Proceso para producir hidrocarburos ramificados.

Un proceso para producir hidrocarburos C5-C28 saturados, caracterizado por que el proceso comprende las etapas donde una materia prima derivada de material de partida de origen biológico se somete a una etapa de condensación seleccionada de cetonización,

condensación aldólica, condensación alcohólica y reacciones de radicales, y el producto de condensación saturado y/o insaturado obtenido se somete posteriormente a una etapa de hidrodesfuncionalización e isomerización combinadas, en la presencia de un catalizador bifuncional que comprende al menos un tamiz molecular seleccionado de aluminosilicatos y silicoaluminofosfatos y al menos un metal seleccionado de los metales del Grupo 6 y 8-10 de la Tabla Periódica de los elementos, y

la cetonización se lleva a cabo a una presión de 0 a 10 MPa, a una temperatura de 10 a 500 ºC, en la presencia de un catalizador de óxido de metal soportado y la materia prima se selecciona de ésteres de ácidos grasos, anhídridos de ácidos grasos, alcoholes grasos, aldehídos grasos, ceras naturales, sales metálicas de ácidos grasos, ácidos dicarboxílicos y polioles,

la condensación aldólica se lleva a cabo en presencia de un catalizador de metal alcalino soportado o un catalizador de hidróxido de metal alcalino o un catalizador de hidróxido de metal alcalinotérreo a una temperatura de 80 a 400 15 ºC y la materia prima se selecciona de aldehídos, cetonas e hidroxi aldehídos,

la condensación alcohólica se lleva a cabo en la presencia de un catalizador seleccionado de hidróxidos y alcóxidos de metales y óxidos de metales alcalinos y alcalinotérreos, en combinación con un co-catalizador que comprende un metal a una temperatura de 200 a 300 ºC y la materia prima se selecciona de alcoholes principales y/o secundarios, saturados y/o insaturados, y

la reacción de radicales se lleva a cabo a una temperatura de 100 a 300 ºC en presencia de un catalizador de peróxido de alquilo, peroxiéster, diacilperóxido o peroxicetal y la materia prima se selecciona de ácidos carboxílicos saturados y alfa olefinas en una relación molar de 1:1.

Proceso para producir hidrocarburos ramificados Campo de la invención

La presente invención se refiere a un proceso para la fabricación de hidrocarburos saturados ramificados a partir de fuentes renovables y particularmente a un proceso para la fabricación de hidrocarburos adecuados para combustible diésel, queroseno o mezcla de gasolina. El proceso comprende etapas en las que una materia prima de origen biológico se condensa y después se somete a una etapa de hidrodesfuncionalización e isomerización catalíticas combinadas.

Estado de la técnica

Los ácidos grasos se usan como materiales sin procesar en diversas aplicaciones en la industria química y típicamente en la fabricación de productos que van desde lubricantes, polímeros, combustibles y disolventes hasta cosméticos. Los ácidos grasos se obtienen generalmente a partir de procesos de fabricación de pasta de madera o por hidrólisis de triglicéridos de origen vegetal o animal. Los triglicéridos de origen natural normalmente son ásteres de glicerol y de cadena lineal, incluso ácidos carboxílicos numerados que tienen 4-26 átomos de carbono. Los ácidos grasos más comunes contienen 16, 18, 2 o 22 átomos de carbono, pero también hay muchos triglicéridos con ácidos grasos C4-C14. Además, el ácido fórmico (C1) y los ácidos acéticos (C2) son ácidos carboxílicos de origen natural.

Los ácidos grasos pueden ser saturados o bien pueden contener uno o más enlaces insaturados. Los ácidos grasos insaturados son frecuentemente olefínicos que tienen dobles enlaces carbono-carbono con configuración cis. Los centros insaturados aparecen en posiciones preferidas en la cadena carbonada. La posición más común es co9, como en el ácido oleico (C18:1) y el ácido erúcico (C22:1). Los ácidos poli-insaturados generalmente tienen una disposición interrumpida por metileno de dobles enlaces cis-olefínicos. Los ácidos grasos de cadena lineal larga saturados (C1: y mayores) son sólidos a temperatura ambiente, lo que hace su procesamiento y uso difíciles en diversas aplicaciones. Los ácidos grasos insaturados de cadena larga como el ácido oleico son líquidos fácilmente procesables a temperatura ambiente, pero inestables debido a los dobles enlaces. Los ácidos grasos ramificados imitan las propiedades de los ácidos grasos insaturados de cadena lineal en muchos aspectos, pero son más estables. Por ejemplo el ácido graso C18: ramificado, conocido como ácido isoesteárico, es líquido a temperatura ambiente, pero no es tan inestable como el ácido C18:1, ya que los enlaces insaturados están ausentes en el C18: ramificado. Por lo tanto, los ácidos grasos ramificados son más deseables para muchas aplicaciones que los ácidos grasos de cadena lineal.

Los materiales sin procesar que comprenden biocompuestos que contienen ácidos grasos se usan en determinados procesos para la producción de combustibles. Los combustibles diésel basados en material biológico se denominan generalmente biodiesel. Se proporciona una definición para biodiesel en las directrices del Fabricante de Equipo Original (OEM) como sigue: el Biodiesel son ásteres de mono-alquilo de ácidos grasos de cadena larga derivados de aceites vegetales o grasas animales, que se ajustan a la especificación ASTM D6751 o EN 14214 para usar en motores diésel como se escribe en la siguiente Tabla 1. El biodiesel se refiere a combustible puro antes de mezclar con combustible diésel convencional (B1).

TABLA 1. Especificaciones para Biodiesel (B1, 1 %)

Propiedad Densidad a 15 °C

Punto de inflamabilidad (copa cerrada) Agua y sedimento Viscosidad cinemática 4 °C Ceniza sulfatada Azufre

Número de cetano

Restos de carbono

Restos de carbono 1 % dist inferior

Número de ácidos

Glicerol libre

Glicerol total

Contenido en fósforo

Para un combustible diésel de alta calidad se requiere un número de cetano alto, un Intervalo de viscosidad apropiado y buenas propiedades a baja temperatura.

Además de biodiesel también hay disponibles los siguientes biocombustibles:

a) BioEtanol: etanol producido a partir de biomasa y/o la fracción biodegradable de residuos, para usarse como biocombustible;

b) BioDiesel: éster metílico producido a partir de aceite vegetal o animal, de calidad diésel, para usarse como biocombustible;

c) BioGás: gas combustible producido a partir de biomasa y/o de la fracción biodegradable de residuos, que puede purificarse a calidad de gas natural, para usarse como biocombustible, o gas de madera;

d) BioMetanol: metanol producido a partir de biomasa, para usarse como biocombustible;

e) BioDimetiléter: dimetil éter producido a partir de biomasa, para usarse como biocombustible;

f) BioETBE (Etil Terc-Butil Éter): ETBE producido teniendo como base el bioetanol. El porcentaje de BioETBE, calculado como biocombustible, es del 47 % v/v;

g) BioMTBE (Metil Terc-Butil Éter): componente de combustible producido teniendo como base el biometanol. El porcentaje de BioMTBE, calculado como biocombustible, es del 36 % v/v;

h) Biocombustibles sintéticos: hidrocarburos sintéticos o mezclas de hidrocarburos sintéticos, producidos a partir de biomasa;

i) Biohidrógeno: hidrógeno producido a partir de biomasa, y/o a partir de la fracción biodegradable de residuos, para usarse como biocombustible;

j) Aceite vegetal puro: aceite producido a partir de plantas oleaginosas a través de prensado, extracción o procedimientos comparables, bruto o refinado pero sin modificar químicamente, cuando sea compatible con el tipo de motores involucrados y los correspondientes requisitos de emisión.

Además de los enumerados, existe el BioTAME (Terc-Amil Metil Éter) producido teniendo como base el bioetanol. El porcentaje de BioTAME, calculado como biocombustible, es del 31 % v/v.

Debido a la naturaleza no contaminante y renovable de los biocombustibles, la directriz de la Unión Europea 23/3/EC promueve el uso de los biocombustibles u otros combustibles renovables. La directriz ha establecido un porcentaje mínimo de biocombustibles para reemplazar el diésel o la gasolina para propósitos de transporte de tal manera que, para a finales del 21, debería haber una proporción mínima del 5,75 % de biocombustibles en todos los combustibles de gasolina y diésel comercializados.

La Ley del Aire Limpio requiere la adición de compuestos oxigenados para reducir las emisiones de monóxido de carbono en los Estados Unidos. Los compuestos oxigenados son normalmente alcoholes y éteres que, cuando se añaden a la gasolina, aumentan la cantidad de oxígeno en esa mezcla de gasolina. Los éteres de uso común como compuestos oxigenados incluyen ETBE (Etil Terc-Butil Éter), MTBE (Metil Terc-Butil Éter) y TAME (Terc-Amil Metil Éter). Los alcoholes comunes son metanol y etanol. Los éteres oxigenados mejoran la solubilidad del etanol en gasolina.

El etanol puede producirse de formas diferentes, usando una diversidad de materias primas. El bioetanol se obtiene por la conversión de materias primas agrícolas renovables basadas en hidrocarburo, tales como caña de azúcar y maíz; o de materias primas de la fabricación de pasta de madera. El biometanol puede producirse a partir del gas de síntesis, derivado de materias primas de biomasa en la síntesis de Fischer-Tropsch. Otra biofuente para la producción de metanol es el glicerol, un subproducto de la producción de biodiesel. Los biocombustibles sintéticos pueden producirse a partir de biomasa por pirólisis y por el proceso... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para producir hidrocarburos C5-C28 saturados, caracterizado por que el proceso comprende las etapas donde una materia prima derivada de material de partida de origen biológico se somete a una etapa de condensación seleccionada de cetonización, condensación aldólica, condensación alcohólica y reacciones de

radicales, y el producto de condensación saturado y/o insaturado obtenido se somete posteriormente a una etapa de hidrodesfuncionalización e isomerización combinadas, en la presencia de un catalizador bifuncional que comprende al menos un tamiz molecular seleccionado de aluminosilicatos y silicoaluminofosfatos y al menos un metal seleccionado de los metales del Grupo 6 y 8-1 de la Tabla Periódica de los elementos, y

la cetonización se lleva a cabo a una presión de a 1 MPa, a una temperatura de 1 a 5 °C, en la presencia de 1 un catalizador de óxido de metal soportado y la materia prima se selecciona de ésteres de ácidos grasos, anhídridos de ácidos grasos, alcoholes grasos, aldehidos grasos, ceras naturales, sales metálicas de ácidos grasos, ácidos dicarboxílicos y polioles,

la condensación aldólica se lleva a cabo en presencia de un catalizador de metal alcalino soportado o un catalizador de hidróxido de metal alcalino o un catalizador de hidróxido de metal alcallnotérreo a una temperatura de 8 a 4 15 °C y la materia prima se selecciona de aldehidos, cetonas e hidroxi aldehidos,

la condensación alcohólica se lleva a cabo en la presencia de un catalizador seleccionado de hldróxidos y alcóxidos de metales y óxidos de metales alcalinos y alcalinotérreos, en combinación con un co-catallzador que comprende un metal a una temperatura de 2 a 3 °C y la materia prima se selecciona de alcoholes principales y/o secundarios, saturados y/o insaturados, y

la reacción de radicales se lleva a cabo a una temperatura de 1 a 3 °C en presencia de un catalizador de peróxido de alquilo, peroxiéster, dlacilperóxido o peroxicetal y la materia prima se selecciona de ácidos carboxílicos saturados y alfa olefiñas en una relación molar de 1:1.

2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la etapa de hidrodesfuncionalización e isomerización combinadas se lleva a cabo a una presión de ,1 a 15 MPa, a la temperatura de 1 a 5 °C.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que en la etapa de hidrodesfuncionalización

e isomerización combinadas, la velocidad de flujo de WHSV es de ,1 a 1 1/h y la relación de hidrógeno frente a suministro líquido es de 1 a 5 IN/I.

4. El proceso de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, caracterizado por que el catalizador bifuncional comprende al menos un tamiz molecular seleccionado de zeolitas y silicoaluminofosfatos, al menos un metal seleccionado de los

metales del Grupo 9 o 1 de la Tabla Periódica de los Elementos y un aglutinante.

5. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado por que después de la etapa de hidrodesfuncionalización e isomerización combinadas se lleva a cabo una etapa de hidroacabado opcional, y el producto se pasa a una unidad de destilación y/o separación en la que los componentes de producto que hierven por encima de diferentes intervalos de temperatura se separan entre sí.

6. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado por que la materia prima se

selecciona del grupo que consiste en:

a. grasas vegetales, aceites vegetales, ceras vegetales; grasas animales, aceites animales, ceras animales; grasas de pescado, aceites de pescado, ceras de pescado, y

b. ácidos grasos de ácidos grasos libres obtenidos de grasas vegetales, aceites vegetales, ceras vegetales;

grasas animales, aceites animales, ceras animales; grasas de pescado, aceites de pescado, ceras de pescado, y

mezclas de los mismos por hidrólisis, transesterificación o pirólisis, y

c. ésteres obtenidos de grasas vegetales, aceites vegetales, ceras vegetales; grasas animales, aceites animales, ceras animales; grasas de pescado, aceites de pescado, ceras de pescado, y mezclas de los mismos por transesterificación, y

d. sales metálicas de ácidos grasos obtenidos de grasas vegetales, aceites vegetales, ceras vegetales; grasas

animales, aceites animales, ceras animales; grasas de pescado, aceites de pescado, ceras de pescado, y mezclas de los mismos por saponificación, y

e. anhídridos de ácidos grasos de grasas vegetales, aceites vegetales, ceras vegetales; grasas animales, aceites animales, ceras animales; grasas de pescado, aceites de pescado, ceras de pescado, y mezclas de los mismos,

y

f. ésteres obtenidos por esterificación de ácidos grasos libres de origen vegetal, animal o de pescado con alcoholes, y

g. alcoholes grasos o aldehidos obtenidos como productos de reducción de ácidos grasos de grasas vegetales, aceites vegetales, ceras vegetales; grasas animales, aceites animales, ceras animales; grasas de pescado,

aceites de pescado, ceras de pescado, y mezclas de los mismos, y

h. grasas y aceites de calidad alimenticia reciclados, y grasas, aceites y ceras obtenidos por ingeniería genética,

y

i. ácidos dicarboxílicos o polioles que incluyen dioles, hidroxicetonas, hidroxialdehídos, ácidos hidroxicarboxílicos,

y

j. mezclas de dichos materiales de partida.

7. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 6, caracterizado por que como producto se obtiene combustible diésel.

8. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 6, caracterizado por que como producto se

obtiene queroseno.

9. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 6, caracterizado por que como producto se obtiene gasolina.