ES2869913T3

ES2869913T3 - Producción de combustibles fraccionados y mejorados a partir de biomasa

Info

Publication number: ES2869913T3
Application number: ES13843105T
Authority: ES
Inventors: Larry G Felix; Martin B Linck; Terry L Marker; Michael J Roberts
Original assignee: Gas Technology Institute
Current assignee: GTI Energy
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2033-10-01
Also published as: JP6228609B2; RU2015116460A; MX360875B; AU2016256807B2; EP2904073A4; AU2013327484A1; CA2887334A1; RU2619938C2; AR093774A1; KR20170081713A; EP2904073B1; CL2015000846A1; KR20150058482A; MX2015004354A; JP2015530476A; EP2904073A1; US20140100395A1; CA2887334C; PL2904073T3; CN104822806A

Abstract

Proceso para la producción de combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa, comprendiendo el proceso: (a) el hidrotratamiento de biomasa en condiciones de reacción de hidrotratamiento para producir un producto de hidrotratamiento que comprende un producto de hidrocarburo desoxigenado que incluye fracciones de rango de punto de ebullición de gasolina y diésel, comprendiendo dicho hidrotratamiento: la hidropirólisis de la biomasa en un reactor que contiene hidrógeno molecular y un catalizador de desoxigenación y de adición de hidrógeno en condiciones de reacción de hidropirólisis para producir un producto de hidropirólisis de hidrocarburo desoxigenado que comprende residuo de carbón y vapores; la separación de al menos el 95 por ciento de dicho residuo de carbón y partículas de dicho producto de hidropirólisis de hidrocarburo desoxigenado para producir un producto de hidropirólisis libre de residuo de carbón y partículas al menos en un 95 por ciento; b) la separación de cada una de dichas fracciones de rango de punto de ebullición de gasolina y diésel de dicho producto de hidrotratamiento y entre sí; c) la mejora de dichas fracciones separadas de rango de punto de ebullición de gasolina y diésel, donde dicha fracción separada de rango de punto de ebullición de gasolina se mejora catalíticamente en condiciones de mejora catalítica de gasolina para formar un producto de gasolina mejorado, y donde dicha fracción separada de rango de punto de ebullición de diésel se trata para producir un producto de diésel ultra bajo en azufre, comprendiendo el tratamiento tratar la fracción separada de rango de punto de ebullición de diésel en un reactor de lecho percolador de diésel ultra bajo en azufre, donde el reactor de lecho percolador de diésel ultra bajo en azufre produce una corriente de producto que comprende principalmente diésel ultra bajo en azufre y un poco de gasolina residual, comprendiendo dicho proceso adicionalmente la separación de al menos una porción de dicha gasolina residual de dicho diésel ultra bajo en azufre.

Description

DESCRIPCIÓN

Producción de combustibles fraccionados y mejorados a partir de biomasa

REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS

[0001] La presente solicitud reivindica el beneficio de prioridad de la Solicitud Estadounidense con n.° de Serie 13/644,984, presentada el 4 de octubre de 2012.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo de la invención

[0002] La presente invención se refiere a un proceso integrado para transformar termoquímicamente biomasa directamente en materiales de rango de punto de ebullición de gasolina y diésel fraccionados y mejorados.

Descripción de la técnica relacionada

[0003] La pirólisis convencional de la biomasa, típicamente la pirólisis rápida, no utiliza ni requiere H2 ni catalizadores y produce un producto líquido denso, ácido y reactivo que contiene agua, aceites y residuo de carbón formados durante el proceso. En el proceso típico de pirólisis, el residuo de carbón y las cenizas se entremezclan. Por lo tanto, en lo sucesivo, las referencias al residuo de carbón deben entenderse como referidas a un material que incluye o puede incluir residuo de carbón y cenizas entremezcladas. Dado que la pirólisis rápida se realiza normalmente en una atmósfera inerte, gran parte del oxígeno presente en la biomasa se traslada a los aceites producidos en la pirólisis, lo que aumenta su reactividad química. Los líquidos inestables producidos por la pirólisis convencional tienden a espesarse con el tiempo y también pueden reaccionar hasta formar fases hidrofílicas e hidrofóbicas. Se ha demostrado que la dilución de los líquidos de pirólisis con metanol u otros alcoholes reduce la actividad y la viscosidad de los aceites, pero este enfoque no se considera práctico ni económicamente viable, porque se necesitarían grandes cantidades de alcohol no recuperable para estabilizar y transportar grandes cantidades de líquidos de pirólisis.

[0004] En la pirólisis convencional llevada a cabo en un entorno inerte, el producto líquido y ácido miscible en agua está altamente oxigenado y es muy reactivo. Los aceites de pirólisis convencionales se caracterizan por tener un índice de acidez total (TAN, por sus siglas en inglés) del orden de 100-200, una baja estabilidad química para la polimerización, incompatibilidad con los hidrocarburos de petróleo debido a la miscibilidad con el agua, un contenido de oxígeno muy elevado, del orden del 40 % en peso, y un poder calorífico inferior. En consecuencia, la estabilización, el transporte y la utilización de los líquidos derivados de la pirólisis son problemáticos y es difícil mejorar este producto para obtener un combustible líquido debido a las reacciones retrógradas que suelen producirse en la pirólisis convencional y en la pirólisis rápida convencional. Además, la separación del residuo de carbón generado por la pirólisis convencional del producto de pirólisis líquido presenta un gran desafío técnico debido a las grandes cantidades de oxígeno y radicales libres en los vapores de pirólisis que siguen siendo muy reactivos en estado de vapor y forman un material similar a la brea cuando entran en contacto íntimo con las partículas de residuo de carbón en la superficie de un filtro barrera. En consecuencia, los filtros utilizados para separar el residuo de carbón de los vapores de pirólisis caliente tienden a cegarse rápidamente debido a las reacciones del residuo de carbón y los aceites inestables que se producen sobre y dentro de la capa de residuo de carbón separada en la superficie del filtro.

[0005] La mejora de los aceites de pirólisis producidos mediante pirólisis rápida convencional a través de la hidroconversión consume grandes cantidades de H2 y las condiciones extremas del proceso lo hacen poco económico. Además, las reacciones en dicho procesamiento están intrínsecamente desequilibradas, ya que, debido a las altas presiones requeridas, se forma más agua de la que necesita el proceso, mientras que se consume más H2 del que produce el proceso. Esto conduce, en parte, a la necesidad de una fuente externa de H2. En un proceso equilibrado, todo el hidrógeno requerido por el proceso es producido por el proceso y el agua producida por el proceso es, en gran parte, consumida. Además, cuando se mejora el aceite de pirólisis convencional, los reactores de hidroconversión suelen obstruirse debido a los precursores de coque presentes en los aceites de pirólisis o al coque producido como resultado del proceso de hidroconversión catalítica.

[0006] En general, la hidropirólisis es un proceso de pirólisis catalítica llevado a cabo en presencia de hidrógeno molecular. Hidropirólisis puede ser un nombre desafortunado, ya que podría considerarse un proceso acuoso. No obstante, para los expertos en la materia, el contexto del proceso proporciona suficiente claridad como para evitar dicha confusión. Normalmente, el objetivo de los procesos de hidropirólisis convencionales ha consistido en maximizar el rendimiento del líquido en un solo paso. Sin embargo, en un caso conocido, se añadió una segunda etapa de reacción, cuyo objetivo era maximizar el rendimiento de hidrocarburo manteniendo una elevada eliminación de oxígeno. Sin embargo, incluso este enfoque compromete la economía, porque se requieren presiones internas excesivas junto con una fuente externa de H2.

[0007] Debido a estas ineficiencias, sigue habiendo un gran interés en la producción económica de combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa, en particular, de materiales de rango de punto de ebullición de gasolina y diésel.

[0008] En el documento US 2010/0256428 y en Marker T., et al, Integrated Hydropyrolysis and Hydroconversion Process for Production of Gasoline and Diesel Fuel from Biomass, resumen extendido 2009 AICHE, 2009 Gas Technology Institute, p1-11, se dan a conocer procesos de hidropirólisis para la producción de combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa. En el documento WO 2012/027372 A2 también se da a conocer un proceso para la producción de combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa, y se hace referencia a la separación y mejora de aceites biológicos.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

[0009] La presente invención proporciona un proceso integrado novedoso y compacto para la producción directa de combustibles líquidos fraccionados, en particular, combustibles a base de hidrocarburos mejorados o de alta calidad, a partir de biomasa. Este proceso se distingue de otros procesos de conversión de biomasa en combustibles por su nivel de integración, la economía del proceso establecida por análisis independientes del ciclo de vida y tecnoeconómicos, la amplia gama de materias primas y la calidad del producto final.

[0010] La invención se refiere a un proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa que comprende:

(a) el hidrotratamiento de biomasa en condiciones de reacción de hidrotratamiento para producir un producto de hidrotratamiento que comprende un producto de hidrocarburo desoxigenado que incluye fracciones de rango de punto de ebullición de gasolina y diésel, comprendiendo dicho hidrotratamiento:

la hidropirólisis de la biomasa en un reactor que contiene hidrógeno molecular y un catalizador de desoxigenación y de adición de hidrógeno en condiciones de reacción de hidropirólisis para producir un producto de hidropirólisis de hidrocarburo desoxigenado que comprende un residuo de carbón y vapores;

la separación de al menos el 95 por ciento de dicho residuo de carbón y partículas de dicho producto de hidropirólisis de hidrocarburo desoxigenado para producir un producto de hidropirólisis libre de residuo de carbón y partículas al menos en un 95 por ciento;

b) la separación de cada una de dichas fracciones de rango de punto de ebullición de gasolina y diésel de dicho producto de hidrotratamiento y entre sí

c) mejorar dichas fracciones separadas de rango de punto de ebullición de gasolina y diésel,

donde dicha fracción separada de rango de punto de ebullición de gasolina se mejora catalíticamente en condiciones de mejora catalítica de gasolina para formar un producto de gasolina mejorado, y

donde dicha fracción separada de rango de punto de ebullición de diésel se trata para producir un producto diésel ultra bajo en azufre, comprendiendo el tratamiento tratar la fracción separada de rango de punto de ebullición de diésel en un reactor de lecho percolador de diésel ultra bajo en azufre,

donde el reactor de lecho percolador de diésel ultra bajo en azufre produce una corriente de producto que comprende principalmente diésel ultra bajo en azufre y un poco de gasolina residual, comprendiendo dicho proceso adicionalmente la separación de al menos una porción de dicha gasolina residual de dicho diésel ultra bajo en azufre.

[0011] Tal y como se utiliza en el presente documento, el término "biomasa" se refiere al material biológico derivado de organismos vivos o fallecidos e incluye materiales lignocelulósicos, como la madera, residuos de tierras forestales y agrícolas, materiales acuáticos, como algas, plantas acuáticas, algas marinas y subproductos y residuos animales y desechos, como vísceras, grasas y lodos de depuradora, o cualquier combinación de estas u otras formas de biomasa. En un aspecto, esta invención se refiere a un proceso de hidropirólisis de varias etapas para la producción directa de una variedad de combustibles líquidos de alta calidad, en particular, combustibles a base de hidrocarburos mejorados, a partir de biomasa.

[0012] Tal y como se utiliza en el presente documento, las referencias a la separación o eliminación de "sustancialmente todo" un material o componente específicamente identificado y las correspondientes referencias a un producto o corriente "sustancialmente libre" de un material o componente específicamente identificado deben entenderse que corresponden generalmente a la eliminación de al menos el 95 por ciento, preferiblemente, al menos, el 99 % del material o componente específicamente identificado, de manera que queda menos del 5 %, preferiblemente, menos del 1 % de dicho material o componente específicamente identificado. Los expertos en la materia, guiados por las enseñanzas aquí proporcionadas, observarán que las referencias a la separación o eliminación de "sustancialmente todo" un material o componente específicamente identificado y correspondientemente un producto o corriente "sustancialmente libre" de un material o componente específicamente identificado, en al menos algunas realizaciones particulares, se refiere a que dicho producto o corriente no tiene más que trazas o cantidades residuales del material o componente específicamente identificado.

[0013] Asimismo, tal y como se utiliza en el presente documento, las referencias a la separación o el fraccionamiento de los productos de rango de punto de ebullición de "gasolina" y "diésel" a partir de un líquido de hidropirólisis parcialmente desoxigenado, sustancialmente libre de residuo de carbón y partículas, no se refieren a la producción de dos fracciones simples de los hidrocarburos líquidos producidos en este proceso que no se modifican posteriormente mediante prácticas conocidas por los expertos en la materia para convertirlos en combustibles de gasolina y diésel acabados. Por lo tanto, siguiendo el método enseñado en el presente documento, los expertos en la materia se darán cuenta de que otras fracciones podrían ser aisladas y terminadas en, por ejemplo, queroseno y combustible para aviones.

[0014] Además, tal y como se utilizan en el presente documento, los términos "ULSD" y "diésel ultra bajo en azufre" se utilizan para describir el combustible diésel con un contenido de azufre sustancialmente reducido. A partir de 2006 y 2007, casi todo el combustible diésel a base de petróleo disponible en Europa y Norteamérica es de tipo ULSD. Tal y como se utiliza en el presente documento y actualmente en Estados Unidos, el contenido de azufre permitido para el ULSD es de 15 ppm.

[0015] Otros objetos y ventajas serán evidentes para los expertos en la materia a partir de la siguiente descripción detallada, tomada en conjunto con las reivindicaciones y los dibujos adjuntos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0016] Estos y otros objetos y características de la presente invención se comprenderán mejor a partir de la siguiente descripción detallada tomada en conjunto con los dibujos, en los que:

La figura 1 (Referencia) es un diagrama de flujo esquemático de un proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa y que implica la destilación fraccionada de hidrocarburos;

La figura 2 (Referencia) es un diagrama de flujo esquemático de un proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa en el que se añaden materiales de rango de punto de ebullición de diésel a una alimentación de producto de hidropirólisis sustancialmente libre de carbón y partículas al reactor de hidroconversión;

La figura 3 (Referencia) es un diagrama de flujo esquemático de un proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa en el que los materiales de rango de punto de ebullición de diésel se recirculan al reactor de hidropirólisis;

La figura 4 (Referencia) es un diagrama de flujo esquemático de un proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa en el que los materiales de rango de punto de ebullición de gasolina y diésel se mejoran, además, química y/o catalíticamente;

La figura 5 (Referencia) es un diagrama de flujo esquemático de un proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa en el que los materiales de rango de punto de ebullición de gasolina y diésel se mejoran, además, química y/o catalíticamente mediante otro proceso;

La figura 6 es un diagrama de flujo esquemático de un proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa de acuerdo con una realización de la invención, en el que la hidropirólisis y la hidroconversión efectivas se llevan a cabo en un único reactor, de modo que no se requiere un reactor de hidroconversión separado y se produce un producto de diésel ultra bajo en azufre (ULSD) auténtico; La figura 7 es un diagrama de flujo esquemático de un proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa de acuerdo con otra realización de la invención, en el que la hidropirólisis y la hidroconversión efectivas se llevan a cabo en un único reactor, de modo que no se requiere un reactor de hidroconversión separado y se emplea una extracción de H2 mejorado;

La figura 8 es un diagrama de flujo esquemático de un proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa de acuerdo con otra realización de la invención, en el que la hidropirólisis y la hidroconversión efectivas se llevan a cabo en un único reactor, de modo que no se requiere un reactor de hidroconversión separado y se emplean lechos de sorbentes sólidos;

La figura 9 es un diagrama de flujo esquemático de un proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa de acuerdo con otra realización de la invención, en el que la hidropirólisis y la hidroconversión efectivas se llevan a cabo en un único reactor, de modo que no se requiere un reactor de hidroconversión separado y se emplea adsorción de gasolina.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES ACTUALMENTE PREFERIDAS

[0017] Las figuras 6-9 muestran diversas realizaciones preferidas de la invención en cuestión.

[0018] La figura 1 (Referencia) muestra un diagrama de flujo esquemático, que ilustra un proceso en una de sus formas más sencillas. A menos que se indique lo contrario, debe entenderse que en este y en los siguientes diagramas de flujo esquemáticos del proceso, las corrientes y las partes componentes similares, incluidas las corrientes y las partes componentes que no se mencionan específicamente en los diagramas subsiguientes, están generalmente numeradas utilizando los mismos dos últimos dígitos numéricos, pero con el primer dígito numérico que varía dependiendo de la figura concreta.

[0019] El proceso mostrado en la figura 1 es designado generalmente por el número de referencia 110 y es un proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa de acuerdo con una realización de esta invención. Tal y como se describe con más detalle a continuación, el proceso mostrado en la figura 1 implica modificaciones en el proceso, mostradas y/o descritas en una o más de las siguientes solicitudes de patente estadounidenses con n.° de serie 12/419,535, presentada el 7 de abril de 2009; n.° 12/685,352 presentada el 11 de enero de 2010; n.° 13/089,010, presentada el 18 de abril de 2011; y n.° 13/196,645, presentada el 2 de agosto de 2011, como que se contemple la destilación fraccionada de los hidrocarburos del producto.

[0020] El proceso 110 mostrado en la figura 1 es un proceso compacto, equilibrado, integrado y de varias etapas para transformar termoquímicamente biomasa con el fin de producir o formar un producto líquido de gasolina y un producto líquido de diésel adecuados para su uso como combustible para el transporte, sin necesidad de un calentamiento del proceso proporcionado externamente, H2, CH4 o agua. De hecho, el agua es uno de los productos del proceso, por lo que se produce un exceso de agua más allá de la necesaria para el proceso. Así, la figura 1 muestra que una corriente de agua producida por el proceso se purifica y la corriente de agua purificada se dirige a un reformador de vapor empaquetado-unidad de PSA/MSS 170, que se describe más detalladamente a continuación, mientras que el agua de proceso no necesaria se rechaza. Como observará un experto en la materia, guiado por las enseñanzas aquí proporcionadas, si se requiere una mayor cantidad de agua purificada o agua potable, dicha agua adicional puede obtenerse de la corriente de agua rechazada mediante un tratamiento adecuado.

[0021] Un aspecto importante de la invención es que la energía térmica requerida en el proceso es suministrada por el calor de reacción de la reacción de desoxigenación, que es exotérmica, y que se produce tanto en la primera como en la segunda etapa, 116 y 134. Otro aspecto clave de la invención es que la alimentación de biomasa no necesita secarse en gran medida y, de hecho, la adición de agua ya sea en la alimentación o como una alimentación separada, puede ser ventajosa para el proceso porque mejora la formación de H2 in situ a través de una reacción de cambio de agua-gas.

[0022] La primera etapa o paso de reacción de este proceso emplea un recipiente de reactor presurizado y mejorado catalíticamente para crear un producto líquido de hidropirólisis parcial o sustancialmente desoxigenado y residuo de carbón. En este primer paso del proceso 110, la biomasa (por ejemplo, a través de una corriente 112) y el hidrógeno molecular (por ejemplo, a través de una corriente 114) se introducen en un recipiente de reactor 116 que contiene un catalizador de desoxigenación y en el que la biomasa se somete a hidropirólisis e hidroconversión, para producir una corriente de salida 120 que comprende un producto líquido de hidropirólisis, al menos parcialmente desoxigenado, vapores de pirólisis (gases C1-C3), H2O, CO, CO2, H2y residuo de carbón. El recipiente de reactor 116 está provisto de un puerto de reposición 118, situado en un lugar conveniente a lo largo de la longitud del reactor, normalmente, pero no necesariamente en la parte inferior del reactor, proporcionando un sitio donde un catalizador nuevo, usado o renovado puede ser añadido al reactor para reemplazar el catalizador desgastado o eluido del reactor.

[0023] Aunque puede emplearse cualquier recipiente de reactor adecuado para la hidropirólisis y la hidroconversión, un recipiente de reactor preferido emplea un reactor de lecho fluidizado. La etapa de hidropirólisis emplea un calentamiento rápido (superior a unos 550 °C/min.) de la alimentación de biomasa de manera que el tiempo de residencia de los vapores pirolizados en el recipiente de reactor es inferior a aproximadamente 5 minutos. En contraste con lo anterior, el tiempo de residencia del residuo de carbón es relativamente largo porque no se elimina a través del fondo del recipiente de reactor y, por lo tanto, debe reducirse el tamaño de las partículas hasta que las partículas sean lo suficientemente pequeñas para permitir que se trasladen con los vapores que salen cerca de la parte superior del recipiente de reactor.

[0024] La alimentación de biomasa utilizada en el proceso de la invención puede encontrarse en forma de partículas de biomasa sueltas que tienen una mayoría de partículas preferiblemente de menos de aproximadamente 3 mm de tamaño o en forma de una suspensión de biomasa/líquido. Sin embargo, los expertos en la materia observarán que la alimentación de biomasa puede ser pretratada o procesada de otro modo de manera que se puedan adaptar a tamaños de partículas más grandes. Entre los medios adecuados para introducir la alimentación de biomasa en el recipiente de reactor se incluyen, sin carácter limitativo, una barrena, una corriente de gas portador de movimiento rápido (superior a unos 5 m/s), tales como gases inertes y H2, bombas de desplazamiento positivo, impulsores o bombas de turbina.

[0025] La hidropirólisis se lleva a cabo típicamente en el recipiente de reactor a una temperatura en el rango de aproximadamente 425 °C a aproximadamente 550 °C y se lleva a cabo a una presión en el rango de 100 psig a 800 psig (0,69 MPag a 5,5 MPag). La velocidad de calentamiento de la biomasa es preferiblemente superior a aproximadamente 5500 °C/min. La velocidad espacial horaria en peso (WHSV) en gm de biomasa/gm de catalizador/hora para este paso suele estar en un rango de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 10. En los procesos convencionales de hidropirólisis, el objetivo es maximizar el rendimiento del producto líquido, lo que requiere un funcionamiento a presiones sustancialmente más altas, por ejemplo, 2000 psig (13,8 MPag). Esto se debe a que se favorece la descarboxilación a presiones más bajas, mientras que la hidrodesoxigenación se favorece a presiones de funcionamiento más altas. Con el mantenimiento de las presiones en el proceso de la presente invención en el intervalo de 100 a 800 psig (0,69 a 5,5 MPag), más preferentemente, a aproximadamente 500 psig (3,5 MPag), la descarboxilación y la deshidrodesoxigenación se equilibran, pero se reduce el rendimiento del producto líquido. A presiones más altas, se favorece la hidrodesoxigenación y se desequilibran las reacciones.

[0026] Tal y como se ha indicado previamente, en el paso de hidropirólisis de la invención, la alimentación de biomasa sólida se calienta rápidamente, preferiblemente, en un lecho fluidizado caliente, lo que da lugar a rendimientos del producto líquido comparables con los rendimientos obtenidos con la pirólisis rápida convencional y posiblemente mejores que estos últimos. Sin embargo, los vapores de hidropirólisis resultantes de la invención suelen encontrarse en presencia de un catalizador y de una alta presión parcial de H2 en el lecho fluidizado, lo que proporciona actividad de hidrogenación y también cierta actividad de desoxigenación, en función de la actividad del material catalíticamente activo en el lecho fluidizado. La actividad de hidrogenación es muy deseable para evitar que las olefinas reactivas se polimericen, de tal forma que se reduce la formación de radicales libres inestables. Del mismo modo, la actividad de desoxigenación es importante para que el calor de reacción de la hidropirólisis sea suministrado por la reacción exotérmica de desoxigenación, de forma que se obvia la necesidad de un calentamiento externo. Una ventaja de la hidropirólisis, tal y como se muestra en la presente invención sobre los procesos pirolíticos existentes, es que la hidropirólisis, tal y como se muestra en la presente invención, evita las reacciones retrógradas de la pirólisis, que normalmente se llevan a cabo en una atmósfera inerte, con toda seguridad en ausencia de H2 y normalmente en ausencia de un catalizador, de tal forma que se promueve la formación indeseable de aromáticos polinucleares, radicales libres y compuestos olefínicos que no están presentes en la biomasa original.

[0027] El primer paso de hidropirólisis de la presente invención funciona a una temperatura más caliente que la habitual de un proceso de hidroconversión convencional, gracias a la cual la biomasa se desvolatiliza rápidamente. Por lo tanto, este paso requiere un catalizador activo para estabilizar los vapores de la hidropirólisis, pero no tan activo como para que se convierta en coque rápidamente. El tamaño de las partículas del catalizador es preferiblemente superior a aproximadamente 100 pm. Aunque puede emplearse cualquier catalizador de desoxigenación adecuado para su uso en el rango de temperatura de este proceso en el paso de hidropirólisis, los catalizadores de acuerdo con las realizaciones preferidas de la presente invención son los siguientes:

Catalizadores vitrocerámicos: los catalizadores vitrocerámicos son extremadamente fuertes y resistentes al desgaste, y pueden prepararse como catalizadores impregnados (es decir, soportados) térmicamente o a granel. Cuando se emplean como catalizadores vitrocerámicos sulfurados de NiMo, Ni/NiO o Co, el catalizador resultante es una versión resistente al desgaste de un catalizador convencional de NiMo, Ni/NiO o Co fácilmente disponible, pero blando. Los catalizadores vitrocerámicos sulfurados de NiMo, Ni/NiO o Co son particularmente adecuados para su uso en un lecho fluidizado caliente porque estos materiales pueden proporcionar el efecto catalítico de un catalizador soportado convencional, pero de una forma mucho más robusta y resistente al desgaste. Además, debido a la resistencia al desgaste del catalizador, la biomasa y el residuo de carbón se trituran simultáneamente en partículas más pequeñas a medida que se producen reacciones de hidropirólisis dentro del recipiente de reacción. Por lo tanto, el residuo de carbón que se recupera finalmente está sustancialmente exento de contaminantes de catalizador del catalizador debido a la resistencia al desgaste y la fuerza extremadamente alta del catalizador. La tasa de desgaste del catalizador será normalmente inferior a aproximadamente un 2 % en peso por hora, preferiblemente inferior a un 1 % en peso por hora, según se determine en una prueba estándar de índice de desgaste de vaso de chorro de alta velocidad.

[0028] Catalizador de fosfuro de níquel: los catalizadores de fosfuro de Ni no necesitan azufre para funcionar y, por tanto, serán igual de activos en un entorno sin azufre que en un entorno que contiene H2S, COS y otros compuestos que contienen azufre. Por consiguiente, este catalizador será tan activo para la biomasa que tiene poco o nada de azufre presente como con la biomasa que sí contiene azufre (por ejemplo, el rastrojo de maíz). Este catalizador puede impregnarse en el carbono como un catalizador separado o impregnarse directamente en la propia materia prima de la biomasa.

[0029] Bauxita: la bauxita es un material extremadamente barato y, por tanto, puede utilizarse como catalizador desechable. La bauxita también puede impregnarse con otros materiales tales como el Ni, Mo o sulfurarse también.

[0030] Catalizador de sílice-alúmina de pequeño tamaño secado por pulverización, impregnado con NiMo o CoMo y sulfurado para formar un catalizador de hidroconversión. Los catalizadores de NiMo o CoMo disponibles en el mercado se suministran normalmente en forma de pastillas de gran tamaño de 1/8-1/16 pulgadas (3,2-1,6 mm) para su uso en lechos fijos o ebullidos. En este caso, el NiMo se impregna en un catalizador de sílice-alúmina secado por pulverización y se utiliza en un lecho fluidizado. Este catalizador presenta una mayor fuerza que un catalizador convencional de NiMo o CoMo y tendría un tamaño adecuado para su uso en un lecho fluidizado.

[0031] Puesto que el proceso de la hidropirólisis mejorada catalíticamente es exotérmico, el proceso 110 incluye medios, p. ej., un intercambiador de calor 122 (que, en función de los requisitos del proceso puede ser opcional), para eliminar el exceso de calor del reactor 116.

[0032] La corriente del proceso de salida 120 se trata para eliminar el residuo de carbón y las partículas del mismo. En el pasado, la eliminación del residuo de carbón ha sido un obstáculo importante en la pirólisis rápida convencional, puesto que el residuo de carbón tiende a recubrir los filtros y reaccionar con los vapores oxigenados de la pirólisis para formar recubrimientos viscosos que pueden cegar los filtros calientes del proceso. El residuo de carbón puede eliminarse de acuerdo con el proceso de la invención mediante la filtración de la corriente de vapor, o por medio de la filtración de un lecho de paso de lavado-ebullición. Puede emplearse el retrolavado para eliminar el residuo de carbón de los filtros, siempre que el hidrógeno utilizado en el proceso de esta invención reduzca suficientemente la reactividad de los vapores de pirólisis para permitir un retrolavado eficaz. También se puede utilizar la precipitación electrostática, la separación inercial, la separación magnética o una combinación de estas tecnologías para eliminar el residuo de carbón y las partículas de ceniza de la corriente de vapor caliente antes del enfriamiento y la condensación del producto líquido.

[0033] Debido a su resistencia al desgaste, los catalizadores vitrocerámicos suelen separarse más fácilmente del residuo de carbón mediante tecnologías de separación inercial energética que emplean procesos de impacto, interceptación y/o difusión, en ocasiones combinados con la precipitación electrostática, para separar, concentrar y recoger el residuo de carbón en una corriente secundaria para su recuperación. Una cualidad adicional de estos materiales es que, al ser susceptibles de separación magnética (en estado reducido, el Fe y el Ni son atraídos por un campo magnético permanente o inducido eléctricamente), pueden emplearse técnicas magnéticas, así como combinaciones de medios magnéticos, inerciales y electrostáticos para separar el residuo de carbón de estos catalizadores, que no son posibles con materiales más blandos.

[0034] La filtración de gas caliente puede utilizarse para eliminar el residuo de carbón y las partículas. En este caso, debido a que el hidrógeno ha estabilizado los radicales libres y ha saturado las olefinas, se ha descubierto que la torta de polvo atrapada en los filtros se separa más fácilmente del elemento filtrante que el residuo de carbón eliminado en la filtración en caliente de los aerosoles producidos en la pirólisis rápida convencional. El residuo de carbón puede eliminarse haciendo burbujear el gas del producto de la primera etapa a través de un líquido de recirculación. El líquido recirculado que se utiliza es la porción de alto punto de ebullición del aceite terminado de este proceso y, por lo tanto, es un aceite totalmente saturado (hidrogenado) y estabilizado que tiene un punto de ebullición normalmente superior a 350 °C. El residuo de carbón o los finos de catalizador de la primera etapa de reacción se capturan en este líquido. Una parte del líquido puede filtrarse para eliminar los finos y una parte puede recircularse de vuelta al reactor de hidropirólisis de la primera etapa. Una de las ventajas de utilizar un líquido de recirculación es que proporciona una forma de reducir la temperatura de los vapores del proceso cargados de residuo de carbón de la primera etapa de reacción a la temperatura deseada para la segunda etapa de reacción de paso de hidroconversión mientras se eliminan las partículas finas de residuo de carbón y catalizador. Otra ventaja de emplear la filtración de líquidos es que se evita por completo el uso de la filtración de gas caliente con sus problemas concomitantes y bien documentados relacionados con la limpieza de filtro.

[0035] Los catalizadores de NiMo o CoMo de gran tamaño, utilizados en un lecho ebullido, pueden utilizarse para la eliminación del residuo de carbón para proporcionar una mayor desoxigenación simultánea a la eliminación de las partículas finas. Las partículas de este catalizador deberían ser grandes, preferiblemente de aproximadamente 1/8-1/16 pulgadas (3,2-1,6 mm), lo que las hace fácilmente separables del residuo de carbón fino trasladado desde la primera etapa de reacción, que suele ser inferior a 200 mallas (aproximadamente 70 micrómetros).

[0036] Tal y como se muestra, la corriente del proceso de salida 120 se hace pasar a través de un separador de residuo de carbón opcional 124, un filtro barrera 126 (por ejemplo, para eliminar los finos de catalizador) y un intercambiador de calor de proceso 130, que puede emplearse para producir vapor de proceso. La corriente de producto libre de residuo de carbón y partículas 132 pasa del intercambiador de calor 130 a una segunda etapa de reacción que emplea un recipiente de reactor de hidroconversión 134 en el que se lleva a cabo un paso de hidroconversión para completar la desoxigenación e hidrogenación del producto de hidrocarburo recibido del reactor de hidropirólisis 116.

[0037] En el recipiente de reactor de hidroconversión 134, la segunda etapa de reacción de paso de hidroconversión se lleva a cabo preferiblemente a una temperatura más baja (250-450 °C) que la primera etapa de reacción de paso de hidropirólisis para aumentar la vida del catalizador y a una presión sustancialmente igual (100 800 psig (0,69-5,5 MPag)) que la primera etapa de reacción de paso de hidropirólisis. La velocidad espacial horaria en peso (WHSV) para esta etapa se encuentra en el rango de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 3. El catalizador utilizado en esta etapa está, preferiblemente, protegido del Na, K, Ca, P y de otros metales presentes en la biomasa, que pueden envenenar el catalizador, lo que tenderá a aumentar la vida del catalizador. Este catalizador también debería estar protegido de las olefinas y de los radicales libres por la mejora catalítica realizada en el primer paso de etapa de reacción. Los catalizadores típicamente seleccionados para este paso son catalizadores de hidroconversión de alta actividad, por ejemplo, catalizadores de NiMo sulfurado y CoMo sulfurado. En esta etapa de reacción, el catalizador se utiliza para catalizar una reacción de cambio de agua-gas de CO H2O para hacer CO2 H2, de tal manera que se permite la producción in situ de hidrógeno en el recipiente de reactor 134 de la segunda etapa, lo que, a su vez, reduce el hidrógeno necesario para la hidroconversión. Los catalizadores de NiMo y CoMo catalizan la reacción de cambio de agua-gas. El objetivo en esta segunda etapa de reacción es, una vez más, equilibrar las reacciones de desoxigenación. Este equilibrio se consigue utilizando presiones parciales de hidrógeno relativamente bajas (100-800 psig (0,69-5,5 MPag)) junto con la elección correcta del catalizador. En los procesos convencionales de hidrodesoxigenación del aceite de pirólisis, se suelen emplear presiones parciales de hidrógeno del orden de aproximadamente 2000 psig a aproximadamente 3000 psig (13,8 a 20,7 MPag). Esto se debe a que los procesos están destinados a convertir los aceites de pirólisis, que son extremadamente inestables y difíciles de procesar a presiones parciales más bajas de H2.

[0038] El producto completamente desoxigenado pasa, como corriente 136, desde la segunda etapa de reacción 134 a través de un segundo intercambiador de calor de proceso 140 (que también puede utilizarse para producir vapor de proceso y que, en función de los requisitos del proceso, puede ser opcional) y a un separador de alta presión 142 para formar, producir o separar la corriente de proceso en una fracción de gas (indicada como vapores) 144, una fracción de hidrocarburos 146 y una fracción de agua 148.

[0039] Los hidrocarburos que salen del separador de alta presión 142 se dirigen a una columna de destilación 150 que separa los hidrocarburos en una fracción de gasolina 152 y una fracción de diésel 154.

[0040] La corriente nominal de producto diésel 154 que sale de la columna de destilación 150 se divide, con una parte que forma una corriente de salida de diésel 156 y otra parte 158 que se devuelve a la parte superior de un adsorbedor de hidrocarburos 160 después de haber pasado por el intercambiador de calor 162 (que, en función de los requisitos del proceso, puede ser opcional).

[0041] La corriente vaporosa 144 que sale del separador de alta presión 142 se dirige a la parte inferior del adsorbedor de hidrocarburos 160, de tal forma que el adsorbedor de hidrocarburos 160 recibe dos corrientes, una que proviene del separador de alta presión 142 y la otra que proviene de la columna de destilación 150 y, posteriormente, pasa a través del intercambiador de calor 162 (que, de nuevo, en función de los requisitos del proceso, puede ser opcional). El adsorbedor de hidrocarburos 160 también tiene dos salidas. Una corriente de salida 164 (corriente de hidrocarburos separada) se une a la corriente de hidrocarburos del separador de alta presión 142 y se dirige a la columna de destilación 150, como se ha mencionado anteriormente. La otra salida es principalmente gaseosa y sale de la parte superior del adsorbedor de hidrocarburos 160 como corriente 166 y se dirige, por ejemplo, a un lavador de H2S 168, tal y como se describe con más detalle a continuación.

[0042] La corriente de vapor 144 normalmente contiene vapores de hidrocarburos no condensables (tales como el metano, el etano, el propano y el butano), otros vapores no condensables (CO2, CO, y H2) y, en función de la eficacia del separador de alta presión 142, algunos vapores de H2S y NH3.

[0043] Estos gases (que suelen incluir uno o más de entre CO, CO2, CH4, etano y propano) se envían al reformador de vapor de paquete y a la unidad PSA/MSS 170 junto con agua del proceso para su conversión en H2 y CO2. Una parte de estos gases se quema en un horno u otra cámara de combustión para calentar la parte restante de los gases hasta la temperatura de funcionamiento del reformador de vapor, aproximadamente 925 °C. Los reformadores de vapor suelen necesitar una proporción de 3/1 de vapor-hidrocarburo en su alimentación para impulsar el equilibrio de la reacción, pero esto es mucho más que la cantidad necesaria para la reacción. El vapor se recupera y se recicla en el interior del reformador de vapor. El CO2 se elimina del proceso mediante adsorción por oscilación de presión (PSA, por sus siglas en inglés), un sistema de separación por membrana (MSS, por sus siglas en inglés) adecuado, o mediante otros medios conocidos por los expertos en la materia para separar e1H2 de una mezcla de gases y el H2 se recircula de nuevo a la primera etapa de reacción (hidropirólisis) del proceso.

[0044] Además, este proceso está preferiblemente equilibrado con respecto al agua, de modo que se produce suficiente agua en el proceso para proporcionar toda el agua necesaria en el paso de reformado con vapor. La cantidad de agua empleada puede ser tal que la producción del proceso total contenga sustancialmente solo productos de hidrocarburos líquidos y CO2, de manera que se evita un paso de proceso adicional en relación con la eliminación del agua sobrante. Los expertos en la materia observarán que el uso de reformado con vapor en combinación con los pasos de hidropirólisis y de hidroconversión tal y como se establecen en la presente memoria es lógico cuando el objetivo consiste en proporcionar un proceso autosostenible en el que la proporción de O2 en H2O en relación con O2 en CO y CO2 producidos por el proceso es de aproximadamente 1.0. En ausencia de dicho objetivo, el reformado con vapor no es necesario, puesto que el H2 necesario para el paso de hidropirólisis podría seguir siendo proporcionado por fuentes externas. Si se empleara el reformado con vapor en ausencia de los objetivos expuestos en la presente memoria, no se obtendría el proceso autosostenible en el que la producción del proceso consiste esencialmente en productos de hidrocarburos líquidos y CO2.

[0045] El calor generado en la segunda etapa de reacción puede utilizarse para suministrar todo o parte del calor necesario para impulsar la etapa de hidropirólisis en la primera etapa de reacción. El proceso también puede emplear la recirculación de los productos finales pesados como líquido de lavado en el segundo paso, como se ha indicado anteriormente en la presente memoria, para capturar los finos del proceso que salen del reactor de pirólisis de la primera etapa y controlar el calor de reacción. Este líquido también puede recircularse a la hidroconversión y posiblemente al paso de hidropirólisis de la primera etapa para regular la generación de calor en cada etapa. La velocidad de recirculación se encuentra preferiblemente en el rango de aproximadamente 3-5 veces la velocidad de alimentación de la biomasa. Esto es necesario porque la hidrodesoxigenación es una reacción fuertemente exotérmica.

[0046] La alimentación de biomasa puede ser cualquier biomasa acuática con alto contenido en lípidos, como las algas o una planta acuática como la lemna. En una forma en la que no se han extraído los lípidos, la gasolina y el diésel pueden elaborarse directamente a partir de la alimentación de biomasa acuática. Esto es especialmente atractivo porque la extracción de lípidos es cara. De lo contrario, los materiales de punto de ebullición de gasolina y diésel pueden elaborarse a partir de una biomasa acuática deslipidizada, como las algas o una planta acuática como la lemna. En cambio, la pirólisis rápida convencional de algas y otra biomasa acuática sería muy poco atractiva porque las reacciones térmicas incontroladas características de la pirólisis rápida degradarían estos lípidos. Por tanto, el proceso integrado es ideal para la conversión de biomasa acuática porque puede llevarse a cabo en biomasa acuática, que suele estar sólo parcialmente deshidratada y seguir produciendo un producto de diésel y gasolina de alta calidad.

[0047] El proceso ofrece varias ventajas claras sobre los procesos convencionales basados en la pirólisis rápida, ya que produce un producto estabilizado, parcialmente desoxigenado y con un nivel de residuo de carbón insignificante o bajo, del que el residuo de carbón residual y las partículas pueden separarse fácilmente mediante filtración de gas caliente o mediante el contacto con un líquido recirculado; los vapores de aceite de hidropirólisis limpios y calientes pueden mejorarse directamente para obtener un producto final en una segunda unidad de proceso catalíticamente mejorada y con acoplamiento corto que funciona casi a la misma presión que la empleada en la fase anterior; y la mejora se lleva a cabo rápidamente antes de que pueda producirse la degradación en el vapor producido en el paso de hidropirólisis.

[0048] Los productos de hidrocarburos líquidos producidos por este proceso deberían contener menos de un 5 % de oxígeno y, preferiblemente, menos de un 2 % de oxígeno con un índice de acidez total (TAN) bajo y deberían presentar una buena estabilidad química para la polimerización o una tendencia reducida a mostrar reactividad química. En un proceso en el que el contenido de oxígeno total del producto se reduce por debajo del 2 %, las fases de agua y de hidrocarburos se separarán fácilmente en cualquier recipiente de separación normal, ya que la fase de hidrocarburos se ha vuelto hidrofóbica. Esto representa una ventaja considerable en comparación con la pirólisis convencional, en la que el agua es miscible y se mezcla con el aceite de pirólisis altamente oxigenado.

[0049] Debido a que los combustibles fungibles producidos en el proceso divulgado tienen un bajo contenido de oxígeno, cualquier exceso de agua producido a partir de este proceso está relativamente libre de hidrocarburos disueltos y probablemente contendrá menos de 2000 ppmv de carbono orgánico total (TOC, por sus siglas en inglés) disuelto, lo que la hace adecuada, por ejemplo, para su uso en el riego en zonas áridas. Además, el producto de hidrocarburo terminado puede ser ahora fácilmente transportable, tiene un índice de acidez total (TAN) bajo y una excelente estabilidad química. En la pirólisis rápida convencional, los aceites de pirólisis suelen contener un 50-60 % de oxígeno en forma de hidrocarburos oxigenados y un 25 % de agua disuelta, y deben estabilizarse químicamente antes de su transporte. Por lo tanto, los costes de transporte de los productos finales sólo para el proceso integrado de hidropirólisis e hidroconversión de la presente invención pueden ser menos de la mitad de los costes de la pirólisis rápida convencional. Además, el agua producida en el proceso propuesto se convierte en un subproducto valioso, especialmente para las regiones áridas.

[0050] Si se desea y como se muestra en la figura 1, el proceso puede proporcionar de manera deseable la recuperación de sulfato de amonio. En este sentido, la fracción gaseosa 166 se dirige, por tanto, al lavador de H2S 168 y al extractor de H2S 172, que actúan conjuntamente para suministrar una corriente de gas 174 exento de H2S y NH3 al reformador de vapor empaquetado-unidad de PSA/MSS 170, cuya finalidad es proporcionar una corriente de hidrógeno puro 176 al reactor de hidropirólisis 116 y rechazar el CO2 residual (a través de una corriente 178), del que puede recuperarse más calor para proporcionar otra fuente de calor de proceso para el secado de la biomasa o para otros fines. Dado que este CO2 procede íntegramente de la biomasa, no contribuye a la carga de gases de efecto invernadero (GEI) del proceso.

[0051] Como se muestra en la figura 1, el separador de alta presión 142 suministra una corriente acuosa 148 que contiene amoníaco y sulfuro de hidrógeno en solución a un extractor de agua ácida 180. El extractor de agua ácida 180 separa la corriente acuosa 148 recibida del separador de alta presión 142 en una corriente de agua 182 rica en amoníaco y H2S, así como en una corriente de agua relativamente pura 184 que, con una purificación adicional a través de un purificador de agua 186 adecuado para eliminar todos los compuestos de azufre, proporciona una fuente de agua de gran pureza 188 al reformador de vapor empaquetado-unidad de PSA/MSS 170. El agua rechazada del purificador de agua 186, mostrada como una corriente 190, puede ser desechada o reciclada para el extractor de agua ácida 180. La corriente acuosa 182 del extractor de agua ácida 180 y el extractor de H2S 172 se combinan y se dirigen a un reactor de oxidación 192, donde las corrientes combinadas pueden reaccionar con oxígeno en una zona de conversión térmica, no catalítica, para convertir sustancialmente el sulfuro de amonio (NH4)2S disuelto en tiosulfato y sulfato de amonio (NH4)2SO4. La corriente puede también ponerse en contacto con oxígeno y un catalizador oxidizante de acuerdo con el método expuesto en Gillespie, Patente Estadounidense 5,470,486 o, alternativamente, la corriente acuosa entrante puede reaccionar con oxígeno, en presencia de un catalizador apropiado, de acuerdo con el método expuesto en la patente estadounidense 5,207,927 (Marinangeli, et al.). Al emplear cualquiera de las dos tecnologías, dentro de los rangos de pH, relación molar de oxígeno y azufre, presión, temperatura y velocidades espaciales horarias del líquido expuestos en estas patentes, se obtiene una corriente acuosa 194 que contiene amoníaco NH3 y (NH4)2SO4, y estos compuestos pueden recuperarse y venderse como fertilizantes. Actualmente, se utilizan diversos métodos para obtener sulfato de amonio a partir de una corriente acuosa que contiene sulfito de amonio y amoníaco disuelto, y los ejemplos citados anteriormente sirven para ilustrar que existen tecnologías establecidas para efectuar esta conversión. El exceso de O2 y el N2 sin reaccionar son rechazados del reactor de oxidación como una corriente 196.

[0052] Finalmente, el H2 puro producido por el reformador de vapor empaquetado-unidad de PSA/MSS 170 se dirige a un compresor accionado por vapor 198, donde se comprime y luego pasa al reactor de hidropirólisis 116. Cabe observar que el vapor utilizado para accionar el compresor 198 procede del intercambiador de calor 130 y del intercambiador de calor 140 (que, en función de los requisitos del proceso, puede ser opcional). El calor residual del vapor que acciona el compresor de hidrógeno 198 está disponible para proporcionar niveles más bajos de calor de proceso. También hay que tener en cuenta que el hidrógeno suministrado al reactor de hidropirólisis 116 se habrá enfriado un poco, lo que no representa ningún reto para el proceso, ya que la naturaleza exotérmica de la reacción de hidropirólisis es suficiente para proporcionar todo el calor requerido por el reactor de hidropirólisis 116.

[0053] La figura 2 (referencia) es un diagrama de flujo esquemático de un proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa, estando dicho proceso indicado en general por el número de referencia 210.

[0054] El proceso 210 es en general similar al proceso 110, descrito anteriormente. En particular, en el proceso 210, la biomasa (por ejemplo, a través de una corriente 212) y el hidrógeno molecular (por ejemplo, a través de una corriente 214) se introducen en un recipiente de reactor 216 de hidropirólisis e hidroconversión, por ejemplo, que presenta un puerto de reposición de catalizador 218, para producir una corriente de salida 220 que comprende un producto líquido de hidropirólisis, al menos parcialmente desoxigenado, vapores de pirólisis (gases C1-C3), H2O, CO, CO2, H2 y residuo de carbón. La corriente del proceso de salida 220 se hace pasar a través de un separador de residuo de carbón opcional 224, un filtro barrera 226 (por ejemplo, para eliminar los finos de catalizador) y un intercambiador de calor de proceso 230, que puede emplearse para producir vapor de proceso. La corriente de producto libre de residuo de carbón y partículas 232 pasa del intercambiador de calor 230 a una segunda etapa de reacción que emplea un recipiente de reactor de hidroconversión 234 en el que se lleva a cabo una etapa de hidroconversión para completar la desoxigenación e hidrogenación del producto de hidrocarburo recibido del reactor de hidropirólisis 216. El producto completamente desoxigenado pasa, como corriente 236, desde la segunda etapa de reacción 234 a través de un segundo intercambiador de calor de proceso 240 (que también puede utilizarse para producir vapor de proceso y que, en función de los requisitos del proceso, puede ser opcional) y a un separador de alta presión 242 para formar, producir o separar en una fracción de gas (indicada como vapores) 244, una fracción de hidrocarburos 246 y una fracción de agua 248.

[0055] En el proceso 210, la fracción de gas/vapor 244 y la fracción de agua 248 se procesan de manera similar a la del proceso 110, que no se describirá con mayor detalle aquí.

[0056] Además, de la misma manera, los hidrocarburos que salen del separador de alta presión 242 se dirigen a una columna de destilación 250 que separa los hidrocarburos en una fracción de gasolina 252 y una fracción de diésel 254. La corriente nominal de producto diésel 254 que sale de la columna de destilación 250 se divide, con una parte que forma una corriente de salida de diésel 256 y otra parte 258 que se devuelve a la parte superior de un adsorbedor de hidrocarburos 260 después de haber pasado por el intercambiador de calor 262 (que, en función de los requisitos del proceso, puede ser opcional).

[0057] El proceso 210 principalmente difiere del proceso 110 en que la corriente nominal de producto diésel 254 se divide adicionalmente, de forma que una parte de la corriente de producto diésel se desvía a través de un circuito de circulación de diésel 255 de vuelta a la entrada del reactor de hidroconversión 234 para volver sobre sus pasos a través del separador de alta presión 242 y la columna de destilación 250 y, de esta manera, mejorar la calidad del diésel. Es decir, una parte de los materiales de rango de punto de ebullición de diésel se añade a la alimentación del producto de hidropirólisis libre de partículas y de residuo de carbón al reactor de hidroconversión 234, por ejemplo.

[0058] Tal y como se muestra, el proceso 210 puede, si se desea, incluir una o más características, tal como un lavador de H2S 268, un reformador de vapor-unidad de PSA/MSS, un extractor de H2S 272, un extractor de agua ácida 280, un purificador de agua adecuado 286, un reactor de oxidación 292 y un compresor 298, similares a los que se muestran en la figura 1.

[0059] La figura 3 (referencia) es un diagrama de flujo esquemático de un proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa, estando dicho proceso indicado en general por el número de referencia 310.

[0060] El proceso 310 es, en general, similar al proceso 110, descrito anteriormente. En particular, en el proceso 310, la biomasa (por ejemplo, a través de una corriente 312) y el hidrógeno molecular (por ejemplo, a través de una corriente 314) se introducen en un recipiente de reactor 316 de hidropirólisis e hidroconversión, por ejemplo, que presenta un puerto de reposición de catalizador 318, para producir una corriente de salida 320 que comprende un producto líquido de hidropirólisis, al menos parcialmente desoxigenado, vapores de pirólisis (gases C1-C3), H2O, CO, CO2, H2 y residuo de carbón. La corriente del proceso de salida 320 se hace pasar a través de un separador de residuo de carbón opcional 324, un filtro barrera 326 (por ejemplo, para eliminar los finos de catalizador) y un intercambiador de calor de proceso 330, que puede emplearse para producir vapor de proceso. La corriente de producto libre de residuo de carbón y partículas 332 pasa del intercambiador de calor 330 a una segunda etapa de reacción que emplea un recipiente de reactor de hidroconversión 334 en el que se lleva a cabo una etapa de hidroconversión para completar la desoxigenación del producto de hidrocarburo recibido del reactor de hidropirólisis 316. El producto completamente desoxigenado pasa, como corriente 336, desde la segunda etapa de reacción 334 a través de un segundo intercambiador de calor de proceso 340 (que también puede utilizarse para producir vapor de proceso y que, en función de los requisitos del proceso, puede ser opcional) y a un separador de alta presión 342 para formar, producir o separar en una fracción de gas (indicada como vapores) 344, una fracción de hidrocarburos 346 y una fracción de agua 348.

[0061] Además, de la misma manera, los hidrocarburos que salen del separador de alta presión 342 se dirigen a una columna de destilación 350 que separa los hidrocarburos en una fracción de gasolina 352 y una fracción de diésel 354. La corriente nominal de producto diésel 354 que sale de la columna de destilación 350 se divide, con una parte que forma una corriente de salida de diésel 356 y otra parte 358 que se devuelve a la parte superior de un adsorbedor de hidrocarburos 360 después de haber pasado por el intercambiador de calor 362 (que, en función de los requisitos del proceso, puede ser opcional).

[0062] El proceso 310 principalmente difiere del proceso 210 en que ilustra otra opción para la recirculación del producto de diésel que permite que una parte de la fracción de diésel que sale de la columna de destilación 350 se recircule de nuevo al primer reactor 316 de hidropirólisis e hidroconversión de lecho fluidizado a través del circuito de recirculación de diésel 355 y, por tanto, vuelva sobre sus pasos al reactor de hidroconversión 334, el separador de alta presión y vuelva a la columna de destilación 350.

[0063] Tal y como se muestra, el proceso 310 puede, si se desea, incluir una o más características, tal como un lavador de H2S 368, un reformador de vapor-unidad de PSA/MSS, un extractor de H2S 372, un extractor de agua ácida 380, un purificador de agua adecuado 386, un reactor de oxidación 392 y un compresor 398, similares a los que se muestran en la figura 1.

[0064] La figura 4 (referencia) es un diagrama de flujo esquemático de un proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa, estando dicho proceso indicado en general por el número de referencia 410.

[0065] El proceso 410 es, en general, similar al proceso 110 descrito anteriormente. En particular, en el proceso 410, la biomasa (por ejemplo, a través de una corriente 412) y el hidrógeno molecular (por ejemplo, a través de una corriente 414) se introducen en un recipiente de reactor 416 de hidropirólisis e hidroconversión, por ejemplo, que presenta un puerto de reposición de catalizador 418, para producir una corriente de salida 420 que comprende un producto líquido de hidropirólisis, al menos parcialmente desoxigenado, vapores de pirólisis (gases C1-C3), H2O, CO, CO2, H2 y residuo de carbón. La corriente del proceso de salida 420 se hace pasar a través de un separador de residuo de carbón opcional 424, un filtro barrera 426 (por ejemplo, para eliminar los finos de catalizador) y un intercambiador de calor de proceso 430, que puede emplearse para producir vapor de proceso. La corriente de producto libre de residuo de carbón y partículas 432 pasa del intercambiador de calor 430 a una segunda etapa de reacción que emplea un recipiente de reactor de hidroconversión 434 en el que se lleva a cabo un paso de hidroconversión para completar la desoxigenación del producto de hidrocarburo recibido del reactor de hidropirólisis 416. El producto completamente desoxigenado pasa, como corriente 436, desde la segunda etapa de reacción 434 a través de un segundo intercambiador de calor de proceso 440 (que también puede utilizarse para producir vapor de proceso y que, en función de los requisitos del proceso, puede ser opcional) y a un separador de alta presión 442 para formar, producir o separar en una fracción de gas (indicada como vapores) 444, una fracción de hidrocarburos 446 y una fracción de agua 448. Los hidrocarburos que salen del separador de alta presión 442 se dirigen a una columna de destilación 450 que separa los hidrocarburos en una fracción de gasolina 452 y una fracción de diésel 454. La corriente nominal de producto diésel 454 que sale de la columna de destilación 450 se divide, con una parte que forma una corriente de salida de diésel 456 y otra parte 458 que se devuelve a la parte superior del adsorbedor de hidrocarburos 460 después de haber pasado por el intercambiador de calor 462 (que, en función de los requisitos del proceso, puede ser opcional).

[0066] El proceso 410 principalmente difiere del proceso 110 en que el proceso 410 ahora contempla la mejora química adicional de los materiales de ebullición de gasolina y diésel, 452 y 456, respectivamente. Más en concreto, el proceso 410 incluye: 1) un paso de mejora catalítica de la gasolina 455 que recibe la fracción de gasolina 452 del paso de destilación fraccionada 450 y, por lo tanto, permite la producción de una fracción de gasolina mejorada 457, y 2) un reactor de lecho percolador catalítico 459 que produce un producto de diésel ultra bajo en azufre (ULSD) 461 que, en función del rendimiento del aparato de destilación fraccionada 450, podría contener una pequeña parte de la gasolina que se dirigió al reactor de lecho percolador catalítico 459.

[0067] Tal y como se muestra, el proceso 410 puede, si se desea, incluir una o más características, tal como un lavador de H2S 468, un reformador de vapor-unidad de PSA/MSS 470, un extractor de H2S 472, un extractor de agua ácida 480, un purificador de agua adecuado 486, un reactor de oxidación 492 y un compresor 498, similares a los que se muestran en la figura 1.

[0068] La figura 5 (referencia) ilustra un proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa, estando dicho proceso indicado en general por el número de referencia 510.

[0069] El proceso mostrado 510 es, en general, similar al proceso 410 descrito anteriormente por el hecho de que los materiales de ebullición de gasolina y diésel se mejoran, además, químicamente mediante un procesamiento adicional. Con ese fin, más concretamente, en el proceso 510, la biomasa (por ejemplo, a través de una corriente 512) y el hidrógeno molecular (por ejemplo, a través de una corriente 514) se introducen en un recipiente de reactor 516 de hidropirólisis e hidroconversión, por ejemplo, que presenta un puerto de reposición de catalizador 518, para producir una corriente de salida 520 que comprende un producto líquido de hidropirólisis al menos parcialmente desoxigenado, vapores de pirólisis (gases C1-C3), H2O, CO, CO2, H2 y residuo de carbón. La corriente del proceso de salida 520 se hace pasar a través de un separador de residuo de carbón opcional 524, un filtro barrera 526 (por ejemplo, para eliminar los finos de catalizador) y un intercambiador de calor de proceso 530, que puede emplearse para producir vapor de proceso. La corriente de producto libre de residuo de carbón y partículas 532 pasa del intercambiador de calor 530 a una segunda etapa de reacción que emplea un recipiente de reactor de hidroconversión 534 en el que se lleva a cabo un paso de hidroconversión para completar la desoxigenación del producto de hidrocarburo recibido del reactor de hidropirólisis 516. El producto completamente desoxigenado pasa, como corriente 536, desde la segunda etapa de reacción 534 a través de un segundo intercambiador de calor de proceso 540 (que también puede utilizarse para producir vapor de proceso y que, en función de los requisitos del proceso, puede ser opcional) y a un separador de alta presión 542.

[0070] En el proceso 510, no obstante, el separador de alta presión 542 funciona a una temperatura más alta para producir una corriente de hidrocarburo gaseoso 544, una corriente de producto de diésel 556 y una corriente de agua 548, a diferencia del proceso mostrado en la figura 4, donde el separador 442 produce una corriente de vapores de hidrocarburos que, a continuación, pasa a un adsorbedor de hidrocarburos 460. En la realización de proceso mostrado en la figura 5, la corriente de gas de hidrocarburo 544 descargada por el separador 542 pasa directamente a un paso de mejora catalítica de la gasolina 563 cuyo producto se enfría en un intercambiador de calor 565 (que, en función de los requisitos del proceso, puede ser opcional) antes de pasar a un separador 567 que desvía una fracción de gas 569 (hidrocarburos gaseosos C1 a C4 con otros gases de proceso) a un lavador de H2S 568 y a un extractor de H2S 572 similares a los procesos mostrados en las figuras 1-4, mientras que se produce una fracción de gasolina líquida mejorada a modo de producto del proceso.

[0071] De manera similar al proceso 410, el proceso 510 incluye un reactor de lecho percolador catalítico 559 que procesa el producto de diésel 556 para producir un producto de diésel ultra bajo en azufre (ULSD) 561, que podría contener una pequeña parte de gasolina.

[0072] Cabe observar en esta realización que el gas de escape del separador 542 no contiene vapores, sino solamente gases. A diferencia de las realizaciones de proceso mostradas en las figuras 1-4, en las que el escape del separador se mantuvo a una temperatura inferior para que los vapores fueran expulsados hacia un adsorbedor de hidrocarburos, en esta y en las siguientes realizaciones de proceso, los gases que salen del separador tendrán una temperatura más alta, adecuada para su introducción en un paso de mejora catalítica de la gasolina. De lo contrario, el equilibrio de esta realización del proceso sigue siendo similar al que se representa en la figura 4.

[0073] Tal y como se muestra, el proceso 510 puede, si se desea, incluir una o más características, tal como un reformador de vapor-unidad de p Sa /MSS 570, un extractor de agua ácida 580, un purificador de agua adecuado 586, un reactor de oxidación 592 y un compresor 598, similares a los que se muestran en la figura 1.

[0074] Aunque los procesos se han mostrado en las figuras descritas anteriormente con la inclusión de un segundo reactor de hidrotratamiento, los expertos en la materia, guiados por las enseñanzas aquí proporcionadas, observarán que la práctica más amplia de la invención no se limita necesariamente a lo anterior. Por ejemplo, en un caso en el que se disponga de catalizadores suficientemente activos que puedan producir un producto de hidrocarburo completamente desoxigenado en el reactor de lecho fluidizado 116, 216, 316, 416 y 516, por ejemplo, puede resultar innecesario un segundo reactor de hidroconversión distinto. Por tanto, debe entenderse que los procesos mostrados en las figuras 1-5 pueden, en tales casos, modificarse de manera adecuada en consecuencia. Es decir, si se desea, los procesos pueden llevarse a cabo con o sin un segundo reactor de hidrotratamiento y la presencia o la ausencia de dicho segundo reactor de hidrotratamiento no produce necesariamente un proceso fundamentalmente diferente.

[0075] La figura 6 ilustra un proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa de acuerdo con una realización de la invención, estando dicho proceso indicado en general por el número de referencia 610.

[0076] El proceso 610 es similar al proceso 510 por el hecho de que en el proceso 610 la biomasa (por ejemplo, a través de una corriente 612) y el hidrógeno molecular (por ejemplo, a través de una corriente 614) se introducen en un recipiente de reactor 616 de hidropirólisis e hidroconversión, por ejemplo, que presenta un puerto de reposición de catalizador 618, para producir una corriente de salida 620 que comprende un producto líquido de hidropirólisis, al menos parcialmente desoxigenado, vapores de pirólisis (gases C1-C3), H2O, CO, CO2, H2 y residuo de carbón. La corriente del proceso de salida 620 se hace pasar a través de un separador de residuo de carbón opcional 624, un filtro barrera 626 (por ejemplo, para eliminar los finos de catalizador) y un intercambiador de calor de proceso 630, que puede emplearse para producir vapor de proceso.

[0077] El proceso 610 difiere del proceso 510 por el hecho de que un segundo reactor de hidroconversión, tal como el 534, ha sido eliminado para que la corriente de producto libre de residuo de carbón y partículas 632 pase del intercambiador de calor 630 a un separador de alta presión 642. De la misma manera que el proceso 510 descrito anteriormente, el separador de alta presión 642 funciona a una temperatura suficientemente elevada para producir una corriente de hidrocarburo gaseoso 644, una corriente de producto de diésel 656 y una corriente de agua 648.

[0078] La corriente de gas de hidrocarburo 644 pasa directamente a un paso de mejora catalítica de la gasolina 663 cuyo producto se enfría en un intercambiador de calor 665 (que, en función de los requisitos del proceso, puede ser opcional) antes de pasar a un separador 667 que desvía una fracción de gas 669 (hidrocarburos gaseosos C1 a C4 con otros gases de proceso) a un lavador de H2S 668 y a un extractor de H2S 672 similares a los procesos mostrados en las figuras 1-4, mientras que se produce una fracción de gasolina líquida mejorada 657 a modo de producto del proceso.

[0079] Además, de la misma manera que el proceso 510, el proceso 610 incluye un reactor de lecho percolador catalítico 659 que procesa el producto de diésel 656. El proceso 610 difiere del proceso 510 por el hecho de que el proceso 610 incluye una unidad de destilación fraccionada 671 que recibe una corriente de producto de ULSD 661 del reactor de lecho percolador 659 que podría contener alguna pequeña fracción de gasolina. La unidad de destilación fraccionada 671 separa el material de gasolina que queda en la corriente de producto de ULSD 661 y lo hace pasar, por ejemplo, a través de una corriente 673, al separador 667, donde se mezcla con un producto de gasolina ya mejorado de la unidad de mejora catalítica de la gasolina 663 para formar la corriente de producto 657. La unidad de destilación fraccionada 671 puede, a continuación, descargar una corriente de producto de ULSD auténtico 675 (es decir, una corriente de producto sustancialmente exenta de una fracción de gasolina).

[0080] Tal y como se muestra, el proceso 610 puede, si se desea, incluir una o más características, tal como un reformador de vapor-unidad de p Sa /MSS 670, un extractor de agua ácida 680, un purificador de agua adecuado 686, un reactor de oxidación 692 y un compresor 698, similares a los que se muestran en la figura 1.

[0081] Como se entenderá más adelante, puede añadirse un reactor de hidroconversión como, por ejemplo, a continuación del intercambiador de calor 630, si se desea o se necesita para, por ejemplo, mantener adecuadamente la calidad del producto.

[0082] La figura 7 ilustra una realización de proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa de acuerdo con otra realización de la invención, estando dicho proceso indicado en general por el número de referencia 710.

[0083] Tal y como se describe con mayor detalle a continuación, el proceso 710 es, en general, similar al proceso 610 descrito anteriormente con el proceso 710; sin embargo, emplea una extracción mejorada de H2.

[0084] En particular, en el proceso 710, la biomasa (por ejemplo, a través de una corriente 712) y el hidrógeno molecular (por ejemplo, a través de una corriente 714) se introducen en un recipiente de reactor 716 de hidropirólisis e hidroconversión, por ejemplo, que presenta un puerto de reposición de catalizador 718, para producir una corriente de salida 720 que comprende un producto líquido de hidropirólisis al menos parcialmente desoxigenado, vapores de pirólisis (gases C1-C3), H2O, CO, CO2, H2 y residuo de carbón. La corriente del proceso de salida 720 se hace pasar a través de un separador de residuo de carbón opcional 724, un filtro barrera 726 (por ejemplo, para eliminar los finos de catalizador) y un intercambiador de calor de proceso 730, que puede emplearse para producir vapor de proceso. La corriente de producto libre de residuo de carbón y partículas 732 pasa del intercambiador de calor 730 a un separador de alta presión 742. El separador de alta presión 742 funciona, de manera deseable, a una temperatura suficientemente elevada para producir una corriente de hidrocarburo gaseoso 744, una corriente de producto de diésel 756 y una corriente de agua 748.

[0085] La corriente de gas de hidrocarburo 744 pasa directamente a un paso de mejora catalítica de la gasolina 763. La eficacia del proceso 710 se mejora con respecto a la realización mostrada en la figura 6, sin embargo, a través de la introducción de un separador de membrana 777 después del paso de mejora catalítica de la gasolina 763. El separador de membrana 777 sirve, de manera deseable, para separar el hidrógeno de la corriente de producto del paso de mejora catalítica de la gasolina 763 y dirige dicho hidrógeno a los gases de proceso que entran en un lavador de H2S 768 y en un extractor de H2S 772 similares a los procesos mostrados en las figuras 1-4. Como resultado, la cantidad de gas que pasa por el intercambiador de calor 765 y el separador de gas/líquido 767 puede reducirse significativamente en comparación con el mismo punto del proceso 610.

[0086] De forma similar al mismo punto del proceso 610 descrito anteriormente, el producto, ahora procedente del separador de membrana 777, se enfría en un intercambiador de calor 765 (que, en función de los requisitos del proceso, puede ser opcional) antes de pasar a un separador 767 que desvía una fracción de gas 769 (hidrocarburos gaseosos C1 a C3 con otros gases de proceso) a un lavador de H2S 768 y a un extractor de H2S 772, mientras que se produce una fracción de gasolina líquida mejorada 757 como producto del proceso.

[0087] De la misma manera que la realización descrita anteriormente, el proceso 710 incluye un reactor de lecho percolador catalítico 759 que procesa el producto de diésel 756. El proceso 710 incluye una unidad de destilación fraccionada 771 que recibe una corriente de producto de ULSD 761 del reactor de lecho percolador 759 que podría contener alguna pequeña fracción de gasolina. La unidad de destilación fraccionada 771 separa el material de gasolina que queda en la corriente de producto de ULSD 761 y lo hace pasar, por ejemplo, a través de una corriente 773, al separador 767, donde se mezcla con un producto de gasolina ya procesado y mejorado de la unidad de mejora catalítica de la gasolina 763 y forma la corriente de producto 757 y la corriente de fracción de gas 769. La unidad de destilación fraccionada 771 puede, a continuación, descargar una corriente de producto de ULSD auténtico 775 (es decir, una corriente de producto sustancialmente exenta de una fracción de gasolina).

[0088] Tal y como se muestra, el proceso 710 puede, si se desea, incluir una o más características, tal como un reformador de vapor-unidad de p Sa /MSS 770, un extractor de agua ácida 780, un purificador de agua adecuado 786, un reactor de oxidación 792 y un compresor 798, similares a los que se muestran en la figura 1.

[0089] Aunque en la figura 7 la realización ilustrada se muestra, de nuevo, sin la inclusión de un segundo reactor de hidroconversión, como se muestra en las realizaciones representadas en las figuras 1-5, puede añadirse un reactor de hidroconversión como, por ejemplo, a continuación del intercambiador de calor 730, si se desea o se necesita para, por ejemplo, mantener adecuadamente la calidad del producto.

[0090] La figura 8 es un diagrama de flujo esquemático de un proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa de acuerdo con otra realización de la invención, estando dicho proceso indicado en general por el número de referencia 810.

[0091] El proceso 810 es en general similar al proceso 610, descrito anteriormente, con la excepción de la inclusión de lechos de sorbentes sólidos para proporcionar un producto de gasolina mejorado.

[0092] En el proceso 810, la biomasa (por ejemplo, a través de una corriente 812) y el hidrógeno molecular (por ejemplo, a través de una corriente 814) se introducen en un recipiente de reactor 816 de hidropirólisis e hidroconversión, por ejemplo, que presenta un puerto de reposición de catalizador 818, para producir una corriente de salida 820 que comprende un producto líquido de hidropirólisis al menos parcialmente desoxigenado, vapores de pirólisis (gases C1-C3), H2O, CO, CO2, H2 y residuo de carbón. La corriente del proceso de salida 820 se hace pasar a través de un separador de residuo de carbón opcional 824, un filtro barrera 826 (por ejemplo, para eliminar los finos de catalizador) y un intercambiador de calor de proceso 830, que puede emplearse para producir vapor de proceso. La corriente de producto libre de residuo de carbón y partículas 832 pasa del intercambiador de calor 830 a un separador de alta presión 842. El separador de alta presión 842 funciona, de manera deseable, a una temperatura suficientemente elevada para producir una corriente de hidrocarburo gaseoso 844, una corriente de producto de diésel 856 y una corriente de agua 848.

[0093] La corriente de gas de hidrocarburo 844 pasa a un paso de mejora catalítica de la gasolina 863, cuyo producto se enfría en un intercambiador de calor 865 (que, en función de los requisitos del proceso, puede ser opcional) antes de pasar a un banco de lechos de sorbentes sólidos 881 y 883. Cabe destacar que el intercambiador de calor 865 puede ser opcional y se muestra para resaltar un método posiblemente adecuado para mantener la temperatura de entrada del gas que entra en un lecho de sorbente sólido en un valor adecuado.

[0094] Los lechos de sorbentes sólidos 881 y 883 están configurados, en general, para que un lecho reciba gas del intercambiador de calor 865 que absorbe el producto de gasolina mejorado y expulse los gases agotados del producto de gasolina mejorado hacia el lavador de H2S 868, mientras que el otro lecho de sorbente sólido ha sido retirado mientras que la gasolina que ha sido adsorbida de este modo es adecuadamente desorbida y dirigida al escape de producto de gasolina mejorado 857. En un momento adecuado en el que el lecho de sorbente sólido retirado se ha agotado de gasolina adsorbida y el otro lecho de sorbente sólido se ha cargado completamente, el procesamiento a través de los lechos de sorbente sólido se conmuta adecuadamente y el proceso continúa de tal manera que un lecho de sorbente sólido está en comunicación de recepción de los gases de los que se adsorbe la gasolina con los gases agotados de gasolina 869 dirigidos al lavador de H2S 868 y al extractor de H2S 872, mientras que el otro lecho de sorbente sólido expulsa la gasolina mejorada desorbida al escape de producto 857.

[0095] Tal y como se muestra, el proceso 810 incluye un reactor de lecho percolador catalítico 859 y puede, si se desea, incluir una o más características, tal como un reformador de vapor-unidad de PSA/MSS 870, una unidad de destilación fraccionada 871, un extractor de agua ácida 880, un purificador de agua adecuado 886, un reactor de oxidación 892 y un compresor 898, por ejemplo, que corresponden a los que se muestran en las realizaciones descritas anteriormente.

[0096] Del mismo modo que en las figuras 6 y 7, la figura 8 muestra una realización de proceso en la que el segundo reactor de hidroconversión mostrado en las realizaciones de proceso representadas en las figuras 1-5 ha sido eliminado. Tal y como se ha indicado anteriormente, a continuación del intercambiador de calor 830, podría añadirse un reactor de hidroconversión, si se necesita, para mantener la calidad del producto.

[0097] La figura 9 es un diagrama de flujo esquemático de un proceso para producir combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa de acuerdo con otra realización de la invención, estando dicho proceso indicado en general por el número de referencia 910.

[0098] El proceso 910 es, en cierto modo, similar al proceso 810 descrito anteriormente, con la excepción de que el proceso 910 emplea adsorción de gasolina. Más concretamente, la figura 9 muestra una realización de proceso en la que se añade un adsorbedor de hidrocarburos en lugar de los lechos de sorbentes sólidos dobles y, junto con la inclusión de otras modificaciones del proceso, sirven para proporcionar un producto de gasolina mejorado.

[0099] En el proceso 910, la biomasa (por ejemplo, a través de una corriente 912) y el hidrógeno molecular (por ejemplo, a través de una corriente 914) se introducen en un recipiente de reactor 916 de hidropirólisis e hidroconversión, por ejemplo, que presenta un puerto de reposición de catalizador 918, para producir una corriente de salida 920 que comprende un producto líquido de hidropirólisis al menos parcialmente desoxigenado, vapores de pirólisis (gases C1-C3), H2O, CO, CO2, H2 y residuo de carbón. La corriente del proceso de salida 920 se hace pasar a través de un separador de residuo de carbón opcional 924, un filtro barrera 926 (por ejemplo, para eliminar los finos de catalizador) y un intercambiador de calor de proceso 930, que puede emplearse para producir vapor de proceso. La corriente de producto libre de residuo de carbón y partículas 932 pasa del intercambiador de calor 930 a un separador de alta presión 942. El separador de alta presión 942 funciona, de manera deseable, a una temperatura suficientemente elevada para producir una corriente de hidrocarburo gaseoso 944, una corriente de producto de diésel 956 y una corriente de agua 948.

[0100] La corriente de gas de hidrocarburo 944 pasa a un paso de mejora catalítica de la gasolina 963, cuyo producto se enfría en un intercambiador de calor 965 (que, en función de los requisitos del proceso, puede ser opcional) antes de pasar a un adsorbedor de hidrocarburos. Tal y como se ha indicado anteriormente, el intercambiador de calor 965 puede ser opcional y se incluye en la realización ilustrada para mostrar un método para mantener la temperatura de entrada del gas que entra en un adsorbedor de hidrocarburos en un valor adecuado. A diferencia de los lechos de sorbentes sólidos dobles mostrados en la figura 8, en la figura 9, los dos lechos de sorbentes sólidos se sustituyen por un único adsorbedor de hidrocarburos 985. El adsorbedor de hidrocarburos 985, de manera deseable, sirve para descargar continuamente una corriente de gas libre de gasolina 969 al lavador de H2S 968 mientras que proporciona una corriente rica en gasolina distinta 987 a una unidad de destilación fraccionada 971. La unidad de destilación 971 también recibe una corriente 961 que contiene ULSD y gasolina del reactor de lecho percolador 959. La unidad de destilación fraccionada 971 sirve para proporcionar una corriente 975 de producto de ULSD auténtico, una corriente 957 de gasolina mejorada, y una corriente que contiene gasolina 989 que se dirige a un intercambiador de calor 991 antes de ser dirigida al adsorbedor de hidrocarburo 985. El intercambiador de calor 991 puede ser opcional y se incluye en esta realización para mostrar un método para mantener la temperatura de entrada del gas que entra en el adsorbedor de hidrocarburo 985 en un valor adecuado. Mediante esta disposición, la unidad de destilación 971 produce dos corrientes de producto, una corriente de gasolina mejorada 957 y una corriente de ULSD auténtico 975.

[0101] Tal y como se muestra, el proceso 910 puede, si se desea, incluir una o más características adicionales, tal como un reformador de vapor-unidad de PSA/MSS 970, un lavador de H2S 972, un extractor de agua ácida 980, un purificador de agua adecuado 986, un reactor de oxidación 992 y un compresor 998, por ejemplo, que corresponden a los que se muestran en las realizaciones descritas anteriormente.

[0102] Del mismo modo que en las figuras 6-8, la figura 9 muestra una realización de proceso en la que el segundo reactor de hidroconversión mostrado en las realizaciones de proceso representadas en las figuras 1-5 ha sido eliminado. Tal y como se ha indicado anteriormente, a continuación del intercambiador de calor 930, podría añadirse un reactor de hidroconversión, si se necesita, para mantener la calidad del producto.

[0103] En vista de lo anterior, cabe observar que la presente invención extiende el procesamiento de la biomasa, por ejemplo, como se describe en las solicitudes de patente estadounidenses con n.° de serie 12/419,535, presentada el 7 de abril de 2009; n.° de serie 12/685,352, presentada el 11 de enero de 2010; n.° de serie 13/089,010, presentada el 18 de abril de 2011; y n.° de serie 13/196,645, presentada el 2 de agosto de 2011, al procesamiento en el que los combustibles de gasolina mejorada fraccionada y de diésel ultra bajo en azufre pueden ser corrientes de salida del proceso. Mediante el empleo de la destilación fraccionada y la integración de otros procesos similares a los de una refinería, se pueden producir al menos dos corrientes de combustible fungible distintas, una dominada por los líquidos del rango de punto de ebullición de gasolina y la otra por los líquidos del rango de punto de ebullición de diésel. Además, los inventores han desarrollado una variedad de esquemas de proceso que incluyen unidades de destilación multietapa acopladas a una serie de reactores situados para aceptar estos rangos de punto de ebullición, así como, quizás, un rango de combustible para aviones que puede someterse a una mejora catalítica para eliminar las impurezas y crear combustibles del rango de punto de ebullición JP-8. Evidentemente, estos rangos de destilación pueden modificarse para optimizar los hidrocarburos producidos a partir de un único combustible (por ejemplo, la madera produce combustible de gasolina de alto grado pero diésel de peor calidad, la lemna produce combustible diésel superior pero gasolina relativamente mediocre, y las mezclas de los dos combustibles pueden producir rangos interesantes de combustibles a base de hidrocarburos que se beneficiarían de cortes de destilación fraccionada cuidadosamente configurados y acoplados a reactores de mejora catalítica aguas abajo). Por consiguiente, el enfoque descrito en la presente memoria permite la producción directa de varios combustibles a partir de un único reactor de procesamiento de biomasa, de forma que se mejora la economía del proceso, se aumenta la versatilidad del proceso y se permite un proceso autónomo que puede funcionar de forma independiente sin necesidad de una refinería para producir un combustible de gasolina o de diésel terminado final.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Proceso para la producción de combustibles a base de hidrocarburos a partir de biomasa, comprendiendo el proceso:

la hidropirólisis de la biomasa en un reactor que contiene hidrógeno molecular y un catalizador de desoxigenación y de adición de hidrógeno en condiciones de reacción de hidropirólisis para producir un producto de hidropirólisis de hidrocarburo desoxigenado que comprende residuo de carbón y vapores;

b) la separación de cada una de dichas fracciones de rango de punto de ebullición de gasolina y diésel de dicho producto de hidrotratamiento y entre sí;

c) la mejora de dichas fracciones separadas de rango de punto de ebullición de gasolina y diésel, donde dicha fracción separada de rango de punto de ebullición de gasolina se mejora catalíticamente en condiciones de mejora catalítica de gasolina para formar un producto de gasolina mejorado, y donde dicha fracción separada de rango de punto de ebullición de diésel se trata para producir un producto de diésel ultra bajo en azufre, comprendiendo el tratamiento tratar la fracción separada de rango de punto de ebullición de diésel en un reactor de lecho percolador de diésel ultra bajo en azufre, donde el reactor de lecho percolador de diésel ultra bajo en azufre produce una corriente de producto que comprende principalmente diésel ultra bajo en azufre y un poco de gasolina residual, comprendiendo dicho proceso adicionalmente la separación de al menos una porción de dicha gasolina residual de dicho diésel ultra bajo en azufre.