Proceso de pirólisis de biomasa.

Un proceso para la pirólisis de biomasa, comprendiendo el proceso:

el suministro de biomasa a un reactor de pirólisis para producir un producto de vapor; y

la condensación de dicho producto de vapor para producir un producto condensado usando un refrigerante que comprende hidrocarburos

, siendo el refrigerante un disolvente para al menos un componente del producto, pudiéndose separar el refrigerante con el al menos un componente del producto condensado,

en el que se añade un agente de supresión de la separación de fases antes o durante la condensación para así promover la formación de un producto condensado de una sola fase, comprendiendo el agente de separación de fases alcohol.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2007/002975.

Solicitante: ASTON UNIVERSITY.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: ASTON TRIANGLE BIRMINGHAM B4 7ET REINO UNIDO.

Inventor/es: BRIDGWATER,ANTHONY, GERHAUSER,HEIKO, EFFENDI,ASTRID.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS... > COMBUSTIBLES NO PREVISTOS EN OTROS LUGARES; GAS NATURAL;... > Combustibles carbonosos líquidos > C10L1/02 (basados esencialmente en componentes constituidos únicamente por carbono, hidrógeno y oxígeno)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS... > COMBUSTIBLES NO PREVISTOS EN OTROS LUGARES; GAS NATURAL;... > Combustibles carbonosos líquidos > C10L1/18 (que contienen oxígeno)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS... > DESTILACION DESTRUCTIVA DE MATERIAS CARBONOSAS PARA... > Destilación destructiva, especialmente adaptada... > C10B53/02 (de materias que contienen celulosa (producción del ácido piroleñoso C10C 5/00))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS... > TRATAMIENTO DEL ALQUITRAN, BREA, ASFALTO, BETUN;... > C10C5/00 (Producción del ácido piroleñoso (carbonización de la madera C10B))

PDF original: ES-2480943_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Proceso de pirólisis de biomasa Campo de la invención La presente invención se refiere a pirólisis de biomasa.

Técnica relacionada Es sabido que se pueden producir resinas a partir de biomasa (en particular madera, corteza, etc.) usando métodos de pirólisis rápida. Dichos métodos se describen con detalle, por ejemplo, en el documento US-A-6.844.420. Este documento se refiere a la producción de resinas naturales por la sustitución de resinas de fenol formaldehído y resinas de fenol urea formaldehído. Dichas resinas tienen aplicabilidad particular como aglutinantes para pegamentos en la producción de productos madereros fabricados por el hombre, tales como contrachapado y tableros de fibra.

En el documento US-A-6.844.420 se observa que las ligninas naturales, que se pueden producir mediante pirólisis a partir de biomasa, son estructuralmente similares a las resinas sintéticas de fenol formaldehído. La lignina es un polímero reticular aleatorio con diferentes enlaces, basados en las unidades de fenilpropano. En el documento USA-6.844.420, la biomasa (por lo general materia prima de arce rojo particulado) se suministra a un reactor tubular de lecho arrastrado para la pirólisis rápida. La carbonilla se retira del vapor producto resultante, vapor producto que a continuación se condensa en un producto líquido (por lo general denominado "bioaceite") en una o más unidades de recuperación, por ejemplo, unidades condensadoras. A continuación, el producto líquido se trata adicionalmente usando destilación/evaporación. El propósito de esta etapa adicional consiste principalmente en retirar el agua del producto líquido con el fin de proporcionar un grado de reticulación o polimerización controlado en el producto líquido. La etapa de destilación/evaporación también reduce la cantidad de componentes distintos de la resina que incluyen componentes olorosos y ácidos.

La mejora de la calidad del líquido de pirólisis mediante la adición de alcohol es desvelada por Oasmaa, A. y col, en Energy and Fuels 2005, 19, 2556-2561. La viscosidad, el poder calorífico y el punto de inflamación del bioaceite se mejoran mediante la concentración de un líquido de pirólisis y la adición posterior de un alcohol, con o sin agua, al concentrado. La etapa de concentración, que retira una gran proporción de agua del líquido de pirólisis, también retira parte de los ácidos en la mezcla producto y elimina los olores de pirólisis desagradables.

Boucher, M.E. y col., en Biomass and Bioenergy 2000, 19, 351-361 desvela la reducción de la separación de fases del bioaceite mediante la adición de alcohol.

Resumen de la invención Los presentes inventores se han dado cuenta de que un problema específico con la pirólisis de biomasa (en particular, pero no exclusivamente, con las biomasas que contienen ligninas) es que el vapor condensado (bioaceite) procedente del reactor de pirólisis tiende a sufrir separación de fases. El bioaceite es una mezcla compleja principalmente de agua, compuestos orgánicos oxigenados hidrófilos y fragmentos de lignina de mayor peso molecular. Los inventores consideran que un contenido de agua por encima de cierto nivel, por ejemplo, del 30-40 % en peso puede dar lugar a la separación de fases en dos fases, una fase acuosa dominada por el agua y compuestos orgánicos hidrófilos pequeños y una fase orgánica que contiene la mayoría de fragmentos derivados de la lignina fenólica. Esta separación de fases no es deseable puesto que la fase orgánica es más difícil de manipular que un bioaceite en una sola fase. Además, puesto que en la fase orgánica hay una mayor concentración de fragmentos de lignina de los que habría en un bioaceite de una sola fase, las reacciones de condensación entre los fragmentos de lignina se producen a una velocidad mayor, dando lugar a una pérdida de reactividad de la fase orgánica, y una reducción en su utilidad como grupo de sustitución fenólico en formulaciones de resina de fenol formaldehído. Aún más, los aldehídos en el bioaceite de una sola fase se pierden de la fase orgánica en su mayor parte si se deja que se produzca la separación de fases, y así no pueden contribuir a la sustitución del formaldehído en las formulaciones de resina de fenol formaldehído.

La presente invención aborda al menos uno de estos problemas, preferentemente la reducción, mejora o elusión de al menos uno de estos problemas.

La presente invención proporciona un proceso para la pirólisis de biomasa, como se define en las reivindicaciones.

Preferentemente, el producto condensado está sustancialmente en una sola fase. La frase "una sola fase" en este ámbito técnico en referencia al producto condensado significa que el producto no es bifásico ni multifásico. Como tales, las emulsiones, en particular microemulsiones, suspensiones y soles están englobados dentro del significado de la frase "una sola fase". Así, el producto condensado no tiene dos o más fases distintas y separadas, aunque, a nivel submicroscópico, puede haber presente más de una fase.

El agente de supresión de la separación de fases suprime la separación de fases en el producto condensado. El agente se puede añadir para reducir la tasa de separación de fases en el producto condensado de una sola fase condensada. El agente se puede añadir para producir un producto condensado que no se separe durante, preferentemente, al menos una semana, dos semanas, un mes, o un año. De manera alternativa, el agente se puede añadir para producir un producto condensado que permanezca sin separarse de forma indefinida.

El reactor de pirólisis puede comprender un lecho fluido ablativo, un lecho transportado, un cono giratorio, un lecho fluido en circulación o un reactor ciclónico. Preferentemente, la biomasa se suministra a un reactor de lecho fluidizado.

Por lo general, en la pirólisis de biomasa, se produce carbonilla. El proceso preferentemente incluye la retirada de al menos parte de la carbonilla del producto de vapor usando un aparato para la retirada de la carbonilla. El aparato típico adecuado usa técnicas de mecánica de fluidos tales como procesamiento ciclónico, o técnicas electrostáticas tales como precipitación electrostática, o técnicas de filtración tales como filtros de vela o filtros de mangas, o separadores de partículas, por separado o en cualquier combinación, con el fin de separar las partículas de carbonilla del producto de vapor. Se prefiere que la etapa de eliminación de carbonilla se lleve a cabo antes de la etapa de condensación.

El agente de supresión de separación de fases se añade antes o durante la condensación del producto de vapor. Se prefiere en particular que el propio agente de supresión de separación de fases proporcione o ayude en la condensación del producto de vapor. Por ejemplo, la condensación puede estar provocada por contacto directo entre el producto de vapor y un refrigerante. Preferentemente, el refrigerante incluye el agente de supresión de separación de fases. Antes de que tenga lugar la condensación del producto de vapor, el refrigerante está a una temperatura inferior a la del producto de vapor, para así promover la condensación del producto de vapor.

De forma adicional, el agente de supresión de la separación de fases se puede añadir al producto condensado después de la condensación (o al menos después de que se haya iniciado la condensación) . No obstante, la adición del agente de supresión de separación de fases exclusivamente de esta forma no es de acuerdo con la invención, puesto que normalmente es necesaria una mayor adición de un agente de promoción de una sola fase para conseguir unos resultados similares a los conseguidos mediante la adición de dicho agente durante la condensación.

El... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un proceso para la pirólisis de biomasa, comprendiendo el proceso:

el suministro de biomasa a un reactor de pirólisis para producir un producto de vapor; y la condensación de dicho producto de vapor para producir un producto condensado usando un refrigerante que comprende hidrocarburos, siendo el refrigerante un disolvente para al menos un componente del producto, pudiéndose separar el refrigerante con el al menos un componente del producto condensado, en el que se añade un agente de supresión de la separación de fases antes o durante la condensación para así promover la formación de un producto condensado de una sola fase, comprendiendo el agente de separación de fases alcohol.

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el refrigerante tiene un componente principal que es 15 inmiscible con el producto condensado.

3. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el agente de supresión de separación de fases comprende un alcohol seleccionado del grupo constituido por metanol, etanol y 2-propanol.

4. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cantidad de agente de supresión de separación de fases está en el intervalo del 0, 01 % en peso al 40 % en peso, en proporción con el producto condensado.

5. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el contenido de lignina en 25 la materia prima de biomasa está en el intervalo del 5 % en peso al 45 % en peso.

6. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la materia prima de biomasa es corteza de madera.

7. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el hidrocarburo del refrigerante es una isoparafina.

8. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 6, en el que el hidrocarburo del refrigerante es un disolvente para los componentes hidrófobos del producto. 35

9. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el hidrocarburo del refrigerante es un disolvente para hidrocarburos de cera C10-30 del producto.