Proceso para producir hidrocarburos ramificados.

Un proceso para producir aceites base, caracterizado por que el proceso comprende las etapas en las que 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 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 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 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 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,

la reacción de radicales se lleva a cabo a 100 a 300 ºC de temperatura 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 producir hidrocarburos saturados ramificados y particularmente aceites base saturados de alta calidad basados en materiales biológicos sin procesar. 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 catalítica combinada.

Estado de la técnica

Los aceites base se usan comúnmente para la producción de lubricantes, tales como aceites lubricantes para automóviles, lubricantes industriales y grasas lubricantes. También se usan como aceites de proceso, aceites blancos y aceites de trabajo del metal. Los lubricantes acabados consisten generalmente en aceites base lubricantes y aditivos. Los aceites base son los principales constituyentes de los lubricantes acabados y contribuyen significativamente a las propiedades de los lubricantes acabados.

Los aceites base del Grupo III o IV de acuerdo con la clasificación del Instituto Americano del Petróleo (API) se usan hoy en día en lubricantes de alta calidad. Los aceites base del Grupo III son aceites base con índices de viscosidad (VHVI), producidos por métodos modernos a partir de aceite bruto hidrocraqueando y/o isomerizando parafinas lineales cerosas para dar parafinas ramificadas que tienen el tamaño molecular y la distribución de peso deseados para logar propiedades de baja volatilidad y flujo en frío mejorado. Los aceites base del Grupo III también incluyen aceites base producidos a partir de parafinas de Cera de Parafina basadas en fracciones procesadas de aceites minerales, y a partir de ceras gas a líquidos (GTL) y (biomasa a líquido) BTL obtenidas por la síntesis de Fischer- Tropsch. Los aceites base de alta calidad en el Grupo IV son poli alfa olefinas (PAO) sintéticas, que tienen una estructura molecular similar a una estrella bien controlada y una distribución de peso molecular estrecha extrema.

Una clasificación similar la usa también ATIEL (Asociación Técnica de la Industria de Lubricantes Europea), dicha clasificación también comprende el Grupo IV: olefinas poli internas (OPI). Además de las clasificaciones oficiales, también se usa el Grupo 11+ comúnmente en este campo, comprendiendo este grupo aceites base saturados y libres de azufre que tienen índices de viscosidad de más de 11, pero por debajo de 12. De acuerdo con estas clasificaciones los hidrocarburos saturados incluyen compuestos parafínicos y nafténicos, pero no aromáticos. La clasificación de aceites base API (por sus siglas en inglés de Instituto Americano del Petróleo) se muestra en la siguiente Tabla 1.

Tabla 1. Clasificación de aceites base API

También hay disponible una definición para las reservas base de acuerdo con API 159 como: "Una reserva base es un componente lubricante que produce un solo fabricante para las mismas especificaciones (independientemente de la fuente de suministro o localidad del fabricante); eso cumple la misma especificación del fabricante; y se identifica por una fórmula única, un número de identificación del producto, o ambos. Las reservas base pueden producirse usando una diversidad de procesos distintos." El aceite base es la reserva base o mezcla de reservas base usadas en aceite con licencia API. Los tipos de reserva base conocidos son 1) Aceite mineral (parafínico, nafténico, aromático), 2) Aceite sintético (poli alfa olefinas, aromáticos alquilados, diésteres, ásteres de poliol, poli alquilén glicoles, ásteres de fosfato, siliconas) y 3) Aceite vegetal.

Ya durante mucho tiempo, en particular la industria automovilística ha requerido lubricantes y de esta manera aceites base con propiedades técnicas mejoradas. Cada vez más, las especificaciones para los lubricantes acabados requieren productos con propiedades excelentes a baja temperatura, estabilidad de oxidación alta y baja

volatilidad. Generalmente los aceites base lubricantes son aceites base que tienen una viscosidad cinemática de aproximadamente 3 mm2/s o mayor a 1 °C (KV1, viscosidad cinemática medida a 1 °C); punto de fluidez (PF) de aproximadamente -12 °C o menos; e índice de viscosidad (IV) de aproximadamente 12 o mayor. Además del bajo punto de fluidez, también la fluidez a baja temperatura de aceites de motor multi-grado se requiere para garantizar que en clima frío el motor arranque fácilmente.

Se desea generalmente que la vida de servicio del lubricante fuera tan larga como sea posible, de esta manera evitando cambios de aceite de motor frecuentes por el usuario final y además, permitir intervalos de mantenimiento prolongados de los vehículos. Los intervalos de cambio de aceite de motor para los coches de pasajeros han aumentado durante los últimos años aproximadamente cinco veces, siendo en el mejor de los casos de 5. km. Para vehículos pesados, los intervalos de cambio de aceite de motor ya son actualmente del orden de 1. km. Al mismo tiempo se ajustan las regulaciones que controlan el uso de aditivos para mejorar el rendimiento del aceite.

Los aditivos anti-desgaste generalmente usados son sales de metales orgánicas, tales como ditiofosfatos de dialquilo de cinc, que normalmente se abrevian como ZDDP, ZnDTP o ZDP. Típicamente el porcentaje de aditivos de ZDDP en lubricantes motores basados en aceite mineral varían aproximadamente entre un 2 y un 15 % en peso. El propósito de los altos porcentajes de aditivos es compensar la calidad insuficiente de los aceites base.

Adicionalmente, los aceites base del Grupo I y II basados en aceite mineral contienen concentraciones inaceptablemente altas de compuestos aromáticos, de azufre y de nitrógeno, y adicionalmente, también tienen alta volatilidad y un índice de viscosidad (IV) moderado, es decir dependencia viscosidad-temperatura. Sin embargo, el uso aumentado de convertidores catalíticos y filtros de partículas en los vehículos restringe el uso de aditivos que contienen azufre, fósforo y metal o aceites base que contienen tales compuestos en la fabricación de lubricantes de motor de alta calidad.

El uso de aceites reciclados y materiales sin procesar renovables, en la producción de lubricantes se ha convertido en un objeto de interés. Por el momento, sólo los ésteres se usan en lubricantes comerciales de origen biológico. El uso de ésteres se limita a unas pocas aplicaciones especiales, tales como aceites para lubricantes de compresores de refrigeración, fluidos hidráulicos biodegradables, aceites de motosierra y fluidos para el procesamiento de metales. Debido a la inestabilidad de los aceites base basados en ésteres, su uso se limita principalmente a escala aditiva.

Los materiales de partida originados a partir de fuentes biológicas contienen normalmente altas cantidades de oxígeno, y como ejemplos de compuestos que contienen oxígeno pueden mencionarse los ácidos grasos, los ésteres de ácidos grasos, los aldehidos, los alcoholes primarios y sus derivados. El documento EP 457.665 desvela un método para producir cetonas a partir de triglicéridos, ácidos grasos, ésteres de ácidos grasos, sales de ácidos grasos y anhídridos de ácidos grasos usando un catalizador de bauxita que contiene óxido de hierro. Se desvela un proceso para condensar alcoholes usando hidróxidos de metales alcalinos o metales alcalinotérreos con un co- catallzador de óxido de metal para dar alcoholes Guerbet en el documento US 5.777.183. Están disponibles métodos para producir aldehidos o acetonas insaturados y ramificados que tienen cadenas de hidrocarburos más largas partiendo de aldehidos y acetonas usando la reacción de condensación aldólica. Los catalizadores homogéneos básicos, tales como NaOH y Ca(OH)2, y los metales alcalinos soportados;- como Na/Si2 son ejemplos de catalizadores heterogéneos para condensar aldehidos, como describen Kelly, G. J. et al., Green Chemistry, 22, 4, 392-399.

Los aldehidos y acetonas estables... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para producir aceites base, caracterizado por que el proceso comprende las etapas en las que 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 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 presencia de un 1 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 dlcarboxíllcos y polioles,

la condensación aldólica 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 8 a 4 °C y la materia 15 prima se selecciona de aldehidos, cetonas e hldroxi aldehidos,

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 2 a 3 °C y la materia prima se selecciona de alcoholes principales y/o secundarios, saturados y/o insaturados,

la reacción de radicales se lleva a cabo a 1 a 3 °C de temperatura 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 definas 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 suministro de hidrógeno frente a 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 o ácidos grasos libres obtenidos de grasas vegetales, aceites vegetales, ceras vegetales; grasas 4 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 5 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.