Procedimiento de obtención de hidrocarburos líquidos a partir de biomasa,

deshechos hospitalarios, residuos sólidos urbanos o cualquier otro tipo de residuo que comprende al menos una etapa físico mecánica en la cual se produce la ruptura de la materia prima hasta llegar a la ruptura de los enlaces moleculares, y una etapa química, de neutralización de las reacciones no deseadas con zeolitas y elementos alcalinos o alcalino-térreos

Procedimiento de obtención de hidrocarburos líquidos.

Objeto de la invención

La presente invención tiene por objeto un procedimiento de obtención de hidrocarburos líquidos a partir de biomasa, deshechos hospitalarios, residuos sólidos urbanos o cualquier otro tipo de residuo.

Esta invención surge para solucionar el grave problema de la falta de combustibles y para satisfacer la gran demanda existente a la vez que supone una alternativa eficaz de los combustibles derivados del petróleo.

Antecedentes de la invención

Son sobradamente conocidos las formas de obtención de combustibles a partir de petróleo. Estos procesos se caracterizan por llevarse a cabo en refinería con un primer paso de destilación o separación física y posteriores etapas de procesos químicos.

El primer paso de la refinación del petróleo crudo tiene lugar en unas torres destilación primaria. En su interior, estas torres operan a una presión cercana a la atmosférica y están divididas en numerosos compartimentos. El crudo llega a estas torres después de pasar por un horno, donde se convierte en vapor.

Esos vapores entran por la parte inferior de la torre de destilación y ascienden entre las bandejas. A medida que suben, pierden calor y se enfrían. Cuando cada componente vaporizado encuentra su propia temperatura, se condensa y se deposita en su respectiva bandeja, a la cual están conectados ciertos ductos por los que se recogen las distintas corrientes que se separaron en esta etapa.

Al fondo de la torre cae el crudo reducido, es decir, aquel que no alcanzó a evaporarse en esta primera etapa.

La Unidad de Craqueo Catalítico o Cracking recibe gasóleos y crudos reducidos para producir fundamentalmente gasolina y gas propano. La herramienta básica de refinado es la unidad de destilación. Los hidrocarburos con menor masa molecular son los que se vaporizan a temperaturas más bajas, y a medida que aumenta la temperatura se van evaporando las moléculas más grandes. El primer material destilado a partir del crudo es la fracción de gasolina, seguida por la nafta y finalmente el queroseno.

Por otro lado está lo que se denomina proceso de craqueo térmico que se desarrolló en un esfuerzo para aumentar el rendimiento de la destilación. En este proceso, las partes más pesadas del crudo se calientan a altas temperaturas bajo presión. Esto divide (craquea) las moléculas grandes de hidrocarburos en moléculas más pequeñas, lo que aumenta la cantidad de gasolina producida a partir de un barril de crudo.

En el estado de la técnica es también conocido otros dos procesos básicos tradicionales que aumentan adicionalmente la gasolina producida a partir de un barril de crudo: la aniquilación y el craqueo catalítico.

La fabricación de estos productos ha dado origen a la enorme industria petroquímica, que produce alcoholes, detergentes, caucho sintético, glicerina, fertilizantes, azufre, disolventes y materias primas para fabricar medicinas, nylon, plásticos, pinturas, poliéster es, aditivos y complementos alimenticios, explosivos, tintes y materiales aislantes.

Los procesos anteriores tienen el inconveniente de utilizar el petróleo como materia prima, ya que es un bien escaso, caro y contaminante.

Como alternativa al uso de petróleo surgieron los biocombustibles caracterizados por ser neutrales en emisiones de carbono. La quema de biocombustibles simplemente devuelve a la atmósfera el dióxido de carbono que las plantas absorbieron cuando estaban creciendo en el campo.

La dificultad es que sencillamente no hay suficiente tierra arable en la cual cultivar todos los cultivos de biocombustible necesarios para satisfacer el voraz apetito de los países industrializados.

Como antecedentes concretos que preceden a esta invención se encuentra la Patente con número de publicación ES2174500 relativa a un Procedimiento de producción de hidrocarburos líquidos.

Esta invención se refiere a un procedimiento para producir hidrocarburos normalmente líquidos a partir de un material de alimentación hidrocarbonáceo que comprende cinco etapas, siendo un procedimiento integrado y que parte de gas natural o gas asociado en localizaciones remotas así como en plataformas de altamar.

La patente de invención con número de publicación WO0138456 es relativa a un método para producir combustibles renovables a partir de materia prima renovable o biomasa. Se basa en la oxidación parcial de dicha materia prima a elevada temperatura.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de hidrocarburos líquidos. La materia prima de la que se parte es biomasa, residuos sólidos urbanos, materiales recogidos para el reciclado, residuos de vehículos, hospitalarios, residuos de petroquímicas, textiles, residuos cárnicos, grasas de animales, cueros y excrementos, además de otros.

En un primer aspecto de la invención el procedimiento comprende al menos las siguientes etapas:

Una etapa físico mecánica en la cual se produce la ruptura de la materia prima hasta llegar a la ruptura de los enlaces moleculares, y

Una etapa química, de neutralización de las reacciones no deseadas con zeolitas y elementos alcalinos o alcalinotérreos.

En la etapa físico mecánica la ruptura de la materia prima se realiza mediante tierras o arcillas, que contengan aluminio y sílice, cloruros de aluminio y preferentemente mediante zeolitas sintéticas. Deben de estar en polvo. Estos materiales nos permiten controlar la temperatura durante el proceso, pues la principal función es causar rozamiento con las moléculas de la materia prima mediante fricción. Este proceso exotérmico hace aumentar la temperatura de los materiales.

La ruptura se realiza mediante trituración, cizallamiento, rozamiento o fricción de la materia prima.

En la etapa química las zeolitas son preferentemente zeolitas con base de sodio o calcio y los elementos alcalinos o alcalinotérreos son preferentemente sodio, calcio, potasio o magnesio.

Cuando en la presente invención se menciona en la etapa química el término "reacciones no deseadas" se refiere a que en la primera etapa físico mecánica la materia prima que, químicamente se define como cadenas hidrocarbonadas que por sus diferentes orígenes pueden tener átomos o moléculas inorgánicas asociadas, éstas se rompen a nivel de enlaces moleculares, desprendiéndose halógenos, cloruros, floruros. Otros elementos que se puedan desprender al romperse los enlaces moleculares como mercurio, cromo, metales pesados que se presentaran en forma fónica. También se pueden desprender átomos de oxígeno, estos se unirán a un carbono para formar CO₂.

Estos compuestos se trataran con los elementos alcalinos y alcalinotérreos o con otras sustancias fónicas. También se producirá la ruptura de las cadenas de carbono.

En un segundo aspecto de la invención la materia prima puede requerir una etapa previa de acondicionamiento.

Si la misma contiene agua en suspensión se procederá mediante intercambiadores de calor a elevar su temperatura perdiendo toda el agua.

La materia prima viscosa que sea portadora de humedad será tratada como se ha descrito anteriormente. Mientras que la materia prima de alta viscosidad sin agua también deberá ser tratada a una temperatura inferior para disminuir así su viscosidad y aumentar su fluidez con lo cual se logra una mejora en la introducción de la misma en el sistema principal.

A la materia prima sólida sin humedad se le aplicará un proceso previo de trituración hasta reducirla a un tamaño de al menos de 3 mm.

A la materia prima sólida con humedad se realizará un tratamiento previo de trituración hasta al menos 3 mm de sección unido a un procedimiento de secado. Este proceso de secado estándar en el mercado dejará una humedad en la materia prima de entre 10% y 15%. A continuación se incorpora al proceso en forma normal. También se deberá realizar tratamiento previo de aquellas materias que contengan agua en forma cristalina.

Una vez finalizada la preparación de la materia prima en el acondicionamiento, se pasa al proceso principal de la invención.

Respecto a las instalaciones que requiere este proceso, sus componentes son fáciles de fabricar, sólo es necesario una caldera de acero inoxidable, turbinas, motores y demás elementos. El tamaño y producción de las mismas...

1. Proceso para la obtención de hidrocarburos líquidos caracterizado porque comprende al menos las siguientes etapas.

Una etapa físico mecánica en la cual se produce la ruptura de la materia prima hasta llegar a la ruptura de los enlaces moleculares, y

Una etapa química, de neutralización de las reacciones no deseadas con zeolitas y elementos alcalinos o alcalinotérreos.

2. Proceso para la obtención de hidrocarburos líquidos a partir de la rotura de moléculas de carbono e hidrógeno, según reivindicación 1, caracterizado porque la materia prima puede ser biomasa, desechos hospitalarios, residuos sólidos urbanos, residuos sólidos urbanos, residuos hospitalarios, residuos de vehículos, petroquímicos, textiles y cárnicos.

3. Proceso para la obtención de hidrocarburos líquidos, según reivindicación 1, caracterizado porque en la fase físico/mecánica la ruptura de la materia prima se realiza mediante tierras o arcillas, que contengan aluminio y sílice, cloruros de aluminio y/o zeolitas sintéticas.

4. Proceso para la obtención de hidrocarburos líquidos, según reivindicación 1ª, caracterizado porque la ruptura de la materia prima se realiza mediante trituración, cizallamiento, rozamiento o fricción.

5. Proceso para la obtención de hidrocarburos líquidos, según reivindicación 1, caracterizado porque en la fase química las zeolitas son zeolitas con base de sodio o calcio y los elementos alcalinos o alcalinotérreos son sodio, calcio,potasio o magnesio.

6. Proceso para la obtención de hidrocarburos líquidos, según reivindicación 1, caracterizado porque el proceso requiere un previo acondicionamiento de la materia prima que comprende la eliminación de agua en suspensión mediante intercambiadores de calor.

7. Proceso para la obtención de hidrocarburos líquidos, según reivindicación 1ª, caracterizado porque a la materia prima sólida se le aplica un proceso previo de trituración hasta reducirla a un tamaño de al menos 3 mm.

8. Proceso para la obtención de hidrocarburos líquidos, según reivindicación 1, caracterizado porque los hidrocarburos finales que presentan turbidez se someten a un tratamiento adicional en una torre de destilación independiente del proceso anterior.

9. Proceso para la obtención de hidrocarburos líquidos según reivindicación 1, caracterizado porque en la fase físico/mecánica la temperatura fluctúa entre 270 y 400ºC.

10. Proceso para la obtención de hidrocarburos líquidos según reivindicación 1ª caracterizado porque las etapas físico/mecánica y química se llevan a cabo en una turbina autoaspirante con aceite formado por hidrocarburos saturados líquidos que es el agente conductor de la materia prima y de los reactivos.