Procedimiento para la hidrogenación continua de materias primas que contienen triglicéridos.

Procedimiento para la hidrogenación continua de materias primas que contienen triglicéridos,

tales como aceitesvegetales, en un sistema de reactor de lecho fijo que tiene varios lechos catalíticos que comprenden un catalizador dehidrogenación, cuyos lechos están dispuestos en serie, en el que se hacen pasar la carga de materia prima, el gas quecontiene hidrógeno y el agente de dilución conjuntamente por los lechos catalíticos del sistema de reactor encondiciones de hidrogenación, caracterizado por que:

a) la corriente de carga de materia prima se divide en una serie de corrientes parciales diferentes F1 a Fnidénticas al número de lechos catalíticos n del sistema de reactor a una temperatura de menos de 80ºC, lacorriente de gas que contiene hidrógeno también se divide en el mismo número de corrientes parciales distintasH1 a Hn a una temperatura menor de 110ºC, luego se hacen pasar la corriente parcial de carga de materia primaF1 y la corriente parcial de gas que contiene hidrógeno H1 al primer lecho catalítico, se hace pasa la corrienteparcial de carga de materia prima F2 y la corriente parcial de gas que contiene hidrógeno H2 al segundo lechocatalítico, y así sucesivamente, si n es mayor de 2, cada corriente parcial de carga de materia prima que circulaen sentido de aguas abajo es mucho mayor que la anterior, que la proporción en peso entre el agente dedilución y la carga de materia prima es esencialmente la misma a la entrada de todos los lechos catalíticos y nosuperior a 4:1; comprendiendo la expresión "agente de dilución" el producto de hidrogenación formado en cadalecho catalítico, así como el agente de dilución añadido según lo definido en el siguiente apartado b),

b) la temperatura a la entrada del reactor del primer lecho catalítico tras la fase inicial se ajusta con agente dedilución añadido, que es una fracción específica del producto de hidrogenación obtenido mediante el presenteprocedimiento, que se recupera de la mezcla de productos de salida del reactor mediante la separación en dosetapas sin una reducción controlada de la presión a una temperatura de 145 a 280ºC y de 15 a 60ºC.

c) el agente de dilución sólo se añade a las corrientes de carga de materia prima F1 y de gas que contienehidrógeno H1 que entran por la entrada del reactor y pasan por el primer lecho catalítico, y

d) se usa hidrógeno en exceso del consumo teórico de hidrógeno.

Procedimiento para la hidrogenación continua de materias primas que contienen triglicéridos La invención se refiere a un procedimiento mejorado para la hidrogenación continua de materias primas que contienen triglicéridos, tales como aceites vegetales, en un sistema de reactor de lecho fijo que tiene varios lechos catalíticos que comprenden un catalizador de hidrogenación.

El uso de fuentes renovables como los aceites vegetales en la producción de combustible está aumentando a un ritmo constante. Dado que las grasas y los aceites puros de origen biológico presentan propiedades inferiores, ha habido un considerable número de propuestas para convertir dichos materiales en productos combustibles más satisfactorios. En el documento EP 1 741 768 A1, se proporciona una descripción completa de la técnica anterior. El documento WO 2007/125332 revela otro procedimiento para la hidrogenación de aceite vegetal.

Una de las posibilidades de mejora es el hidrotratamiento catalítico de aceites y grasas de origen animal y vegetal para la producción de hidrocarburos saturados que, p. ej., pueden ser útiles como gasóleos. Dicho hidrotratamiento comprende la eliminación de insaturaciones y la hidrodesoxigenación de los triglicéridos. Debido a la naturaleza altamente exotérmica de estas reacciones, el control de la temperatura cobra mucha importancia para evitar reacciones secundarias indeseables. Dichas reacciones secundarias están promovidas en mayor medida por los ácidos grasos libres que están presentes en cantidades considerables en los aceites y las grasas de origen animal y vegetal. Para mitigar estos problemas, en el documento EP 1 741 768 A1, se propone someter dichos materiales biológicos que contienen más del 5% en peso de ácidos grasos libres a un hidrotratamiento catalítico a una temperatura de reacción de 200 a 400ºC en presencia de un agente de dilución, siendo la proporción entre el agente de dilución y la nueva carga de 5-30:1. El agente de dilución consiste preferentemente en productos reciclados del procedimiento.

Sin embargo, el procedimiento propuesto en el documento EP 1 741 768 A1 sigue presentando algunos inconvenientes graves. Así pues, la cantidad de reciclado para proporcionar la cantidad necesaria de agente de dilución es muy elevada. Esto constituye una alta carga hidráulica aguas abajo del reactor y requiere una considerable modernización de las unidades existentes con el fin de proporcionar el aumento del volumen del reactor necesario. Además, el documento EP 1 741 768 A1 enseña a reducir el consumo de hidrógeno promoviendo la desoxigenación a través de reacciones de descarboxilación (formación de CO y CO2 a partir del oxígeno carboxílico) mediante la selección adecuada del catalizador del hidrotratamiento. Sin embargo, dicha desoxigenación de los triglicéridos provoca la pérdida del valioso producto de parafina, la desactivación del catalizador debida al efecto de inhibición del CO y la elevada corrosión debida a la presencia de CO2.

Por lo tanto, es el objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento que use menos reciclado, que requiera una menor modernización de las unidades existentes, que minimice la corrosión provocada por los ácidos grasos libres y/o que evite esencialmente las pérdidas del valioso producto parafínico, así como el resto de desventajas anteriormente mencionadas debidas a la desoxigenación de los triglicéridos a través de reacciones de descarboxilación.

Por consiguiente, la invención se dirige a un procedimiento para la hidrogenación continua de materias primas que contienen triglicéridos, tales como aceites vegetales, en un sistema de reactor de lecho fijo que tiene varios lechos catalíticos que comprenden un catalizador de hidrogenación según lo definido en la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes se dirigen a las realizaciones preferidas de la invención, mientras que los detalles y las ventajas de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción.

A continuación, se describirá la invención con referencia a la Figura 1, que muestra un esquema del procedimiento adecuado para llevar a cabo la invención.

En el procedimiento según la invención, se hacen pasar conjuntamente la materia prima que contiene triglicéridos, el gas que contiene hidrógeno y el agente de dilución por los lechos catalíticos del sistema de reactor en condiciones de hidrogenación, en las que los lechos se disponen en serie. La materia prima que contiene triglicéridos puede ser cualquier aceite o grasa de origen vegetal y animal. Dichos materiales se revelan, por ejemplo, en el documento EP 1 741 768 A1, cuya descripción se incluye por referencia. Son muy adecuados, por ejemplo, el aceite de girasol, aceite de oliva, aceite de cacahuete, aceite de coco y sebo de res, mientras que como aceites y grasas vegetales se prefieren el aceite de Jatropha, aceite de palma, aceite de semilla de soja y aceite de colza.

El gas que contiene hidrógeno puede consistir en hidrógeno puro o comprender componentes adicionales que sean preferentemente inertes, es decir, que no reaccionen con la materia prima que contiene triglicéridos en las condiciones del procedimiento según la invención. Por lo general, dichos gases que contienen hidrógeno se producen mediante reformadores de vapor, así como reformadores catalíticos. En la práctica, los gases adecuados pueden contener del 75 al 95% en volumen de hidrógeno, siendo el resto hidrocarburos como metano, etano, propano y butano. El hidrógeno se usa en exceso (p. ej., al menos el 50%, preferentemente, del 75 al 400%, e incluso más preferentemente,

del 100 al 300%, como el 150%) del consumo teórico de hidrógeno y su cantidad se controla mediante la presión parcial del hidrógeno, que está preferentemente en el intervalo de 1.000 a 8.000 kPa.

Excepto en la fase inicial, el agente de dilución es el producto procedente del procedimiento según la invención. Por consiguiente, la expresión “agente de dilución” comprende el producto de hidrogenación formado en cada lecho catalítico, así como la fracción específica del mismo según lo definido en la característica b) de la reivindicación 1 que se recicla hacia la entrada del reactor del primer lecho catalítico y se conoce como agente de dilución añadido. Durante la puesta en marcha, se puede usar cualquier hidrocarburo adecuado, p. ej., aceite de gas ligero, como agente de dilución añadido hasta que haya suficiente producto de hidrogenación para reciclarse hacia la entrada del reactor del primer lecho catalítico. Con referencia a la Figura 1, la carga de materia prima (en este caso, de aceite vegetal) se suministra por el conducto 1, mientras que el gas que contiene hidrógeno se suministra por el conducto 2. Ambas corrientes se dividen en diferentes corrientes parciales (F1, F2…Fn y H1, H2…Hn) , y la menor corriente parcial de carga (F1) se mezcla con la menor corriente parcial de gas que contiene hidrógeno (H1) , la siguiente corriente parcial de carga mayor (F2) se mezcla con la siguiente corriente parcial mayor de gas que contiene hidrógeno H2, etcétera. Las corrientes parciales mixtas así obtenidas se pasan a un lecho catalítico, respectivamente, de modo que la menor corriente parcial mixta (F1 + H1) se pasa al primer lecho catalítico (3) situado en la parte superior del sistema de reactor de lecho fijo, la siguiente corriente parcial mixta mayor (F2 + H2) se pasa al segundo lecho catalítico (4) , y así sucesivamente, de manera que la mayor corriente parcial mixta (F5 + H5) se pasa al último lecho catalítico (7) situado en la parte inferior del sistema de reactor de lecho fijo. Antes de que la primera corriente parcial mixta (F1 + H1) entre en el primer lecho catalítico (3) se mezcla con agente de dilución añadido. De manera similar, las posteriores corrientes parciales mixtas (F2 + H2; F3 + H3, etc.) se mezclan con los componentes (producto de hidrogenación, gas que contiene hidrógeno que no ha reaccionado, agente de dilución añadido) procedentes del lecho catalítico anterior en las zonas de mezcla situadas entre los lechos catalíticos del sistema de reactor de lecho fijo.

Alternativamente, pero menos preferentemente, las corrientes parciales de carga y las correspondientes corrientes parciales de gas que contiene hidrógeno se cargan directamente a las zonas de mezclado anteriores al primer lecho catalítico y entre los lechos catalíticos del sistema de reactor de lecho fijo sin mezclar previamente.

La temperatura de la corriente de carga de materia prima y las corrientes parciales de carga... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la hidrogenación continua de materias primas que contienen triglicéridos, tales como aceites vegetales, en un sistema de reactor de lecho fijo que tiene varios lechos catalíticos que comprenden un catalizador de hidrogenación, cuyos lechos están dispuestos en serie, en el que se hacen pasar la carga de materia prima, el gas que contiene hidrógeno y el agente de dilución conjuntamente por los lechos catalíticos del sistema de reactor en condiciones de hidrogenación, caracterizado por que:

a) la corriente de carga de materia prima se divide en una serie de corrientes parciales diferentes F1 a Fn idénticas al número de lechos catalíticos n del sistema de reactor a una temperatura de menos de 80ºC, la corriente de gas que contiene hidrógeno también se divide en el mismo número de corrientes parciales distintas H1 a Hn a una temperatura menor de 110ºC, luego se hacen pasar la corriente parcial de carga de materia prima F1 y la corriente parcial de gas que contiene hidrógeno H1 al primer lecho catalítico, se hace pasa la corriente parcial de carga de materia prima F2 y la corriente parcial de gas que contiene hidrógeno H2 al segundo lecho catalítico, y así sucesivamente, si n es mayor de 2, cada corriente parcial de carga de materia prima que circula en sentido de aguas abajo es mucho mayor que la anterior, que la proporción en peso entre el agente de dilución y la carga de materia prima es esencialmente la misma a la entrada de todos los lechos catalíticos y no superior a 4:1; comprendiendo la expresión “agente de dilución” el producto de hidrogenación formado en cada lecho catalítico, así como el agente de dilución añadido según lo definido en el siguiente apartado b) , b) la temperatura a la entrada del reactor del primer lecho catalítico tras la fase inicial se ajusta con agente de dilución añadido, que es una fracción específica del producto de hidrogenación obtenido mediante el presente procedimiento, que se recupera de la mezcla de productos de salida del reactor mediante la separación en dos etapas sin una reducción controlada de la presión a una temperatura de 145 a 280ºC y de 15 a 60ºC. c) el agente de dilución sólo se añade a las corrientes de carga de materia prima F1 y de gas que contiene hidrógeno H1 que entran por la entrada del reactor y pasan por el primer lecho catalítico, y d) se usa hidrógeno en exceso del consumo teórico de hidrógeno.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que cada corriente parcial de carga de materia prima se mezcla con la correspondiente corriente parcial de gas que contiene hidrógeno para formar una corriente parcial mixta (F1 + H1, F2 + H2 etc.) antes de entrar en el sistema de reactor.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que cada corriente parcial de gas que contiene hidrógeno que sigue en sentido aguas abajo es mayor que la anterior en un factor esencialmente igual al de las correspondientes corrientes parciales de carga de materia prima con las que se mezclan.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el exceso de hidrógeno es al menos del 50%, preferentemente, del 75 al 400% e incluso, más preferentemente, del 100 al 300%.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la proporción en peso entre el agente de dilución añadido y la carga total de materia prima es menor de 1, preferentemente, menor de 0, 5.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las corrientes de carga parciales y las correspondientes corrientes parciales de gas que contiene hidrógeno se mezclan todas en la misma proporción de metro cúbico estándar de gas por metro cúbico de carga de materia prima.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se controla la cantidad de las corrientes parciales o de las corrientes parciales mixtas que van al segundo y, si están presentes, al resto de lechos catalíticos con el fin de ajustar la temperatura a la entrada de cada lecho catalítico esencialmente a la misma temperatura que en la entrada del reactor del primer lecho catalítico.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de reactor comprende más de 3, preferentemente, más de 4 y, más particularmente, más de 5, pero menos de 20, preferentemente, menos de 15 y, más particularmente, menos de 10 lechos catalíticos.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el catalizador de hidrogenación se selecciona entre uno o más elementos sulfurados de los Grupos 6, 8, 9 y 10 del Sistema Periódico, preferentemente, níquel, molibdeno, tungsteno y/o cobalto.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la hidrogenación tiene lugar a presiones parciales de hidrógeno en el intervalo de 1.000 a 8.000 kPa.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la hidrogenación tiene lugar a temperaturas de 145 a 280ºC.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la LHSV de la carga de materia prima es de 0, 1 a 1 m3/m3 de catalizador/h.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la velocidad lineal del material líquido está en el intervalo de 1 a 6 mm/s en cada lecho.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la proporción en peso entre el agente de dilución añadido y la carga de materia prima a la entrada del reactor es de 4:1 o menor, y cada corriente parcial de nueva carga de materia prima, así como cada corriente parcial de gas que contiene hidrógeno se multiplica por 1, 25 o más con respecto a la corriente parcial anterior.

15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las materias primas que contienen triglicéridos se procesan junto con aceite mineral.