Descripción de la Invención Es un objeto de la invención proporcionar un aparato y proceso para el fraccionamiento a baja temperatura y baja presión de grasas animales y otras materias primas en un producto de gasóleo por hidrólisis. Es aún otro objeto de esta invención proporcionar un proceso donde la conversión de grasas animales y otras materias . primas a un producto de combustible de gasóleo cumple con las regulaciones ambientales. De acuerdo a la presente invención, se proporciona un proceso para convertir grasas animales y/o otras materias primas en combustible de gasóleo que incluye los pasos de: introducir material que incluye las grasas animales en un alambique en la forma de licor, extraer un volumen del material del alambique, calentar el material extraído a una temperatura de fraccionamiento, reintroducir el material extraído de regreso al alambique, separar los compuestos de menor peso molecular del material fraccionado en una fracción pequeña de productos terminales ligeros volátiles y una segunda mezcla de combustible de gasóleo en una columna de destilación, recolectar la segunda mezcla de combustible de gasóleo por medio de un condensador.
De manera preferente, se extrae un primer volumen de liquido del alambique en un primer nivel, se calienta por arriba de la temperatura del fraccionamiento en tanto que se mantiene a una presión suficientemente alta para mantener un estado equilibrado de gas/fluido, y el gas formado de esta manera se inyecta de regreso al alambique por debajo del nivel superficial del liquido en el alambique. El primer volumen del líquido extraído se calienta de manera preferente a aproximadamente 280-400°C. El primer volumen de líquido extraído se puede extraer del alambique desde un primer nivel y se reintroduce al alambique en un segundo nivel mayor que el primer nivel . Se puede extraer un segundo volumen de líquido del alambique desde un nivel mayor que el primer nivel en el cual se extrae el primer volumen de líquido. La intención de la invención es impartir calor a un volumen dado de materia prima, tan rápidamente como sea posible para promover el fraccionamiento de una variedad de compuestos y para la eficiencia del proceso. Se ha encontrado que las grasas animales y otras materias primas se pueden fraccionar bajo baja temperatura, condiciones de pirrólisis de baja esterilidad para producir un gasóleo. Este proceso se presenta a temperaturas que permiten el procesamiento de flujo continuo de grasas animales y otras materias primas a un combustible de gasóleo sin convertir en coque o contaminar el aparato de pirrólisis. Sin embargo, el proceso se debe controlar, de modo que no se imparta calor tan rápidamente de modo que los puntos calientes (formación de coque) pueden presentarse dentro de la materia prima o en el aparato de proceso. Por el contrario, una impartición más gradual de calor durante un periodo de tiempo más prolongado promoverá la producción de mayores volúmenes de gases terminales ligeros, al perjuicio de la eficiencia en producción de los gases del compuesto medio requerido . Es parcialmente la intención del proceso restringir la formación de productos terminales ligeros . El proceso de pirrólisis por fraccionamiento térmico usa temperaturas de fraccionamiento de baja temperatura (en el intervalo de 280-400°C) , a baja presión para generar una fracción destilada en columna de gasóleo mezclado con productos, terminales ligeros. Los productos terminales ligeros se emiten para producir un gasóleo de alta calidad que tiene características similares a aquella de un combustible diesel. Al presurizar una materia prima dentro .del proceso, se puede lograr una mayor temperatura antes de que se emitan gases. Esto es una ventaja donde la temperatura a la cual se empiezan a formar los gases terminales ligeros, se puede aumentar a ese punto donde los gases del compuesto medio también se forman y por lo tanto la producción de todos los gases se puede, regular más cercanamente dentro de un intervalo dado de temperaturas . En efecto, al controlar la producción de los gases de modo que se formen dentro de un recipiente a presión, se puede mantener un gradiente a temperatura más uniforme a todo lo largo de la HRD y es menos probable que se presente la formación localizada de coque. Al permitir que los gases que se producen, se inyecten en el alambique por abajo del nivel de licor en el alambique, la energía cinética del gas presurizado genera un mezclado/agitación del licor en tanto que al mismo tiempo imparte calor por transferencia eficiente de líquido a líquido. Esto logra una transmisión más rápida de calor al licor sin los riesgos potenciales acompañantes de la formación de coque. Los gases se pueden inyectar en el alambique por arriba del nivel del licor, pero será menos eficiencia la transferencia térmica. Teniendo la capacidad de alterar la presión y temperatura a la cual se forman los compuestos de gas específicos se quiere decir que las materias primas con diferentes composiciones químicas se pueden procesar eficientemente a sus compuestos constituyentes . La Figura 1 es una representación esquemática del proceso y aparato . El proceso se puede utilizar para procesar grasas animales tal como sebo, grasas y otras materias primas de hidrocarburos líquidos en un combustible de gasóleo. La grasa animal u otra materia prima se almacena en un tanque 25 de retención. La materia prima se pre-calienta por un intercambiador 35 de calor en tanto que está aún en el tanque 25 de retención. La materia prima se bombea desde el tanque 25 de retención por una bomba P-2. En la salida del tanque 25 de retención de la materia prima se calienta adicionalmente a una temperatura seleccionada por una serie de intercambiadores de calor H-2, H-3, que también sirven para enfriar la corriente de producto terminado en varios puntos en el proceso antes de que alcance el tanque 80 de producto terminado. La disposición de estos intercambiadores de calor se describe en mayor detalle más adelante. Al intercambiar y conservar calor de esta manera, los requerimientos totales de energía del sistema se reducen en su mayor parte. La bomba P-2 opera a una velocidad variable para bombear la materia prima al dispositivo de recuperación de calor (HRD) 20 a una velocidad que es igual al volumen de la materia prima que se convierte a un producto combustible durante el proceso. De esta manera, el proceso se mantiene en equilibrio continuo. Un dispositivo 30 de calentamiento, que comprende un oxidador térmico, se le provee con combustible y durante su ocurrencia normal genera calor por la generación del combustible. El calor generado se suministra al HRD 20, que se acopla cercanamente al oxidador térmico. La materia prima pasa desde el recipiente 22 de pirólisis y el HRD 20 a un alambique 11 y una columna 12 de destilación. La temperatura del liquido en el recipiente de pirólisis está en la región de 280-400°C, y está entre 0.1 y 2 bar de presión. Los gases de escape o salida del HRD 20 y el dispositivo 30 de calentamiento pasan a través de un intercambiador de calor H-l, y la bomba P-l alimenta el fluido calentado al intercambiador 35 de calor del tanque de retención. El proceso se monitoriza el control automáticamente por un programa de computo accionado en computadora y recibe señales de una serie de sensores electrónicos localizados en varios puntos en el proceso. El programa entonces controla el flujo, temperatura, presión y otros parámetros del proceso vía válvulas de control operadas electromecánicamente, y otros dispositivos. El sistema de control de proceso tiene la capacidad de mantener exactamente la temperatura y presión de proceso en los límites pre-establecidos . La temperatura de fraccionamiento se mantiene por el HRD y el dispositivo 30 de calentamiento.
Un volumen de la corriente de licor se extrae del alambique por una bomba P-3 extraído típicamente de los niveles inferiores del alambique donde recibirán los componentes más pesados y menos puros de la materia prima. El líquido extraído se hace circular bajo presión (típicamente entre 0.1 y 2 bar) a un recipiente 22 de reacción de pirólisis en la unidad 20 de recuperación de calor, que calienta el volumen de licor a una temperatura por arriba de su temperatura normal del fraccionamiento (normalmente en la región de 280-400°C) hasta un punto donde se emite un gas. El gas del recipiente de pirólisis se retorna al alambique vía un dispositivo 40 de reducción de presión. Se prefiere regresar el gas a un punto por debajo del nivel superficial de líquido ya en el alambique 11. En este punto, el gas se expande rápidamente en el alambique, proporcionando una mezcla y distribución rápida y uniforme de calor al licor en el riesgo de que se forme coque del calentamiento externo directo. Después de la inyección en el alambique, el gas pirolizado pasa al aparato de destilación. La intención es impartir calor de manera uniforme y mantener la temperatura de fraccionamiento a la menor temperatura y menor presión de modo que permitirá que el proceso opere de forma continua en tanto que permite que sólo . se produzca un pequeño porcentaje ¦ de productos terminales ligeros con relación al producto combustible de gasóleo. Esto también tiene el efecto de evitar la contaminación o formación de coque del aparato de pirólisis y los sistemas de proceso asociados. Bajo estas condiciones moderadas de proceso, los productos fraccionados que constituyen un combustible de gasóleo se pueden obtener de forma económica. La columna 12 de destilación montada por arriba del recipiente 11 de alambique es un cilindro aislado relleno con material de empaque industrial normal . La columna se diseña para tener una altura y circunferencia calculada para permitir de forma eficiente que el volumen de los vapores emitidos desde el recipiente de alambique, logren el gradiente requerido de reducción de temperatura. Con el control exacto de la temperatura, las fracciones del material de menor peso molecular que tienen un punto de ebullición por arriba de la temperatura de fraccionamiento seleccionada dejarán la parte superior de la columna 12 como vapore que comprenden varios productos terminales ligeros y compuestos volátiles. Estos gases pasan a través de un condensador 15 en donde la temperatura se reduce de forma suficiente para permitir que se condensen la mayoría de los gases en un líquido y entonces se recolecten en un recipiente 19 de evaporación. El condensador incluye el intercambiador de calor H-2, que, como se describe anteriormente, calienta la materia prima al dejar el tanque 25 de retención. El recipiente 19 de evaporación se adapta con calentadores que se usan para controlar la temperatura en el recipiente de evaporación de modo que cualquier vapor de agua residual, productos terminales y otros compuestos indeseados se puedan emitir de forma selectiva, dando por resultado que se reduzca a un nivel especifico el punto de evaporación del gasóleo líquido. Los productos terminales ligeros gaseosos se pueden recircular a la entrada del oxidador térmico 30 como combustible para el proceso de oxidación continua. De manera alternativa, (o adicional) , los productos terminales ligeros se pueden hacer pasar a otro condensador 55 donde se dejan colectar como un líquido y entoncés se pasan a un tanque 60 de retención que se va a usar como un combustible líquido. Cualquier compuesto indeseado también se puede recircular a la entrada del oxidador térmico donde se queman para la destrucción. El producto líquido que permanece en el recipiente
19 de evaporación se transfiere al recipiente 50 del producto de reflujo en donde se remueve un volumen proporcional de líquido por una bomba P-4 y se inyecta en la columna 12 de destilación como reflujo, donde se usa para ayudar en el control del gradiente de temperatura en la columna 12. La bomba P-4 se controla automáticamente de modo que la velocidad de flujo del reflujo mantiene exactamente la relación de contacto entre los vapores que pasan a través de la columna 12 y el reflujo. El reflujo se inyecta en la columna 12 en un punto por debajo de la parte superior de la columna donde una placa horizonte distribuye uniformemente el reflujo dentro de la columna para asegurar que se aumente al máximo el contacto entre los vapores y el reflu o. El producto líquido que permanece en el recipiente 50 del producto de reflujo se transfiere a través del intércambiador de calor H-2 a un tanque 80 de retención de producto terminado. El intercambiador de calor H-2, como se describe anteriormente, calienta la materia prima de forma inmediata conforme deja el tanque 25 · de retención. Las temperaturas y presiones particulares elegidas para aplicarse al líquido extraído dependerán de las características físicas y químicas de la materia prima. El licor del alambique se puede extraer adicionalmente por- la bomba P-5 a través de una línea de extracción adicional desde el alambique y hacer pasar a través del HRD 20 antes de que se retornen al alambique. Este licor se hace pasar a través del HRD 20 a una mayor velocidad que el producto más pesado extraído de los niveles inferiores del recipiente de alambique, permitiendo que se controle más cercanamente la temperatura del alambique, evitando de este modo el sobrecalentamiento de las fracciones más ligeras y evitando la contaminación o ensuciamiento del HRD 20. El volumen de la corriente de licor extraído del alambique por una bomba P-3 se puede mantener bajo presión en tanto que se calienta por arriba de la temperatura de fraccionamiento de modo que no forma un gas, y se introduce en el alambique en donde se despresuriza y evapora, provocando agitación vigorosa pero también impartiendo calor y provocando evaporación de grandes volúmenes de licor en el alambique . El método de proceso elegido va a depender probablemente de las características físicas de la materia prima que se usa .