google Patents

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Abstract

Un combustible diésel que comprende del 2,0 al 45,0 % en volumen de 5-nonanona.

Description

DESCRIPCIÓN
Combustible diésel que comprende 5-nonanona
Campo técnico
La presente invención se refiere al uso de como combustible diésel que contiene 5-nonanona. En particular, la presente invención se refiere a componentes de combustibles fósiles y/o renovables basados en 5-nonanona.
Antecedentes técnicos
La producción de componentes de combustible a partir de fuentes renovables tiene un interés creciente en vista de la producción de gases de efecto invernadero cuando se utilizan combustibles fósiles. Por lo tanto, existe un interés creciente por encontrar compuestos alternativos adecuados que puedan usarse como combustible y por encontrar métodos para mejorar el material renovable para que sea adecuado para su uso en combustible. Muchos métodos conocidos por mejorar material renovable emplean grandes cantidades de gas hidrógeno para convertir el material renovable que contiene oxígeno en composiciones de hidrocarburo adecuadas para aplicaciones de combustible. Sin embargo, dado que el gas hidrógeno se produce principalmente a partir de fuentes fósiles, todavía hay margen de mejora con respecto a los métodos que emplean menos gas hidrógeno y al mismo tiempo proporcionan componentes de combustible de alta calidad.
Las cetonas se pueden producir a partir de diversas fuentes renovables. Por ejemplo, la forma más común de producir 5-nonanona a partir de ácido levulínico (LA) es la conversión de LA en Y-valerolactona (GVL), conversión posterior de GVL en ácido pentanoico (PA), que luego se convierte en 5-nonanona.
Las cetonas se pueden producir a partir de ácidos carboxílicos mediante cetonización, método que no requiere la adición de hidrógeno pero, no obstante, reduce significativamente el contenido de oxígeno del material bioderivado. En la reacción de cetonización, el oxígeno se elimina en forma de dióxido de carbono y agua. Sin embargo, la técnica anterior todavía se enfrenta a problemas con respecto a la selectividad y la eficiencia de conversión en la producción de cetonas, en particular en la producción de 5-nonanona. Por consiguiente, los procesos para producir cetonas a partir de fuentes renovables a escala industrial y con alta selectividad y tasa de conversión son muy deseables.
Los métodos relacionados con la producción de cetonas y la producción de componentes de combustible y otros productos químicos a través de cetonas son conocidos en la técnica. Específicamente, la técnica anterior desvela varios métodos que emplean 5-nonanona como intermedio en la producción de componentes de combustible. Estos métodos generalmente emplean hidrogenación de 5-nonanona o un producto de reacción derivado de 5-nonanona para proporcionar un combustible de hidrocarburo.
Se sabe que la 5-nonanona se puede producir a partir de LA mediante GVL y ácido pentanoico. El ácido pentanoico se convierte de este modo en 5-nonanona sobre Pd/Nb2O5. El ácido pentanoico sin reaccionar es la principal impureza en la 5-nonanona, es decir, dibutilcetona (DBK). Los puntos de ebullición de la 5-nonanona y el ácido pentanoico son muy similares, de modo que la separación de estos dos compuestos mediante métodos de destilación simples es difícil. Se puede utilizar una serie de separación y destilación ultrarrápida, así como una extracción opcional con metanol, para obtener una pureza del 90 % o mayor. Sin embargo, esta técnica requiere una destilación a gran escala y consume mucha energía.
Por consiguiente, todavía hay necesidad de métodos para producir cetonas, tal como 5-nonanona, utilizando un método simplificado y que consume menos energía.
La cetonización del ácido pentanoico a 5-nonanona, seguida de hidrogenación para proporcionar nonanol y la oligomerización opcional de un alqueno tal como un non-4-eno derivado de nonanol para producir composiciones de hidrocarburo también se conocen.
El documento WO 2010/151343 A1 desvela la cetonización de ácido pentanoico a 5-nonanona y el uso de 5-nonanona como precursor para aplicaciones de combustible.
Los documentos DE 2300841 A1 y FR 2367110 A1 desvelan la adición de cetonas al combustible de gasolina como agente antidetonante. El documento US 2008/0244963 A1 desvela una composición de combustible de aviación que tiene un MON superior a 100 y que comprende cetonas. El documento EP 1589091 A1 desvela combustibles de motor que contienen etanol para motores de encendido por chispa que tienen una presión de vapor reducida, en el que el combustible de motor puede comprender una cetona.
Paul Hellier et al, "Influence of Carbonate Ester Molecular Structure on Compression Ignition Combustion and Emissions", ENERGY & FUELS., WASHINGTON, DC, EE.UU., ISSN 0887-0624, páginas 5222 - 5245, desvela una mezcla de 5-nonanona con 30 % (p/p) de n-decano que se prueba en comparación con un diésel fósil de referencia.
El documento US 4131434 A desvela un aditivo que contiene metil etil cetona. Se añade 1 parte de aditivo a 500 partes de combustible diésel.
Sumario de la invención
La presente invención se define en las reivindicaciones independientes. Se exponen realizaciones ventajosas adicionales en las reivindicaciones dependientes. Específicamente, la presente invención se refiere a uno o más de lo siguientes:
1. Un combustible diésel que comprende de 2,0 a 45,0% en volumen de 5-nonanona. En otras palabras, el combustible diésel de la presente invención (en lo sucesivo también denominado simplemente "combustible") contiene 5-nonanona. El contenido de 5-nonanona en el combustible es de 2,0 a 45,0 % en volumen.
La presente invención se refiere a un combustible que comprende 5-nonanona (que puede denominarse simplemente "cetona" a continuación).
El combustible de la presente invención es una mezcla que comprende 5-nonanona y un componente de combustible adicional. El combustible diésel de la presente invención es un combustible de motor de combustión. De manera más específica, el combustible diésel de la presente invención puede ser una mezcla de compuestos, en la que los componentes principales, preferentemente 50 % en volumen o más, son hidrocarburos que contienen de 11 a 25 átomos de carbono.
2. El combustible según el punto 1, en el que el contenido de 5-nonanona en el combustible es de 2,0 a 20,0 % en volumen, preferentemente de 2,0 -15,0 % en volumen.
3. Un método para preparar un combustible según los puntos 1 o 2, comprendiendo el método mezclar 5-nonanona con combustible convencional y/o con componentes de combustible renovable distintos de la 5-nonanona.
4. El método según el punto 3, en el que la 5-nonanona se produce mediante un método que comprende:
proporcionar una materia prima de cetonización que comprende ácido pentanoico y
realizar una reacción de cetonización mediante la conversión del ácido pentanoico en 5-nonanona en presencia de un catalizador de óxido,
en donde el catalizador de óxido comprende un óxido de metal alcalino y al menos otro óxido de metal.
El tipo de ácidos carboxílicos que está contenido en la materia prima determina la composición de la cetona, es decir, el tipo de compuesto de cetona o la composición de una mezcla de cetonas.
Es decir, en caso de que solo esté presente un tipo de ácido carboxílico, la reacción de cetonización dará como resultado un compuesto cetónico simétrico, lo que significa que R1 y R2 son iguales. Si están presentes dos ácidos carboxílicos diferentes, la reacción de cetonización dará como resultado una mezcla de dos cetonas simétricas en las que una es solo con R1 y otra con solo R2 y una cetona asimétrica. Si hay presentes tres o más ácidos carboxílicos diferentes, se obtendrá una mezcla de cetonas aún más diferentes.
5. El método según el punto 4, en el que el metal alcalino comprende potasio.
6. El método de acuerdo con los puntos 4 o 5, en el que el al menos un óxido metálico adicional se selecciona del grupo que consiste en titania, sílice, ceria, circonia y Y-alúmina, o mezclas, óxidos mixtos o soluciones sólidas de estos, preferentemente, el al menos un óxido metálico adicional se selecciona del grupo que consiste en óxido mixto de ceria-circonia, titania y una mezcla de Y-alúmina y titania.
7. Un uso de 5-nonanona para preparar un combustible según el punto 1 o 2.
Descripción detallada de la invención
En general, la presente invención se refiere al uso de 5-nonanona como componente de combustible como tal y/o como componente de alimentación para procesos de producción de combustible.
En lo sucesivo, se proporcionará una descripción detallada de la invención etapa a etapa.
Método de producción de cetonas
Se desvela un método de producción de cetona(s) contenidas en el combustible de la presente invención o utilizado para la producción de un combustible de la presente invención, específicamente a la producción de un compuesto cetónico o una mezcla de cetonas y, en particular, a la producción de un compuesto cetónico o una mezcla de cetonas a partir de una fuente renovable, con alta conversión (preferentemente más del 95 % en volumen) y con alta selectividad (preferentemente más del 95 % en volumen).
El método comprende la producción de 5-nonanona, preferentemente de una fuente renovable. El ácido levulínico (LA) es una materia prima adecuada que puede derivarse de fuentes renovables en grandes cantidades a escala industrial.
Una ruta de reacción esquemática para producir 5-nonanona a partir de LA, que puede emplearse en el método, es la siguiente:
Figure imgf000004_0001
LA=acido levulinico GVL = gamma PA=acido pentanoico 5-nonanona
va ero actona producto de cetomzacion
Otras cetonas también pueden derivar de LA u otras fuentes, por ejemplo, a través de intermedios de ácido carboxílico que tienen de 2 a 6 átomos de carbono.
Se conocen en la técnica métodos para producir ácido pentanoico (PA) y otros ácidos carboxílicos a partir de LA u otras fuentes con conversión razonable y en la presente invención se puede emplear cualquier método conocido para producir ácidos carboxílicos. En una realización, el LA derivado de una fuente renovable se somete a hidrogenación para producir GVL. La GVL se convierte posterior o simultáneamente en ácido pentanoico mediante hidrogenación. El catalizador para su uso en la reacción de hidrogenación es, preferentemente, un catalizador bifuncional, que contiene funcionalidad ácida (que tiene, por ejemplo, zeolitas, SAPO o IER como componente catalizador) y funcionalidad metálica (que tiene, por ejemplo, Pt o Pd como componente catalizador) de modo que la apertura del anillo de GVL a ácido pentenoico e hidrogenación del ácido pentenoico a PA puede transcurrir simultáneamente.
Puede emplearse cualquier otro esquema de reacción para producir el ácido carboxílico, tal como ácido pentanoico, preferentemente a partir de una fuente renovable, por ejemplo, hidroformilación de (bio)buteno u oxidación de nparafina. Además, el esquema de reacción no se limita a las rutas que emplean LA como materia prima, aunque se prefiere esta ruta en vista de la disponibilidad de LA en grandes cantidades.
La técnica anterior desvela varios métodos para producir cetonas, por ejemplo, métodos para producir 5-nonanona a partir de ácido pentanoico. Sin embargo, ninguna de las técnicas de la técnica anterior consigue tanto una alta selectividad como una alta conversión. Específicamente, los métodos conocidos para producir 5-nonanona logran una selectividad de, como máximo, el 90 %, en donde el residuo principal es ácido pentanoico (PA). Esto causa problemas en el procedimiento posterior. O bien, el PA debe separarse utilizando métodos complicados o el PA conduce a reacciones secundarias en el procesamiento posterior. Surgen problemas similares cuando se convierten otros ácidos carboxílicos o mezclas de ácidos carboxílicos en cetonas.
El método de producción de cetonas, sin embargo, emplea un catalizador de óxido específico que comprende un óxido de metal alcalino y al menos un óxido metálico adicional que es diferente del óxido de metal alcalino y logra una conversión casi completa, tal como más del 95 % en volumen en relación con todos los productos de reacción líquidos, del ácido carboxílico en la cetona. Por consiguiente, no hay necesidad de técnicas de separación complicadas que mejoren la eficiencia energética global del proceso.
El catalizador de óxido puede ser un óxido mixto, un óxido en solución sólida o un catalizador en el que un óxido metálico está soportado sobre otro óxido metálico. El óxido de metal alcalino puede estar soportado sobre al menos otro óxido metálico. El catalizador de óxido puede además estar soportado sobre un soporte que no sea un óxido metálico.
El óxido de metal alcalino es K2O, que ha demostrado proporcionar una excelente eficiencia de conversión.
El al menos un óxido metálico adicional se puede seleccionar del grupo que consiste en titania, sílice, ceria, circonia y Y-alúmina, o mezclas, óxidos mixtos o soluciones sólidas de estos. El óxido metálico puede ser una mezcla de óxido mixto de ceria-circonia, titania, o una mezcla de alúmina y titania. El al menos un óxido metálico adicional puede comprender al menos titania. Se prefiere particularmente que el catalizador de óxido sea K2O/TO 2, catalizador con el cual se ha conseguido una buena conversión.
La reacción se puede llevar a cabo en un reactor de tipo discontinuo o en un reactor de tipo de flujo continuo. La temperatura de reacción puede estar en el intervalo de 300 °C a 450 °C, preferentemente, dentro del intervalo de 360 °C a 390 °C.
La velocidad espacial horaria en peso WHSV puede estar en el intervalo de 0,2 h'1 hasta 5,0 h'1 dependiendo del dimensionamiento de los parámetros del proceso. La presión (absoluta) puede estar en el intervalo de 0,1 MPa (1,0 bares) a 2,5 MPa (25,0 bares), por ejemplo 1 MPa (10 bares) ± 0,2 MPa (2 bares) o 2 MPa (20 bares) ± 0,2 MPa (2 bares).
La reacción se puede llevar a cabo en presencia de un gas portador tal como nitrógeno, hidrógeno, dióxido de carbono, vapor de agua (H2O) o metano, preferentemente H2, CO2 o H2O. Estos gases pueden mezclarse en la mezcla de reacción y/o pueden formarse en el transcurso de la reacción. El gas portador puede usarse para expulsar productos de reacción gaseosos o volátiles de la mezcla de productos, tales como H2O o CO2.
Además, se puede utilizar un disolvente en la reacción. La reacción no requiere la presencia de un disolvente. Si la reacción se realiza en presencia de una base, el contenido del mismo es del 50 % en volumen o menos. Además, es preferible que no se utilice disolvente.
Aunque no se desea quedar ligado a teoría alguna, el método de producción de cetona se denomina generalmente reacción de cetonización. El método de producción de cetonas proporciona el beneficio de que un producto con una alta deficiencia de oxígeno, con un contenido de oxígeno de aproximadamente el 11 % en peso en el caso de la 5-nonanona, se puede producir a partir de ácido carboxílico, con un contenido de oxígeno de aproximadamente el 31 % en peso en el caso de PA, sin necesidad de añadir gas hidrógeno. Por consiguiente, se prefiere que no se añada gas hidrógeno en la reacción de cetonización mientras se forma cetona a partir de ácido carboxílico.
La(s) cetona(s) (compuesto de cetona o mezcla de cetonas) se puede(n) procesar adicionalmente, por ejemplo, mediante hidrogenación o hidrodesoxigenación (HDO). La cetona(s) también se puede(n) usar como materia prima en un proceso de HDO y/o isomerización. Específicamente, el método de producción de cetonas muestra una alta selectividad y conversión, de modo que la o las cetonas resultantes se pueden emplear en diversas aplicaciones y se pueden mejorar, procesar adicionalmente, utilizando varios métodos, incluso si estos métodos no toleran grandes cantidades de residuos, tal como, en particular, residuos ácidos sin reaccionar.
Según el método de producción de cetonas, la o las cetonas se producen con alta selectividad y conversión, lo que elimina la necesidad de etapas de reciclado o separación, tal como reciclar o eliminar ácidos que no han reaccionado. En una realización, se puede usar una técnica de separación de fases simple con alta eficiencia. Específicamente, La 5-nonanona se separa espontáneamente del agua, que permite una separación de fases tan simple. Además, es posible que no se lleve a cabo ninguna separación que no sea la eliminación de agua y componentes gaseosos. La separación del agua en forma de vapor es otra opción que se puede combinar con cualquiera de las opciones anteriores.
Uso de 5-nonanona como componente de combustible como tal y/o combustible que contiene 5-nonanona
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, la 5-nonanona se usa como componente de combustible sin más modificaciones. Por ejemplo, la 5-nonanona se puede mezclar con combustible convencional (combustible fósil o una mezcla de combustibles fósiles y componentes de combustibles renovables distintos de 5-nonanona) para obtener una mezcla de combustible (o simplemente "combustible"). Además, la 5-nonanona puede mezclarse con componentes de combustibles renovables distintos de 5-nonanona. Preferentemente, la 5-nonanona se produce utilizando el método de producción de cetonas descrito anteriormente.
El estado de la técnica se centró en las cetonas, específicamente 5-nonanona, como intermedio para la producción de componentes de combustible, en el que las cetonas se procesan posteriormente, por ejemplo, mediante hidrogenación y posterior condensación. Los inventores de la presente invención descubrieron sorprendentemente que se pueden usar cetona(s) como componentes de combustible como tales sin modificaciones adicionales y que aún proporcionan buenas propiedades de combustible.
Específicamente, los inventores descubrieron que los combustibles (mezclas de combustibles), específicamente diésel, combustible para aviones y/o gasolina (mezclas), que contienen cetona(s), tal como 5-nonanona, permanecen homogéneos durante mucho tiempo. Por consiguiente, la(s) cetona(s) se pueden utilizar como componente de combustible sin separación de fases del combustible a lo largo del tiempo. Además, el oxígeno contenido en las moléculas de cetona puede ayudar a mejorar el proceso de combustión.
En la presente invención se emplea 5-nonanona como componente de combustible, preferentemente mezclado con combustible convencional (es decir, combustible fósil o una mezcla de combustible fósil y combustible renovable) o mezclado con combustible renovable. El contenido de la o las cetonas en el combustible es de 2,0 % en volumen a 45.0 % en volumen. Es preferible que el contenido de la o las cetonas en el combustible sea de 2,5 % en volumen o más, 3,0 % en volumen o más, 3,5 % en volumen o más, 4,0 % en volumen o más, 4,5 % en volumen o más, 5,0 % en volumen o más, 5,5 % en volumen o más, 6,0 % en volumen o más, 7,0 % en volumen o más, 8,0 % en volumen o más o 10,0 % en volumen o más.
Se consiguen buenas propiedades de combustible incluso cuando se emplea una gran cantidad de 5-nonanona. No obstante, el contenido de 5-nonanona en el combustible debe ser, preferentemente, del 40,0 % en volumen o menos, 35.0 % en volumen o menos, 30,0 % en volumen o menos, 25,0 % en volumen o menos, 20,0 % en volumen o menos, 15.0 % en volumen o menos o 12,0 % en volumen o menos.
Un contenido particularmente preferido de 5-nonanona en el combustible está en el intervalo de 2,0 % en volumen a 20.0 % en volumen, especialmente 2,0 -15,0 % en volumen.
El combustible según una realización de la invención puede comprender componente(s) de combustible fósil además de 5-nonanona. Los componentes de combustibles fósiles, si están presentes, pueden estar contenidos en una cantidad de, preferentemente, 40,0 % en volumen o más, 45,0 % en volumen o más, 50,0 % en volumen o más, o 55.0 % en volumen o más.
El combustible según la invención puede comprender componente(s) de combustible renovable además de 5-nonanona o además de 5-nonanona y componente(s) de combustible fósil. El contenido del o los componentes de combustible renovable, tal como aceite vegetal hidrotratado (HVO) y etanol, es, preferentemente, 1,0 % en volumen o más, 2,0 % en volumen o más, 4,0 % en volumen o más o 6,0 % en volumen o más cuando se usa en combinación con combustible fósil. Aunque el contenido de los componentes del combustible renovable no está necesariamente limitado, es deseable que su contenido sea del 15,0 % en volumen o menos, 12,0 % en volumen o menos, 10,0 % en volumen o menos, 8,0% en volumen o menos o 7,0% en volumen o menos cuando se usa en combinación con combustible fósil. El contenido del o los componentes de combustible renovable puede seleccionarse dependiendo de las propiedades deseadas del combustible final, tal como el índice de cetano y el índice de octano. Si el componente de combustible fósil no está contenido en el combustible de la invención, el combustible puede consistir (esencialmente) en la o las cetonas y el o los componentes de combustible renovable.
En la presente invención, el combustible puede consistir en 5-nonanona y al menos uno del o los componentes de combustible fósil y el o los componentes de combustible renovable.
El combustible de la presente invención puede comprender además componentes de combustible de hidrocarburos como resto. Es decir, si la suma de los componentes mencionados anteriormente es inferior al 100 % en volumen, el resto puede ser componentes de combustible de hidrocarburos. Los componentes del combustible de hidrocarburos pueden obtenerse de cualquier fuente, por ejemplo, fuente fósil o fuente renovable. Los componentes de combustible de hidrocarburos pueden ser compuestos puros, tal como un solo hidrocarburo, pero normalmente son mezclas de hidrocarburos que tienen intervalos de punto de ebullición específico, es decir, fracciones de hidrocarburos. Las fracciones de hidrocarburos se pueden seleccionar dependiendo del tipo de combustible que se va a producir.
La 5-nonanona muestra un valor bRON, lo que significa valor RON de mezcla, que se determina usando una mezcla al 10% en volumen en gasolina de acuerdo con el procedimiento desvelado en el documento US 4244704 A de aproximadamente 63 y puede usarse también como un componente de mezcla en mezclas de combustible de gasolina, realización que no entra dentro del alcance de la invención.
La 5-nonanona se emplea como componente de mezcla en mezclas de combustible diésel. La 5-nonanona tiene un bCN, mezcla de índice de cetano, determinado utilizando el mismo tipo de procedimiento de cálculo que para bRON, de aproximadamente 55, que es un buen nivel para, por ejemplo, el combustible EN590. Además, aunque la 5-nonanona pura tiene un punto de turbidez (CP) de solo -6,8 °C, los inventores de la presente invención encontraron, sorprendentemente, que, por ejemplo, una mezcla de combustible diésel que contenía 10% en volumen de 5-nonanona no deterioró el punto de turbidez. La mezcla tenía buenas propiedades en frío. Por consiguiente, la 5-nonanona también se puede utilizar en mezclas de combustible diésel de calidad invernal. El contenido de 5-nonanona es de 2,0 % en volumen o más, preferentemente 2,5 % en volumen o más, 3,0 % en volumen o más, 3,5 % en volumen o más, 4,0 % en volumen o más, 4,5 % en volumen o más, 5,0 % en volumen o más, 6,0 % en volumen o más, 7,0 % en volumen o más u 8,0 % en volumen o más. El contenido de 5-nonanona es del 45,0 % en volumen o menos, preferentemente 40 % en volumen o menos, 35,0 % en volumen o menos, 30,0 % en volumen o menos, 25,0 % en volumen o menos, 20,0 % en volumen o menos, 17,0 % en volumen o menos, 15,0 % en volumen o menos, 13,0 % en volumen o menos o 12,0% en volumen o menos. El resto de la mezcla de combustible diésel puede ser componentes de combustible de hidrocarburos, componentes de combustibles renovables y/o combustibles convencionales, tales como fósiles o una mezcla de combustibles fósiles y otros componentes de combustibles como componentes de combustibles renovables.
En la presente invención, el contenido relativo de materiales en una mezcla líquida, combinación, se puede determinar a partir del área de GC en análisis GC-MS.
Otro aspecto de la presente invención se refiere a un método para preparar un combustible mezclando combustible renovable o combustible convencional, por ejemplo, combustible fósil o una mezcla de combustible fósil y combustible renovable, con 5-nonanona. El método comprende, preferentemente, mezclar 5-nonanona de manera tal que se obtenga el combustible de la presente invención. Preferentemente, la 5-nonanona se mezcla con combustible renovable o convencional que no comprende 5-nonanona o que comprende menos del 1,0% en volumen, preferentemente menos del 0,5 % en volumen del mismo. En otras palabras, se prefiere que el combustible renovable o convencional se mezcle con la 5-nonanona y la cantidad de adición de 5-nonanona sea la misma que el "contenido" de 5-nonanona como se indica anteriormente con respecto al combustible de la presente invención.
La presente invención se refiere además al uso de 5-nonanona como componente combustible y al uso de 5-nonanona para preparar una mezcla de combustible que comprende 5-nonanona y otros componentes combustibles adecuados para producir el combustible de la presente invención.
Ejemplos
La presente invención se ilustra adicionalmente por medio de Ejemplos. Sin embargo, se debe apreciar que no se pretende que la invención quede limitada a las realizaciones a modo de ejemplo presentadas en los Ejemplos. Ejemplo 1
El ácido pentanoico (PA) se preparó mediante hidrogenación de gamma-valerolactona (GVL) utilizando un catalizador bifuncional comercial, que tiene sitios catalizadores ácidos y metálicos, en pruebas de ejecución continua. Las condiciones de prueba y los resultados de GC se presentan en la Tabla 1 a continuación.
Tabla. 1:
Figure imgf000007_0001
En la ejecución de prueba n.° 3 se observó aproximadamente el 85 % de selectividad de PA basada en el % de área de GC. El PA es un intermedio químico valioso y se puede convertir en 5-nonanona mediante reacción de cetonización. Se pueden esperar resultados de conversión comparables o incluso mejores cuando se utilizan otros catalizadores junto con condiciones de reacción optimizadas.
Ejemplo 2
La conversión de PA en 5-nonanona se exploró mediante cetonización de PA sobre catalizador de K2O/TO 2 en un sistema de reactor de flujo continuo usando nitrógeno como gas portador y las condiciones de reacción: temperatura 375 °C, presión 0,1 MPa (1 bar) (presión absoluta) y WHSV 1 h-1. El agua se separó después de que la corriente de producto saliera del reactor.
El contenido de 5-nonanona fue de aproximadamente 98-99 % de área de GC. Además, no se observó ácido pentanoico, lo que indica una conversión del 100 %. Por consiguiente, no fue necesaria una separación complicada de la 5-nonanona del ácido pentanoico. Según el análisis de GC, la muestra consistió principalmente en 5-nonanona y cantidades menores de compuestos de oxígeno (que se denominan "otros" 1 a 5 en los resultados de la prueba), como 1-butanol, pentanal, 2-hexanona, 4-octanona, 3-metil-4-octanona y 4,4,5-trimetil-2-ciclohexenona. La densidad de la corriente de producto orgánico que consiste esencialmente en 5-nonanona fue de 826-827 kg/m3.
Los resultados de GC y densidad de la cetonización con ácido pentanoico se presentan en la Tabla 2.
Tabla 2:
Figure imgf000008_0002
Ejemplo 3
Se estudió la idoneidad de la 5-nonanona como componente de combustible para automoción. Se mezcló 5-nonanona con combustible diésel fósil (realización según la invención) y gasolina sin oxígeno fósil (realización no según la invención) y se midieron las propiedades críticas de las mezclas.
Se sabe que la 5-nonanona (CAS 502-56-7) tiene las siguientes propiedades: punto de ebullición 186 °C, con una densidad de 0,826 g/m3, contenido de oxígeno 11,2% en peso. En vista del valor del punto de ebullición, la 5-nonanona se adapta a ambos combustibles; diésel y gasolina.
Las propiedades medidas para el 90 % en volumen de diésel fósil 10 % en volumen de mezcla de 5-nonanona se presentan en la tabla 3 a continuación.
Tabla 3:
Figure imgf000008_0001
Sobre la base de los resultados de la prueba, la cetona mejoró o no disminuyó sustancialmente las propiedades de la mezcla de combustible. Específicamente, la adición de 10 % en volumen de 5-nonanona tuvo un buen efecto de las propiedades analizadas en la mezcla de diésel en comparación con el diésel fósil puro. Es decir, tanto el punto de turbidez como el índice de cetano se mejoran mediante la adición de la cetona. Esto es aún más sorprendente si se considera que la 5-nonanona pura tiene un punto de turbidez (CP) de solo -6,8 °C. Las propiedades en frío de la mezcla están en un buen nivel. Se calculó que el contenido de oxígeno de la mezcla era 1,1 % en peso. No obstante, el poder calorífico de la mezcla de diésel (diésel fósil 5-nonanona) se mantuvo cerca del nivel original a pesar de la adición del oxigenado (5-nonanona). Convencionalmente, las moléculas que contienen oxígeno se consideraron componentes que disminuyen el contenido de energía.
La 5-nonanona tiene un valor de bRON de aproximadamente 63 y también se puede utilizar como componente de mezcla en mezclas de combustible de gasolina, realización que no entra dentro del alcance de la invención. Las propiedades medidas para la gasolina sin oxígeno fósil al 90 % en volumen la mezcla de 5-nonanona al 10 % en volumen se presentan en la tabla 4 a continuación.
Tabla 4:
Figure imgf000009_0001
El contenido de oxígeno de la mezcla fue del 1,2 % en peso. Cuando se mezcló 5-nonanona con gasolina, aunque la cetona disminuyó ligeramente el RON, el poder calorífico se mantuvo en el mismo nivel.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Un combustible diésel que comprende del 2,0 al 45,0 % en volumen de 5-nonanona.
2. El combustible según la reivindicación 1, en el que el contenido de 5-nonanona en el combustible es del 2,0 - 20,0 % en volumen.
3. El combustible de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que el contenido de la 5-nonanona en el combustible es del 2,0 -15,0 % en volumen.
4. Un uso de 5-nonanona para preparar un combustible diésel según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.
5. Un método de preparación de un combustible diésel de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, comprendiendo el método mezclar 5-nonanona con combustible convencional y/o con componentes de combustible renovable distintos de la 5-nonanona.
6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la 5-nonanona se produce mediante un método que comprende
proporcionar una materia prima de cetonización que comprende ácido pentanoico y
realizar una reacción de cetonización mediante la conversión del ácido pentanoico en 5-nonanona en presencia de un catalizador de óxido,
en donde el catalizador de óxido comprende un óxido de metal alcalino y al menos otro óxido de metal.
7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el metal alcalino comprende potasio.
8. El método de acuerdo con las reivindicaciones 6 o 7, en el que el al menos un óxido metálico adicional se selecciona del grupo que consiste en titania, sílice, ceria, circonia y Y-alúmina, o mezclas, óxidos mixtos o soluciones sólidas de estos, preferentemente, el al menos un óxido metálico adicional se selecciona del grupo que consiste en óxido mixto de ceria-circonia, titania y una mezcla de Y-alúmina y titania.
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