Procedimiento y aparato para purificar material de origen biológico.

Procedimiento para purificar material de aceite de pulpa de madera,

que comprende las etapas siguientes

(a) evaporar el material de aceite de pulpa de madera en una primera etapa de evaporación (E) para producir una primera fracción que comprende hidrocarburos que presentan un punto de ebullición de hasta 250ºC (NTP) y agua, y una segunda fracción que comprende ácidos grasos, ácidos resínicos, sustancias neutras y componentes de residuo,

en el que la etapa de evaporación se lleva a cabo a una temperatura de 50 a 250ºC y a una presión de 5 a 100 mbares,

(b) evaporar dicha segunda fracción en por lo menos una etapa de evaporación adicional (G; F, G) para producir una tercera fracción que comprende ácidos grasos, ácidos resínicos y sustancias neutras que presentan un punto de ebullición inferior a 500ºC (NTP), y una fracción de residuo, y

(c) recuperar dichas primera fracción, tercera fracción y fracción de residuo.

Procedimiento y aparato para purificar material de origen biológico.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento y a un aparato para purificar material de alimentación de origen biológico con el fin de producir biocombustibles y sus componentes. Especialmente, la invención se refiere a un procedimiento y a un aparato para purificar material de aceite de pulpa de madera (tall oil) . La invención también se refiere al uso de las fracciones purificadas recuperadas del procedimiento para la producción de biocombustibles y sus componentes mediante procedimientos de hidroconversión.

Antecedentes de la invención Las materias primas de origen biológico son fuentes potenciales de diversos biocombustibles o componentes de biocombustibles. Estas materias primas se pueden convertir en biocombustibles alimentando la materia prima a través de un reactor catalítico al ponerla en contacto simultáneamente con un hidrógeno gaseoso. El producto resultante se extrae de la reacción como una corriente de producto que se puede fraccionar posteriormente, por ejemplo mediante destilación, para formar biocombustible/componentes de biocombustible.

Sin embargo, existen varios problemas relacionados con los procedimientos de producción de biocombustibles a partir de materias primas de origen biológico, tales como el envenenamiento y obstrucción del material catalítico usado en los procedimientos de producción. Existen impurezas en las materias primas de origen biológico, tales como metales y sólidos, que provocan la inactivación del material catalítico o provocan coquización en el catalizador y evitan que funcione apropiadamente. A fin de evitar la inactivación del catalizador y prolongar su vida útil, la materia prima se puede purificar y/o pretratar antes de alimentarla al procedimiento de hidrotratamiento. La purificación de las materias primas de origen biológico, para que sean adecuadas para la alimentación a un procedimiento catalítico, es también desafiante. La técnica anterior describe diversas maneras para realizar esto. Sin embargo, éstas tienen todas ellas problemas, y la calidad de la materia prima no está siempre en un nivel requerido para que la etapa catalítica sea capaz de funcionar de la manera más eficiente.

Una posibilidad para purificar y/o pretratar una materia prima de origen biológico, tal como aceite de pulpa de madera (bruto (CTO) , que se va a alimentar a procedimientos de hidrotratamiento catalíticos, es el intercambio iónico con una resina de intercambio iónico catiónica y/o aniónica.

Otra posibilidad es usar métodos tales como la adsorción sobre un material adecuado o el lavado con ácido para eliminar metales alcalinos y metales alcalino-térreos (Na, K, Ca) . El material de adsorción puede ser catalíticamente activo o inactivo. Aún otra posibilidad es usar el desgomado para eliminar metales en la alimentación.

Cuando la materia prima de origen biológico contiene aceite de pulpa de madera, también se puede usar el desbreado del aceite de pulpa de madera bruto para eliminar impurezas del aceite de pulpa de madera. El aceite de pulpa de madera desbreado se obtiene evaporando aceite de pulpa de madera bruto, por ejemplo mediante evaporador de película delgada. El documento de patente US nº 5.705.722 describe la conversión de ácidos grasos insaturados, por ejemplo ácidos grasos de aceite de pulpa de madera, en nafta y mejoradores del número de cetano para combustibles diésel. Sin embargo, este procedimiento tiene desventajas; por ejemplo, el rendimiento de biocombustible o componentes de biocombustible, es decir, nafta y mejoradores de cetano, es malo. Esto es debido al hecho de que, en el desbreado, una gran cantidad de materia prima valiosa para la hidrogenación se pierde como residuo, es decir, brea. Según el documento, el residuo se usa como tal como combustible para calderas.

El documento WO2009/131510 A1 se refiere a la conversión de aceite de pulpa de madera bruto, en la que se eliminan contaminantes no oleosos y la fracción volátil, seguido de la destilación a vacío para obtener fracciones que se someten a una reducción del contenido de oxígeno y a descarboxilación/descarbonilación.

Breve descripción de la invención Un objetivo de la presente invención es así proporcionar un procedimiento y un aparato para implementar el procedimiento para superar los problemas anteriores. Los objetivos de la invención se logran mediante un procedimiento y un aparato, que se caracterizan por lo que se señala en las reivindicaciones independientes. Las formas de realización preferidas de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes.

La presente invención se refiere a un procedimiento para purificar material de aceite de pulpa de madera, que comprende las siguientes etapas (a) evaporar el material de aceite de pulpa de madera en una primera etapa de evaporación para producir una primera fracción que comprende hidrocarburos que tienen un punto de ebullición de hasta 250ºC (NTP) y agua, y una segunda fracción que comprende ácidos grasos, ácidos resínicos, sustancias neutras y

componentes del residuo, en el que la etapa de evaporación se lleva a cabo a una temperatura de 50 a 250ºC y a una presión de 5 a 100 mbares,

(b) evaporar dicha segunda fracción en al menos una etapa de evaporación adicional (G; F, G) para producir una tercera fracción que comprende ácidos grasos, ácidos resínicos y sustancias neutras que tienen un punto de ebullición por debajo de 500ºC (NTP) , y una fracción de residuo, y

(c) recuperar dicha primera fracción, tercera fracción y fracción de residuo.

La presente invención también se refiere a un aparato para purificar material de aceite de pulpa de madera, en el que el aparato comprende -un primer evaporador dispuesto para evaporar dicho material de aceite de pulpa de madera a una temperatura de 50 a 250ºC y a una presión de 5 a 100 mbares, y para producir una primera fracción que comprende hidrocarburos que tienen un punto de ebullición de hasta 250ºC (NTP) y agua, y una segunda fracción que comprende ácidos grasos, ácidos resínicos, sustancias neutras y componentes de residuo, -al menos un evaporador adicional dispuesto para evaporar dicha segunda fracción y para producir una tercera fracción que comprende ácidos grasos, ácidos resínicos y sustancias neutras que tienen un punto de ebullición por debajo de 500ºC (NTP) y una fracción de residuo, -una primera conexión dispuesta para alimentar la segunda fracción a dicho al menos un evaporador adicional, y -opcionalmente una o más conexiones adicionales entre dichos evaporadores adicionales.

En una forma de realización preferida de la invención, dicha al menos una etapa de evaporación adicional se lleva a cabo en una etapa, mediante lo cual el procedimiento como un todo comprende dos etapas de evaporación. En otra forma de realización preferida de la invención, dicha al menos una etapa de evaporación adicional se lleva a cabo en dos etapas, mediante lo cual la evaporación como un todo comprende tres etapas.

En una forma de realización preferida adicional de la invención, el procedimiento comprende además una etapa de pretratamiento de almacenar el material de aceite de pulpa de madera en un tanque de almacenamiento antes de la primera etapa de evaporación.

La presente invención también se refiere a la utilización de un aparato que comprende al menos dos evaporadores dispuestos secuencialmente, por ejemplo tres evaporadores dispuestos secuencialmente, para purificar material de aceite de pulpa de madera.

Adicionalmente, la presente invención se refiere al uso de los hidrocarburos que tienen un punto de ebullición de hasta 250ºC (NTP) , ácidos grasos, ácidos resínicos y sustancias neutras que tienen un punto de ebullición por debajo de 500ºC (NTP) obtenidos según el procedimiento de la presente invención para la producción de biocombustibles y sus componentes. Especialmente, la invención se refiere al uso de los hidrocarburos que tienen un punto de ebullición de hasta 250ºC (NTP) para la producción de gasolina, nafta, combustible de reactor, diésel y gases combustibles, y al uso de los ácidos grasos, ácidos resínicos y sustancias neutras que tienen un punto de ebullición por debajo de 500ºC (NTP) para la producción de diésel, combustible de reactor, gasolina, nafta y gases combustibles.

La invención se basa en la idea de purificar material de aceite de pulpa de madera para obtener fracciones de hidrocarburos purificadas. La purificación según la presente invención se lleva a cabo mediante evaporación. Las fracciones de hidrocarburos purificadas obtenidas en el procedimiento, tras la purificación adicional... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para purificar material de aceite de pulpa de madera, que comprende las etapas siguientes

(a) evaporar el material de aceite de pulpa de madera en una primera etapa de evaporación (E) para producir una primera fracción que comprende hidrocarburos que presentan un punto de ebullición de hasta 250ºC (NTP) y agua, y una segunda fracción que comprende ácidos grasos, ácidos resínicos, sustancias neutras y componentes de residuo,

en el que la etapa de evaporación se lleva a cabo a una temperatura de 50 a 250ºC y a una presión de 5 a 100 mbares,

(b) evaporar dicha segunda fracción en por lo menos una etapa de evaporación adicional (G; F, G) para producir una tercera fracción que comprende ácidos grasos, ácidos resínicos y sustancias neutras que presentan un punto de ebullición inferior a 500ºC (NTP) , y una fracción de residuo, y

(c) recuperar dichas primera fracción, tercera fracción y fracción de residuo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que dicha por lo menos una etapa de evaporación adicional (G; F, G) se lleva a cabo en una etapa (G) o en dos etapas (F, G) .

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que dicha por lo menos una etapa de evaporación adicional (G; F, G) se lleva a cabo en una etapa (G) a una temperatura de 200 a 450ºC y a una presión de 0 a 50 mbares.

4. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que dicha por lo menos una etapa de evaporación adicional (G; F, G) se lleva a cabo en dos etapas (F, G) , realizándose la primera (F) de dichas dos etapas de evaporación adicionales a una temperatura de 180 a 350ºC y a una presión de 0, 1 a 40 mbares, y la segunda (G) de dichas dos etapas de evaporación adicionales se realiza a una temperatura de 200 a 450ºC y a una presión de 0 a 50 mbares.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la evaporación en la primera etapa de evaporación (E) y dichas etapas de evaporación adicionales (G; F, G) se realizan mediante evaporación que utiliza tecnología de evaporación de película delgada.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por que la evaporación se lleva a cabo mediante evaporación de película delgada, evaporación de película descendente, evaporación de corto recorrido, o evaporación de destilación molecular de placa.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el material de aceite de pulpa de madera es un subproducto de la producción de pasta Kraft de madera, preferentemente madera de coníferas.

8. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el material de aceite de pulpa de madera se selecciona de entre aceite de pulpa de madera, aceite de pulpa de madera bruto (CTO) , aceite de jabón y sus mezclas.

9. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que las sustancias neutras que presentan un punto de ebullición por debajo de 500ºC (NTP) de dicha tercera fracción comprenden hidrocarburos de C20-C27.

10. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que dicha fracción de residuo comprende unas sustancias neutras pesadas y unos componentes de residuo, tales como brea y metales.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado por que dichas sustancias neutras pesadas comprenden unos hidrocarburos que presentan por lo menos 28 átomos de carbono, que presentan un punto de ebullición superior a 500ºC (NTP) .

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el procedimiento comprende una etapa adicional (11) de separar agua de la primera fracción, seguida de una o más etapas adicionales opcionales (11) de purificación.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el procedimiento comprende además una o más etapas de purificación (17) para la tercera fracción.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el procedimiento comprende además una o más etapas de hidrotratamiento (C1, C2) para convertir las primera y tercera fracciones recuperadas en biocombustibles o sus componentes, después de una etapa de separación del agua opcional (11) y

una o más etapas adicionales de purificación opcionales (11, 17) .

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado por que el procedimiento comprende además una o más etapas de hidrotratamiento (C1) de convertir la primera fracción en uno o más biocombustibles o sus componentes seleccionados de entre el grupo que consiste en gasolina, nafta, combustible de reactor, diésel y gases combustibles.

16. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado por que el procedimiento comprende además una o más etapas de hidrotratamiento (C2) de conversión de la tercera fracción en uno o más biocombustibles o sus componentes seleccionados de entre el grupo que consiste en diésel, combustible de reactor, gasolina, nafta y gases combustibles.

17. Aparato para purificar material de aceite de pulpa de madera, caracterizado por que el aparato comprende

- un primer evaporador (10) dispuesto para evaporar dicho material de aceite de pulpa de madera a una temperatura de 50 a 250ºC y a una presión de 5 a 100 mbares, y para producir una primera fracción que comprende hidrocarburos que presentan un punto de ebullición de hasta 250ºC (NTP) y agua, y una segunda fracción que comprende ácidos grasos, ácidos resínicos, sustancias neutras y componentes de residuo, -por lo menos un evaporador adicional (20; 16, 20) dispuesto para evaporar dicha segunda fracción y para producir una tercera fracción que comprende ácidos grasos, ácidos resínicos y sustancias neutras que presentan un punto de ebullición inferior a 500ºC (NTP) y una fracción de residuo, -una primera conexión (14) dispuesta para alimentar con la segunda fracción dicho por lo menos un evaporador adicional (20; 16, 20) , y -opcionalmente una o más conexiones adicionales (19) entre dichos evaporadores adicionales (16, 20) .

18. Aparato según la reivindicación 17, caracterizado por que dicho por lo menos un evaporador adicional (20; 16, 20) comprende un evaporador (20) .

19. Aparato según la reivindicación 17, caracterizado por que dicho por lo menos un evaporador adicional (20; 16, 20) comprende dos evaporadores (16, 20) .

20. Aparato según la reivindicación 17, caracterizado por que el aparato comprende además una primera salida de producto (12) para recuperar la primera fracción que comprende unos hidrocarburos que presentan un punto de ebullición de hasta 250ºC (NTP) y agua del primer evaporador (10) , una segunda salida de producto (18) para recuperar la tercera fracción de dicho por lo menos un evaporador adicional (20; 16, 20) , y una primera salida de residuo (22) para recuperar la fracción de residuo de dicho por lo menos un evaporador adicional (20; 16, 20) .

21. Aparato según la reivindicación 17, caracterizado por que el aparato comprende además una o más primeras entradas de alimentación (8) dispuestas para alimentar con el material de aceite de pulpa de madera dicho primer evaporador (10) .

22. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 21, caracterizado por que los evaporadores (10, 16, 20) se seleccionan de entre el grupo que consiste en evaporadores que utilizan tecnología de evaporación de película delgada.

23. Aparato según la reivindicación 22, caracterizado por que los evaporadores se seleccionan de entre el grupo que consiste en evaporador de película delgada, evaporador de película descendente, evaporador de corto recorrido y destilador molecular de placa.

24. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 23, caracterizado por que el aparato comprende además por lo menos una unidad de hidroconversión catalítica (C1, C2) para convertir los hidrocarburos que presentan un punto de ebullición de hasta 250ºC (NTP) de la primera fracción en uno o más biocombustibles o sus componentes seleccionados de entre el grupo que consiste en gasolina, nafta, combustible de reactor, diésel y gases combustibles, y/o para convertir la tercera fracción que comprende ácidos grasos, ácidos resínicos y sustancias neutras que presentan un punto de ebullición inferior a 500ºC (NTP) en uno o más biocombustibles o sus componentes seleccionados de entre diésel, combustible de reactor, gasolina, nafta y gases combustibles.

25. Utilización de un aparato que comprende dos o tres evaporadores dispuestos secuencialmente (10, 16, 20) para purificar el material de aceite de pulpa de madera.

26. Utilización de los hidrocarburos que presentan un punto de ebullición de hasta 250ºC (NTP) de la primera fracción y de los ácidos grasos, ácidos resínicos y sustancias neutras que presentan un punto de ebullición inferior a 500ºC (NTP) de la tercera fracción obtenidos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 para la producción de

biocombustibles o sus componentes.

27. Utilización de los hidrocarburos que presentan un punto de ebullición de hasta 250ºC (NTP) obtenidos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 para la producción de gasolina, nafta, combustible de reactor, diésel y 5 gases combustibles.

28. Utilización de los ácidos grasos, ácidos resínicos y sustancias neutras que presentan un punto de ebullición inferior a 500ºC (NTP) obtenidos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 para la producción de diésel, combustible de reactor, gasolina, nafta y gases combustibles.