ES2842199T3 - Mejoramiento de 5-nonanona - Google Patents

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Jukka Myllyoja
Mats Käldström
Marina Lindblad
Jarno KOHONEN
Maaria Seläntaus
Elias Ikonen
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Neste Oyj
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Abstract

Un método para producir una mezcla de combustible diésel, combustible de aviación o gasolina, comprendiendo el método una etapa de preparación para proporcionar una materia prima que comprende al menos 5 % en peso de 5- nonanona, una etapa de condensación para condensar al menos la 5-nonanona en la materia prima en presencia de un catalizador de condensación para obtener un producto de condensación, en donde la condensación da como resultado la dimerización de 5-nonanona y/o la oligomerización de 5-nonanona y/o la condensación de 5-nonanona con una cetona adicional, con la condición de que la cetona adicional no sea 5-nonanona y se use además de 5- nonanona, y el contenido de la cetona adicional en la materia prima sea inferior al 95 % en peso, que comprende además opcionalmente una etapa de hidrogenación para hidrogenar el producto de condensación para obtener un producto de condensación hidrogenado, y emplear el producto de condensación o el producto de condensación hidrogenado como componente de combustible.

Description

DESCRIPCIÓN
Mejoramiento de 5-nonanona
Campo técnico
La presente invención se refiere al mejoramiento de 5-nonanona. Específicamente, la invención se refiere a componentes de combustibles fósiles y/o renovables, a un método para producir componentes de combustibles fósiles y/o renovables, al uso de los componentes de combustible y al combustible que contiene los componentes de combustible. En particular, la presente invención se refiere a componentes de combustible basados en 5-nonanona (dibutilcetona) y derivados de fuentes renovables.
Antecedentes técnicos
La producción de componentes de combustible a partir de fuentes renovables tiene un interés creciente en vista de la producción de gases de efecto invernadero cuando se utilizan combustibles convencionales, es decir, combustible fósil o una mezcla de componentes de combustibles fósiles y componentes de combustibles renovables distintos de la cetona. Por lo tanto, en la técnica se han estudiado diversos métodos para enriquecer el material renovable para que sea adecuado para su uso en combustibles. Muchos de estos métodos emplean grandes cantidades de gas hidrógeno para convertir el material renovable que contiene oxígeno en composiciones de hidrocarburo adecuadas para aplicaciones de combustible. Sin embargo, dado que el gas hidrógeno se produce principalmente a partir de fuentes fósiles, todavía hay un deseo de mejora con respecto a los métodos que emplean menos gas hidrógeno y al mismo tiempo proporcionan componentes de combustible de alta calidad.
La 5-nonanona se puede producir a partir de diversas fuentes renovables. Por ejemplo, la forma más común de producir 5-nonanona a partir de ácido levulínico (LA) es la conversión de LA en Y-valerolactona (GVL), conversión posterior de GVL en ácido pentanoico (PA), que luego se convierte en 5-nonanona.
La 5-nonanona muestra varias ventajas como intermedio en la producción de componentes de combustible. La 5-nonanona se separa espontáneamente del agua de modo que no es necesario emplear un proceso de separación costoso. Adicionalmente, la 5-nonanona se puede producir a partir de ácido pentanoico mediante cetonización, método que no requiere la adición de hidrógeno pero, no obstante, reduce significativamente el contenido de oxígeno del material bioderivado. En la reacción de cetonización, el oxígeno se elimina en forma de dióxido de carbono y agua. Sin embargo, la técnica anterior todavía se enfrenta a problemas con respecto a la selectividad y la tasa de conversión en la producción de 5-nonanona. Por consiguiente, los procesos para producir 5-nonanona a partir de fuentes renovables a escala industrial y con alta selectividad y tasa de conversión son muy deseables. La técnica anterior relacionada con la producción de 5-nonanona y la producción de componentes de combustible y otros productos químicos a través de 5-nonanona es conocida en la técnica.
Se sabe que la 5-nonanona se puede producir a partir de LA mediante GVL y ácido pentanoico. El ácido pentanoico se puede convertir en 5-nonanona sobre Pd/Nb2Ü5. El ácido pentanoico sin reaccionar es la principal impureza en el producto 5-nonanona, es decir, dibutilcetona (DBK). Los puntos de ebullición de la 5-nonanona y el ácido pentanoico son muy similares, de modo que la separación de estos dos compuestos mediante métodos de destilación simples es difícil. Se puede utilizar una serie de separación y destilación ultrarrápida, así como una extracción opcional con metanol, para obtener una pureza del 90 % o mayor. Sin embargo, esta técnica requiere una destilación a gran escala y consume mucha energía. Por consiguiente, todavía se necesitan métodos para producir 5-nonanona usando un método simplificado y que consuma menos energía.
También se conoce la cetonización del ácido pentanoico a 5-nonanona, seguido de hidrogenación para proporcionar nonanol y la oligomerización opcional de un alqueno tal como un non-4-eno derivado de nonanol para producir composiciones de hidrocarburo.
El documento WO 2010/151343 A1 divulga la cetonización de ácido pentanoico a 5-nonanona y el uso de 5-nonanona como precursor para aplicaciones de combustible.
El documento WO 2011/143392 A1 se refiere a la producción de hidrocarburos superiores adecuados para su uso en combustibles de transporte y productos químicos industriales a partir de materias primas de base biológica. Sumario de la invención
La presente invención se define en la reivindicación independiente. Se exponen realizaciones ventajosas adicionales en las reivindicaciones dependientes.
La presente invención se refiere a un método para la producción de una mezcla de combustible diésel, combustible de aviación o gasolina. El método comprende una etapa de preparación para proporcionar una materia prima que comprende al menos 5 % en peso de 5-nonanona, una etapa de condensación para condensar al menos la 5-nonanona en la materia prima en presencia de un catalizador de condensación para obtener un producto de condensación, en donde la condensación da como resultado la dimerización de 5-nonanona y/o la oligomerización de 5-nonanona y/o la condensación de 5-nonanona con una cetona adicional, con la condición de que la cetona adicional no sea 5-nonanona y se use además de 5-nonanona, y el contenido de la cetona adicional en la materia prima sea inferior al 95 % en peso, que comprende además opcionalmente una etapa de hidrogenación para hidrogenar el producto de condensación para obtener un producto de condensación hidrogenado, y emplear el producto de condensación o el producto de condensación hidrogenado como componente de combustible.
La reacción (etapa de condensación) de la presente invención proporciona un compuesto (o mezcla de compuestos, cada uno) que tiene un gran número de átomos de carbono (generalmente en el intervalo de 13 a 18) y un bajo contenido de oxígeno que lo hace adecuado como componente de combustible y/o como precursor de un componente de combustible. Asimismo, dado que esta reacción no consume gas hidrógeno, el producto se puede obtener utilizando solo una cantidad mínima de gas hidrógeno, que normalmente se produce exclusivamente a partir de fuentes fósiles. Por lo tanto, la presente invención contribuye al ahorro de gases de efecto invernadero.
En la presente invención, el término "mejoramiento" significa modificar y/o refinar un componente mediante una reacción química para que pueda usarse como componente de combustible.
Preferentemente, la materia prima comprende al menos 7 % en peso de 5-nonanona, preferentemente al menos 10 % en peso de 5-nonanona, más preferentemente al menos 15 % en peso de 5-nonanona, al menos 20 % en peso de 5-nonanona, al menos 30 % en peso de 5-nonanona, al menos 40 % en peso de 5-nonanona, al menos 50 % en peso de 5-nonanona, al menos 60 % en peso de 5-nonanona, al menos 70 % en peso de 5-nonanona, al menos 80 % en peso de 5-nonanona, al menos 90 % en peso de 5-nonanona, o al menos 95 % en peso de 5-nonanona. El método de la presente invención puede llevarse a cabo usando altos contenidos de 5-nonanona e incluso puede llevarse a cabo usando solo 5-nonanona como materia prima, de modo que se pueda minimizar la cantidad de impurezas generadas por reacciones secundarias con componentes adicionales de la materia prima.
De acuerdo con una realización, no se lleva a cabo ninguna hidrogenación en la etapa de condensación. Por ejemplo, en esta realización, no se añade gas hidrógeno en la etapa de condensación.
En el método de la presente invención, que se describe con mayor detalle a continuación, la 5-nonanona se somete a una reacción de condensación, lo que da como resultado una disminución adicional del contenido de oxígeno de las moléculas implicadas en la reacción. Por tanto, se puede obtener un producto altamente deficiente en oxígeno sin necesidad de hidrogenación adicional o simultánea.
Es preferible que el catalizador de condensación sea
i) un catalizador de resina de intercambio iónico, preferentemente un catalizador de resina ácida de intercambio iónico,
ii) un catalizador ácido o básico seleccionado del grupo de un catalizador de óxido metálico, un catalizador de hidróxido metálico, un catalizador de alcóxido metálico, un catalizador de carbonato metálico o un catalizador de fosfato metálico, o
iii) un catalizador de óxido metálico mixto o un catalizador de óxido metálico soportado.
Estos catalizadores han demostrado proporcionar una buena actividad y una alta idoneidad para el método de la presente invención.
La etapa de condensación se puede llevar a cabo bajo el flujo de un gas portador, tal como nitrógeno, hidrógeno, dióxido de carbono, metano o agua. En esta realización, el gas portador es un gas que no reacciona con la materia prima o con el producto de la etapa de condensación. Específicamente, el gas hidrógeno en esta realización se usa exclusivamente como portador, no es un reactivo. En otras palabras, las condiciones de reacción en la etapa de condensación son tales que no se produce ninguna reacción de hidrogenación, aunque hay gas hidrógeno presente en la mezcla de reacción.
El método comprende preferentemente la etapa de hidrogenación para hidrogenar el producto de condensación para obtener el producto de condensación hidrogenado. Aunque el producto de condensación ya tiene un bajo contenido de oxígeno, puede ser deseable producir, por ejemplo, una composición de hidrocarburo, es decir, una composición que consiste esencialmente en hidrocarburos y no contiene compuestos oxigenados (excepto impurezas). Por lo tanto, el producto de condensación se puede tratar adicionalmente mediante hidrogenación. Dado que el producto de condensación ya tiene un contenido de oxígeno muy bajo, la reacción de hidrogenación requiere solo pequeñas cantidades de gas hidrógeno de modo que, por ejemplo, se puede obtener una composición de hidrocarburo adecuada como combustible utilizando solo pequeñas cantidades de gas hidrógeno.
Preferentemente, el producto de condensación hidrogenado es una composición de hidrocarburo, preferentemente un alcano o una mezcla de alcanos.
Las composiciones de hidrocarburo son muy adecuadas como componentes de combustible. Específicamente, dado que los combustibles convencionales comprenden principalmente hidrocarburos, las composiciones de hidrocarburo que se pueden obtener mediante el método de la presente invención pueden mezclarse con componentes de combustible convencionales en amplios intervalos e incluso pueden usarse directamente como combustible, por ejemplo, como un combustible tipo diésel, un combustible tipo gasolina o un combustible de aviación.
Específicamente, el combustible de la presente invención puede ser una mezcla de compuestos, en la que los componentes principales, preferentemente 50 % en volumen o más, son hidrocarburos que contienen de 4 a 25 átomos de carbono. El combustible diésel puede ser una mezcla de compuestos, en la que los componentes principales, preferentemente 50% en volumen o más, son hidrocarburos que contienen de 11 a 25 átomos de carbono. El combustible de aviación puede ser una mezcla de compuestos, en la que los componentes principales, preferentemente 50 % en volumen o más, son hidrocarburos que contienen de 9 a 16 átomos de carbono. La gasolina puede ser una mezcla de compuestos, en la que los componentes principales, preferentemente 50 % en volumen o más, son hidrocarburos que contienen de 4 a 9 átomos de carbono.
La mezcla de combustible puede consistir en el componente de combustible mencionado anteriormente o puede ser una combinación que comprende al menos el componente de combustible mencionado anteriormente además de al menos uno de un componente de combustible fósil y un componente de combustible renovable.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es un esquema que muestra una ruta para la síntesis de componentes de combustible de hidrocarburos a partir de 5-nonanona.
La Figura 2 es un diagrama que muestra la influencia del caudal de nitrógeno sobre la conversión de 5-nonanona y la formación del producto dímero en un método de mejoramiento de 5-nonanona de conformidad con la presente invención.
Descripción detallada de la invención
En general, la presente invención se refiere a un método de mejoramiento de 5-nonanona, preferentemente 5-nonanona de una fuente renovable, específicamente un método para la producción de una mezcla de combustible diésel, combustible de aviación o gasolina que contiene los componentes de combustible enriquecidos.
En lo sucesivo, se proporcionará una descripción detallada de la invención etapa a etapa.
Método de producción de 5-nonanona
Un aspecto parcial de la presente invención se refiere a la producción de 5-nonanona, por ejemplo, a partir de una fuente renovable con alta selectividad (preferentemente más del 95 % en volumen) y alta conversión (preferentemente más del 95 % en volumen). Se prefiere que la 5-nonanona que se enriquece de conformidad con la invención se produzca usando el método que se divulga a continuación.
El ácido levulínico (LA) es una materia prima adecuada que puede derivarse de fuentes renovables en grandes cantidades a escala industrial.
Una ruta de reacción esquemática para producir 5-nonanona a partir de LA, que puede emplearse en el método de la presente invención, es la siguiente:
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Otras cetonas también pueden derivarse de LA, por ejemplo, a través de intermedios de ácido carboxílico que tienen de 2 a 6 átomos de carbono. Cuando se utiliza un solo tipo de ácido carboxílico, por ejemplo, ácido pentanoico, se producirá una cetona simétrica. Cuando se utilizan dos tipos de ácidos carboxílicos, por ejemplo, R1COOH y R2COOH, se formará una mezcla de dos cetonas simétricas (R1C(O)R1 y R2C(O)R2) y una cetona asimétrica (R1C(O)R2). Si hay presentes tres o más ácidos carboxílicos diferentes, se obtendrá una mezcla de cetonas aún más diferentes.
En la técnica se conocen métodos para producir ácido pentanoico (PA) a partir de LA con rendimientos razonables y en la presente invención se puede emplear cualquier método conocido para producir ácido pentanoico. En una realización, el LA derivado de una fuente renovable se somete a hidrogenación para producir GVL. La GVL se convierte posterior o simultáneamente en ácido pentanoico mediante hidrogenación. Se puede utilizar cualquier catalizador adecuado en las reacciones de hidrogenación, pero es preferentemente un catalizador bifuncional, que contiene funcionalidad ácida (que tiene, por ejemplo, zeolitas, SAPO o IER como componente catalizador) y funcionalidad metálica (que tiene, por ejemplo, Pt o Pd como componente catalizador) de modo que la apertura del anillo de GVL a ácido pentenoico e hidrogenación del ácido pentenoico a PA puede transcurrir simultáneamente. Puede emplearse cualquier otro esquema de reacción para producir ácido pentanoico, preferentemente de una fuente renovable. Asimismo, el esquema de reacción no se limita a las rutas que emplean LA como materia prima, aunque se prefiere esta ruta.
La técnica anterior divulga varios métodos para producir 5-nonanona a partir de ácido pentanoico. Sin embargo, ninguna de las técnicas de la técnica anterior consigue tanto una alta selectividad como una alta conversión. Específicamente, los métodos conocidos consiguen una selectividad de como máximo el 90 % en peso, en donde el residuo principal es ácido pentanoico (PA). Esto causa problemas en el procedimiento posterior. O bien, el PA debe separarse utilizando métodos complicados o el PA conduce a reacciones secundarias en el procesamiento posterior. Un método preferido de producción de 5-nonanona de la presente invención, sin embargo, emplea un catalizador de óxido específico constituido por un óxido de metal alcalino y al menos otro óxido metálico que es diferente del óxido de metal alcalino y logra una conversión casi completa del ácido carboxílico a 5-nonanona, preferentemente más del 95 % en volumen con respecto a todos los productos de reacción orgánicos líquidos. Por consiguiente, no hay necesidad de técnicas de separación complicadas que mejoren la eficiencia energética global del proceso.
El catalizador de óxido puede ser un óxido mixto, un óxido en solución sólida o un catalizador en el que un óxido metálico está soportado sobre otro óxido metálico. El óxido de metal alcalino puede estar soportado sobre al menos otro óxido metálico. El catalizador de óxido puede además estar soportado sobre un soporte que no sea un óxido metálico.
En una realización, el óxido de metal alcalino es K2O, que ha demostrado proporcionar una excelente eficiencia de conversión. El al menos un óxido metálico adicional se puede seleccionar del grupo que consiste en titania, sílice, ceria, circonia y Y-alúmina, o mezclas, óxidos mixtos o soluciones sólidas de estos. El al menos otro óxido metálico puede ser un óxido mixto de ceria-circonia, titania, o una mezcla de alúmina y titania. En una realización, el al menos un óxido metálico adicional comprende al menos titania. Se prefiere particularmente que el catalizador de óxido sea K2O/TO2, catalizador con el cual se ha conseguido una buena conversión.
La reacción se puede llevar a cabo en un reactor de tipo discontinuo o en un reactor de tipo de flujo continuo. La temperatura de reacción puede estar en el intervalo de 300 °C a 450 °C, preferentemente dentro del intervalo de 360 °C a 390 °C.
La velocidad espacial horaria en peso WHSV puede estar en el intervalo de 0,2 h-1 hasta 5,0 h-1 dependiendo del dimensionamiento de los parámetros del proceso. La presión (absoluta) puede estar en el intervalo de 1,0 bar a 25,0 bar, por ejemplo 10 ± 2 bar o 20 ± 2 bar.
La reacción se puede llevar a cabo en presencia de un gas portador tal como nitrógeno, hidrógeno, dióxido de carbono, H2O (vapor de agua) o metano, preferentemente H2, CO2 o H2O. Estos gases pueden mezclarse en la mezcla de reacción y/o pueden formarse en el transcurso de la reacción. El gas portador puede usarse para expulsar productos de reacción gaseosos o volátiles de la mezcla de productos, tales como H2O o CO2.
Asimismo, se puede utilizar un disolvente en la reacción. La reacción no requiere la presencia de un disolvente. Si la reacción se realiza en presencia de una base, el contenido del mismo es del 50 % en volumen o menos. Asimismo, es preferible que no se utilice disolvente.
Aunque no se desea quedar ligado a teoría alguna, el método de producción de 5-nonanona se denomina generalmente reacción de cetonización. El método proporciona el beneficio de que un producto con alta deficiencia de oxígeno, tal como 5-nonanona, que tiene un contenido de oxígeno de aproximadamente el 11 % en peso se puede producir a partir de PA, que tiene un contenido de oxígeno de aproximadamente el 31 % en peso, sin necesidad de añadir gas hidrógeno. Por consiguiente, se prefiere que no se añada gas hidrógeno en la reacción de cetonización mientras se forma 5-nonanona a partir de ácido pentanoico.
En el método de mejoramiento de acuerdo con la presente invención, La 5-nonanona se utiliza generalmente como componente de la materia prima. En una realización alternativa, es posible que otra cetona tal como R1C(O)R2, en donde R1 y R2 pueden ser iguales o diferentes y pueden ser grupos alquilo, preferentemente grupos alquilo lineales, que tienen de 1 a 5 átomos de carbono; con la condición de que la cetona adicional no sea 5-nonanona y se use además de 5-nonanona. Cuando se usa una cetona adicional además de la 5-nonanona, el contenido de la cetona adicional en la materia prima es menos del 95 % en peso, y puede ser del 90 % en peso o menos, 80 % en peso o menos, 70 % en peso o menos, 60 % en peso o menos, 50 % en peso o menos, 40 % en peso o menos, 30 % en peso o menos, 20 % en peso o menos, o 10 % en peso o menos. La cetona adicional se deriva preferentemente del ácido levulínico, adicionalmente preferentemente utilizando el método divulgado anteriormente. Además, la cetona adicional puede ser una sola cetona, por ejemplo simétrica o asimétrica, o puede ser una mezcla de cetonas como se ha divulgado anteriormente.
De acuerdo con el método de producción de 5-nonanona, la 5-nonanona se produce con una alta selectividad de habitualmente más del 95 % en volumen y una alta conversión de normalmente más del 95 % en volumen, lo que elimina la necesidad de las etapas de reciclar el ácido no convertido o de separación. Por lo tanto, se prefiere particularmente que no se lleve a cabo ninguna separación que no sea la eliminación de agua y componentes gaseosos. La 5-nonanona se separa espontáneamente del agua. Por lo tanto, en esta realización, se puede utilizar una técnica simple de separación de fases con alta eficiencia. La separación del agua en forma de vapor es otra opción.
Conversión de 5-nonanona en componentes de gasolina, diésel y/o combustible de aviación
En la presente invención, el término combustible se refiere a una mezcla de compuestos. Específicamente, el combustible de la presente invención es un combustible de motor de combustión, más específicamente una mezcla de combustible diésel, una mezcla de combustible de gasolina o una mezcla de combustible de aviación.
De manera más específica, el combustible de la presente invención puede ser una mezcla de compuestos, en la que los componentes principales, preferentemente 50 % en volumen o más, son hidrocarburos que contienen de 4 a 25 átomos de carbono. El combustible diésel puede ser una mezcla de compuestos, en la que los componentes principales, preferentemente 50% en volumen o más, son hidrocarburos que contienen de 11 a 25 átomos de carbono. El combustible de aviación puede ser una mezcla de compuestos, en la que los componentes principales, preferentemente 50 % en volumen o más, son hidrocarburos que contienen de 9 a 16 átomos de carbono. La gasolina puede ser una mezcla de compuestos, en la que los componentes principales, preferentemente 50 % en volumen o más, son hidrocarburos que contienen de 4 a 9 átomos de carbono.
En la presente invención, la 5-nonanona se puede convertir adicionalmente por hidrogenación, eventualmente dando como resultado composiciones de hidrocarburo que son adecuadas como combustible o como componentes de combustible.
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5-nonanona
Hidroisomerización
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productos de craqueo C4-C7 Isómeros C9
Específicamente, la 5-nonanona se puede convertir en n-nonano usando cualquier catalizador convencional, por ejemplo un catalizador de hidrotratamiento de sulfuro de NiMo/alúmina. Se puede lograr una HDO completa de 5-nonanona a n-nonano, por ejemplo, a 240 °C y 40 bares con WHSV=1 y una razón H2/aceite de 300-500 lN/l o a 265 °C con WHSV=2 o 290 °C con WHSV=3. Si se utilizan condiciones de reacción demasiado severas, puede producirse la descomposición de la cetona en metilcetona.
La 5-nonanona se puede combinar con triglicéridos/aceites de ácidos grasos y luego someterse a un procesamiento tipo aceite vegetal hidrogenado (HVO) como la tecnología renovable NEXBTL inventada por Neste Corporation, tecnología que incluye HDO y procedimientos de isomerización. El producto de tal procedimiento que usa 5-nonanona como materia prima es isoparafínico, similar a un producto HVO pero que tiene un punto de ebullición más bajo (isoparafinas C4-C9) que las isoparafinas basadas en ácidos grasos (C15-C18). Por lo tanto, esta fracción derivada de 5-nonanona se puede separar fácilmente de los componentes diésel renovables derivados de los triglicéridos/aceites de ácidos grasos y es adecuada para componentes de gasolina y/o combustible de aviación.
Otro fenómeno beneficioso es que la HDO para producir 5-nonano a partir de 5-nonanona necesita mucho menos hidrógeno que la HDO de triglicéridos y, por lo tanto, produce mucho menos calor de reacción. Por lo tanto, la 5-nonanona se puede utilizar como agente de dilución para aceites vegetales, que crean mucho calor de reacción. Esto significa también que se puede reducir la dilución del producto reciclado del alimento introducido actualmente. Este fenómeno aumenta la eficiencia y el rendimiento del proceso HDO.
Por consiguiente, el uso combinado de materias primas basadas en aceite, por ejemplo, aceite de ácido graso y grasa y 5-nonanona en un etapa del proceso HDO, proporciona efectos sinérgicos en el sentido de que se facilita el control del procesamiento y se evita o reduce el uso del producto de reacción como diluyente mientras que la separación de los productos es fácil. Por lo tanto, se prefiere tal combinación.
También es posible implementar la hidrogenación parcial de 5-nonanona, La conversión de 5-nonanona a 5-nonanol, que también se puede utilizar como componente de combustible y tiene un mejor rendimiento del producto en comparación con la HDO completa de 5-nonanona a nonano.
La posterior isomerización de n-nonano sobre un catalizador de isomerización en presencia de gas hidrógeno da como resultado una mezcla de alcanos C4 a C9 ramificados que son adecuados como componentes de combustible. El n-nonano se puede utilizar incluso sin isomerización, porque tiene buenas propiedades en frío. Adicionalmente, proporciona excelentes propiedades en frío, de modo que el n-nonano también es adecuado para su uso en mezclas de combustible de aviación.
El índice de cetano del n-nonano es de aproximadamente 60. En general, el índice de octano disminuye cuando aumenta la longitud de la cadena de hidrocarburos y para las moléculas de C9, el índice de octano podría estar incluso por debajo de 0. Sin embargo, en el experimento, se ha alcanzado un índice de octano de 48,4 después de la isomerización. Además, la isomerización mejora las propiedades en frío y aumenta el índice de octano.
La reacción de isomerización se puede llevar a cabo usando cualquier catalizador de isomerización convencional y preferentemente se lleva a cabo en presencia de gas hidrógeno en hidroisomerización. La temperatura de reacción está preferentemente en el intervalo de 220 °C a 350 °C dependiendo del dimensionamiento de los parámetros del proceso. La razón gas hidrógeno/aceite, en la que aceite se refiere al material orgánico líquido utilizado como alimentación, está preferentemente en el intervalo de 100-500 lN/l dependiendo del dimensionamiento de los parámetros del proceso. La reacción se puede llevar a cabo a una presión (absoluta) de 10-80 bar, preferentemente 15 bar o más, o 20 bar o más, preferentemente 60 bar o menos, o 50 bar o menos. La reacción se puede llevar a cabo en un reactor de tipo discontinuo o en un reactor de tipo de flujo, preferentemente en un reactor de tipo flujo.
La composición de hidrocarburo isomerizado resultante se puede usar directamente como gasolina, diésel y/o combustible de aviación o puede mezclarse con combustible renovable o con combustible convencional, es decir, combustible fósil o una mezcla de componentes de combustibles fósiles y componentes de combustibles renovables tales como bioetanol. El contenido de la composición de hidrocarburo isomerizado en una mezcla es preferentemente del 10 % en peso o más, 20 % en peso o más, 30 % en peso o más, o 40 % en peso o más, y puede ser hasta 100 % en peso, o puede ser 60 % en peso o menos.
Condensación de 5-nonanona
La presente invención se refiere además a la condensación de 5-nonanona para la producción de componentes de combustible en el método de producción de una mezcla de combustible. La 5-nonanona se produce preferentemente mediante el proceso de producción de 5-nonanona descrito anteriormente. La reacción de condensación es preferentemente una reacción que no requiere necesariamente la adición de hidrógeno y se denomina condensación aldólica, aunque no se desea quedar ligado a teoría alguna.
La reacción de condensación se puede llevar a cabo para condensar dos o más moléculas de 5-nonanona para producir una unidad C18 o C27. Otras reacciones en el transcurso de la reacción de condensación pueden causar craqueo u oligomerización para dar productos de reacción secundaria, por ejemplo, cetonas que contienen 1 átomo de oxígeno y aproximadamente de 18 a 35 átomos de carbono, preferentemente de 18 a 27 átomos de carbono. Un mayor craqueo puede conducir a alquenos, por ejemplo alquenos C13.
A continuación se proporciona un esquema de reacción para una reacción de dimerización de 5-nonanona, que muestra los principales productos de reacción cuando se emplea un catalizador de resina de intercambio iónico:
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En la Figura 1 se proporciona una descripción detallada del esquema de reacción anterior, aunque no se desea quedar ligado a un esquema de reacción específico. Como puede verse a partir de la Figura 1, la dimerización de 5-nonanona puede dar como resultado una especie C18 que tiene un grupo alcohol y un grupo ceto. Esta especie C18 se puede convertir en una olefina C13, por ejemplo, como componente de combustible diésel mediante la eliminación de agua y ácido pentanoico. Esta reacción transcurre sin adición de gas hidrógeno. El ácido pentanoico se puede reciclar para producir 5-nonanona, preferentemente utilizando el método mencionado anteriormente. Si la olefina C13 no se usa directamente como componente de combustible, puede someterse a hidrogenación para dar una parafina C13. En una ruta alternativa, la especie C18 puede someterse a escisión por agua, que da como resultado un ceto-alqueno C18. Este ceto-alqueno puede someterse a hidrogenación (HDO) para producir una parafina C18. Cabe señalar que el esquema anterior muestra compuestos específicos, pero la persona experta reconocerá que estos esquemas también abarcan formas isoméricas de estos compuestos.
La reacción se puede llevar a cabo de manera similar usando 5-nonanona y cualquier otra cetona o cetona adicional, tal como acetona, o cualquier otro compuesto que contenga grupos carbonilo, tal como LA. Sin embargo, se prefiere que la reacción dé como resultado principalmente dimerización y/u oligomerización de 5-nonanona. Cuanto mayor sea el contenido de 5-nonanona, mayor será la probabilidad de una reacción entre dos o más moléculas de 5-nonanona. Por consiguiente, se prefiere que la reacción se lleve a cabo con una materia prima que comprenda al menos 5 % en peso de 5-nonanona con respecto a todos los componentes orgánicos de la materia prima. El contenido puede ser del 10 % en peso o más, 15 % en peso o más, 20 % en peso o más, 25 % en peso o más, 35 % en peso o más o 45 % en peso o más.
Asimismo, dado que la reacción no requiere necesariamente un disolvente, el contenido de 5-nonanona en la materia prima puede ser de hasta el 100% en peso. Si la reacción se realiza en presencia de una base, su contenido es preferentemente menor del 50 % en peso, menor del 30 % en peso, menor del 20 % en peso, menor del 10 % en peso, o menor del 5 % en peso con respecto a todos los compuestos líquidos, es decir, con respecto a la materia prima en su conjunto. Es posible que no se utilice disolvente.
Como puede verse en el esquema de reacción anterior, la reacción de condensación da como resultado una disminución adicional del contenido de oxígeno y produce agua como subproducto principal. Dado que esta reacción no requiere la adición de hidrógeno, contribuye además al ahorro de gases de efecto invernadero.
Puede usarse cualquier catalizador de condensación adecuado para promover la condensación de 5-nonanona. Son ejemplos específicos de catalizadores de condensación ácidos o básicos un catalizador de resina de intercambio iónico, tal como un catalizador de resina ácida de intercambio iónico, un catalizador compuesto por un compuesto metálico básico, tal como un catalizador de hidróxido metálico o un catalizador de óxido metálico, un catalizador constituido por un compuesto metálico ácido, tal como un catalizador de fosfato metálico o un catalizador de óxido metálico, un catalizador compuesto por al menos dos óxidos metálicos, tal como un catalizador de óxido metálico mixto o un catalizador de óxido metálico soportado.
El catalizador puede ser un catalizador para catálisis homogénea o para catálisis heterogénea.
Como el catalizador de resina ácida de intercambio iónico se pueden utilizar productos disponibles en el mercado, tales como Amberlyst-15, 16, 35, 36, 39 o 70. Los catalizadores de resina de intercambio iónico son normalmente catalizadores para catálisis heterogénea.
Cuando se emplea un catalizador de resina de intercambio iónico, preferentemente, la temperatura de reacción es de 80 °C o más, más preferentemente de 90 °C o más, 100 °C o más o 110 °C o más, aún más preferentemente 170 °C o menos, 160 °C o menos, 140 °C o menos, o 130 °C o menos. El uso de temperaturas de reacción moderadas permite la producción de productos de reacción de alto peso molecular, por ejemplo, "dímeros" de 5-nonanona mientras se reduce el riesgo de reacciones secundarias no deseadas. La reacción se puede realizar a una presión de 0,2-100,0 bar, preferentemente 0,5-50,0 bar, más preferentemente de 1,0-20,0 bar. La velocidad espacial horaria en peso (kg de materia prima/kg de catalizador*h) puede estar en el intervalo de 0,05 h-1 a 2,00 h-1, preferentemente de 0,10 h-1 a 1,50 h-1, más preferentemente de 0,15 h-1 a 1,00 h-1, lo más preferentemente de 0,20 h-1 a 0,75 h-1.
El catalizador básico puede ser cualquier catalizador básico convencional, por ejemplo, un catalizador para catálisis homogénea o para catálisis heterogénea, y puede incluir hidróxidos metálicos, tales como NaOH, KOH o Ca (OH)2, un óxido metálico, tal como CaO, un alcóxido metálico, tal como NaOCH3, o una sal metálica, tal como K2CO3. Los catalizadores de hidróxido metálico y los catalizadores de alcóxido metálico se emplean principalmente para catálisis homogénea, aunque no está limitado a ello. Cuando se emplea un catalizador básico, preferentemente, la temperatura de reacción es de 70 °C o más, 80 °C o más, 90 °C o más o 100 °C o más, aún más preferentemente 195 °C o menos, 160 °C o menos, 140 °C o menos o 120 °C o menos. En este caso, se prefiere que el agua esté contenida en la mezcla de reacción antes del inicio de la reacción, preferentemente en una cantidad de 2 a 30 % en peso con respecto a todos los componentes líquidos de la mezcla de reacción, pero es posible que no haya agua presente. Un alcohol, tal como metanol, etanol o propanol, puede estar presente en lugar de o además de agua en una cantidad de 2 a 30 % en peso con respecto a todos los componentes líquidos de la mezcla de reacción. La base puede ser un hidróxido, carbonato o fosfato de un metal alcalino o un metal alcalinotérreo, preferentemente un hidróxido, carbonato, o fosfato de uno de Na, Li, Be, Mg, K, Ca, Sr o Ba, o una combinación de estos, más preferentemente hidróxido de sodio, hidróxido de potasio o hidróxido de litio o una combinación de estos.
El catalizador de óxido, tal como el catalizador de óxido metálico, puede ser cualquiera convencional y puede ser un catalizador de óxido ácido, por ejemplo, un catalizador basado en óxido de tungsteno, por ejemplo, WO3, y es preferentemente un catalizador de óxido metálico que comprende al menos dos óxidos metálicos diferentes como una mezcla, incluido el caso en el que un óxido metálico está soportado sobre otro óxido metálico, como un óxido mixto o como una solución sólida. El catalizador de óxido metálico es preferentemente un catalizador de óxido metálico sólido para catálisis heterogénea. Ejemplos de un catalizador de óxido metálico mixto incluyen MgOAhO3 (básico), SiO2-AhO3 (ácido), y los ejemplos de un catalizador de óxido metálico soportado incluyen K/AhO3 (básico) y WO3/ZrO2 (ácido).
Cuando se emplea un catalizador de óxido metálico, la temperatura de reacción puede ser de 70 °C o más, preferentemente 80 °C o más, 90 °C o más, 110 °C o más, 130 °C o más, 150 °C o más, 180 °C o más o 200 °C o más, aún más preferentemente 300 °C o menos, 280 °C o menos, 250 °C o menos o 240 °C o menos. En el caso de utilizar un catalizador de óxido metálico que comprenda dos óxidos metálicos, es decir, dos óxidos metálicos diferentes entre sí, cualquier combinación de dos o más óxidos se puede elegir entre los óxidos de Be, B, Mg, Al, Si, P, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Cd, Sn, Sb, Ba, W, Re, Bi, La o Ce. La reacción se puede realizar a una presión de 0,5-100 bar, preferentemente 1,0-50 bar, más preferentemente de 1,0­ 20 bar. La velocidad espacial horaria en peso (kg de materia prima/kg de catalizador*h) puede estar en el intervalo de 0,05 h-1 a 2,0 h-1, preferentemente de 0,1 h-1 a 1,8 h-1, más preferentemente de 0,2 h-1 a 1,5 h-1, lo más preferentemente de 0,25 h-1 a 1,25 h-1.
La reacción se puede llevar a cabo en un reactor de tipo discontinuo o en un reactor de tipo de flujo continuo.
La reacción se puede llevar a cabo bajo el flujo de un gas portador, tal como nitrógeno, hidrógeno, dióxido de carbono, metano o agua. Un flujo de gas portador puede aumentar la tasa de conversión total de 5-nonanona. En particular al preparar combustibles diésel, el producto más deseable de la reacción de condensación es el producto de dimerización C18, para que el flujo de gas portador se mantenga bajo, preferentemente por debajo de 10,0 lN por l de materia prima, más preferentemente por debajo de 5,0 lN/l, por debajo de 2,0 lN/l, por debajo de 1,0 lN/l, por debajo de 0,5 lN/l, o por debajo de 0,3 lN/l, pero puede estar por encima de 0 lN/l, preferentemente por encima de 0,05 lN/l. También es posible no utilizar gas portador.
Adicionalmente, cabe señalar que la reacción de condensación de la presente invención no consume gas hidrógeno, pero sin embargo reduce aún más el contenido de oxígeno del material orgánico. Esto es, en el caso de producir un producto de dimerización como el producto C18 mostrado en el esquema anterior, el producto tiene un contenido de oxígeno de aproximadamente un 7 % en peso mientras que la materia prima (5-nonanona) tiene un contenido de oxígeno de aproximadamente un 11 % en peso.
En vista del ahorro de gases de efecto invernadero, por tanto, se prefiere que no se añada gas hidrógeno a la mezcla de reacción en la etapa de reacción de condensación. Por otro lado, bajas cantidades de gas hidrógeno pueden aumentar la estabilidad del catalizador, especialmente en el caso de utilizar un catalizador de resina ácida de intercambio iónico, de modo que la adición de pequeñas cantidades de hidrógeno para aumentar la estabilidad del catalizador puede ser beneficiosa.
En cualquier caso, la reacción de condensación de la presente invención es una reacción de condensación en la que se condensa directamente la 5-nonanona. En otras palabras, la 5-nonanona no se convierte en 5-nonanol o un alqueno, por ejemplo, mediante hidrogenación antes de la reacción de formación del enlace C-C, tal como la oligomerización de olefinas.
El producto bruto de la reacción de condensación se puede purificar para eliminar los componentes que no han reaccionado así como el agua y los componentes gaseosos y/o volátiles para obtener el producto de condensación con mayor selectividad y conversión.
Combustible que comprende el producto de condensación
El producto de condensación de 5-nonanona del método de la presente invención está altamente empobrecido en oxígeno mientras que solo se consume una cantidad mínima de hidrógeno en el transcurso del proceso de producción.
Para mantener este excelente efecto de ahorro de gases de efecto invernadero, el producto de condensación de 5-nonanona, generalmente una mezcla de cetona C18, opcionalmente olefina C13 y pequeñas cantidades de otros componentes, puede usarse directamente como componente de combustible sin hidrogenar.
Por consiguiente, la presente invención proporciona además una mezcla de combustible que utiliza el producto de condensación como componente de combustible, preferentemente como un componente de combustible en una mezcla de combustible diésel y/o una mezcla de combustible de aviación, y la mezcla de combustible, preferentemente la mezcla de combustible diésel y/o la mezcla de combustible de aviación, que comprende el producto de condensación.
El contenido del producto de condensación en la mezcla de combustible puede ser del 2 % en peso o más, preferentemente 5% en peso o más, 10 % en peso o más, 15% en peso o más o 20 % en peso o más, preferentemente 50 % en peso o menos, 40 % en peso o menos, 30 % en peso o menos o 25 % en peso o menos. Hidrogenación del producto de condensación y combustible que comprende el producto de condensación hidrogenado
Para mejorar aún más las propiedades o la compatibilidad del producto de condensación como componente de combustible, el producto de condensación puede someterse a una reacción de hidrogenación. Por ejemplo, el índice de cetano aumentará cuando el alqueno, tal como alqueno C13, se convierta en la correspondiente parafina. Cuando se combina con otros métodos de la presente solicitud, el proceso general que parte de AL como fuente renovable se puede resumir de la siguiente manera:
Figure imgf000010_0001
La reacción de hidrogenación puede ser una reacción para eliminar selectivamente un doble enlace que está presente en el producto de condensación, por ejemplo, en el producto de condensación C18 o C13, una reacción para eliminar selectivamente un grupo ceto que está presente en el producto de condensación, o una hidrogenación completa produciendo así una composición de alcano/parafina. Cualquiera de estos tratamientos de hidrogenación puede ser una hidrogenación de una sola etapa o de varias etapas, preferentemente hidrogenación en 2 etapas.
Especialmente en el caso de una hidrogenación completa, puede ser beneficioso emplear un proceso de varias etapas (2 etapas).
Puede usarse cualquier método conocido que emplee cualquier catalizador conocido para hidrogenar o hidrodesoxigenar el producto de condensación. Preferentemente, el catalizador de hidrogenación comprende un metal de hidrogenación sobre un soporte, tal como, por ejemplo, un metal catalizador de hidrogenación o HDO seleccionado de un grupo que consiste en Pd, Pt, Ni, Co, Mo, Ru, Rh, W o cualquier combinación de estos. Por ejemplo, se puede usar un catalizador de NiMo sulfurado en la reacción de hidrogenación.
La hidrogenación se puede realizar a una temperatura en el intervalo de 100-500 °C, preferentemente 250-380 °C, y a una presión en el intervalo de 10-150 bar, preferentemente 30-80 bar.
La presente invención proporciona además una mezcla de combustible que utiliza el producto de condensación hidrogenado como componente de combustible, preferentemente como componente de combustible en una mezcla de combustible diésel, y la mezcla de combustible, preferentemente la mezcla de combustible diésel, que comprende el producto de condensación hidrogenado.
El contenido del producto de condensación hidrogenado en la mezcla de combustible no está particularmente limitado y puede ser del 5 % en peso o más, preferentemente 10 % en peso o más, 20 % en peso o más, 25 % en peso o más, 30 % en peso o más, 40 % en peso o más, 50 % en peso o más, 60 % en peso o más, 70 % en peso o más, 80 % en peso o más, 90 % en peso o más, 95 % en peso o más o 99 % en peso o más.
Ejemplos
La presente invención se ilustra adicionalmente por medio de Ejemplos. Sin embargo, se debe apreciar que no se pretende que la invención quede limitada a las realizaciones a modo de ejemplo presentadas en los Ejemplos. Ejemplo 1
En el experimento de isomerización de n-nonano se ensayó si el tratamiento de isomerización de n-nonano podía mejorar las propiedades del combustible. Las condiciones durante el ensayo de isomerización de n-nonano a inonanos en un reactor de tipo flujo fueron: catalizador de isomerización convencional como catalizador, temperaturas iniciales del reactor 310 °C y 330 °C, respectivamente, presión 40 bar, alimentación WHSV 0,4 h-1 y razón hidrógeno/aceite 300 lN/l.
Tabla 1. Resultados de la isomerización de n-nonano
Figure imgf000011_0001
En la presente invención, el contenido relativo (% en peso) de materiales en una mezcla líquida/en una combinación líquida se puede determinar a partir del área de GC en el análisis de GC-MS.
La conversión de n-nonano a i-nonanos aumenta al aumentar la temperatura. El aumento de temperatura de 310 °C a 330 °C aumentó la conversión de 84 % a 90 %.
El producto isomerizado (330 °C) se analizó para determinar la composición detallada mediante cromatograma de alimentación GC. El producto tenía 16,7 % en peso de n-parafinas y 82,8 % en peso de i-parafinas. La composición del producto tenía 26 % de 4-metil-octano, 25 % de 3-metil-octano, 16 % de 2-metil-octano, 16 % de n-nonano, 7 % de 3,5-dimetilheptano, 4 % de 2,6-dimetilheptano, 3 % de 2,3-dimetilheptano, 2 % de dimetilheptano y 3 % de otros componentes.
El índice de cetano del n-nonano es aproximadamente 60 mientras que el índice de cetano del componente de ensayo después de la isomerización (310 °C) se redujo a 51,2 durante la isomerización. Se midió que el índice de octano del componente después de la isomerización (330 °C) era 48,4. Generalmente, el índice de octano disminuye cuando aumenta la longitud de la cadena y para las moléculas C9, el índice de octano podría estar incluso por debajo de 0. Sin embargo, en el experimento, se ha alcanzado un índice de octano de 48,4.
Ejemplo 2
La 5-nonanona se sometió a condensación aldólica en diversas condiciones, formando así principalmente dímeros y trímeros a partir de la cetona C-9. Los dímeros y trímeros de la 5-nonanona tienen potencial como componentes de combustible diésel.
Los ensayos de condensación de 5-nonanona se realizaron en un reactor de tipo flujo usando las siguientes condiciones: Amberlyst 36 como catalizador, temperatura 120 °C, WHSV 0,22 h-1, presión ambiente.
Se utilizó nitrógeno como gas portador y se ensayaron niveles de flujo de 0 l/h, 1 l/h, 2 l/h y 11 l/h. En ausencia de flujo de nitrógeno (0 l/h), se observó una baja conversión de 5-nonanona. Un aumento del caudal de nitrógeno a 2 l/h aumentó significativamente la conversión. Sin embargo, no se mejoró la distribución del producto. El producto más buscado es el dímero C18. En general, se encontró que al aumentar el caudal de nitrógeno se reduce la cantidad de fracción de dímeros en el producto. La distribución total del producto se muestra en la Tabla 2. La relación entre el caudal de nitrógeno y la conversión de 5-nonanona y la formación del producto dímero se muestra en la Figura 2.
Tabla 2: Resultados de la condensación aldólica de 5-nonanona
Figure imgf000012_0001
La conversión de 5-nonanona aumentó cuando se introdujo una pequeña cantidad de nitrógeno. Con un alto flujo de nitrógeno, la conversión vuelve a caer. Además de los dímeros C18, se forman la fracción C13 craqueada y C5 (ácido pentanoico).
Ejemplo 3
La condensación aldólica de 5-nonanona se realizó en un reactor discontinuo sobre diferentes catalizadores con y sin N2 como gas portador. Las condiciones de reacción específicas se muestran en la Tabla 3 a continuación. Se evaluó la influencia de las condiciones de reacción sobre la formación de dímeros de 5-nonanona.
Tabla 3: Condensación aldólica en reactor discontinuo - condiciones de reacción
Entrada Alimentación Catalizador Temp. de reacción Flujo de gas N2 a través [°C] [l/h]
1 5-nonanona Amberlyst-36 120 10
2 5-nonanona Amberlyst-36 120 -3 5-nonanona NaOH 120 -4 5-nonanona La-ZrOx 120 10
5 5-nonanona (75 %) Acetona (25 %) Amberlyst-36 120 -
6 5-nonanona (75 %) Ácido
(2 l
5 ev
% ul
) ínico Amberlyst-36 120 -
El análisis cromatográfico de líquidos (LC) resultante del experimento con 5-nonanona como alimentación sobre el catalizador Amberlyst-36 a una temperatura de reacción de 120 °C con 10 l/h de gas nitrógeno fluyendo a través del reactor (Entrada 1) o sin gas nitrógeno ( Entrada 2) se muestran en las Tablas 4 y 5 a continuación, respectivamente. Después de 24 h, la conversión bajo el flujo de nitrógeno fue del 46,3 % y los principales productos de reacción fueron productos más pequeños que los dímeros (<C18).
Tabla 4: Conversión de 5-nonanona y productos de reacción (Entrada 1). Se detectaron ácido pentanoico, olefinas C13 y dímeros de 5-nonanona/oligómeros superiores.
Compuesto % Conversión de 5-nonanona Selectividad de producto, % en peso
Tiempo h 24 h
5-nonanona 46,3
Dímeros C18 21,2
Más pequeño que los dímeros <C18 65,9
Más grande que los dímeros >C18 12,9
Tabla 5: Conversión de 5-nonanona y productos de reacción (Entrada 2).
Compuesto % Conversión de 5-nonanona Selectividad de producto, % en peso Tiempo h 21,5 h
5-nonanona 19,7
Dímeros C18 46,4
Más pequeño que los dímeros <C18 38,3
Más grande que los dímeros >C18 15,3
De acuerdo con los resultados, fue posible aumentar la conversión de 5-nonanona haciendo pasar gas nitrógeno a través del sistema del reactor y desplazando así el equilibrio hacia los productos.
En el experimento con ácido levulínico y 5-nonanona (Entrada 6), la conversión se mantuvo baja. Después de un tiempo de reacción de 23 h, la conversión de 5-nonanona fue aproximadamente del 20 %.
Asimismo, la conversión de 5-nonanona también fue baja en el experimento en el que se hizo reaccionar 5-nonanona sobre La/ZrOX (Entrada 4) incluso después de un tiempo de reacción de 24 h. El % de área (% en peso) de 5-nonanona fue aproximadamente del 96 % cuando se analizó el producto con GC-MS. Cuando se permitió que la acetona reaccionara con 5-nonanona sobre el catalizador Amberlyst-36 (Entrada 5), se detectaron pequeñas cantidades de productos con GC-MS.
Ejemplo 4
El producto de condensación aldólica de 5-nonanona producido en un reactor discontinuo (tabla 4 del ejemplo 3) se sometió a HDO sobre un catalizador de NiMo a una temperatura de 310 °C, una presión de 60 bar y un tiempo de reacción de 20 h, para eliminar el oxígeno de la mezcla de productos. El producto final se analizó con GC-MS. Las propiedades de la muestra se pueden ver en la Tabla 6. Las estructuras de los productos HDO se caracterizaron con GC-MS; comp. Tabla 7 a continuación.
_______ Tabla 6. Propiedades del producto_______
Propiedad analizada Resultados del análisis
Densidad [kg/m3] 749,5
Punto de enturbiamiento [°C] -71,0
Tabla 7: Productos detectados con GC-MS
Producto % de área
n-nonano 27
isoparafinas y olefinas C13 50
isoparafinas C18 7
Otros 16
Ejemplo 5
El producto de condensación aldólica de 5-nonanona producido en un reactor de tipo de flujo (Ejemplo 2) se sometió a condiciones de HDO sobre un catalizador de NiMo a 320 °C a 50 bar de presión de hidrógeno durante 48 h. Las propiedades del producto final se pueden ver en la Tabla 8 a continuación.
Tabla 8: Propiedades del producto de condensación aldólica de 5-nonanona después de condiciones HDO.
Propiedad analizada Resultado del análisis
Densidad [kg/m3] 769,4
Punto de enturbiamiento [°C] -68,4
Índice de cetano 50
Las estructuras de los productos HDO se caracterizaron con GC-MS (Tabla 9).
______________ Tabla 9: Productos identificados con GC-MS.__________
Producto % de área
n-nonano y noneno 49
nonanona 8
(continuación)
Producto % de área
isoparafinas y olefinas C13 26
Compuestos pesados (cetonas, aromáticos, olefinas, parafinas) 9
Otros 8
La distribución del producto de acuerdo con el punto de ebullición se determinó mediante análisis SimDist (ASTM D2887) (Tabla 10)
______Tabla 10: Análisis SimDist del producto final HDO.______
Punto de ebullición [°C] % Masa recuperada % Fracción masa
50 0,2 0,2
170 48,5 48,3
221 63,4 14,9
360 94,1 30,7

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un método para producir una mezcla de combustible diésel, combustible de aviación o gasolina, comprendiendo el método
una etapa de preparación para proporcionar una materia prima que comprende al menos 5 % en peso de 5-nonanona,
una etapa de condensación para condensar al menos la 5-nonanona en la materia prima en presencia de un catalizador de condensación para obtener un producto de condensación, en donde la condensación da como resultado la dimerización de 5-nonanona y/o la oligomerización de 5-nonanona y/o la condensación de 5-nonanona con una cetona adicional, con la condición de que la cetona adicional no sea 5-nonanona y se use además de 5-nonanona, y el contenido de la cetona adicional en la materia prima sea inferior al 95 % en peso,
que comprende además opcionalmente una etapa de hidrogenación para hidrogenar el producto de condensación para obtener un producto de condensación hidrogenado, y
emplear el producto de condensación o el producto de condensación hidrogenado como componente de combustible.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde no se lleva a cabo ninguna hidrogenación en la etapa de condensación.
3. El método de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en donde el catalizador de condensación es
i) un catalizador de resina de intercambio iónico, preferentemente un catalizador de resina ácida de intercambio iónico,
ii) un catalizador ácido o un catalizador básico seleccionados del grupo de un catalizador de óxido metálico, un catalizador de hidróxido metálico, un catalizador de alcóxido metálico, un catalizador de carbonato metálico o un catalizador de fosfato metálico, o
iii) un catalizador de óxido metálico mixto o un catalizador de óxido metálico soportado.
4. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde
la etapa de condensación se lleva a cabo bajo el flujo de un gas portador, tal como nitrógeno, hidrógeno, dióxido de carbono, metano o agua.
5. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el contenido de la cetona adicional en la materia prima es del 20 % en peso o menos, preferentemente del 10 % en peso o menos.
6. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende la etapa de hidrogenación para hidrogenar el producto de condensación para obtener el producto de condensación hidrogenado.
7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el producto de condensación hidrogenado es una composición de hidrocarburo, preferentemente un alcano o una mezcla de alcanos.
8. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la mezcla de combustible diésel, combustible de aviación o gasolina se produce de modo que el contenido del producto de condensación en la mezcla de combustible diésel, combustible de aviación o gasolina sea del 2 % en peso o más.
9. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la mezcla de combustible diésel, combustible de aviación o gasolina se produce de modo que el contenido del producto de condensación en la mezcla de combustible diésel, combustible de aviación o gasolina sea del 50 % en peso o menos.
10. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la mezcla de combustible diésel, combustible de aviación o gasolina se produce de modo que el contenido del producto de condensación hidrogenado en la mezcla de combustible diésel, combustible de aviación o gasolina sea del 5 % en peso o más.
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