ES2912225T3 - Productos parafínicos, un método para producir productos parafínicos y un uso de productos parafínicos - Google Patents
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Abstract
Una composición de fluido electrotécnico, que comprende: más del 90 % en peso de parafinas en el intervalo C17-C18, basado en el peso total de la composición, en donde la proporción de la cantidad de i-parafinas C18 con respecto a la cantidad de n-parafinas C18 es superior a 40, basado en el peso de las i-parafinas C18 y el peso de las n-parafinas C18 en la composición.
Description
DESCRIPCIÓN
Productos parafínicos, un método para producir productos parafínicos y un uso de productos parafínicos
Campo de la invención
La presente invención se refiere a una composición electrotécnica que comprende fracciones de parafinas obtenidas a partir de materias primas renovables, a un método para producir dicha composición y a un uso de dicha composición.
Antecedentes
Los fluidos electrotécnicos líquidos o gaseosos se usan en aparatos eléctricos tales como transformadores, condensadores, aparamentas de conexión, bornas, etc. Los fluidos electrotécnicos normalmente actúan como un medio de aislamiento eléctrico que separa las partes de alto voltaje y las conectadas a tierra dentro del aparato y que funciona como un medio de enfriamiento para transferir el calor generado en el aparato. Además de la función básica mencionada anteriormente, el fluido electrotécnico debe cumplir otros requisitos necesarios y deseados tales como un periodo de vida útil prolongado, la operación en un amplio intervalo de temperaturas, una viscosidad cinemática adecuada y un impacto ambiental mínimo.
Existe una creciente necesidad final de alternativas sostenibles, de origen biológico y basadas en el reciclado en el campo de los fluidos electrotécnicos.
En el área de los de fluidos electrotécnicos, para el usuario final existe una clara necesidad de desarrollar soluciones que ofrezcan una baja conductividad junto con otras características mejoradas. Las soluciones actuales normalmente no cumplen los criterios.
El documento WO2014128227 divulga un fluido aislante basado en hidrocarburos renovables que comprende más de un 70 % de isoparafinas. Esta divulgación no enseña cómo producir un fluido que logre el rendimiento requerido o la composición de un fluido que logre el rendimiento requerido.
El documento WO2018078024 divulga un fluido electrotécnico para un vehículo eléctrico, con un punto de ebullición en el intervalo de 200 °C a 400 °C y un intervalo de puntos de ebullición inferior a 80 °C, comprendiendo dicho fluido más de un 95 % de isoparafinas, menos de un 3 % de naftenos en peso, y un contenido de biocarbono de al menos un 95 % en peso, conteniendo menos de 100 ppm en peso de compuestos aromáticos. Esta divulgación no enseña cómo producir un fluido que logre el rendimiento requerido o la composición de un fluido que logre el rendimiento requerido.
Sumario
Un objetivo de la presente invención es proporcionar una composición de hidrocarburos que sea adecuada como fluido electrotécnico y que atenúe los inconvenientes comentados anteriormente. La presente invención se refiere también a un método para producir un fluido electrotécnico que tenga una baja conductividad junto con otras características mejoradas. Además, la invención se refiere al uso de un fluido electrotécnico.
Más específicamente, la composición de acuerdo con la presente invención comprende más de un 90 % en peso de parafinas en el intervalo C17-C18, basado en el peso total de la composición, en donde la proporción de la cantidad de i-parafinas C18 con respecto a la cantidad de n-parafinas C18 es superior a 40, basado en el peso de las iparafinas C18 y el peso de las n-parafinas C18 en la composición.
La parte experimental muestra de manera sorprendente unas buenas propiedades del fluido electrotécnico de acuerdo con la presente invención.
Descripción detallada de las realizaciones
Las siguientes realizaciones son ilustrativas. Aunque la memoria descriptiva puede hacer referencia a "un", "una", "alguna" o "algunas" realizaciones en varios sitios, esto no significa necesariamente que cada una de esas referencias sea con respecto a la misma o mismas realizaciones, o que la característica se pueda aplicar solamente a una única realización. Se pueden combinar también características individuales de diferentes realizaciones para proporcionar otras realizaciones. Asimismo, las expresiones "que comprende", "que comprenden", "que contiene", "que contienen", "que incluye" y "que incluyen" deben entenderse como que no limitan las realizaciones descritas de modo que estas consistan solo en aquellas características que se han mencionado y que tales realizaciones pueden contener también características/estructuras que no se han mencionado específicamente.
Todas las normas a las que se hace referencia en el presente documento son las últimas revisiones disponibles, a menos que se indique lo contrario.
La presente invención se refiere a un producto de hidrocarburos parafínicos que tiene un rendimiento sorprendentemente bueno como fluido electrotécnico.
La presente invención divulga un método producción de un fluido electrotécnico, un fluido electrotécnico y el uso de un fluido electrotécnico. Más específicamente, la presente invención divulga un método para la producción de un fluido electrotécnico que comprende someter una carga de carga renovable a hidrodesoxigenación e isomerización para obtener una carga parafínica renovable; y
someter la carga parafínica renovable obtenida a al menos un proceso de separación, o fraccionamiento, para recuperar una composición de hidrocarburos que tiene un intervalo de puntos de ebullición de 275 °C a 300 °C (EN ISO3405:2011), preferentemente de 280 °C a 300 °C, que es útil como fluido electrotécnico. La presente invención divulga también usos del fluido electrotécnico.
La carga parafínica renovable se puede obtener mediante hidrodesoxigenación e isomerización de la materia prima renovable (de origen biológico). La carga parafínica renovable así obtenida tiene una distribución del número de átomos de carbono en el intervalo de C8 a C22 o C10 a C20, preferentemente en el intervalo de C15 a C18, y un intervalo de puntos de ebullición de 140 °C a 340 °C, preferentemente de 180 °C a 320° C. La carga parafínica renovable comprende principalmente n-parafinas e i-parafinas.
En una realización, la carga parafínica renovable para la separación/fraccionamiento se proporciona mediante hidrotratamiento catalítico e isomerización catalítica de la materia prima renovable.
En otra realización, el hidrotratamiento es una hidrodesoxigenación catalítica.
En otra realización, el proceso de separación comprende una destilación.
El intervalo de puntos de ebullición abarca un intervalo de temperaturas desde el punto de ebullición inicial, IBP, definido como la temperatura a la que se obtiene la primera gota del producto de destilación, hasta un punto de ebullición final, FBP, cuando se evaporan los compuestos con el punto de ebullición mayor.
Las normas EN ISO 3405:2011 y ASTM D86:2015: "Método de prueba estándar para la destilación de productos derivados del petróleo y combustibles líquidos a presión atmosférica", así como la norma ASTM D7345:2017 "Método de prueba estándar para la destilación de productos derivados del petróleo y combustibles líquidos a presión atmosférica (Método de microdestilación)" describen un método de destilación para medir la distribución de los puntos de ebullición de productos combustibles líquidos que tienen un intervalo de puntos de ebullición de 0 °C a 400 °C (ASTM D7345: de 20 °C a 400 °C). Usando la norma ASTM D86 o la norma ASTM D7345, se miden los puntos de ebullición al 25% en volumen destilado. También se pueden notificar los puntos de ebullición al 88% destilado.
Descripción del proceso
El término "hidrotratamiento" significa un proceso catalítico de material orgánico con todos los medios de hidrógeno molecular. Preferentemente, el hidrotratamiento elimina el oxígeno de compuestos orgánicos con oxígeno en forma de agua, es decir, mediante hidrodesoxigenación (HDO). De manera adicional/alternativa, el hidrotratamiento puede eliminar el azufre de compuestos orgánicos con azufre en forma de sulfuro de dihidrógeno (H2S), es decir, mediante hidrodesulfuración, (HDS), eliminar el nitrógeno de compuestos orgánicos con nitrógeno en forma de amoníaco (NH3), es decir, mediante hidrodesnitrficación (HDN), y/o eliminar halógenos, por ejemplo el cloro, de compuestos de cloruros orgánicos en forma de ácido clorhídrico (HCl), es decir, mediante hidrodecloración (HDCl).
El término "hidrodesoxigenación" (HDO), por ejemplo, de triglicéridos u otros derivados de ácidos grasos u otros ácidos grasos, significa la eliminación de oxígeno de los grupos carboxilo, por ejemplo, en forma de agua con hidrógeno molecular mediante la acción de un catalizador.
Son conocidas las condiciones de reacción y los catalizadores adecuados para la hidrodesoxigenación de materias primas renovables y la isomerización de las n-parafinas resultantes. Ejemplos de tales procesos se presentan en el documento FI100248, ejemplos 1-3, y en el documento WO 2015/101837 A2.
El término "desoxigenación" significa la eliminación de oxígeno de moléculas orgánicas, tales como derivados de ácidos grasos, alcoholes, cetonas, aldehídos y/o éteres, mediante cualquier medio descrito anteriormente, o mediante descarboxilación o descarbonilación.
Materia prima renovable
La expresión "materia prima renovable (o aceite y/o grasa renovable)" se refiere a una carga de carga derivada de un componente de materia prima biológica que contiene aceites y/o grasas, conteniendo normalmente lípidos (por ejemplo, ácidos grasos o glicéridos), tales como aceites/grasas de plantas, aceites/grasas vegetales, aceites/grasas
animales, aceites/grasas de pescado y aceites/grasas de algas, o aceites/grasas procedentes de otros procesos microbianos, por ejemplo, aceites/grasas de algas genéticamente modificadas, aceites/grasas de otros procesos microbianos genéticamente modificados y también aceites/grasas de vegetales genéticamente modificados. También se pueden usar componentes o derivados de tales materiales tales como, por ejemplo, ésteres de alquilo (normalmente ésteres de alquilo C1-C5, tales como ésteres de metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo, sec-butilo) u olefinas. El término "renovable" excluye específicamente las fuentes fósiles, si bien se puede usar un material fósil reciclado.
Los aceites y/o grasas renovables pueden incluir un solo tipo de aceite, un solo tipo de grasa, mezclas de diferentes aceites, mezclas de diferentes grasas, mezclas de un aceite o aceites y una grasa o grasas, ácidos grasos, glicerol y/o mezclas de los mencionados anteriormente.
Estos aceites y/o grasas comprenden normalmente ácidos grasos C10 a C24 y derivados de los mismos, incluidos ésteres de ácidos grasos, glicéridos, es decir, ésteres de glicerol de ácidos grasos. Los glicéridos pueden incluir específicamente monoglicéridos, diglicéridos y triglicéridos.
Los átomos de carbono de origen renovable o biológico comprenden un mayor número de átomos de radiocarbono (14C) inestables en comparación con los átomos de carbono de origen fósil. Por lo tanto, es posible distinguir entre compuestos de carbono derivados de fuentes o materias primas renovables o biológicas y compuestos de carbono derivados de fuentes o materias primas fósiles mediante el análisis de la proporción de isótopos 12C y 14C. Así, una proporción particular de dichos isótopos se puede usar como una "etiqueta" para identificar compuestos de carbono renovables y diferenciarlos de compuestos de carbono no renovables. La proporción de isótopos no cambia en el transcurso de las reacciones químicas. Ejemplos de un método adecuado para analizar el contenido de carbono de fuentes biológicas o renovables son las normas DIN 51637 (2014), ASTM D6866 (2020) y EN 16640 (2017). Tal como se usa en el presente documento, el contenido de carbono de fuentes biológicas o renovables se expresa como el contenido de carbono biogénico, es decir, la cantidad de carbono biogénico en el material como porcentaje en peso del carbono total (TC) en el material (de acuerdo con la norma ASTM D6866 (2020) o la norma EN 16640 (2017)).
La expresión "carga o materia prima de origen biológico" significa un material que normalmente solo tiene contenido de carbono biogénico.
Normalmente, los hidrocarburos producidos con un 100% de aceite de palma tienen un contenido de carbono biogénico de aproximadamente un 100 % en peso.
Normalmente, la grasa animal hidrogenada tiene un contenido de carbono biogénico de aproximadamente un 100 % en peso.
Normalmente, el combustible diésel basado en petróleo crudo fósil tiene un contenido de carbono biogénico de aproximadamente un 0 % en peso.
En una realización, el contenido de carbono biogénico de la carga o la materia prima renovable, o una carga parafínica renovable que se puede obtener a partir de estas, es superior al 50 % en peso, preferentemente el contenido de carbono biogénico es superior al 90 % en peso y, lo más preferentemente, el contenido de carbono biogénico es superior al 99 % en peso.
Carga parafínica renovable y preparación de esta
La preparación de una carga parafínica renovable implica a menudo reacciones que eliminan oxígeno de la carga de carga renovable y existen una serie de estrategias para realizar esto. La desoxigenación puede comprender una o más de las siguientes reacciones:
1) hidrodesoxigenación (HDO), hidrogenación de enlaces oxígeno - eliminación de oxígeno en forma de H2O, 2) descarboxilación en donde el oxígeno se elimina en forma de CO2 , y
3) descarbonilación en donde el oxígeno se elimina en forma de CO.
Las condiciones del proceso para la hidrodesoxigenación son conocidas en la técnica. Por ejemplo, la hidrodesoxigenación de materias primas renovables se puede llevar a cabo sobre un catalizador de sulfuro metálico. El metal puede ser uno o más metales del Grupo VI, tales como Mo o W, o uno o más metales no nobles del Grupo VIII, tales como Co o Ni. El catalizador puede estar soportado sobre cualquier soporte conveniente, tal como alúmina, sílice, zirconia, titania, carbono amorfo, tamices moleculares o combinaciones de estos. Por lo general, el metal se impregna o se deposita sobre el soporte en forma de óxidos metálicos. A continuación, estos se convierten normalmente en sus sulfuros. Ejemplos de catalizadores normales para la hidrodesoxigenación son catalizadores que contienen molibdeno, catalizadores de NiMo, CoMo o NiW, soportados sobre alúmina o sílice, aunque en la técnica se conocen muchos otros catalizadores de hidrodesoxigenación, y se han descrito junto con catalizadores de NiMo y/o CoMo o en comparación con ellos. La hidrodesoxigenación se lleva a cabo preferentemente mediante la
acción de catalizadores de NiMo sulfurado o CoMo sulfurado en presencia de hidrógeno gaseoso.
La hidrodesoxigenación se puede realizar a una presión de hidrógeno de 1,1 MPa a 20,1 MPa (de 10 a 200 bares manométricos), a temperaturas de 200 °C a 400 °C y a velocidades espaciales horarias líquidas de 0,2 h-1 a 10 h-1. Durante la etapa de hidrodesoxigenación que usa un catalizador sulfurado, el estado sulfurado del catalizador se puede mantener mediante la adición de azufre a la fase gaseosa o usando una carga de aceite mineral que contiene azufre mezclado con la carga de carga renovable. El contenido de azufre de la carga total que se somete a la hidrodesoxigenación puede estar, por ejemplo, en el intervalo de 50 ppmp (ppm en peso) a 20000 ppmp, preferentemente en el intervalo de 100 ppmp a 1000 ppmp.
Unas condiciones eficaces para la hidrodesoxigenación pueden reducir el contenido de oxígeno de la carga de carga a menos del 1 % en peso, tal como menos del 0,5 % en peso o menos del 0,2 % en peso. En algunos casos, las condiciones se pueden seleccionar para producir una hidrodesoxigenación parcial correspondiente a una desoxigenación de al menos un 40 % en peso, al menos un 50 % en peso o al menos un 75 % en peso.
La carga parafínica renovable que se puede usar en la presente invención se puede proporcionar mediante isomerización de una materia prima renovable hidrotratada obtenida a partir de la materia prima renovable. Por lo general, la carga parafínica renovable se puede producir a partir de la materia prima renovable usando cualquier método conocido. En la solicitud de patente europea EP 1741768 A1 se proporcionan ejemplos específicos de un método para producir la carga parafínica renovable. También se pueden emplear otros métodos, en particular se puede seleccionar otro método BTL (biomasa a líquido), por ejemplo, la gasificación de biomasa seguida de un método Fischer-Tropsch.
En una realización preferente, preparar una carga parafínica renovable a partir de una materia prima renovable comprende someter la materia prima renovable a un tratamiento de desoxigenación. La mayoría de las materias primas renovables comprenden materiales que tienen un alto contenido de oxígeno. En una realización, la carga renovable comprende ácidos grasos o derivados de ácidos grasos, tales como triglicéridos, o una combinación de estos.
En la presente invención, el método de desoxigenación no está particularmente limitado y se puede emplear cualquier método de desoxigenación adecuado. Métodos adecuados son, por ejemplo, un hidrotratamiento, tal como una hidrodesoxigenación (HDO), una hidrodesoxigenación catalítica (HDO catalítica), un craqueo catalítico (CC),o una combinación de estos. Otros métodos adecuados incluyen reacciones de descarboxilación y descarbonilación, solas o combinadas con un hidrotratamiento.
En una realización preferente, el tratamiento de desoxigenación, al que se somete la materia prima renovable, es un hidrotratamiento. Preferentemente, la materia prima renovable se somete a una hidrodesoxigenación (HDO) que usa preferentemente un catalizador de HDO. La HDO catalítica es la manera más común de eliminar oxígeno y ha sido ampliamente estudiada y optimizada. Sin embargo, la presente invención no se limita a esta. Como catalizador de HDO, se puede usar un catalizador de HDO que comprende un metal de hidrogenación soportado sobre un soporte. Los ejemplos incluyen un catalizador de HDO que comprende un metal de hidrogenación seleccionado entre un grupo que consiste en Pd, Pt, Ni, Co, Mo, Ru, Rh, W o una combinación de estos. La alúmina o la sílice son adecuadas como soporte, entre otros. La etapa de hidrodesoxigenación se puede realizar, por ejemplo, a una temperatura de 100-500 °C y a una presión de 1,1-15,1 MPa (10-150 bar, absolutos).
La preparación de una materia prima hidrotratada a partir de la materia prima renovable puede comprender una etapa de hidrocraqueo de los hidrocarburos de la materia prima de hidrocarburos renovable. Así, la longitud de la cadena de la materia prima de hidrocarburos renovable se puede ajustar y la distribución del producto de la mezcla de biohidrocarburos producida se puede controlar indirectamente.
Tratamiento de isomerización
La carga parafínica renovable de la presente invención se puede proporcionar sometiendo al menos hidrocarburos de cadena lineal de la materia prima hidrotratada a un tratamiento de isomerización para preparar la carga parafínica renovable. La carga parafínica renovable y su preparación se describen previamente.
El tratamiento de isomerización provoca la ramificación de las cadenas hidrocarbonadas, es decir, la isomerización, de la materia prima hidrotratada. La ramificación de las cadenas hidrocarbonadas mejora las propiedades en frío, es decir, la composición isomérica formada mediante el tratamiento de isomerización tiene mejores propiedades en frío en comparación con la materia prima hidrotratada.
La etapa de isomerización se puede llevar a cabo en presencia de un catalizador de isomerización y, opcionalmente, en presencia de hidrógeno añadido al proceso de isomerización. Los catalizadores de isomerización adecuados contienen un tamiz molecular y/o un metal seleccionado del Grupo VIII de la tabla periódica y, opcionalmente, un soporte. Preferentemente, el catalizador de isomerización contiene SAPO-11, o SAPO-41, o ZSM-22, o ZSM-23, o fernerita y Pt, Pd, o Ni, y AhO3, o SiO2. Catalizadores de isomerización normales son, por ejemplo, Pt/SAPOII/A I2O3 , Pt/ZSM-22/AhO3, Pt/ZSM-23/AhO3 y Pt/SAPO-11/SiO2. Los catalizadores se pueden usar solos o combinados. La presencia de hidrógeno añadido es particularmente preferente para reducir la desactivación del catalizador. En una realización preferente, el catalizador de isomerización es un catalizador bifuncional de un metal noble, tal como un catalizador Pt-SAPO y/o Pt-ZSM, que se usa combinado con hidrógeno. La etapa de isomerización se puede realizar, por ejemplo, a una temperatura de 200-500 °C, preferentemente de 280-400 °C, y a una presión de 1,1-15,1 MPa (10-150 bar), preferentemente de 3,1-10.1 MPa (30-100 bar, absolutos). La etapa de isomerización puede comprender otras etapas intermedias tales como una etapa de purificación y una etapa de fraccionamiento. La isomerización se puede realizar, por ejemplo, a una temperatura de 300 °C a 350 °C.
Por cierto, el tratamiento de isomerización es una etapa que sirve predominantemente para isomerizar la materia prima hidrotratada. Es decir, mientras que la mayoría de las conversiones térmicas o catalíticas (tales como la HDO) dan como resultado un grado menor de isomerización (normalmente menos de un 5 % en peso), la etapa de isomerización que se puede emplear en la presente invención es una etapa que lleva a un aumento significativo del contenido de isoparafinas.
Así, la materia prima renovable se puede someter a al menos una reacción de hidrodesoxigenación en presencia de hidrógeno y un catalizador de hidrodesoxigenación y, opcionalmente, a una reacción de isomerización en presencia de un catalizador de isomerización, para obtener la carga parafínica renovable. Cuando se aplican una etapa de hidrodesoxigenación y una etapa de isomerización, estas se pueden realizar simultáneamente o en secuencia. La reacción de hidrodesoxigenación se puede realizar en presencia de hidrógeno gaseoso y un catalizador de hidrodesoxigenación, tal como CoMo, NiMo, NiW, CoNiMo, sobre un soporte, por ejemplo, un soporte de alúmina, un soporte de zeolita, o un soporte mixto. La reacción de hidrodesoxigenación se puede realizar, por ejemplo, a una temperatura en el intervalo de 250 a 400 °C, y a una presión en el intervalo de 2,1 MPa a 8,1 MPa (20 a 80 barg), a una WHSV (velocidad espacial horaria en peso, es decir, flujo de masa/masa del catalizador) en el intervalo de 0,5 a 3 h-1, y una relación H2/aceite de 350-900 nl/l, uilizando un catalizador, tal como NiMo, opcionalmente sobre un soporte de alúmina.
El producto de la etapa de hidrodesoxigenación, es decir, la materia prima renovable hidrotratada, se puede someter a una etapa de isomerización en presencia de hidrógeno y un catalizador de isomerización. El catalizador de isomerización puede ser un catalizador bifuncional de un metal noble tal como un catalizador Pt-SAPO o Pt-ZSM o NiW. La reacción de isomerización se puede realizar, por ejemplo, a una temperatura de 250-400 °C y a una presión de 1,1 MPa a 6,1 MPa (10 a 60 barg). La reacción de isomerización se puede realizar, por ejemplo, a una temperatura de 250-400 °C, a una presión de 1,1 MPa a 6,1 MPa (10 a 60 barg), a una WHsV de 0,5-3 h-1, y una relación H//aceite de 100-800 nl/l.
Las etapas de hidrodesoxigenación e hidroisomerización se pueden llevar a cabo en una sola etapa en el mismo lecho catalítico usando un único catalizador para esta etapa combinada, por ejemplo, NiW o un catalizador de Pt, tal como Pt/SAPO en una mezcla con un catalizador de Mo sobre un soporte, por ejemplo, NiMo sobre alúmina.
Etapa de fraccionamiento
Cualquier método conocido de separación/fraccionamiento, o una combinación de estos, se puede usar en la producción de una composición de fluido electrotécnico de acuerdo con la presente invención a partir de la carga parafínica renovable para recuperar una composición de hidrocarburos que tiene un intervalo de puntos de ebullición de 275 °C a 300 °C (EN ISo 3405:2011), preferentemente de 280 °C a 300 °C. Intervalos de puntos de ebullición ilustrativos incluyen de 275 °C a 300 °C y de 280 °C a 300 °C (EN ISO3405:2011). Preferentemente, la separación se selecciona de manera que la mayoría de las parafinas normales C18 terminen en el residuo, y la mayoría de las iparafinas C18 terminen en lo recuperado posible para controlar la viscosidad de la composición de hidrocarburos recuperada. También se puede reducir la cantidad de impurezas, ya que estas se concentran normalmente en el residuo de hidrocarburos más pesados.
En una realización, se produce una composición de fluido electrotécnico sometiendo la carga parafínica renovable a al menos un proceso de separación que comprende una destilación.
En una realización, el punto de ebullición inicial de la composición de fluido electrotécnico, IBP, es 275 °C y, preferentemente, 280 °C y el punto de ebullición final, FBP, es 300 °C (EN-ISO3405:2011).
En una realización, el proceso comprende dos o más etapas de separación.
La selección de una carga de carga renovable con respecto a características favorables, tal como la selección de una carga de carga renovable que tenga una gran cantidad de compuestos con una longitud de cadena de átomos de carbono mayor o igual a C16, se puede usar para aumentar el rendimiento de la composición de fluido electrotécnico.
El rendimiento de la composición de fluido electrotécnico también se puede incrementar mediante la selección de las condiciones del proceso en el proceso de producción de la carga parafínica renovable.
En una realización, una composición de fluido electrotécnico comprende más del 90 % en peso de parafinas en el intervalo C17-C18, basado en el peso total de la composición, en donde la proporción de la cantidad de i-parafinas C18 con respecto a la cantidad de n-parafinas C18 es superior a 40, basado en el peso de las i-parafinas C18 y el peso de las n-parafinas C18 en la composición. Esta composición tiene un rendimiento sorprendentemente bueno. La alta proporción de parafinas C17-C18 aumenta el punto de inflamación de la composición, mientras que la alta proporción en peso de las i-parafinas C18 con respecto a las n-parafinas C18 proporciona una viscosidad más baja y, por tanto, una mejor fluidez, garantizando esta combinación un uso seguro en una amplia gama de diferentes aplicaciones del fluido electrotécnico, en un amplio intervalo de temperaturas. Una mejor fluidez garantiza, por ejemplo, una transferencia de calor más eficaz que mejora, por ejemplo, la eficacia de los transformadores y disminuye su temperatura de funcionamiento, lo que, a su vez, permite una mayor potencia de salida. También se reduce el riesgo de puntos calientes locales, lo que mejora la vida útil del fluido electrotécnico y la seguridad. Un enfriamiento más eficaz puede permitir también diseños de transformadores más pequeños que reduzcan el coste y la necesidad de espacio.
En una realización, una composición de fluido electrotécnico comprende menos del 95 % en peso de parafinas en el intervalo C17-C18, basado en el peso total de la composición. Esta composición denota un buen rendimiento.
En una realización, la composición de fluido electrotécnico tiene un contenido de isoparafinas total de más del 90 % en peso, basado en el peso total de la composición. Esto mejora el rendimiento en frío, incluida una fluidez mejorada a bajas temperaturas.
En una realización, la composición de fluido electrotécnico tiene un punto de fluidez inferior a -50 °C, preferentemente inferior a -55 °C, más preferentemente, inferior a -60 °C o inferior a -65 °C (ASTMD5950).
En una realización, la composición de fluido electrotécnico comprende menos del 2% en peso de parafinas C15 y más ligeras y menos del 2 % en peso de parafinas C20 y más pesadas, basado en el peso total de la composición. Esta composición denota un buen rendimiento.
En una realización, la composición de fluido electrotécnico tiene un punto de inflamación inferior a al menos 135 °C, preferentemente al menos 140 °C, más preferentemente al menos 145 °C (ENISO2719:2016).
En una realización, la composición de fluido electrotécnico comprende como máximo un 2 % en peso de parafinas C19, tal como entre un 1 % en peso y un 2 % en peso de parafinas C19, basado en el peso total de la composición. Esta composición denota un buen rendimiento.
En una realización, la composición de fluido electrotécnico comprende como máximo un 10 % en peso de parafinas C16, tal como entre un 2 % en peso y un 10 % en peso de parafinas C16, preferentemente como máximo un 6 % en peso de parafinas C16, tal como entre un 2 % en peso y un 6 % en peso de parafinas C16, basado en el peso total de la composición. Esta composición denota un buen rendimiento.
En una realización, la composición de fluido electrotécnico comprende más del 37% en peso de parafinas C17, basado en el peso total de la composición. Esta composición denota un buen rendimiento.
En una realización, la composición de fluido electrotécnico comprende menos del 42% en peso de parafinas C17, basado en el peso total de la composición. Esta composición denota un buen rendimiento.
En una realización, la composición de fluido electrotécnico comprende más del 45 % en peso, preferentemente más del 48 % en peso, más preferentemente más del 50 % en peso de parafinas C18, basado en el peso total de la composición. Esta composición denota un buen rendimiento.
En una realización, la composición de fluido electrotécnico comprende menos del 57% en peso de parafinas C18, basado en el peso total de la composición. Esta composición denota un buen rendimiento.
En realizaciones preferentes, la composición de fluido electrotécnico comprende más del 90 % en peso de parafinas en el intervalo C17-C18, basado en el peso total de la composición, en donde la proporción de la cantidad de iparafinas C18 con respecto a la cantidad de n-parafinas C18 es superior a 40, basado en el peso de las i-parafinas C18 y el peso de las n-parafinas C18 en la composición, y más del 45 % en peso, preferentemente más del 48 % en peso, más preferentemente más del 50 % en peso de parafinas C18, basado en el peso total de la composición. En una realización, la proporción de la cantidad de i-parafinas C17 con respecto a la cantidad de n-parafinas C17 es superior a 20 y, preferentemente, inferior a 30, basado en el peso de las i-parafinas C17 y el peso de las n-parafinas C17 en la composición. Esta composición denota un buen rendimiento.
En una realización, la composición de fluido electrotécnico comprende un 0,01-1 % en peso de compuestos aromáticos, preferentemente un 0,01-0,5% en peso de compuestos aromáticos, basado en el peso total de la
composición. Esto denota un buen rendimiento.
En una realización, la composición de fluido electrotécnico comprende un 3-4 % en peso de i-parafinas C16, un 35 40 % en peso de i-parafinas C17, un 50-55 % en peso de i-parafinas C18, un 1-3 % en peso de i-parafinas C19, un 0,1-1 % en peso de n-parafinas C16, un 0,5-2% en peso de n-parafinas C17, un 0,5-2% en peso de n-parafinas C18 y un 0,01-1 % en peso de n-parafinas C19, basado en el peso total de la composición. Esto denota un buen rendimiento.
En una realización, el contenido de isoparafinas total es de más del 90 % en peso y de menos del 98 % en peso, basado en el peso total de la composición. Esto denota un buen rendimiento, especialmente en términos de una viscosidad reducida o una fluidez mejorada, en un amplio intervalo de temperaturas.
En una realización, la proporción de la cantidad de i-parafinas C18 con respecto a la cantidad de n-parafinas C18 es de entre 42 y 47, basado en el peso de las i-parafinas C18 y el peso de las n-parafinas C18 en la composición. Esto denota un buen rendimiento.
En una realización, la conductividad a 22 °C (ISO6297:1997) es inferior a 1 pS/m y la NOACK150 (ASTMD5800-15a B) es del 8,5 % en peso o inferior. Esto denota un buen rendimiento.
En una realización, la composición de fluido electrotécnico tiene una densidad a 20 °C (EN lSO12185) de entre 782 y 784 kg/m3, y un punto de enturbiamiento (ASTMD7689:2017) inferior a -32 °C. Esto denota un buen rendimiento. En una realización, la composición de fluido electrotécnico tiene un contenido de carbono biogénico de más del 50 % en peso, preferentemente un contenido de carbono biogénico de más del 90 % en peso y, lo más preferente, un contenido de carbono biogénico de más del 99 % en peso. Esto refleja el origen de la materia prima.
Preferentemente, la composición de fluido electrotécnico se clasifica como fácilmente biodegradable según la directriz de ensayo 301 F de la OCDE.
En una realización, la composición del fluido electrotécnico cumple al menos una especificación definida en la tabla 2 de las Especificaciones generales de la norma IEC 60296:2012. En algunas realizaciones, la composición del fluido electrotécnico puede cumplir incluso todas las especificaciones definidas en la tabla 2 de las Especificaciones generales de la norma IEC 60296:2012.
En algunas realizaciones, la composición del fluido electrotécnico puede comprender además uno o más aditivos, por ejemplo seleccionados entre aditivos antioxidantes, pasivadores metálicos, depresores del punto de fluidez, aditivos que reducen la tendencia a la formación de gases y cualquier otro aditivo comúnmente usado en fluidos electroquímicos.
En una realización, un método para producir una composición de fluido electrotécnico, que comprende: realizar al menos una reacción de hidrodesoxigenación y al menos una reacción de isomerización de una materia prima renovable para obtener una carga parafínica renovable; y
someter la carga parafínica renovable a al menos un proceso de separación para recuperar una composición de hidrocarburos que tiene un intervalo de puntos de ebullición de 275 °C a 300 °C (EN ISo 3405:2011), preferentemente de 280 °C a 300 °C. Preferentemente, la composición de hidrocarburos recuperada tiene un intervalo de puntos de ebullición de 275 °C a 300 °C (EN ISO3405:2011), más preferentemente de 280 °C a 300 °C.
En una realización, cualquiera de las composiciones mencionadas anteriormente se usa en un dispositivo eléctrico. En una realización, cualquiera de las composiciones mencionadas anteriormente se usa como refrigerante de batería, aceite aislante o aceite para cables.
En una realización, cualquiera de las composiciones mencionadas anteriormente se usa como refrigerante de batería para vehículos eléctricos.
En una realización, cualquiera de las composiciones mencionadas anteriormente se usa como aceite para transformadores o como componente de un aceite para transformadores.
En una realización, cualquiera de las composiciones mencionadas anteriormente se usa como refrigerante de un parque de servidores.
Las realizaciones de la presente divulgación se pueden combinar, en su totalidad o en parte, entre sí para formar otra u otras realizaciones de la presente divulgación. Asimismo, las peculiaridades o características particulares ilustradas o descritas en relación con varias realizaciones se pueden combinar, en su totalidad o en parte, con las
peculiaridades o características de una o más realizaciones sin limitación. Se pretende que tales modificaciones y variaciones estén incluidas dentro del alcance de la presente divulgación. Una composición, un método de uso, a los que hace referencia la presente divulgación, pueden comprender al menos una de las realizaciones de la presente divulgación descritas en la presente memoria descriptiva.
EJEMPLO 1 (COMPARATIVO)
La tabla 1 resume las propiedades físicas y químicas de la composición del ejemplo 1 (comparativo).
La tabla 2 resume la distribución del número de átomos de carbono de la composición del ejemplo 1 (comparativo). La composición de la muestra del ejemplo 1 se produjo mediante hidrodesoxigenación e isomerización de una carga de origen renovable tal como se ha explicado anteriormente. A la etapa de isomerización le siguió una etapa de destilación para recuperar una composición de hidrocarburos que tenía un punto de ebullición inicial (IBP) de 275,4 °C y un punto de ebullición final (FBP) de 321,0 °C.
La distribución del número de átomos de carbono de la composición del ejemplo 1 se presenta en la tabla 2. La composición comprende un 96,05 % de i-parafinas y un 3,95% de n-parafinas. El 97,19% en peso de todas las parafinas está en el intervalo C16-C20. La proporción de la cantidad de i-parafinas C18 con respeto a la cantidad de n-parafinas C18 es de 31,9 basada en el peso de las i-parafinas C18 y el peso de las n-parafinas C18 en la composición.
Tal como se puede observar en la tabla 1, la conductividad de la composición es de 161 pS/m, lo que significa que la composición no es adecuada para determinadas aplicaciones electrotécnicas.
Tabla 1. Propiedades físicas y químicas de una composición de acuerdo con el ejemplo 1 (comparativo)
continuación
Tabla 2. Distribución del número de átomos de carbono de la composición del ejemplo 1 (comparativo)
EJEMPLO 2
La tabla 3 resume las propiedades físicas y químicas de la composición del ejemplo 2.
La tabla 4 resume la distribución del número de átomos del carbono de la composición del ejemplo 2.
La composición de la muestra del ejemplo 2 se produjo llevando a cabo una etapa de destilación de la composición de la muestra del ejemplo 1 para recuperar una composición de hidrocarburos que tenía un punto de ebullición inicial (IBP) de 283,5 °C y un punto de ebullición final (FBP) de 298,5 °C.
La distribución del número de átomos de carbono de la composición del ejemplo 2 se presenta en la tabla 4. La composición comprende un 96,75 % de i-parafinas y un 3,25 % de n-parafinas. El 99,08 % en peso de todas las el parafinas está en el intervalo C16-C19. La proporción de la cantidad de i-parafinas C18 con respeto a la cantidad de n-parafinas C18 es de 45,52 basado en el peso de las i-parafinas C18 y el peso de las n-parafinas C18 en la composición.
La composición comprende un 0,31 % en peso de parafinas C15 y más ligeras y un 0,62 % en peso de parafinas C20 y más pesadas.
La tabla 3 resume las propiedades físicas y químicas de la composición del ejemplo número 2. Tal como se puede observar en la tabla 1, la conductividad de esta composición es inferior a 1 pS/m, lo que significa que la composición es adecuada para varias aplicaciones electrotécnicas. Sorprendentemente, incluso la composición del ejemplo 2 comprende parafinas más ligeras en comparación con la composición del ejemplo comparativo 1 y la volatilidad (NOACK150) de la composición del ejemplo 2 es menor que la volatilidad de la composición del ejemplo comparativo 1.
Este rendimiento sorprendente es el resultado de la selección del punto de ebullición final de la destilación, de manera que la mayoría de las parafinas normales C18 de la composición del ejemplo 2 han ido a parar al residuo de destilación, tal como se puede observar en la tabla 4. Mediante la selección del punto de ebullición final de la destilación tal como se ha descrito anteriormente, también se ha mejorado sustancialmente el rendimiento a baja temperatura del producto. La viscosidad del producto también cumple los requisitos de tales productos.
Adicionalmente, se ensayó la biodegradabilidad de la composición de acuerdo con la directriz de ensayo 301 F de la OCDE, y se encontró que la composición es fácilmente biodegradable.
Tabla 3. Propiedades físicas y químicas de una composición de acuerdo con el ejemplo 2
continuación
Tabla 4. Distribución del número de átomos de carbono de la composición del ejemplo 2
Para el experto en la técnica será evidente que, a medida que avanza la tecnología, el concepto inventivo de la presente invención se puede implementar de diversas maneras. La invención y sus realizaciones no están limitadas
a los ejemplos descritos anteriormente, sino que pueden variar dentro del alcance de las reivindicaciones.
Ċ
Claims (17)
1. Una composición de fluido electrotécnico, que comprende:
más del 90 % en peso de parafinas en el intervalo C17-C18, basado en el peso total de la composición, en donde la proporción de la cantidad de i-parafinas C18 con respecto a la cantidad de n-parafinas C18 es superior a 40, basado en el peso de las i-parafinas C18 y el peso de las n-parafinas C18 en la composición.
2. La composición de fluido electrotécnico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la composición comprende menos del 95 % en peso de parafinas en el intervalo C17-C18, basado en el peso total de la composición.
3. La composición de fluido electrotécnico de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en donde el contenido de isoparafinas total es de más del 90 % en peso, basado en el peso total de la composición.
4. La composición de fluido electrotécnico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde la composición comprende menos del 2% en peso de parafinas C15 y más ligeras y menos del 2% en peso de parafinas C20 y más pesadas, basado en el peso total de la composición.
5. La composición de fluido electrotécnico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde la composición tiene un punto de inflamación de acuerdo con la norma ENISO2719:2016 de al menos 135 °C, preferentemente de al menos 140 °C, más preferentemente de al menos 145 °C.
6. La composición de fluido electrotécnico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde la composición comprende más del 37% en peso de parafinas C17 y/o comprende menos del 42% en peso de parafinas C17, basado en el peso total de la composición.
7. La composición de fluido electrotécnico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la composición comprende más del 45 % en peso, preferentemente más del 48 % en peso, más preferentemente más del 50 % en peso de parafinas C18 y/o comprende menos del 57 % en peso de parafinas C18, basado en el peso total de la composición.
8. La composición de fluido electrotécnico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde la proporción de la cantidad de i-parafinas C17 con respecto a la cantidad de n-parafinas C17 es superior a 20 y, preferentemente, inferior a 30, basado en el peso de las i-parafinas C17 y el peso de las n-parafinas C17 en la composición.
9. La composición de fluido electrotécnico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde la composición comprende un 0,01-1 % en peso de compuestos aromáticos, preferentemente un 0,01-0,5% en peso de compuestos aromáticos, basado en el peso total de la composición.
10. La composición de fluido electrotécnico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde la composición comprende un 3-4 % en peso de i-parafinas C16, un 35-40 % en peso de i-parafinas C17, un 50-55 % en peso de i-parafinas C18, un 1-3% en peso de i-parafinas C19, un 0,1-1 % en peso de n-parafinas C16, un 0,5 2 % en peso de n-parafinas C17, un 0,5-2 % en peso de n-parafinas C18 y un 0,01-1 % en peso de n-parafinas C19, basado en el peso total de la composición.
11. La composición de fluido electrotécnico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde el contenido de isoparafinas total de la composición es de menos del 98 % en peso, basado en el peso total de la composición.
12. La composición de fluido electrotécnico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en donde la proporción de la cantidad de i-parafinas C18 con respecto a la cantidad de n-parafinas C18 es de entre 42 y 47, basado en el peso de las i-parafinas C18 y el peso de las n-parafinas C18 en la composición.
13. La composición de fluido electrotécnico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en donde la conductividad a de acuerdo con la norma ISO6297:1997 a 22 °C es inferior a 1 pS/m y la NOACK150 de acuerdo con la norma ASTMD5800-B es del 8,5 % en peso o inferior.
14. La composición de fluido electrotécnico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en donde la densidad de acuerdo con la norma EN ISO12185 a 20 °C es de entre 782 y 784 kg/m3, y el punto de enturbiamiento de acuerdo con la norma ASTMD7689:2017 es inferior a -32 °C.
15. La composición de fluido electrotécnico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-14, en donde la composición tiene un contenido de carbono biogénico de más del 50 % en peso, preferentemente de más de un 90 % en peso y, más preferentemente, de más de un 99 % en peso.
16. Un método para producir una composición de fluido electrotécnico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-15, que comprende:
realizar al menos una reacción de hidrodesoxigenación y al menos una reacción de isomerización de una materia prima renovable para obtener una carga parafínica renovable; y
someter la carga parafínica renovable a al menos un proceso de separación para recuperar una composición de hidrocarburos que tiene un intervalo de puntos de ebullición de acuerdo con la norma EN ISO3405:2011 dentro de un intervalo de 275 °C a 300 °C, preferentemente dentro de un intervalo de aproximadamente 280 °C a 300 °C.
17. Uso de una composición de fluido electrotécnico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-15, en un dispositivo eléctrico, preferentemente como refrigerante de batería, aceite aislante, aceite para cables, refrigerante de batería para vehículos eléctricos, aceite para transformadores o componente de un aceite para transformadores, o refrigerante de un parque de servidores.
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