WO2010067164A1 - Proceso para la obtención de compuestos parafinicos sólidos por hidrotratamiento de aceites vegetales - Google Patents

Proceso para la obtención de compuestos parafinicos sólidos por hidrotratamiento de aceites vegetales Download PDF

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Manuel Laureano NUÑEZ ISAZA
Laura Patricia Prada Villamizar
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Ecopetrol S.A.
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Definitions

  • Solid petroleum-derived paraffins have a high content of carcinogenic contaminants, which does not allow them to be suitable for applications in the pharmaceutical or food industry, particularly due to the presence of polynuclear aromatic hydrocarbons (PNA's).
  • PNA's polynuclear aromatic hydrocarbons
  • the paraffins obtained by the process of the present invention lack such hydrocarbons, which makes them optimal for the pharmaceutical and food industry.
  • the diesel obtained contains Cu to C ia paraffins with less than 5ppm sulfur, with a normal isoparaffin / paraffin ratio of 2 to 8, with oxygenated compounds less than 0.6% by weight, with less than 0.4% by weight of fatty acids , with less than 10% by weight of alkylcyclohexane and less than 15% by weight of alkylbenzene.
  • the hydrodeoxygenation and hydroisomerization conditions are: 300 to 45O 0 C temperature, 1.0 to 6.0 MPa pressure, between 0.5 to 5h "1 space velocity and 500 to 2000 LN of H 2 / L load.
  • the application EP 0126168 was located, related to a process for the selective reduction of edible oils and fats, which uses a catalyst in a fixed bed to carry out a process of hydrogenation
  • the document teaches the hydrogenation method and the types of vegetable oils that can be used, including palm oil.
  • This process employs nickel catalysts and the hydrotreatment conditions are: 150 to 260 ° C temperature, around 11.0 MPa and 0.2 to 2Oh "1 space velocity.
  • patent application EP 1857525 discloses a process for obtaining light n-paraffins from the hydrogenation of a mixture of vegetable and mineral oils in a ratio of 100: 1 or 1: 100 a a temperature of 250 to 400 ° C, 7.0 to 15.0 MPa, 0.5 to 2h "1 of space velocity and 200 to 1000LN of H 2 / L load.
  • the claimed process comprises the stages of preheating, mixing of oil with hydrogen, heating, reaction and separation by decantation and possibly distillation or crystallization, as shown in Figure 1.
  • the sequence of steps that characterize the invention is explained by continuation:
  • the organic oil at a temperature between 50 and 100 0 C, to make it fluid and to transfer it to the later stages of the process.
  • the oil and hydrogen are mixed in the pipe and passed through an oven to heat it to the desired reaction temperature.
  • hydrogen reacts with the oil on the active sites of the catalyst at pressures between 2 and 11 MPa and temperatures between 15O 0 C and 330 ° C, with a spatial velocity between 0.2 and 6 h '1 .
  • the catalyst used is a fixed bed composed of nickel and molybdenum oxides supported by alumina that were previously sulfurized for activation.
  • the hydrotreated product exits the lower part of the reactor and passes to a level separator, where the gas is removed by the upper part and the liquid product hydrotreated by the bottom.
  • the latter is composed of two phases (water and paraffin), which are separated by decantation and according to the desired concentration of high paraffins molecular weight a distillation separation step can be performed, to remove paraffins of lower molecular weight.
  • the operational conditions that is to say pressure, temperature, spatial velocity and hydrogen / charge ratio, to obtain the solid state product in the reaction stage, are specific for each catalyst, whether fresh or used, and are determined according to a preset protocol.
  • FIG 1 shows the detail of the flow diagram of the hydrotreatment unit where the solid paraffin is obtained.
  • the load to be processed which in this case is vegetable oil or animal fat, is introduced into the loading drum (1), from where it is pumped and mixed (2) with hydrogen to pass to the heating furnace (3) where The oil-hydrogen mixture acquires the appropriate temperature to pass to the reactor (4).
  • the products of the reaction or they pass to the separation system by decantation (5), which is generally made up of several stages to achieve the required qualities. The most convenient conformation of the separation stages by decantation is sufficiently known and used by the hydrotreatment industry. In this stage, three main comments are obtained: a gas formed by hydrogen together with the reaction gases; a liquid phase constituted by the products obtained from the oil and another liquid phase corresponding to the water byproduct of the reaction (C).
  • a distillation separation (8) may be required to separate the paraffins of lower molecular weight that are in the diesel range (B) from the paraffins and solid compounds (A).
  • the gas phase obtained in stage (5) passes to a cleaning stage (6) to purify the hydrogen from the gases produced during the reaction such as CO, CO 2 and methane by washing techniques known in the industry, to obtain a hydrogen High purity which is compressed (7) and mixed with replacement hydrogen to maintain inventory and recycled before the heating and reaction stages.
  • the claimed process comprises the steps shown in the flow chart of Figure 1, where from the storage tank (1), with heating, the vegetable oil, algae or other vegetable origin or Ia Animal fat is pumped in the oven (3). Vegetable oil or Ia Animal fat is combined with hydrogen in the mixer (2), which can be located before or after the oven (3), where the load is heated to the desired temperature at the reactor inlet (4). In the reactor (4), the reaction is carried out, which being exothermic causes the temperature of the load to increase as it passes through the catalytic bed. The product of the reaction is taken to a separating vessel (5), where the gaseous hydrogen is recovered to purify it (6) and recirculate it to the process. Water and solid paraffinic compounds, which due to the high process temperatures are still kept in a liquid state, are separated by decantation. Said paraffinic compounds are recovered for storage.
  • stage 3 Pass the mixture of stage 3 through a reactor filled with a catalyst selected from the group comprising CoMo, NiMo, NiW,
  • CoW which have undergone a sulfurization process and supported on ⁇ -alumina.
  • the hydrotreatment reaction is carried out at a temperature between 150 0 C and 330 0 C, a pressure between 2 MPa and 11 MPa, a space velocity between 0.5 h "1 and 6 h " 1 and a hydrogen ratio per oil charge between 300 L of H 2 per liter of oil and 500 L of H 2 per liter of oil, which allows the reactions that transform the oil into solid paraffins.
  • solid paraffins are taken to a process of separation by distillation or crystallization where the lightest and heavy molecules are separated according to the quality that is required.
  • the operational reaction conditions ie pressure, temperature, space velocity, to obtain the solid state product are specific to each catalyst, whether fresh or used, and are determined according to a pre-established protocol in which two variables are set and the third one is established in order to prevent the formation of light paraffins.
  • the applicant considers that in this way the hydrotreatment reaction is interrupted before the molecules become saturated with hydrogen, with which free radicals are produced that subsequently combine to form high molecular weight paraffinic compounds, which They are solid at room temperature.
  • the catalyst is a fresh or used catalyst, comprising a porous alumina support impregnated with metal sulphides from Ni and Mo or Ni and Co.
  • the vegetable oil is selected from the following group of oils: soybean oil, palm oil, cane oil, fig oil, jatropha oil, among others.
  • the solid paraffinic compounds that are produced by the process described herein have their main use in candle making.
  • the paraffinic compounds obtained are of high refining and purity and are safe to use as paper coatings for packaging, prepare, transport, treat or store food with which you must have contact.
  • the solid paraffins of the invention can also be used in corrugated contents to pack vegetables, fruits, meat, fish and cheeses; as well as in paper cups. They are also used in canned lids to preserve food from dehydration and mold formation. Additionally, they are added to chewing gums for their plasticity.
  • Tables 2 and 3 show the analytical results of the solid paraffin obtained in the pilot plant, which has a low aromatic content.
  • Table 3 Chemical composition of solid paraffin.
  • Table 4 shows the results of the comparative analysis of the absorbance for the paraffin of the invention and the paraffin obtained from a petroleum derivative, compared with the standards established for the paraffin according to the FDA.
  • Tables 6, 7 and 8 show the analysis of the paraffins obtained with the process of the invention at the temperatures indicated in Table 5.
  • Table 8 the maximum absorbance values obtained in the wavelength ranges defined by FDA 21 CFR 172.886 for oil waxes and those obtained in this invention are reported.
  • Table 11 shows the results of the maximum absorbance of the paraffin at 23O 0 C, it is also observed that at these low temperatures the paraffins comply with the standard established by the FDA.

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Abstract

La presente solicitud se relaciona con un proceso para Ia obtención de parafinas sólidas a partir de aceites vegetales y/o grasas animales que se caracteriza porque se precalienta el aceite orgánico a una temperatura entre 50 y 100°C, para hacerlo fluido y poder transferirlo a las etapas posteriores del proceso. El aceite y el hidrogeno se mezclan en Ia tubería y se pasan por un horno para calentarlo a Ia temperatura de reacción deseada. Dentro del reactor, el hidrógeno reacciona con el aceite sobre los sitios activos del catalizador a presiones entre 2 y 11 MPa y temperaturas entre 150°C y 330°C, con una velocidad espacial entre 0,2 y 6 h-1. El catalizador empleado es de lecho fijo compuesto por óxidos de niquel y molibdeno Soportafos en alumina que previamente fueron sulfurizados para su activación. El producto hidrotratado sale por la parte inferior del reactor y pasa a un separador de nivel.

Description

PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE COMPUESTOS PARAFINICOS SOLIDOS POR HIDROTRATAΛΛIENTO DE ACEITES VEGETALES
SECTOR TECNOLÓGICO
Con Ia escasez de crudos parafínicos a nivel mundial y Ia consecuente dificultad para obtener parafinas sólidas en las refinerías, el solicitante ha encontrado que el hidrotratamiento directo de aceites o grasas de origen orgánico ofrece una alternativa para Ia producción de compuestos parafínicos sólidos, los cuales tienen una amplia aplicación en diferentes campos industriales como es Ia fabricación de velas, Ia producción de papeles parafinados, el recubrimiento de productos farmacéuticos y alimentos, entre otros.
Las parafinas sólidas derivadas del petróleo presentan un alto contenido de contaminantes cancerígenos, que no les permite ser aptas para aplicaciones en Ia industria farmacéutica o de alimentos, particularmente por Ia presencia de hidrocarburos aromáticos polinucleares (PNA's). Las parafinas obtenidas mediante el proceso de Ia presente invención, carecen de tales hidrocarburos, Io que las hace óptimas para Ia industria farmacéutica y alimenticia.
ESTADO DE LA TÉCNICA
Dentro del estado de Ia técnica relacionado con los procesos utilizados para Ia obtención de parafinas, se encontraron procesos orientados a Ia síntesis de parafinas líquidas, donde predominan las parafinas de cadenas cortas, tales como parafinas C13 a Cíe.
El proceso de hidrotratamiento de aceites vegetales bajo ciertas condiciones de operación ha sido ampliamente utilizado en Ia producción de parafinas líquidas con propiedades similares al diesel. Dentro de este campo se han desarrollado diferentes invenciones que describen condiciones para mejorar las características de dicho producto. Entre ellas se encuentran:
La solicitud de patente US 2007/0010682 de Ia compañía Neste OiI, que divulga un proceso de hidrotratamiento e isomerización de mezclas de agente diluyente (AD) (hidrocarburo) con un contenido de hasta un 20% de carga fresca (CF) (aceite o grasa vegetal o animal), para producir un hidrocarburo en el rango del diesel. Las condiciones de operación de este hidrotratamiento están en los siguientes rangos: 200 a 4000C de temperatura, 2,9 MPa a 15 MPa de presión, y una relación diluyente/carga fresca de 5 a 30: 1.
En Ia Patente US 4.992.605, se hidroprocesan aceites vegetales para producir hidrocarburos, principalmente parafinas C15 a C18 en el rango de ebullición del diesel con un mejor cetano. Este hidroprocesamiento incluye un hidrocraqueo de Ia estructura del triglicérido, un hidrotratamiento con Ia remoción de oxigeno y una hidrogenación con Ia saturación de enlaces dobles. Las condiciones de operación en este proceso, para el aceite crudo de palma, son: 350 a 45O0C de temperatura, 4,8 a 15,2 MPa de presión y una velocidad espacial entre 0,5 a 5 rT1.
Otro documento perteneciente al estado de Ia técnica es Ia solicitud US 2006/0207166, en Ia cual se hace una hidrodeoxigenación y una hidroisomerización para producir un diesel con buena lubricidad. Los triglicéridos de Ia carga se deoxigenan removiendo el O2, como H2O y CO, para formar las n-parafinas Ci4 a Ci8, después ocurre Ia hidroisomerización para formar las ¡soparafinas. El catalizador utilizado tiene un componente metálico y uno ácido, el recomendado es el Pt/SAPO-11. El hidrocraqueo es inhibido, razón por Ia cual se mantiene el rango de los números de carbono en Ci4 a Gis- El producto líquido comprende agua, parafinas C14 a C1B y naftas. El diesel obtenido contiene parafinas Cu a Cíe con menos de 5ppm de azufre, con una relación de isoparafinas/ parafinas normales de 2 a 8, con compuestos oxigenados menores a 0.6% en peso, con menos de 0.4% en peso de ácidos grasos, con menos de 10% en peso de alquilciclohexano y menos de 15% en peso de alquilbenceno. Con Ia ¡somerización se daña Ia lubricidad pero si se aumenta Ia relación iso/normal parafinas, se mejora esta propiedad. Las condiciones de hidrodeoxigenación e hidroisomerización son: 300 a 45O0C de temperatura, 1 ,0 a 6,0 MPa de presión, entre 0.5 a 5h"1 de velocidad espacial y 500 a 2000 LN de H2 /L de carga.
Por su parte, Ia solicitud de patente No. US 2006/0186020 reporta un proceso de hidrotratamiento de mezclas que comprenden entre 1 a 75% en peso de aceites vegetales y grasas animales con fracciones de aceite mineral para Ia producción de parafinas líquidas, donde el rendimiento es de un 95% v/v sin Ia generación de residuos y una pequeña producción de propano. Por cada 100 litros de aceite de soja procesados, se producen 96 litros de parafina líquida y 2,2 Nm3 de propano. Las condiciones de hidrotratamiento son: 320 a 4000C de temperatura, 4,0 a 10,0 MPa, 0,5 a 2h"1 de velocidad espacial y 200 a 1000LN de H2 /L de carga.
En este mismo campo, se ubicó la solicitud EP 0126168, relacionada con un proceso para Ia reducción selectiva de aceites y grasas comestibles, que emplea un catalizador en un lecho fijo para llevar a cabo un proceso de hidrogenación. El documento enseña el método de hidrogenación y los tipos de aceites vegetales que se pueden emplear, entre los cuales se incluye el aceite de palma. Este proceso emplea catalizadores de níquel y las condiciones de hidrotratamiento son: 150 a 260°C de temperatura, alrededor de 11 ,0 MPa y 0.2 a 2Oh"1 de velocidad espacial.
Dentro de este contexto también se encuentra Ia patente US 4169101 , cuyo objeto es un proceso de hidrogenación de aceites vegetales que consiste en mezclar un catalizador particulado con Ia corriente de aceite, para luego separar el catalizador por medios magnéticos. También se divulga que el proceso se lleva a cabo a una presión de entre 5 y 20 MPa y una temperatura de entre 1800C y 2300C.
Por último, se encontró Ia solicitud de patente EP 1857525, Ia cual divulga un proceso para Ia obtención de n-parafinas livianas a partir de Ia hidrogenación de una mezcla de aceites vegetales y minerales en una proporción de 100:1 o 1:100 a una temperatura de 250 a 400°C, 7,0 a 15,0 MPa, 0.5 a 2h"1 de velocidad espacial y 200 a 1000LN de H2 /L de carga.
Puesto que Ia tendencia observada es hacia el agotamiento de crudos parafínicos, persiste Ia necesidad de contar con una fuente confiable de parafinas sólidas diferentes a las provenientes del petróleo. De acuerdo con las solicitudes citadas, las invenciones existentes en el estado de Ia técnica se limitan a Ia producción de parafinas líquidas, principalmente para su uso como combustible para el transporte. Por Io tanto, aún se requiere desarrollar un proceso mediante el cual se obtengan altos volúmenes de parafinas sólidas cuyas características Ie permitan ser empleadas en aplicaciones farmacéuticas y alimenticias. Teniendo en cuenta el problema existente en el estado de Ia técnica, el solicitante ha desarrollado un proceso basado en el hidrodratamiento de aceites vegetales o grasas animales que permite satisfacer Ia demanda permanente de tales productos.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
En general el proceso reivindicado comprende las etapas de precalentamiento, mezcla de aceite con hidrógeno, calentamiento, reacción y separación por decantación y eventualmente destilación o cristalización, tal como se muestra en Ia figura 1. La secuencia de pasos que caracterizan Ia invención se explica a continuación:
Precalentar el aceite orgánico a una temperatura entre 50 y 1000C, para hacerlo fluido y poder transferirlo a las etapas posteriores del proceso. El aceite y el hidrógeno se mezclan en Ia tubería y se pasan por un horno para calentarlo a Ia temperatura de reacción deseada. Dentro del reactor, el hidrógeno reacciona con el aceite sobre los sitios activos del catalizador a presiones entre 2 y 11 MPa y temperaturas entre 15O0C y 330°C, con una velocidad espacial entre 0,2 y 6 h'1. El catalizador empleado es de lecho fijo compuesto por óxidos de níquel y molibdeno soportados en alúmina que previamente fueron sulfurizados para su activación. El producto hidrotratado sale por Ia parte inferior del reactor y pasa a un separador de nivel, donde el gas es removido por Ia parte superior y el producto líquido hidrotratado por el fondo. Este último, se compone de dos fases (agua y parafina), las cuales se separan por decantación y de acuerdo con Ia concentración deseada de parafinas de alto peso molecular se puede realizar una etapa de separación por destilación, para retirar las parafinas de menor peso molecular.
Las condiciones operacionales, es decir presión, temperatura, velocidad espacial y relación hidrógeno/carga, para obtener el producto en estado sólido en Ia etapa de reacción, son específicas para cada catalizador, ya sea fresco o usado, y se determinan de acuerdo con un protocolo preestablecido.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1. Esquema del proceso de hidrotratamiento del aceite de palma para Ia obtención de parafinas sólidas
DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL PROCESO
En Ia figura 1 se presenta el detalle del diagrama de flujo de Ia unidad de hidrotratamiento donde se obtiene Ia parafina sólida. La carga a procesar, que en este caso es aceite vegetal o grasa animal, se introduce en el tambor de carga (1), de donde se bombea y mezcla (2) con el hidrógeno para pasar al horno de calentamiento (3) en donde Ia mezcla aceite-hidrógeno adquiere Ia temperatura adecuada para pasar al reactor (4). Los productos de Ia reacción ó pasan al sistema de separación por decantación (5), que generalmente está conformado por varias etapas para lograr las calidades requeridas. La conformación más conveniente de las etapas de separación por decantación es suficientemente conocida y utilizada por Ia industria del hidrotratamiento. En esta etapa se obtienen tres comentes principales: una gaseosa conformada por hidrógeno junto con los gases de Ia reacción; una fase líquida constituida por los productos obtenidos a partir del aceite y otra fase líquida correspondiente al agua subproducto de Ia reacción (C).
Dependiendo de las características físicas requeridas para Ia parafina sólida se puede necesitar de una separación por destilación (8) para separar las parafinas de menor peso molecular que están en el rango del diesel (B) de las parafinas y compuestos sólidos (A).
La fase gaseosa obtenida en Ia etapa (5) pasa a una etapa de limpieza (6) para purificar el hidrógeno de los gases producidos durante Ia reacción como CO, CO2 y metano por técnicas de lavado conocidas en Ia industria, para obtener un hidrógeno de alta pureza el cual se comprime (7) y se mezcla con hidrógeno de reposición para mantener el inventario y se recicla antes de las etapas de calentamiento y reacción.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Como se indicó anteriormente, el proceso reivindicado comprende las etapas mostradas en el diagrama de flujo de Ia figura 1 , en donde a partir del tanque de almacenamiento (1), con calentamiento, el aceite vegetal, de algas o de otro origen vegetal o Ia grasa animal se bombea al horno (3). El aceite vegetal o Ia grasa animal se combina con el hidrógeno en el mezclador (2), el cual puede estar ubicado antes o después del horno (3), donde Ia carga es calentada hasta Ia temperatura deseada a Ia entrada del reactor (4). En el reactor (4), se realiza Ia reacción, que al ser exotérmica hace que Ia temperatura de Ia carga aumente a medida que ésta atraviesa el lecho catalítico. El producto de Ia reacción es llevado a un recipiente separador (5), en donde se recupera el hidrógeno gaseoso para purificarlo (6) y recircularlo al proceso. El agua y los compuestos parafínicos sólidos, que debido a las altas temperaturas del proceso aún se mantienen en estado líquido, se separan por decantación. Dichos compuestos parafínicos son recuperados para su almacenamiento.
Eventualmente se puede requerir una etapa adicional de separación por destilación, cristalización o cualquier otra técnica conocida en Ia Industria para retirar las parafinas de menor peso molecular y así obtener un producto de mayor punto de fusión (8).
La secuencia de pasos que caracterizan Ia invención se explica detalladamente a continuación:
1. Precalentar el aceite o Ia grasa hasta una temperatura entre 50 y 1000C, para mantenerla en estado líquido y facilitar su transporte mediante bombeo a los procesos posteriores.
2. Mezclar el aceite o Ia grasa precalentados con el hidrógeno dentro de Ia tubería de transporte.
3. Calentar Ia mezcla en un horno a Ia temperatura de reacción, Ia cual se encuentra entre 15O0C y 3300C, dependiendo de Ia calidad del catalizador. La temperatura exacta para esta etapa del proceso se determina para un sistema dado, incrementando Ia temperatura de Ia carga hasta lograr Ia calidad deseada en el producto.
4. Hacer pasar Ia mezcla de Ia etapa 3 por un reactor lleno con un catalizador seleccionado del grupo que comprende CoMo, NiMo, NiW,
CoW, los cuales han sido sometidos a un proceso de sulfurización y soportados sobre γ-alúmina. La reacción de hidrotratamiento se realiza a temperatura entre 1500C y 3300C, una presión entre 2 MPa y 11 MPa, una velocidad espacial entre 0,5 h"1 y 6 h"1 y a una relación de hidrógeno por carga de aceite entre 300 L de H2 por litro de aceite y 500 L de H2 por litro de aceite, Io cual permite que se efectúen las reacciones que transforman el aceite en parafinas sólidas.
5. Recoger el producto de Ia etapa anterior en recipientes cerrados y separarlos por decantación en tres fases: agua, parafinas sólidas y gases. Estas corrientes se separan físicamente por técnicas suficientemente conocidas o utilizadas en Ia industria. Los gases obtenidos se pueden emplear como combustibles dentro de Ia refinería o se pueden separar y purificar para recuperar el hidrógeno, el cual se recircula al proceso.
6. De ser necesario las parafinas sólidas se llevan a un proceso de separación por destilación o cristalización en donde se separan las moléculas más livianas de las pesadas de acuerdo con Ia calidad que se requiera.
Las condiciones operacionales de reacción, es decir presión, temperatura, velocidad espacial, para obtener el producto en estado sólido son específicas para cada catalizador, ya sea fresco o usado, y se determinan de acuerdo con un protocolo preestablecido en el cual se fijan dos variables y se establece Ia tercera con el fin de impedir la formación de parafinas livianas. Sin atenerse a ninguna teoría, el solicitante considera que de esta forma la reacción de hidrotratamiento se interrumpe antes de que las moléculas se saturen de hidrógeno, con Io cual se producen radicales libres que posteriormente se combinan formando compuestos parafínicos de alto peso molecular, los cuales son sólidos a temperatura ambiente.
En una modalidad preferida el catalizador es un catalizador fresco o usado, que comprende un soporte de alúmina porosa impregnado con sulfuras metálicos de Ni y Mo o de Ni y Co.
Preferiblemente, el aceite vegetal es seleccionado a partir del siguiente grupo de aceites: aceite de soja, aceite de palma, aceite de cañóla, aceite de higuerilla, aceite de jatropha, entre otros.
Aunque esta invención ha sido presentada en su modalidad preferida, Ia descripción puede considerarse suficiente para permitir a aquellos versados en Ia tecnología poner Ia invención en práctica.
Además, hace parte de Ia invención que acá se reivindica los compuestos parafínicos sólidos obtenidos a partir del proceso definido en los párrafos anteriores, los cuales han mostrado un contenido de parafinas C13 a Cíe inferior al 25% en peso del total de Ia parafina producida.
Actualmente los compuestos parafínicos sólidos que se producen mediante el proceso aquí descrito tienen su principal uso en Ia elaboración de velas. Igualmente, los compuestos parafínicos obtenidos son de alta refinación y pureza y son seguros de usar como recubrimientos de papel para empacar, preparar, transportar, tratar o almacenar alimentos con los que debe tener contacto.
Por su impermeabilidad y fuerte estructura las parafinas sólidas de Ia invención también pueden ser empleadas en contenidos corrugados para empacar vegetales, frutas, carne, pescado y quesos; así como en vasos de papel. Ellas también se utilizan en las tapas de los enlatados para preservar Ia comida de Ia deshidratación y Ia formación de moho. Adicionalmente, se añaden a gomas de mascar por su plasticidad.
A continuación se exponen algunos ejemplos de Ia mejor realización de Ia invención. Este proceso inventivo no se encuentra limitado en su alcance por los ejemplos presentados ya que estos son una simple ilustración y sirven como base para otras modificaciones y alteraciones introducidas en el contexto del concepto inventivo, las cuales pueden practicarse en tanto no se desvíen del concepto esencial.
Ejemplo 1.
Con el fin de estudiar el hidrotratamiento del aceite crudo de palma como una opción para obtener parafinas sólidas se sometió Ia carga a hidrotratamiento con hidrogeno de alta pureza en un reactor de lecho fijo, en su interior cargado con tres lechos diferentes de catalizador de NiMo soportado en alúmina previamente sulfurizado, bajo las condiciones de operación de Ia tabla 1. Estas pruebas se realizaron en Ia planta piloto de hidrotratamiento.
Figure imgf000013_0001
Tabla 1 Severidad del ejemplo 1 del HDT de ACP
En las tablas 2 y 3 se observan los resultados analíticos de Ia parafina sólida obtenida en planta piloto, Ia cual tiene un bajo contenido de aromáticos.
Figure imgf000014_0001
Tabla 2 Características fisicoquímicas de Ia parafina sólida.
Figure imgf000014_0002
Tabla 3 Composición química de Ia parafina sólida. En las tabla 4 se registran los resultados del análisis comparativo de Ia absorbancia para Ia parafina de Ia invención y Ia parafina obtenida a partir de un derivado del petróleo, comparada con los estándares establecidos para Ia parafina según Ia FDA.
Figure imgf000015_0001
Tabla 4 Análisis comparativo de Ia absorbancia de diferentes parafinas.
Ejemplo 2.
Se hicieron corridas modificando las temperaturas de reacción y velocidad espacial del ejemplo 1 , las cuales se presentan en Ia tabla 5.
Figure imgf000015_0002
Tabla 5 Severidad del ejemplo 2 del HDT de ACP
En las tablas 6, 7 y 8 se presenta Ia analítica de las parafinas obtenidas con el proceso de Ia invención a las temperaturas señaladas en Ia tabla 5. En Ia Tabla 8 se reportan los valores de máxima absorbancia obtenidos en los rangos de longitud de onda definidos por Ia norma FDA 21 CFR 172.886 para las ceras del petróleo y las obtenidas en esta invención.
Específicamente en Ia tabla 6 se observa como a medida que baja Ia temperatura de reacción se disminuye Ia formación de agua, mientras en Ia tabla 7 se observa que a medida que se reduce Ia temperatura aumenta Ia cantidad de producto obtenido en el corte de 3440C - FBP y disminuye Ia cantidad obtenida en el corte 2210C - 344°C; por el análisis de masas no se encuentra presencia de aromáticos, principal característica para Ia aplicación de estas parafinas como grado alimenticio.
Prueba Unida Parafin Parafina - Parafina- Parafina d a - 3000C 28O0C 260°C
3100C
Rendimiento volumétrico % 96,2% 105,6% 98,7% 96,2%
Agua % 2,7% 2,1% 0,8% 0%
Punto de fusión 0C 38 41.3 — 42.4
Densidad g/mL 0,821 0,848 0,874 0,8915
Penetración en Ceras a mm/10 64.5 50.7 28.6 23.5
250C
Gravedad API 0API 41 35 30 27,1
Tabla 6 Características fisicoquímicas de las parafinas producidas a diferentes temperaturas
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000017_0001
Tabla 7 Composición química de las parafinas producidas a diferentes temperaturas
Figure imgf000017_0002
Tabla 8 Analítica de Ia absorbancia de las parafinas producidas a diferentes temperaturas
Ejemplo 3.
En este ejemplo, se reportan los resultados de un proceso de obtención de parafina sólida a una temperatura de 23O0C, presión de 9 MPa, 2 h"1 de velocidad espacial y una relación H^/Carga de 472 LN de H2/ L de carga, con un catalizador fresco de alta actividad. Estas parafinas poseen un contenido de sólidos superior al 90% a una temperatura de 2O0C y superior a 80% a temperatura de 4O0C. En Ia tabla 10 se presentan los resultados de las propiedades fisicoquímicas de Ia parafina. Estas parafinas poseen excelentes características de dureza, además de un punto de fusión por encima de 450C.
Análisis Unidad Parafina-230°C
Número de ácido mg 10.6
KOH/g
Punto de Inflamación 0C 148.0
Viscosidad Cinemática a 100 GR mm2/s 7.0
Densidad a 15 GR C g/mL 0.9
Contenido de grasa sólida a 2O0C %peso 97.6
Contenido de grasa sólida a 4O0C %peso 81.1
Gravedad API 0 API 27.2
Punto de Fluidez 0C 47.2
Punto de Fusión 0C 53.5
Contenido de Agua g/Kg 4.4
Penetración en Ceras a 25° C mm/10 12.0
Calor de Combustión MJ/kg 40.0
Masas
Parafinas %peso 16.13%
Cicloparafinas 5.61 %
Olefinas 3.82%
Esteres 27.51%
Ácidos Carboxílicos 0.47%
Aldehidos 0.05%
Aromáticos 0.01%
Otros 0.28/%
Total 53.6%
Tabla 10 Características fisicoquímicas de las parafinas sólidas obtenidas a 23O0C.
En Ia Tabla 11 se presentan los resultados de Ia máxima absorbancia de Ia parafina a 23O0C, igualmente se observa que a estas bajas temperaturas las parafinas cumplen con Ia norma establecida por Ia FDA.
l ó Absorbencia UV Estándares de Ia FDA Parafina-230°C
(nm) Máxima absorbancia
280-289 0,15 0.01
290-299 0,12 0.01
300-359 0,06 0.01
360-400 0,02 0.00
Tabla 11 Analítica de Ia máxima absorbancia de Ia parafina sólida a 230°C.

Claims

REIVINDICACIONES
Un proceso para Ia obtención de parafinas sólidas a partir de aceites y/o grasas de origen orgánico caracterizado porque comprende las etapas de:
a. Precalentar el aceite o grasa hasta una temperatura entre 50 y 1000C.
b. Mezclar el aceite o grasa precalentados en Ia etapa a) con el hidrógeno dentro de Ia tubería de transporte.
c. Calentar Ia mezcla en un horno a Ia temperatura de reacción, Ia cual se encuentra entre 1500C y 3300C, dependiendo de Ia calidad del catalizador.
d. Hacer pasar Ia mezcla de Ia etapa c) por un reactor cargado con un catalizador seleccionado del grupo que comprende CoMo, NiMo, NiW, CoW, los cuales han sido sometidos a un proceso de sulfurización y soportados sobre γ-alúm¡na. Esta etapa de Ia reacción de hidrotratamiento se realiza a temperatura entre 1500C y 33O0C, una presión entre 2 MPa y 11 MPa, una velocidad espacial entre 0,5 h"1 y 6 h"1 y a una relación de hidrógeno por carga de aceite entre 300 L de H2 por litro de aceite y 500 L de H2 por litro de aceite.
e. Recoger el producto de Ia etapa anterior en recipientes cerrados y separarlos por decantación en tres fases: agua, parafinas sólidas y gases. Estas corrientes se separan físicamente.
2. El proceso para Ia obtención de parafinas sólidas a partir aceites y/o grasas según Ia reivindicación 1 caracterizada porque los gases obtenidos en Ia etapa e) se pueden emplear como combustibles dentro de Ia refinería o se pueden separar y purificar para recuperar el hidrógeno, el cual se recircula al proceso.
3. El proceso para Ia obtención de parafinas sólidas a partir de aceites y/o grasas según Ia reivindicación 1 caracterizado porque las parafinas obtenidas en Ia etapa e) son sometidas adicionalmente a una etapa de destilación para obtener un producto con un mayor punto de fusión.
4. El proceso para Ia obtención de parafinas sólidas a partir de aceites y/o grasas según las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque el aceite y/o Ia grasa se combinan con el hidrógeno en un mezclador ubicado antes o después del horno (3).
5. El proceso para Ia obtención de parafinas sólidas a partir de aceites y/o grasas según las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque el catalizador es un catalizador fresco.
6. El proceso para Ia obtención de parafinas sólidas a partir aceites y/o grasas según las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque el catalizador es un catalizador usado.
7. El proceso para Ia obtención de parafinas sólidas a partir de aceites y/o grasas según las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque el catalizador preferiblemente comprende un soporte de alúmina porosa impregnado con sulfuros metálicos de Ni y Mo o de Ni y Co.
8. El proceso para Ia obtención de parafinas sólidas a partir de aceites y/o grasas según las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque se emplea aceite vegetal, aceite de algas, aceite animal o grasas animales.
9. El proceso para Ia obtención de parafinas sólidas a partir de aceites y/o grasas según Ia reivindicación 8 caracterizado porque preferiblemente el aceite es aceite vegetal seleccionado a partir del grupo que consiste de aceite de soya, aceite de palma, aceite de cañóla, aceite de higuerilla, aceite de jatropha y mezclas de los mismos.
10. Una parafina sólida caracterizada porque se obtiene a partir del proceso según las reivindicaciones 1 a 9.
11. La parafina sólida de Ia reivindicación 10 caracterizada porque comprende menos de 25% de parafinas Ci3 a C1S.
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