Proceso para la producción de biocombustibles por coprocesamiento de biomasa en una unidad de procesamiento térmico en una refinería.

Producción de un biocombustible a partir de una materia prima que incluye un material de biomasa sólida tal como la lenteja de agua.

Las plantas acuáticas tales como la lenteja de agua pre-procesada o entera sirven como fuente rica en lípidos, hidratos de carbono, proteínas residuales, celulosa y otros materiales orgánicos que tienen el potencial para convertirse en hidrocarburos. Se introduce una materia prima hidrocarbonada en el proceso de coquización y se recogen los productos de reacción generados en el proceso térmico. Un producto de coque tiene una estructura isotrópica.

Proceso para la producción de biocombustibles por coprocesamiento de biomasa en una unidad de procesamiento térmico en una refinería.

Referencias cruzadas a solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica el beneficio en virtud del 35 USC § 119 (e) de la Solicitud de Patente Provisional de EE.UU. N° de serie 61/5.25 presentada el 23 de junio del 211, que se incorpora en su totalidad en este documento como referencia como si se expusiera íntegramente en el presente documento.

Campo de la invención

La invención se refiere a la producción de una composición de biocombustible a partir de una materia prima que incluye un material de biomasa sólida.

Antecedentes de la invención

El aumento de los costes y las amenazas de escasez e interrupciones en el suministro recientemente han puesto de manifiesto la necesidad de fuentes de combustible alternativas a los productos a base de petróleo. En particular, para combustibles alternativos, la atención se ha centrado en los biocombustibles.

La presente invención presenta un proceso para la producción de biocombustibles en una unidad de procesamiento térmico de una refinería, mediante el coprocesamiento de biomasa junto con los destilados y los residuos de un proceso de refinado tradicional.

Existen problemas particulares asociados a la producción de combustibles procedentes de cualquier variedad de materia prima renovable, en concreto, conseguir las características deseadas de un combustible específico. Por consiguiente, se desea un proceso en el que para preparar combustibles de alta calidad se puedan utilizar eficazmente materias primas de tipo renovable.

Sumario de la invención

El proceso para la producción de biocombustibles mediante la coquización retardada de una materia prima, de acuerdo con una realización de la presente invención se refiere al coprocesamiento de una biomasa sólida con la alimentación fresca del hidrocarburo en una unidad de coquización retardada convencional.

En una realización de la invención reivindicada, la materia prima de la unidad de coquización retardada convencional comprende una alimentación de hidrocarburos tal como residuos de petróleo con o sin destilados y un material de biomasa sólida. En ciertas realizaciones de la invención, el material de biomasa sólida procede de plantas acuáticas. Por ejemplo, plantas acuáticas tales como la lenteja de agua pre-procesada o entera sirven como fuente rica en lípidos, hidratos de carbono, proteínas residuales, celulosa y otros materiales orgánicos que tienen el potencial para convertirse en hidrocarburos. El preprocesamiento de la lenteja de agua supone la extracción de una corriente rica en proteínas antes de la conversión en biomasa en una planta de coquización. Otras fuentes de material de biomasa sólida que se pueden utilizar en realizaciones de la invención incluyen materias de origen vegetal tales como junco, materiales leñosos, semillas oleaginosas y materiales de origen animal tales como grasas. En las realizaciones de la invención se pueden utilizar biomasas de diversos tipos y orígenes.

En ciertas realizaciones de la invención, la biomasa sólida se mezcla con residuos hidrocarbonados en proporciones variables y la suspensión resultante se somete a coquización en una planta de coquización retardada. La suspensión se puede formar en la sección de alimentación fresca de la unidad o en el tambor de coquización durante la fase de reacción. El porcentaje en volumen de dicha cantidad de biomasa sólida con respecto a la alimentación fresca está en el intervalo del ,1% al 6%. La proporción de biomasa en la suspensión se puede incrementar dependiendo de la capacidad de la unidad de coquización y sus posibilidades para gestionar el material de biomasa.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 muestra un diagrama esquemático de un proceso de coquización retardado; y

la Figura 2 muestra un diagrama de flujo de un proceso para el procesamiento de biomasa de acuerdo con una realización ejemplar de la invención.

Descripción detallada de realizaciones ejemplares de la invención

En una realización de la invención, se lleva a cabo un proceso de coquización retardado con una suspensión que comprende hidrocarburos y un material de biomasa sólida en una planta de coquización retardada como se expone en la Figura 1, u otra unidad de procesamiento térmico de una refinería adecuada, por ejemplo, una unidad de reducción de la viscosidad o de craqueo térmico.

En una realización de la invención, una alimentación hidrocarbonada se introduce en el proceso de coquización a través de la pileta de fondo de líquidos de un fraccionador de coquización. El fraccionador sirve como punto desde el cual se extraen diversos productos líquidos y gaseosos, por ejemplo, combustibles gaseosos y LPG, nafta ligera, nafta pesada, gasóleo ligero, gasóleo mediano y gasóleo pesado. El producto de fondo del fraccionador de coquización se introduce en un calentador de coquización de manera que se pueden iniciar las reacciones de craqueo térmico. El efluente del calentador de coquización a continuación se envía a un tambor de coquización, donde prosiguen las reacciones de craqueo térmico y coquización o carbonización hasta que se hayan completado, produciendo coque y un efluente procedente del tambor de coquización (vapor de coquización), constituido de hidrocarburos ligeros, que se envían al fraccionador de coquización. En ciertas realizaciones, una parte de los líquidos condensados se pueden recircular y se pueden bombear al calentador de coquización con la alimentación.

En una realización de la invención, el material de biomasa sólida se mezcla con una alimentación hidrocarbonada residual y se introduce en un fraccionador de coquización.

En otra realización de la invención, el material de biomasa sólida se puede añadir directamente al tambor de coquización durante la fase de reacción o de inactivación.

En otra realización de la invención, el material de biomasa sólida, preferentemente en forma de suspensión, se puede añadir directamente a la línea de alimentación del calentador de coquización o directamente al tambor de coquización con calentamiento previo. En otras realizaciones de la invención, el material de biomasa sólida se puede añadir a la línea de alimentación del calentador de coquización sin calentamiento previo.

La biomasa suspendida se puede calentar en fases y destilar después de un calentamiento a baja temperatura para reducir la carga de agua e hidrocarburos ácidos producidos que de lo contrario deberían ser tratados en la sección principal del fraccionador de coquización, el calentador de coquización, los tambores de coquización, los sistemas de recuperación del fraccionador y los sistemas de residuos de la refinería.

El porcentaje en peso de la cantidad de material de biomasa sólida con respecto al resto de la suspensión se encuentra en el intervalo del ,1% al 6%. En una realización de la invención, un peso preferido de la cantidad de biomasa sólida con respecto al resto de la suspensión se encuentra en el intervalo del 1% al 4%. En otra realización de la

invención, un peso preferido de la cantidad de biomasa sólida con respecto al resto de la suspensión se encuentra en el intervalo del 2% al 4%. La proporción de biomasa en la suspensión puede variar dependiendo de la capacidad de la unidad de coquización. Una unidad de pequeña capacidad puede acomodar entre el 5 y el 2% en peso de biomasa en el residuo de petróleo, mientras que una unidad de gran capacidad puede procesar entre el 4 y el 5% en peso de material de biomasa sólida en la suspensión.

Puesto que la biomasa se introduce en la corriente de alimentación de coquización dentro del intervalo del ,1% a 6%, la coquización se lleva a cabo a temperaturas y presiones normales. En una planta de coquización retardada, la alimentación de aceites pesados, por ejemplo residuos de vacío, se bombean al calentador de coquización a una presión aproximada y preferida de 3 a 4 kPa (de 4 a 58 psig aproximadamente), donde se calienta a una temperatura entre 46 ID aproximadamente y 53 ID aproximadamente. A continuación se descarga en el tambor de coquización donde prevalece una presión inferior que permite que los compuestos volátiles se retiren por arriba, normalmente entre 65 y 11 kPa (de 1 a 58 psig aproximadamente) y preferentemente en el intervalo de 1 a 3 kPa (de 1 a 16 psig aproximadamente). Las temperaturas máximas de trabajo típicas del tambor se encuentran entre 45 ID y 46 ID aproximadamente.

En la Figura 2 se expone una realización del proceso de la invención. El diagrama de flujo de la Figura 2 representa...

1. Un proceso para la producción de biocombustibles por coprocesamiento de biomasa en una unidad de procesamiento térmico de una refinería, caracterizado por que comprende las etapas de:

introducir un material de alimentación en una unidad de procesamiento térmico en el que el material de alimentación comprende una mezcla de hidrocarburos y un material de biomasa sólida;

procesar térmicamente el material de alimentación; y

recoger los productos de reacción generados por el procesamiento térmico del material 1 de alimentación.

2. El proceso según la reivindicación 1, caracterizado por que el material de biomasa sólida es biomasa vegetal.

3. El proceso según la reivindicación 2, caracterizado por que dicha biomasa vegetal es de una planta acuática.

4. El proceso según la reivindicación 3, caracterizado por que la planta acuática es la lenteja de agua o un residuo sólido de la lenteja de agua reprocesada para la extracción de proteínas.

5. El proceso según la reivindicación 1, caracterizado por que el material de biomasa sólida es biomasa animal.

6. El proceso de la reivindicación 1, caracterizado por que los hidrocarburos en la alimentación son residuos y destilados del petróleo.

7. El proceso de la reivindicación 1, caracterizado por que el material de biomasa sólida está presente a una concentración del ,1-6% en peso.

8. El proceso de la reivindicación 1, caracterizado por que la unidad de procesamiento 25 térmico es una planta de coquización retardada.

9. El proceso de la reivindicación 1, caracterizado por que el material de alimentación se introduce a través de la pileta de fondo de líquidos de un fraccionador de coquización.

10. El proceso de la reivindicación 1, caracterizado por que el material de biomasa sólida se introduce directamente en el tambor de coquización.

11. El proceso de la reivindicación 1, caracterizado por que el material de biomasa sólida se introduce directamente a la línea de alimentación de un calentador.

12. El proceso de la reivindicación 1, caracterizado por que el proceso térmico es un proceso de coquización retardado.

13. El proceso de la reivindicación 1, caracterizado por que el proceso térmico es un proceso de coquización de lecho fluidizado.

14. El proceso de la reivindicación 13, caracterizado por que la corriente de alimentación 1 se calienta a una temperatura de 46 a 53 °C a una presión de 3 a 4 kPa tras lo

cual, la corriente calentada se descarga en un tambor de coquización retardada a una presión de 65 a 11 kPa y una temperatura de 45 a 46 °C.

15. El proceso de la reivindicación 14, caracterizado por que la corriente de alimentación se descarga en un reactor de coquización de lecho fluidizado a una presión entre la presión atmosférica y 4 kPa y una temperatura de 48 a 565 °C.