ES2930734T3 - Purificación de material orgánico reciclado y renovable - Google Patents
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Abstract
En el presente documento se proporciona un método para purificar un material orgánico reciclado o renovable, en el que el material orgánico reciclado o renovable (10) comprende más de 20 ppm de Cl, que comprende los pasos de (a) proporcionar el material orgánico reciclado o renovable (10) ; (b) purificar el material orgánico reciclado o renovable orgánico para obtener un material orgánico reciclado o renovable purificado (31), y (c) hidrotratar (60) el material orgánico reciclado o renovable purificado en presencia de un catalizador de hidrotratamiento a una temperatura de 270 a 380°C bajo presión de 4 a 20 MPa y bajo flujo continuo de hidrógeno; para obtener materia orgánica reciclada o renovable hidrotratada purificada (61). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Purificación de material orgánico reciclado y renovable
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un método de purificación de material orgánico reciclado o renovable, en particular de material orgánico reciclado o renovable que comprende más de 20 ppm de cloro (Cl).
Antecedentes de la invención
En algunos casos, el material orgánico reciclado o renovable contiene oxígeno orgánico y altas cantidades de cloro (Cl). Antes del hidrotratamiento catalítico del material orgánico reciclado o renovable, se debe eliminar el cloro del material, ya que puede generar cloro de hidrógeno (HCl), que se sabe que causa corrosión en los equipos de proceso.
Breve descripción de la invención
De este modo, un objeto de la presente invención es proporcionar un método tal que supere los problemas anteriores. Los objetos de la invención se consiguen mediante un método que se caracteriza por lo que se establece en las reivindicaciones independientes. Las realizaciones preferidas de la invención se divulgan en las reivindicaciones dependientes.
La invención se basa en la sorprendente realización de que el material orgánico reciclado o renovable que contiene altas cantidades de cloro (Cl) puede purificarse mediante un método que conduce a la eliminación de Cl del material orgánico reciclado o renovable a medida que el material orgánico reciclado o renovable se somete a purificación para eliminar CI y obtener un material orgánico reciclado o renovable purificado, y luego se hidrotrata en presencia de un catalizador de hidrotratamiento a una temperatura de 270 a 380 °C bajo una presión de 4 a 20 MPa y bajo un flujo continuo de hidrógeno para obtener material orgánico reciclado o renovable hidrotratado purificado. Ventajosamente, el material orgánico reciclado o renovable hidrotratado purificado comprende menos del 50%, preferiblemente menos del 30%, del contenido de cloro del material orgánico reciclado o renovable antes de la purificación.
El método permite el uso de material orgánico reciclado o renovable de baja calidad como materia prima en el hidrotratamiento, como, por ejemplo, en procesos que producen combustibles renovables y/o productos químicos de alta calidad. Los documentos US 2016/060540, EP 574272 y US 2013/090502 de patente divulgan procesos de purificación.
Breve descripción de los dibujos
A continuación, la invención se describirá con mayor detalle por medio de realizaciones preferidas con referencia a los dibujos adjuntos, en los que
la figura 1 ilustra un primer flujo de proceso ejemplar del presente método;
la figura 2 ilustra un segundo flujo de proceso ejemplar del presente método.
Descripción detallada de la invención
La presente invención proporciona un método para producir la purificación de un material orgánico reciclado o renovable.
El término "material orgánico reciclado o renovable" se refiere a material orgánico, es decir, a material que contiene carbono, obtenido 1) de un recurso natural que se repone para superar el agotamiento del recurso causado por su uso y consumo o 2) de un material crudo o procesado que se recupera de un residuo para su reutilización. En el presente documento, el término "material orgánico reciclado o renovable" se refiere en particular a la materia orgánica obtenida a partir de una materia prima o procesada que se recupera de un desecho para su reutilización. El material orgánico reciclado o renovable comprende, de manera característica, compuestos alifáticos, que tienen una cadena de carbono de 4 a 30 átomos de carbono, particularmente de 12 a 22 átomos de carbono. Ejemplos típicos de tales compuestos alifáticos son ácidos grasos o ésteres de éstos, en particular en los que los ácidos grasos tienen una cadena alifática de 4 a 30 átomos de carbono, más particularmente de 12 a 22 átomos de carbono. El material orgánico reciclado o renovable comprende típicamente al menos el 50% en peso de compuestos alifáticos del peso total del material orgánico reciclado o renovable.
Típicamente, el material orgánico reciclado o renovable se refiere a grasas y/o aceites de origen vegetal, algal, microbiano y/o animal. También se refiere a cualquier flujo de desechos recibido del procesamiento de tales aceites
y/o grasas. El material orgánico reciclado o renovable puede estar en forma no procesada (por ejemplo, como grasa animal), o en forma procesada (como aceite de cocina usado). El material orgánico reciclado o renovable también se refiere a los aceites de origen fósil y a los aceites usados.
El término "grasas y aceites de origen vegetal" se refiere a grasas y/o aceites de origen vegetal, es decir, a aceites que pueden proceder directamente de las plantas o que pueden ser subproductos de diversos sectores industriales, tales como la agricultura o la industria forestal.
Los ejemplos de grasas y aceites de origen vegetal de la presente invención incluyen, pero sin limitarse a, sedimento de aceite de palma, aceite de semilla de colza, aceite de canola, aceite de colza, aceite de girasol, aceite de soja, aceite de cáñamo, aceite de oliva, aceite de linaza, aceite de semilla de algodón, aceite de mostaza, aceite de palma, aceite de cacahuete, aceite de ricino y aceite de coco.
Otros ejemplos de grasas y aceites de origen vegetal incluyen biocrudos y bioaceites. Los biocrudos y los bioaceites se producen a partir de biomasa, en particular a partir de biomasa lignocelulósica, con diversos métodos de licuefacción, tales como la licuefacción hidrotermal o la pirólisis, en particular la pirólisis rápida.
El término "biocrudo" se refiere a los aceites producidos a partir de biomasa mediante el empleo de licuefacción hidrotermal.
El término "bioaceite" se refiere a aceites de pirólisis producidos a partir de biomasa empleando pirólisis.
El término "biomasa" se refiere a material derivado de organismos vivos recientemente, que incluye plantas, animales y sus subproductos.
El término "biomasa lignocelulósica" se refiere a la biomasa derivada de plantas o de sus subproductos. La biomasa lignocelulósica está compuesta por polímeros de carbohidratos (celulosa, hemicelulosa) y un polímero aromático (lignina).
El término "pirólisis" se refiere a la descomposición térmica de materiales a temperaturas elevadas en una atmósfera no oxidante.
El término "pirólisis rápida" se refiere a la descomposición termoquímica de la biomasa a través de un calentamiento rápido en ausencia de oxígeno.
El término "licuefacción hidrotermal" (HTL) se refiere a un proceso de despolimerización térmica usado para convertir biomasa húmeda en aceite similar al crudo a temperatura moderada y alta presión.
Ejemplos de bioaceite y biocrudo producidos a partir de biomasa lignocelulósica, por ejemplo, materiales como residuos de cosecha forestal o subproductos de un aserradero, son líquido de pirólisis lignocelulósica (LPL), que se produce empleando pirólisis rápida y biocrudo HTL, que se produce empleando licuefacción hidrotermal.
Otros ejemplos adicionales de grasas y aceites de origen vegetal incluyen aceite de resina crudo (CTO), obtenido como subproducto del proceso de Kraft (pulpa de madera), y sus derivados, tales como brea de aceite de resina (TOP), ácido graso crudo (CFA), ácido graso de aceite de resina (TOFA) y aceite de resina destilado (DTO).
El aceite de resina crudo comprende ácidos resínicos, ácidos grasos e insaponificables. Los ácidos resínicos son una mezcla de ácidos orgánicos derivados de las reacciones de oxidación y polimerización de los terpenos. El principal ácido resínico del aceite de resina crudo es el ácido abiético, pero también se encuentran derivados abiéticos y otros ácidos, tales como el ácido primárico. Los ácidos grasos son ácidos monocarboxílicos de cadena larga y se encuentran en maderas duras y blandas. Los principales ácidos grasos en el aceite de resina crudo son los ácidos oleico, linoleico y palmítico. Los insaponificables no se pueden convertir en jabones ya que son compuestos neutros que no reaccionan con el hidróxido de sodio para formar sales. Incluyen esteroles, alcoholes superiores e hidrocarburos. Los esteroles son derivados de esteroides que también incluyen un grupo hidroxilo. El término "brea de aceite de resina (TOP)" se refiere a la fracción residual del fondo de los procesos de destilación de aceite de resina crudo. La brea de aceite de resina comprende típicamente de 34 a 51 % en peso de ácidos libres, de 23 a 37 % en peso de ácidos esterificados y de 25 a 34 % en peso de compuestos neutros insaponificables del peso total de la brea de aceite de resina. Los ácidos libres se seleccionan típicamente de un grupo que consta de ácido deshidroabiético, abiético y otros ácidos resínicos. Los ácidos esterificados se seleccionan típicamente de un grupo que consta de ácidos oleico y linoleico. Los compuestos neutros insaponificables se seleccionan típicamente de un grupo que consta de esteroles diterpénicos, alcoholes grasos, esteroles y esteroles deshidratados.
El término "ácido graso crudo (CFA)" se refiere a materiales que contienen ácidos grasos que se pueden obtener mediante purificación (por ejemplo, destilación a presión reducida, extracción y/o cristalización) de CTO.
El término "ácido graso de aceite de resina (TOFA)" se refiere a la fracción rica en ácidos grasos de los procesos de destilación de aceite de resina crudo (CTO).
El TOFA típicamente comprende principalmente ácidos grasos, típicamente al menos el 80% en peso del peso total del TOFA. Por lo general, el TOFA comprende menos del 10 % en peso de ácidos de colofonia.
El término "aceite de resina destilado (DTO)" se refiere a la fracción rica en ácido resínico de procesos de destilación de aceite de resina crudo (CTO).
El DTO típicamente comprende principalmente ácidos grasos, típicamente del 55 al 90% en peso, y ácidos de colofonia, típicamente del 10 al 40% en peso de ácidos de colofonia, del peso total del DTO. Típicamente, el DTO comprende menos del 10 % en peso de compuestos neutros insaponificables del peso total del aceite de resina destilado.
El término "grasas y aceites de origen animal" se refiere a grasas y/o a aceites de origen animal, es decir, a materiales lipídicos derivados de animales. Los ejemplos de grasas y aceites de origen animal incluyen, pero sin limitarse a, ejemplos tales como saín, sebo, gordura, manteca de cerdo, aceite de tren, grasa de leche, aceite de pescado, aceite de aves y grasa de aves.
El término "aceites microbianos" se refiere a triglicéridos (lípidos) producidos por microbios.
El término "aceites de algas" se refiere a aceites derivados directamente de algas.
El término "aceites basados en residuos fósiles" se refiere a aceites producidos a partir de flujos de residuos como plásticos de desecho o neumáticos al final de su vida útil. Los ejemplos de aceites basados en residuos fósiles incluyen aceite de pirólisis de plástico de desecho (WPPO) y aceite de pirólisis de neumáticos al final de su vida útil (ELT-PO).
El término "aceites usados" se refiere a cualquier aceite que, por contaminación, se haya vuelto inadecuado para su fin original debido a la presencia de impurezas o a la pérdida de sus propiedades originales. Ejemplos de aceites usados son aceites lubricantes usados ULO), aceites hidráulicos, aceites de transformadores o aceites usados en el trabajo de metales.
En la presente invención, el material orgánico reciclado o renovable se selecciona típicamente de un grupo que consta de grasas y aceites de origen vegetal, grasas y aceites de origen animal, aceites de origen fósil, aceites usados, aceites de algas y aceites microbianos.
Los ejemplos del material orgánico reciclado o renovable de la presente invención incluyen, pero no se limitan a, aceites y grasas de origen animal, aceites y grasas de origen vegetal o de plantas tales como aceite de palma de sedimento, aceite de cocina usado, aceites microbianos, aceites de algas, ácidos grasos libres, cualquier lípido que contenga fósforo y/o metales, aceites derivados de levaduras o productos de moho, aceites procedentes de biomasa, aceite de semilla de colza, aceite de canola, aceite de colza, aceite de girasol, aceite de soja, aceite de cáñamo, aceite de oliva, aceite de linaza, aceite de semilla de algodón, aceite de mostaza, aceite de palma, aceite de cacahuete, aceite de ricino, aceite de coco, grasas animales tales como saín, sebo, gordura, grasas alimentarias recicladas, materiales de partida producidos por ingeniería genética y materiales de partida biológicos producidos por microbios tales como algas y bacterias, aceite de resina, ácido graso de aceite de resina (TOFA), ácidos grasos crudos (CFA), brea de aceite de resina (TOP), y cualquier mezcla de dichas materias primas.
En un ejemplo particular, el material orgánico reciclado o renovable se selecciona de un grupo que consta de grasas y aceites de origen vegetal, grasas y aceites de origen animal, aceites basados en residuos fósiles, aceites usados, aceites de algas y aceites microbianos; en particular de un grupo que consta de aceite lubricante usado (ULO), aceite de pirólisis de plástico de desecho (WPPO) y aceite de pirólisis de neumáticos al final de su vida útil (ELTPO); más particularmente el material orgánico reciclado o renovable es WPPO, ELTPO o ULO.
El material orgánico reciclado o renovable a tratar por el presente método contiene altas cantidades de cloruro (Cl). Típicamente, el cloruro está presente en forma de sales de cloruro y/o de compuestos orgánicos de cloruro, tales como los hidrocarburos clorados. El material orgánico reciclado o renovable de la presente invención comprende más de 20 ppm de Cl, en particular más de 50 ppm de Cl, más particularmente de 50 a 1000 ppm de Cl. Además, el material orgánico reciclado o renovable a tratar por el presente método contiene altas cantidades de oxígeno en tanto compuestos orgánicos de oxígeno.
El material orgánico reciclado o renovable a tratar por el presente método puede también comprender otras impurezas adicionales, como, por ejemplo, impurezas que comprenden fósforo y/o metales en forma de fosfolípidos, jabones y/o sales. Las impurezas pueden estar, por ejemplo, en forma de fosfatos o sulfatos, sales de hierro o sales orgánicas, jabones o fosfolípidos.
Las impurezas metálicas que pueden estar presentes en el material lipídico a base de biomasa son, por ejemplo, metales alcalinos o metales alcalinotérreos, tales como sales de sodio o de potasio, o sales de magnesio o de calcio, o cualesquiera compuestos de dichos metales.
En consecuencia, se proporciona en este documento un método para purificar un material orgánico reciclado o renovable, en el que el material orgánico reciclado o renovable comprende más de 20 ppm de Cl, comprendiendo los pasos de
(a) proporcionar el material orgánico reciclado o renovable;
(b) purificar el material orgánico reciclado o renovable para obtener un material orgánico reciclado o renovable purificado, y
(c) hidrotratar el material orgánico reciclado o renovable purificado en presencia de un catalizador de hidrotratamiento; para obtener material orgánico reciclado o renovable hidrotratado purificado.
En el paso (b) el material orgánico reciclado o renovable se purifica para eliminar el Cl del material orgánico reciclado o renovable orgánico. El paso (b) de purificación puede llevarse a cabo mediante cualquier método de purificación que el experto en la técnica encuentre adecuado para la separación de los volátiles del material orgánico reciclado o renovable tratado térmicamente. Los ejemplos adecuados incluyen, pero no se limitan a, someter el material orgánico reciclado o renovable a hidróxido de metal alcalino, tal como lejía, o a un adsorbente.
Un paso de purificación aplicable (b) proporciona un material orgánico reciclado o renovable purificado, en el que el material orgánico reciclado o renovable purificado comprende preferiblemente menos de 20 ppm de CI.
Por ejemplo (b1) el material orgánico reciclado o renovable que comprende más de 20 ppm de Cl puede calentarse en presencia de una solución acuosa de hidróxido de metal alcalino a una temperatura de 200 a 300 °C para obtener el material orgánico reciclado o renovable que comprenda menos del 50% del contenido de cloro del material orgánico reciclado o renovable proporcionado en el paso (a).
En el paso (b1) el material orgánico reciclado o renovable se calienta para provocar reacciones térmicas que degradan las impurezas que contienen cloruro, en particular los hidrocarburos orgánicos clorados. El tratamiento térmico del paso (b1) tiene lugar a cualquier temperatura que vaya de 200 a 300 °C.
Para (b1) el tiempo durante el cual el material orgánico reciclado o renovable se calienta y se mantiene a la temperatura deseada, es decir, el tiempo de residencia, es típicamente de 1 a 180 min, preferiblemente de 2 a 90 min, más preferiblemente de 5 a 60 min, en el paso (b1).
El hidróxido de metal alcalino se selecciona típicamente de un grupo que consta de KOH, LiOH, NaOH y mezclas de éstos. El hidróxido de metal alcalino es preferiblemente NaOH. La concentración del hidróxido de metal alcalino acuoso es típicamente de 0,1 a 10,0 mol/L. La proporción entre la solución acuosa de hidróxido de metal alcalino y el material orgánico reciclado o renovable tratado en el paso (b1) es típicamente superior a 0,1 g/g, preferiblemente de 0,5 a 1,5 g/g.
Después de calentar, las fracciones orgánica y acuosa pueden separarse mediante cualquier método adecuado conocido por el experto en la técnica para obtener el material orgánico reciclado o renovable purificado que comprende menos del 50% del contenido de cloro del material orgánico reciclado o renovable proporcionado en el paso (a).
Para otro ejemplo (b2), el material orgánico reciclado o renovable que comprende más de 20 ppm, el Cl se calienta en presencia de un adsorbente a una temperatura de 200 a 300 °C y luego se elimina el adsorbente sólido, que contiene impurezas de cloruro procedentes del material orgánico reciclado o renovable tratado, para obtener el material orgánico reciclado o renovable purificado, comprendiendo ventajosamente menos del 50% del contenido de cloro del material orgánico reciclado o renovable proporcionado en el paso (a).
En el paso (b2) el material orgánico reciclado o renovable se calienta en presencia de adsorbente para hacer adsorber las impurezas de cloruro al adsorbente y hacer que la mezcla sea separable. El tratamiento térmico del paso (b2) tiene lugar a cualquier temperatura de 200 a 300 °C.
Para (b2), el tiempo durante el cual el material orgánico reciclado o renovable se calienta y se mantiene a la temperatura deseada, es decir, el tiempo de residencia, es típicamente de 1 a 180 min, preferiblemente de 2 a 90 min, más preferiblemente de 5 a 60 min, en el paso (b2).
En un ejemplo del paso (b2), el tratamiento térmico se realiza como un proceso discontinuo. En un ejemplo alternativo del paso (b2), el tratamiento térmico se realiza como un proceso continuo, tal como con un lecho de
protección. Ventajosamente, la LHSV es entonces de 0,1 a 10 1/h, preferiblemente de 0,2 a 9 1/h, más preferiblemente de 0,5 a 51/h, en el paso (b2).
El adsorbente se selecciona típicamente entre adsorbentes basados en sílice. Preferiblemente, el adsorbente es sílice Trisyl. El adsorbente se selecciona alternativamente de cloruros metálicos o de óxidos metálicos. La cantidad de adsorbente es típicamente de 0,1 a 10% en peso, preferiblemente de 0,5 a 2% en peso, del peso total del material orgánico reciclado o renovable tratado.
Después del tratamiento térmico en presencia de un adsorbente del paso (b2), se elimina el adsorbente sólido. La eliminación del adsorbente sólido se puede conseguir, por ejemplo, mediante cualquier método de separación que el experto en la técnica considere adecuado para separar el material sólido del material lipídico basado en biomasa tratado térmicamente. Los ejemplos adecuados incluyen, pero no se limitan a, filtración, centrifugación y separación de fases. Hay que entender también que se pueden combinar varios métodos de separación, por ejemplo, la filtración y la centrifugación. Preferiblemente, la eliminación se consigue por filtración. La eliminación se realiza preferiblemente a cualquier temperatura que vaya de 100 a 180 °C.
Después del paso (b) de purificación, el material orgánico reciclado o renovable purificado se somete a hidrotratamiento en presencia de un catalizador de hidrotratamiento para eliminar adicionalmente el Cl del material orgánico reciclado o renovable.
El término "hidrotratamiento" se refiere a un proceso de ingeniería química en el que se utiliza la reacción del hidrógeno para eliminar impurezas, tal como oxígeno, azufre, nitrógeno, fósforo, silicio y metales, especialmente como parte de la refinación del petróleo.
El hidrotratamiento se puede realizar en uno o en varios pasos, en una o más unidades de reactor o lechos de catalizador.
El paso (c) se consigue típicamente bajo un flujo continuo de hidrógeno. Para conseguir resultados óptimos, el flujo continuo de hidrógeno en el paso (c) tiene preferiblemente una proporción H2/alimentación de 500 a 2000 n-L/L, más preferiblemente de 800 a 1400 n-L/L.
En el paso (c), el hidrotratamiento se realiza ventajosamente a una temperatura de 270 a 380 °C, preferiblemente de 275 a 360 °C, más preferiblemente de 300 a 350 °C. Típicamente, la presión en el paso (c) es de 4 a 20 MPa.
El catalizador de hidrotratamiento en el paso (c) comprende preferiblemente al menos un componente seleccionado del grupo IUPAC 6, 8 o 10 de la Tabla Periódica. Preferiblemente, el catalizador de hidrotratamiento en el paso (c) es un catalizador soportado de Pd, Pt, Ni, NiW, NiMo o CoMo, y el soporte es zeolita, zeolita-alúmina, alúmina y/o sílice, preferiblemente NiW/AbO3, NiMo/AbO3 o CoMo/AbO3. En particular, el catalizador de hidrotratamiento es un catalizador sulfurado de NiW, NIMO o CoMo.
Un paso (c) de hidrotratamiento aplicable proporciona un material orgánico reciclado o renovable hidrotratado purificado. Ventajosamente, el material orgánico reciclado o renovable hidrotratado purificado comprende menos del 50%, preferiblemente menos del 30%, del contenido de cloro del material orgánico reciclado o renovable proporcionado en el paso (a).
Para conseguir resultados óptimos, parte del material orgánico reciclado o renovable hidrotratado se puede reciclar en el paso (c). Preferiblemente, la proporción de la alimentación fresca, es decir, entre el material orgánico reciclado o renovable purificado obtenido en el paso (b) y el material orgánico reciclado o renovable hidrotratado reciclado, es de 2:1 a 20:1.
En un ejemplo particular, el hidrotratamiento es la hidrodesoxigenación. En tal ejemplo, el paso (c) se realiza típicamente mediante (c1) hidrodesoxigenación del material orgánico reciclado o renovable purificado en presencia de un catalizador de HDO. Esto se realiza preferiblemente a una temperatura de 275 a 360 °C, más preferiblemente de 300 a 350 °C, bajo una presión de 4 a 20 MPa y bajo un flujo continuo de hidrógeno.
El término "hidrodesoxigenación (HDO)" se refiere a la eliminación de oxígeno en forma de agua por medio de hidrógeno molecular bajo la influencia de un catalizador (de HDO).
El catalizador de HDO se puede seleccionar, por ejemplo, de un grupo que consta de catalizadores de NiMO, CoMo, NiW y cualquier mezcla de éstos. Preferiblemente, el catalizador de h Do en el paso (c) es un catalizador de NiW sulfurado, NiMO sulfurado o CoMo sulfurado.
Ventajosamente, el flujo continuo de hidrógeno tiene una proporción H2/alimentación de 500 a 2000 n-L/L, preferiblemente de 800 a 1400 n-L/L.
En otro ejemplo, el paso (c) se lleva a cabo mediante (c2) hidrodesulfuración (HSD) de la fracción de material
orgánico reciclado o renovable tratado térmicamente. El término "hidrodesulfuración (HDS)" se refiere a la eliminación de azufre en tanto sulfuro de hidrógeno por medio de hidrógeno molecular bajo la influencia de un catalizador (de HDS).
En otro ejemplo, el paso (c) se lleva a cabo mediante (c3) hidrometalización (HDM) de la fracción de material orgánico reciclado o renovable tratado térmicamente. El término "hidrodesmetalización (HDM)" se refiere a la eliminación de metales atrapándolos con un catalizador (de HDM).
En otro ejemplo, el paso (c) se lleva a cabo mediante (c4) hidrodesnitrificación (HDN) de la fracción de material orgánico reciclado o renovable tratado térmicamente. El término "hidrodesnitrificación (H DN)" se refiere a la eliminación de nitrógeno por medio de hidrógeno molecular bajo la influencia de un catalizador (de HDN).
En otro ejemplo, el paso (c) se lleva a cabo mediante (c5) hidrodesaromatización (HDA) de la fracción de material orgánico reciclado o renovable tratado térmicamente. El término "hidrodesaromatización (HDA)" se refiere a la saturación o apertura del anillo de compuestos aromáticos por medio de hidrógeno molecular bajo la influencia de un catalizador (de HDA).
La figura 1 ilustra un primer flujo de proceso ejemplar del presente método.
Haciendo referencia a la figura 1, una alimentación de material orgánico reciclado o renovable, en particular brea de aceite de resina (TOP), 10 se somete a calentamiento 20 del material orgánico reciclado o renovable en presencia de una solución acuosa de hidróxido de metal alcalino como se analizó en el presente documento para el paso (b1). La alimentación tratada de material orgánico reciclado o renovable se separa 30 luego, como se analizó en el presente documento para el paso (b1), para obtener un material orgánico reciclado o renovable purificado 31 que comprende menos del 50% del contenido de cloro de la alimentación (10) y una fracción acuosa. 32 que comprende la mayor parte de las impurezas de Cl. El material orgánico reciclado o renovable purificado se hidrotrata 60 luego, como se analizó en el presente documento para el paso (c), para obtener un material orgánico reciclado o renovable hidrotratado purificado 61. El material orgánico reciclado o renovable hidrotratado purificado 41 puede someterse luego a una mejora catalítica 70.
La figura 2 ilustra un segundo flujo de proceso ejemplar del presente método.
Haciendo referencia a la figura 2, una alimentación de material orgánico reciclado o renovable, en particular brea de aceite de resina (TOP), 10 se somete a calentamiento 40 del material orgánico reciclado o renovable con la presencia de adsorbente para hacer adsorber las impurezas de cloruro al adsorbente y hacer que la mezcla sea separable, como se analizó en el presente documento para el paso (b2). Luego, el adsorbente se separa 50 de la alimentación tratada del material orgánico reciclado o renovable, como se analizó en el presente documento para el paso (b2), para obtener un material orgánico reciclado o renovable purificado 51 que comprende menos del 50 % del contenido de cloro de la alimentación (10) y un adsorbente 52 que comprende la mayor parte de las impurezas de Cl. El material orgánico reciclado o renovable purificado luego se hidrotrata 60, como se analizó en el presente documento para el paso (c), para obtener un material orgánico reciclado o renovable hidrotratado purificado 61. El material orgánico reciclado o renovable hidrotratado purificado 61 puede someterse luego a una mejora catalítica 70. Una vez que el material orgánico reciclado o renovable ha sido purificado de acuerdo con el presente método, puede someterse a un procesamiento adicional, como, por ejemplo, a una mejora catalítica. Tales procesos de mejora catalítica incluyen, pero no se limitan a, craqueo catalítico, hidrocraqueo catalítico, craqueo termocatalítico, hidrotratamiento catalítico, craqueo catalítico fluido, cetonización catalítica y esterificación catalítica. Tales procesos requieren que el material orgánico reciclado o renovable sea lo suficientemente puro y libre de impurezas, las cuales, de otro modo, podrían obstaculizar el proceso catalítico o envenenar el/los catalizador/es presentes en el proceso.
En consecuencia, la presente invención proporciona adicionalmente un proceso para producir hidrocarburos reciclados o renovables, que comprende los pasos de (x) producir hidrocarburos a partir de un material orgánico reciclado o renovable como se analizó en el presente documento, e (y) someter el material orgánico reciclado o renovable purificado a un proceso de conversión de refinación de petróleo, en el que el proceso de conversión de refinación de petróleo comprende la alteración del peso molecular de la alimentación, la eliminación de heteroátomos de la alimentación, la alteración del grado de saturación de la alimentación, la reorganización de la estructura molecular de la alimentación, o cualquier combinación de éstos para obtener al menos un hidrocarburo reciclado o renovable.
En un ejemplo típico del presente proceso, el hidrocarburo reciclado o renovable es un combustible o componente de combustible de tráfico renovable.
En un ejemplo del presente proceso, el paso (y) es el hidrocraqueo. En tal ejemplo, el paso (y) se realiza preferiblemente en una unidad de refinación de hidrocraqueo suave (MHC), en particular en presencia de un catalizador de hidrocraqueo.
En otro ejemplo del presente proceso, el paso (y) es el craqueo al vapor. En tal ejemplo, el paso (y) se realiza preferiblemente en una unidad de craqueo al vapor.
En otro ejemplo más del presente proceso, el paso (y) es la isomerización. En tal ejemplo, el paso (y) se realiza preferiblemente en una unidad de isomerización.
Una vez que el material orgánico reciclado o renovable ha sido purificado de acuerdo con el presente método, puede someterse a un procesamiento adicional, por ejemplo, a una mejora catalítica. Tales procesos de mejora catalítica incluyen, pero no se limitan a, craqueo catalítico, craqueo termocatalítico, hidrotratamiento catalítico, craqueo catalítico fluido, cetonización catalítica, esterificación catalítica, o deshidratación catalítica. Tales procesos requieren que el material orgánico reciclado o renovable sea lo suficientemente puro y libre de impurezas, las cuales, de otro modo, podrían obstaculizar el proceso catalítico o envenenar el/los catalizador/es presentes en el proceso.
En consecuencia, la presente invención proporciona adicionalmente un proceso para producir un combustible o componente de combustible de tráfico renovable, que comprende los pasos de (x) purificar material orgánico reciclado o renovable como se analizó en el presente documento, e (y) hidrodesoxigenar (HDO) el material orgánico reciclado o renovable purificado para obtener un combustible o componente de combustible de tráfico renovable. El paso (y) se realiza preferiblemente en una unidad de refinación de hidrocraqueo suave (MHC), en particular en presencia de un catalizador de HDO basado en alúmina.
Ejemplos
Ejemplo 1. Tratamiento con NaOH a alta temperatura de aceite de pirólisis de plástico de desecho
El siguiente experimento fue realizado en un reactor de autoclave discontinuo de 1 litro. El aceite de pirólisis de plástico de desecho (340 g) y el NaOH acuoso al 2% en peso (227 g) se pesaron juntos en el recipiente del reactor. Después de las pruebas de sellado y presión, el reactor que se agitó a 500 rpm se calentó a la temperatura de reacción deseada de 240 °C, que luego se mantuvo durante 30 min. Posteriormente, el reactor se enfrió a temperatura ambiente antes de la recuperación de los productos.
El contenido se decantó del recipiente del reactor a tubos de centrifugación, y los líquidos se centrifugaron a 20 °C y 4300 rpm durante 30 minutos. Después de la centrifugación, el aceite de pirólisis purificado se recuperó como una capa separada, y se analizó su contenido en Cl, Br, S y N. El contenido en Cl, Br y S se determinó usando espectroscopía de fluorescencia de rayos X, y el contenido en N se determinó de acuerdo con el estándar ASTMD5762. Los resultados, que se presentan en la Tabla 1, muestran claramente que el contenido tanto de Cl como de Br disminuye en más de 60.
Tabla 1. Contenido en impurezas del aceite de pirólisis de plástico de desecho antes y después de 30 min de r mi n n hi r xi i l 2 n 24 ° .
La invención y sus realizaciones no se limitan a los ejemplos descritos anteriormente, sino que pueden variar dentro del alcance de las reivindicaciones.
Claims (10)
1. Un método para purificar un material orgánico reciclado o renovable (10), donde el material orgánico reciclado o renovable comprende más de 20 ppm de cloro,
que comprende los pasos de
(a) proporcionar el material orgánico reciclado o renovable (10);
(b) purificar el material orgánico reciclado o renovable orgánico (10) al (b1) calentar (20,40) el material orgánico reciclado o renovable a una temperatura de 200 a 300 °C en presencia de una solución acuosa de hidróxido de metal alcalino (30) para obtener un material orgánico reciclado o renovable purificado (31,51) que comprenda menos del 50 % del contenido en cloro del material orgánico reciclado o renovable (10) antes proporcionado en el paso (a), e
(c) hidrotratar (60) el material orgánico reciclado o renovable purificado (31,51) en presencia de un catalizador de hidrotratamiento;
para obtener material orgánico reciclado o renovable hidrotratado purificado (61) que comprenda menos del 50% del contenido en cloro del material orgánico reciclado o renovable antes proporcionado en el paso (a).
2. Un método según la reivindicación 1, en el que el tiempo de residencia es de 1 a 180 min, preferiblemente de 2 a 90 min, más preferiblemente de 5 a 60 min, en el paso (b1).
3. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que el hidróxido de metal alcalino se selecciona de un grupo que consta de KOH, LiOH, NaOH y mezclas de éstos, siendo preferiblemente NaOH el hidróxido de metal alcalino.
4. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la concentración del hidróxido de metal alcalino acuoso es de 0,1 a 10,0 mol/L y la proporción entre la solución acuosa de hidróxido de metal alcalino y la solución orgánica reciclada o renovable tratada es superior a 0,1 g/g, preferiblemente de 0,5 a 1,5 g/g.
5. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el paso (c) de hidrotratamiento tiene lugar bajo flujo continuo de hidrógeno, con una proporción H2/alimentación de 500 a 2000 n-L/L, preferiblemente de 800 a 1400 n-L/L.
6. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el catalizador de hidrotratamiento en el paso (c) es un catalizador soportado de Pd, Pt, Ni, NiW, NiMo o CoMo, y el soporte es zeolita, zeolita-alúmina, alúmina y/o sílice, preferiblemente NiW/AhO3, NiMo/AhO3 o CoMo/AhO3.
7. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el paso (c) se lleva a cabo mediante (c1) hidrodesoxigenación (HDO) de la fracción de material orgánico reciclado o renovable tratado térmicamente en presencia de un catalizador de HDO a una temperatura de 270 °C a 380 °C bajo una presión de 4 a 20 MPa y bajo flujo continuo de hidrógeno para obtener material orgánico reciclado o renovable purificado que comprenda menos del 50%, preferiblemente menos del 30%, del contenido de cloro original del material orgánico reciclado o renovable proporcionado en el paso (a).
8. Un método según la reivindicación 7, en el que, en el paso (c1), el catalizador de HDO es un catalizador de NiW sulfurado, de NiMO sulfurado o de CoMo sulfurado.
9. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el material orgánico reciclado o renovable se selecciona de un grupo que consta de grasas y aceites de origen vegetal, grasas y aceites de origen animal, aceites de origen fósil, aceites usados, aceites de algas y aceites microbianos; en particular, de un grupo que consta de aceite lubricante usado (ULO), aceite de pirólisis de plástico de desecho (WPPO), aceite de pirólisis de neumáticos al final de su vida útil (ELTPO), más particularmente, el material orgánico reciclado o renovable es WPPO, ELTPO o ULO.
10. Un proceso para producir hidrocarburos reciclados o renovables, que comprende los pasos de
(x) producir hidrocarburos a partir de un material orgánico reciclado o renovable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, e
(y) someter el material orgánico reciclado o renovable purificado a un proceso (70) de conversión de refinación de petróleo, en el que el proceso de conversión de refinación de petróleo comprende alterar el peso molecular de la alimentación, eliminar heteroátomos de la alimentación, alterar el grado de saturación de la alimentación, reorganizar la estructura molecular de la alimentación, o cualquier combinación de estas acciones, para obtener al menos un hidrocarburo reciclado o renovable.
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