Procedimiento para la hidrogenación de ácidos carboxílicos y derivados hasta hidrocarburos.

Un procedimiento para producir hidrocarburos a partir de un ácido carboxílico y/o un derivado del mismo,

procedimiento que comprende las etapas de:

(a) alimentar a un reactor hidrógeno y una composición de reacción que comprende un ácido carboxílico y/o underivado del mismo y compuestos de azufre;

(b) mantener condiciones dentro del reactor tales que el hidrógeno reaccione con el ácido carboxílico y/o el derivadodel mismo para producir uno o más óxidos de carbono y uno o más hidrocarburos obtenidos como productoderivados del ácido carboxílico y/o el derivado del mismo, y los compuestos de azufre reaccionen en el reactor paraformar sulfuro de hidrógeno, en donde la reacción está catalizada y se realiza a una temperatura en el intervalo de200 a 430°C y una presión en el intervalo de 2 a 20 MPa (20 a 200 bar (a));

(c) retirar del reactor una corriente obtenida como producto que comprende hidrógeno sin reaccionar, el uno o máshidrocarburos obtenidos como producto, el sulfuro de hidrógeno y el uno o más óxidos de carbono;

(d) alimentar la corriente obtenida como producto a un separador de vaporización instantánea;

(e) retirar del separador de vaporización instantánea una fracción de vapor y una fracción líquida, en el que lafracción de vapor comprende hidrógeno, el sulfuro de hidrógeno y el uno o más óxidos de carbono, y la fracciónlíquida comprende el uno o más hidrocarburos obtenidos como producto;

(f) separar por arrastre el sulfuro de hidrógeno de la fracción de vapor utilizando una amina líquida; y

(g) reciclar al reactor al menos una porción de la fracción de vapor;

en donde el procedimiento comprende controlar una o más de la temperatura de reacción, la presión parcial dehidrógeno en el reactor, la presión total en el reactor y la relación molar de hidrógeno a ácido carboxílico y/oderivado del mismo en el reactor de modo que a concentración total del uno o más óxidos de carbono en la fracciónde vapor procedente del separador de vaporización instantánea se mantenga a o por debajo de un valor de 1% enpeso.

Procedimiento para la hidrogenación de ácidos carboxílicos y derivados hasta hidrocarburos Esta invención se refiere al campo de la hidrogenación, más específicamente a un procedimiento para la hidrogenación de un ácido carboxílico y/o un derivado del mismo para producir uno o más hidrocarburos.

Se cree comúnmente que las concentraciones incrementadas de dióxido de carbono atmosférico (CO2) pueden conducir al cambio climático a través de efectos de calentamiento mundial. Se cree que la quema de combustibles fósiles es responsable principalmente de tales incrementos atmosféricos, y los gobiernos están empezando a fijar objetivos para regular o reducir las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono en un intento de mitigar y reducir tales efectos.

Los combustibles líquidos, tales como la gasolina, el gas de petróleo licuado (LPG, por sus siglas en inglés) , el gasóleo y los combustibles de aviación son fuentes principales de emisiones de dióxido de carbono atmosférico. Principalmente, se derivan de combustibles fósiles tales como crudo de petróleo, gas natural y hulla. El gas natural y la hulla, por ejemplo, se puede convertir en gas de síntesis a través de procedimientos tales como reformado con vapor de síntesis u oxidación parcial en los que el gas de síntesis se convierte posteriormente en productos hidrocarbonados líquidos mediante síntesis de Fischer Tropsch. El crudo de petróleo se destila típicamente en diversas fracciones basadas en diferentes puntos de ebullición en una refinería, que se pueden utilizar como combustibles directamente, o después de una conversión adicional.

Un enfoque para reducir las contribuciones a las concentraciones de CO2 atmosférico relacionadas con el ser humano es utilizar biomasa como un combustible, o preparar combustibles a partir de una fuente de biomasa. La biomasa de produce finalmente a partir de dióxido de carbono atmosférico a través de fotosíntesis y procesos relacionados, y de ahí que cualquier CO2 liberado durante la combustión se habrá derivado originalmente de la atmósfera. Por lo tanto, los combustibles se pueden considerar con neutros para el CO2.

Un ejemplo de combustible derivado de biomasa es el biodiésel. Un tipo de biodiésel comprende una combinación de gasóleo derivado de combustibles fósiles regular y un aceite biológico (bioaceite) , típicamente un aceite vegetal tal como aceite de colza, girasol o maíz. Sin embargo, la utilización de aceites biológicos directamente como un combustible no siempre es deseable ya que pueden provocar el ensuciamiento de los motores a través de coquificación o polimerización, y pueden contaminar el lubricante del motor, reduciendo su eficacia.

Los aceites biológicos están comprendidos principalmente por triglicéridos de ácido graso, y se pueden convertir en los hidrocarburos correspondientes a la cadena hidrocarbonada del ácido graso mediante reacción con hidrógeno, en un procedimiento denominado a menudo hidrodesoxigenación. Un ejemplo de tal procedimiento se describe en el documento US 5.705.722, que se refiere a la producción de hidrocarburos a través de la hidrogenación de aceites biológicos, y la combinación de los hidrocarburos con un combustible diésel.

Otro procedimiento de hidrodesoxigenación ha sido descrito por Baldauf & Balfanz en VDE Reports nº 1126 (1994) pp 153-168, en el que aceites derivados biológicamente se pueden coalimentar con un material de alimentación de aceite mineral a una unidad de hidrodesulfurización de una refinería, en la que el aceite mineral se hidrodesulfuriza y el aceite biológico se hidrodesoxigena para producir un combustible diésel.

Sin embargo, un problema con los susodichos procedimientos de hidrodesoxigenación es que se producen óxidos de carbono (COx) . Típicamente, estos se separan de los hidrocarburos obtenidos como producto en la fracción de vapor de un separador de vaporización instantánea, junto con hidrógeno sin reaccionar. Es deseable reciclar el hidrógeno al reactor para evitar un residuo excesivo. Sin embargo, la presencia de óxidos de carbono en la fracción de vapor restringe la cantidad que se puede reciclar, ya que los óxidos de carbono se acumularían de otro modo en el reactor a niveles que afectarían negativamente a los rendimientos de hidrocarburo y contribuirían a la desactivación del catalizador.

Por lo tanto, sigue habiendo una necesidad de un procedimiento mejorado para producir hidrocarburos a partir de aceites derivados biológicamente que mitigue o incluso elimine tales problemas.

Según la presente invención, se proporciona un procedimiento para producir hidrocarburos a partir de un ácido carboxílico y/o un derivado del mismo, procedimiento que comprende las etapas de:

(a) alimentar a un reactor hidrógeno y una composición de reacción que comprende un ácido carboxílico y/o un derivado del mismo y compuestos de azufre;

(b) mantener condiciones dentro del reactor tales que el hidrógeno reaccione con el ácido carboxílico y/o el derivado del mismo para producir uno o más óxidos de carbono y uno o más hidrocarburos obtenidos como producto

derivados del ácido carboxílico y/o el derivado del mismo, y los compuestos de azufre reaccionen en el reactor para formar sulfuro de hidrógeno, en donde la reacción está catalizada y se realiza a una temperatura en el intervalo de 200 a 430°C y una presión en el intervalo de 2 a 20 MPa (20 a 200 bar (a) ) ;

(c) retirar del reactor una corriente obtenida como producto que comprende hidrógeno sin reaccionar, el uno o más hidrocarburos obtenidos como producto, el sulfuro de hidrógeno y el uno o más óxidos de carbono;

(d) alimentar la corriente obtenida como producto a un separador de vaporización instantánea;

(e) retirar del separador de vaporización instantánea una fracción de vapor y una fracción líquida, en el que la fracción de vapor comprende hidrógeno, el sulfuro de hidrógeno y el uno o más óxidos de carbono, y la fracción líquida comprende el uno o más hidrocarburos obtenidos como producto;

(f) separar por arrastre el sulfuro de hidrógeno de la fracción de vapor utilizando una amina líquida; y

(g) reciclar al reactor al menos una porción de la fracción de vapor;

en donde el procedimiento comprende controlar una o más de la temperatura de reacción, la presión parcial de hidrógeno en el reactor, la presión total en el reactor y la relación molar de hidrógeno a ácido carboxílico y/o derivado del mismo en el reactor de modo que a concentración total del uno o más óxidos de carbono en la fracción de vapor procedente del separador de vaporización instantánea se mantenga a o por debajo de un valor de 1% en peso.

El procedimiento de la presente invención se puede utilizar para producir un combustible hidrocarbonado a través de la hidrodesoxigenación de un ácido carboxílico y/o un derivado del mismo. Dependiendo de los intervalos de punto de ebullición del uno o más hidrocarburos obtenidos como producto derivados del ácido carboxílico y/o derivado del mismo, se pueden utilizar directamente como combustibles, por ejemplo como gasóleo, gasolina o combustible de aviación, o se pueden combinar con materiales combustibles existentes. Como hay poca o ninguna diferencia entre los hidrocarburos en los materiales combustibles existentes y los hidrocarburos obtenidos como producto derivados del ácido carboxílico y/o el derivado del mismo, entonces no hay problemas de compatibilidad con los motores existentes, y de ahí que no se requieran modificaciones de los motores.

El procedimiento comprende alimentar una composición de reacción que comprende el ácido carboxílico y/o derivado del mismo a un reactor, en donde se convierte en presencia de hidrógeno en uno o más hidrocarburos obtenidos como producto. También se producen monóxido de carbono y dióxido de carbono (colectivamente denominados COx) . Una corriente obtenida como producto que comprende los hidrocarburos obtenidos como producto, hidrógeno sin reaccionar y COx se retira del reactor y se alimenta a un separador de vaporización instantánea, en el que una fracción de vapor que comprende componentes volátiles tales como hidrógeno sin reaccionar y COx se separa de una fracción líquida que comprende el uno o más hidrocarburos obtenidos como producto. A fin de reciclar el hidrógeno sin reaccionar y mejorar la eficacia de hidrógeno del procedimiento, el COx necesita ser separado del hidrógeno. Típicamente, esto es extremadamente complejo y difícil de conseguir, y de ahí que en la práctica convencional se tome un gas de purga de la mezcla gaseosa para evitar que el COx y otras impurezas se acumulen en el reactor.... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para producir hidrocarburos a partir de un ácido carboxílico y/o un derivado del mismo, procedimiento que comprende las etapas de:

(a) alimentar a un reactor hidrógeno y una composición de reacción que comprende un ácido carboxílico y/o un derivado del mismo y compuestos de azufre;

(b) mantener condiciones dentro del reactor tales que el hidrógeno reaccione con el ácido carboxílico y/o el derivado del mismo para producir uno o más óxidos de carbono y uno o más hidrocarburos obtenidos como producto derivados del ácido carboxílico y/o el derivado del mismo, y los compuestos de azufre reaccionen en el reactor para formar sulfuro de hidrógeno, en donde la reacción está catalizada y se realiza a una temperatura en el intervalo de 200 a 430°C y una presión en el intervalo de 2 a 20 MPa (20 a 200 bar (a) ) ;

(c) retirar del reactor una corriente obtenida como producto que comprende hidrógeno sin reaccionar, el uno o más hidrocarburos obtenidos como producto, el sulfuro de hidrógeno y el uno o más óxidos de carbono;

(d) alimentar la corriente obtenida como producto a un separador de vaporización instantánea;

(e) retirar del separador de vaporización instantánea una fracción de vapor y una fracción líquida, en el que la fracción de vapor comprende hidrógeno, el sulfuro de hidrógeno y el uno o más óxidos de carbono, y la fracción líquida comprende el uno o más hidrocarburos obtenidos como producto;

(f) separar por arrastre el sulfuro de hidrógeno de la fracción de vapor utilizando una amina líquida; y

(g) reciclar al reactor al menos una porción de la fracción de vapor;

en donde el procedimiento comprende controlar una o más de la temperatura de reacción, la presión parcial de hidrógeno en el reactor, la presión total en el reactor y la relación molar de hidrógeno a ácido carboxílico y/o derivado del mismo en el reactor de modo que a concentración total del uno o más óxidos de carbono en la fracción de vapor procedente del separador de vaporización instantánea se mantenga a o por debajo de un valor de 1% en peso.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la concentración total del uno o más óxidos de carbono es 500 ppm o menos.

3. Un procedimiento según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la fuente de ácido carboxílico y/o derivado del mismo es un aceite o una grasa biológicos.

4. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el uno o más hidrocarburos obtenidos como producto se utilizan como o se combinan con gasóleo, gasolina o combustible de aviación.

5. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el número de átomos de carbono en el uno o más hidrocarburos obtenidos como producto está en el intervalo de 10 a 22.

6. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la composición de reacción comprende adicionalmente hidrocarburos utilizados como material de alimentación derivados del refinado de crudo de petróleo.

7. Un procedimiento según la reivindicación 6, en el que los hidrocarburos utilizados como material de alimentación son un combustible diésel desulfurizado o no desulfurizado.

8. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la fracción líquida procedente del separador de vaporización instantánea se separa en dos o más fracciones.

9. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que los compuestos de azufre son un constituyente de los hidrocarburos utilizados como material de alimentación que también está presente en la composición de reacción.

10. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la reacción está catalizada por un catalizador que comprende uno o más de Pd, Pt, Ni, Ru, Cu, Co, Cr, Mo y W.

FIGURA 1