ES2629357T3 - Procedimiento para la obtención de hidrocarburos con longitudes de cadena medias - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para la obtención de hidrocarburos puros del grupo de compuestos con 8 a 16 átomos de carbono, en particular del grupo de compuestos con 9 a 15 átomos de carbono, o de mezclas de hidrocarburos con una mayor proporción de hidrocarburos con longitudes de cadena medias que están seleccionados del grupo de compuestos con 8 a 16 átomos de carbono, en particular del grupo de compuestos con 9 a 15 átomos de carbono, que comprende las siguientes etapas: A) facilitación de un material de partida que contiene al menos el 50 % en peso de compuestos de hidrocarburos que contienen oxígeno insaturados, conteniendo los compuestos de hidrocarburos que contienen oxígeno insaturados al menos en parte fragmentos de olefina monoinsaturados que están seleccionados de fragmentos con al menos 14 átomos de carbono, en particular con 16 a 22 átomos de carbono, que se corresponden con la Fórmula -C1-CxH2x-CH>=CH-CyH2y+1, en la que - x e y son números enteros, siendo x mayor de 1 e y mayor de 0 y - el átomo de carbono C1 está saturado con heteroátomos sustituidos o no sustituidos y/o hidrógeno, comprendiendo los fragmentos de olefina un componente principal K1 con una proporción de k1 % en moles y dado el caso otros componentes K2 - Kx con una proporción de k2 - kx % en moles que asciende al menos al 5 % en moles, y facilitación de un catalizador poroso a base de carbono con una proporción de microporos que contribuye con al menos 800 m2/g a la superficie BET; B) puesta en contacto del material de partida en ausencia de oxígeno a una presión de 20 a 20 000 hPa y una temperatura de 200-800 ºC, preferentemente de 300-600 ºC, en particular de 350-550 ºC, en un reactor de conversión con el catalizador poroso, produciéndose una mezcla de productos que contiene hidrocarburos que contiene una mayor proporción de compuestos de producto de hidrocarburos con longitudes de cadena medias, detectándose la mayor proporción a) al establecerse para el componente principal K1 y cualquier otro componente K2 - Kx - los compuestos de producto bx alifáticos no ramificados y saturados o monoinsaturados con y+3 átomos de carbono, - los compuestos de producto dx alifáticos no ramificados y saturados o monoinsaturados con y-1 átomos de carbono, b) al establecerse para todos los compuestos de producto bx y dx sus proporciones nßx y nδx presentes en la mezcla de productos, c) al calcularse para los compuestos de producto bx su proporción promedia nb y para los compuestos de producto dx, su proporción promedia d n de acuerdo con la fórmula d) estando presente una mayor proporción de compuestos de producto de hidrocarburos con longitudes de cadena medias cuando se cumple que nb > 1,15 * d n y preferentemente cuando se cumple que nb > 1,1 * d n ; C) recogida de la mezcla de productos que contiene hidrocarburos y suministro de la mezcla de productos a un equipo de separación en el que se realiza una separación de productos.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para la obtencion de hidrocarburos con longitudes de cadena medias
La solicitud se refiere a un procedimiento para la obtencion de hidrocarburos con longitudes de cadena medias, es decir, hidrocarburos con 8 a 16 atomos de carbono. En este procedimiento se emplean compuestos de hidrocarburos que contienen oxlgeno insaturados como material de partida y se ponen en contacto con un catalizador poroso a base de carbono a temperatura elevada. Ademas, la solicitud se refiere al uso de la mezcla de hidrocarburos obtenida con este procedimiento o los hidrocarburos puros obtenidos con el mismo para la produccion de combustible de aviacion. Los hidrocarburos con longitudes de cadena medias por un lado son materias primas esenciales para la industria qulmica, por otro lado tambien existe una necesidad de hidrocarburos en particular sin oxlgeno con longitudes de cadena medias como constituyente importante de queroseno para la aplicacion en la navegacion aerea, por ejemplo como "Drop-in-Aviation-Fuel’ (Combustible de Aviacion de Equivalencia Tecnologica” y en este caso en particular en forma de bio-queroseno. El bio-queroseno se obtiene de acuerdo con el estado de la tecnica por ejemplo mediante hidrogenacion de aceites de base bio. Segun el estado de la tecnica ademas se sabe que mediante reaccion de grasas, aceites o acidos grasos en catalizadores porosos se pueden obtener hidrocarburos llquidos o, sin embargo, de forma especlfica se pueden generar hidrocarburos gaseosos.
Por ejemplo, los documentos DE 103 27 059 A1 y EP 1 724 325 A1 desvelan procedimientos en los que se ponen en contacto material de partida que contienen grasa a temperaturas elevadas en un reactor con un lecho fijo de carbon activado. En este caso se produce una descarboxilacion de los acidos grasos contenidos, de tal manera que se generan hidrocarburos llquidos. Para conseguir los hidrocarburos gaseosos se pueden modificar los parametros del procedimiento y, dado el caso, tambien el tratamiento del material de partida, de tal manera que se produzca una degradacion de los materiales de partida hasta dar hidrocarburos de cadena corta gaseosos. Pero no se describe una mayor formacion de hidrocarburos con longitudes de cadena medias en los documentos mencionados.
Es cierto que con el procedimiento de Fischer-Tropsch se pueden preparar hidrocarburos con una longitud discrecional de cadena a partir de materiales de partida que contienen grasa; no obstante, en este procedimiento el material de partida en primer lugar se degrada hasta fracciones de C1 a partir de las cuales despues se tienen que reconstruir de nuevo hidrocarburos con diferente longitud de cadena. Por consiguiente, este procedimiento va a asociado a un considerable consumo de energla y ademas solo es razonable en cuanto a la rentabilidad a muy gran escala.
J. Fu et al. (ACS Catalysis 2011, 1 (3), pag. 227-231) describe la descarboxilacion de acido oleico y palmitina hasta dar hidrocarburos que son adecuados para carburantes. El procedimiento descrito all! se produce en presencia de catalizadores de carbon activado a temperaturas elevadas.
Es un objetivo de la presente invencion superar las desventajas del estado de la tecnica e indicar un procedimiento con el que se puedan transformar compuestos de hidrocarburo que contienen oxlgeno o mezclas de compuestos de hidrocarburo que contienen oxlgeno en hidrocarburos con longitudes de cadena medias. Otro objetivo de la presente invencion es facilitar un procedimiento para la produccion de mezclas de hidrocarburos que sea adecuado para la produccion de bio-queroseno.
Al menos uno de estos objetivos se consigue mediante el objeto de las reivindicaciones independientes. Otras configuraciones y perfeccionamientos son objeto de reivindicaciones dependientes y ademas se desprenden tambien de la siguiente descripcion.
Un procedimiento para la obtencion de hidrocarburos puros con longitudes de cadena medias o mezclas de hidrocarburos con una mayor proporcion de hidrocarburos con longitudes de cadena medias comprende las siguientes etapas:
A) En primer lugar se facilita un material de partida que contiene al menos el 50 % en peso de compuestos de hidrocarburo que contienen oxlgeno insaturados. Estos compuestos de hidrocarburos insaturados presentan al menos en parte unidades estructurales que satisfacen la siguiente especificacion (estas unidades estructurales se denominan en lo sucesivo fragmentos de olefina, ya que son responsables al menos en parte del caracter insaturado de los compuestos de hidrocarburos). Los fragmentos de olefina son monoinsaturados y poseen la formula C1-CxH2x-CH=CH-CyH2y+1. (Formula I) El atomo de carbono C1 en este fragmento de olefina marca la transicion a un heteroatomo. Por consiguiente, el atomo de carbono C1 esta saturado con al menos un heteroatomo sustituido o no sustituido y dado el caso tambien hidrogeno. Con frecuencia, al atomo de carbono C1 estara unido un atomo de oxlgeno que a su vez entonces esta unido de nuevo a un atomo de carbono (tal como por ejemplo en un ester de acido graso, por ejemplo un glicerido) o junto con el atomo de carbono C1 es parte de un grupo carboxilato (tal como por ejemplo en un acido graso). Los Indices x e y en la formula mencionada son numeros enteros, siendo x mayor de 1 e y mayor de 0. En otras palabras, no se trata ni de un fragmento de olefina con un doble enlace terminal ni de un fragmento de olefina en el que el doble enlace siga directamente al atomo C1. Ademas, los fragmentos de olefina estan caracterizados porque presentan al menos 14 atomos de carbono, en particular de 16 a 22 atomos de carbono.
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En particular en el caso de materiales de partida que contienen mezclas de distintos compuestos de hidrocarburos que contienen oxigeno insaturados, pero dado el caso tambien en caso de materiales de partida que contienen solo exactamente un compuesto de hidrocarburo que contiene oxigeno que es un di- o triglicerido estaran presentes varios fragmentos de olefina diferentes. En lo sucesivo, a este respecto el fragmento de olefina con la mayor proporcion molar con ki % en moles se denominara el componente principal Ki. Otros fragmentos de olefina se denominaran K2 a Kx y poseen una proporcion de k2 a kx % en moles. Para la determinacion de la proporcion elevada conseguida de acuerdo con la invencion de hidrocarburos de longitud de cadena media en este sentido se registran solo los fragmentos de olefina que estan presentes al menos en una proporcion del 5 % en moles. Mediante esta medida se consigue que sea posible una determinacion sencilla de la mayor proporcion, ya que los fragmentos de olefina con una menor proporcion ya solo ejercen un escaso efecto sobre el espectro de producto.
Aparte del material de partida se facilita tambien un catalizador poroso a base de carbono con una proporcion de microporos que contribuye con al menos 800 m2/g a la superficie BET;
en la etapa B) del procedimiento de acuerdo con la invencion se pone en contacto el material de partida en ausencia de oxigeno a una presion de 20 a 20000 hPa y a una temperatura elevada en un material de conversion con el catalizador poroso. En este sentido se ha de considerar temperatura elevada en particular una temperatura de 200800 °C, preferentemente 300-600 °C y en particular 350-550 °C. En tales condiciones se obtiene con el material de partida seleccionado una mezcla de productos en la que la proporcion de hidrocarburos con longitudes de cadena medias, es decir, en particular la proporcion de al menos un hidrocarburo (dado el caso puro) con 8 a 16 atomos de carbono presenta una proporcion elevada.
En una subetapa C) se recoge finalmente la mezcla de productos que contiene hidrocarburos y se suministra a un equipo de separacion en el que se realiza la separacion del producto.
Por una proporcion elevada de hidrocarburos con longitudes de cadena medias se entiende de acuerdo con la invencion que en el espectro de producto esta aumentada al menos la proporcion de uno de los componentes con 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 o 16 o mas atomos de carbono. La mayoria de las veces esta aumentada la proporcion de al menos dos de estos dos componentes, con frecuencia tambien de tres o mas de tres de estos componentes. En particular, el componente con y+3 atomos de carbono en el espectro de producto aparece reforzado (refiriendose y a la formula del fragmento de olefina que se ha indicado anteriormente). Para el componente principal K1 y los demas componentes K2 - Kx se establece para esto en cada caso el correspondiente componente con y+3 mas tres atomos de carbono que, por consiguiente, sirve en cierto modo de “marcador”. Una mayor proporcion se puede detectar de acuerdo con la invencion de dos modos diferentes, dandose preferencia a la primera alternativa que se explica a continuacion a causa de la accesibilidad mas sencilla a los datos necesarios.
De acuerdo con la primera alternativa se determina una mayor proporcion de hidrocarburos con longitudes de cadena medias del siguiente modo: en primer lugar se establecen para el componente principal K1 y cualquier otro componente K2 a Kx al que se deba recurrir dado el caso (con una proporcion de mas del 5 % en moles) los compuestos de producto b alifaticos que presentan todos y+3 atomos de carbono (es decir, para el componente principal los compuestos de producto bi, para el otro componente K2, los compuestos de producto p2, etc.). En este caso se trata de los compuestos marcadores que presentan una proporcion particularmente elevada, registrandose como compuestos de producto b alifaticos aparte de los compuestos saturados no ramificados solo los compuestos de producto monoinsaturados de la mezcla de productos y tambien solo cuando su parte en peso en la mezcla de productos asciende a mas del 10 %, con respecto al compuesto de producto no ramificado saturado (contenidos menores complican el procedimiento de determinacion para la mayor proporcion de forma innecesaria y tampoco contribuyen de forma significativa al resultado de este procedimiento de determinacion, por tanto, de forma razonada se omiten. Por tanto, los compuestos de producto bx alifaticos con y +3 atomos de carbono se corresponden con un hidrocarburo que resulta de manera formal rompiendo el enlace en posicion b con respecto al doble enlace en el lado opuesto al extremo de la cadena (quedando incluidos tambien los compuestos de producto en los que se debe realizar de manera formal todavia una hidrogenacion o isomerizacion del doble enlace). De acuerdo con la invencion se ha constatado que los compuestos con una longitud de cadena de este tipo se forman con una particular intensidad cuando se usa el material de partida que se ha mencionado anteriormente. La formacion formal mediante ruptura del enlace en posicion b, no obstante, en este caso no se debe entender de manera limitante, sino que se recurre a la misma unicamente para definir los compuestos de producto bx.
Ademas, para el componente principal K1 y cualquier otro componente K2-Kx al que se deba recurrir dado el caso se establecen tambien los correspondientes compuestos de producto 8 que presentan todos y-1 atomos de carbono (es decir, para el componente principal los compuestos de producto 81, para otros componentes dado el caso presentes, los compuestos de producto 82, etc.). Tambien en este sentido se establecen tal como anteriormente para los compuestos de producto b los compuestos de producto alifaticos saturados no ramificados asi como los compuestos de producto alifaticos monoinsaturados no ramificados, siempre que su proporcion molar ascienda a mas del 10 % con respecto a los compuestos de producto alifaticos saturados. Los compuestos de producto 8 se refieren a un componente de producto que se forma en un grado menos intenso o no de forma intensificada y representan, por tanto, un “anti-marcador”. Se corresponden con la fraccion que se forma cuando se produce en posicion a con respecto al doble enlace en el lado del extremo de la cadena del fragmento de producto de forma formal una
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separacion del enlace. De acuerdo con la invention se ha observado que estos compuestos de producto 8 en el material de partida que se ha descrito anteriormente se forma en un grado particularmente reducido (con respecto a los compuestos de producto b).
De acuerdo con la primera alternativa para la determination de la mayor proportion se establecen entonces en una subetapa b) para todos los compuestos de producto bx y 8x establecidos de este modo sus proporciones molares nbx y n8x presentes en la mezcla de producto. En el caso de un material de partida en el que estan presentes un componente principal y dos componentes adicionales se establecen por tanto para los compuestos de producto bi, b2 y b3 sus proporciones nbi, nb2 y nb3 de la mezcla de productos y para 8i, 82 y 83, sus proporciones n8i, n82 y n83.
De acuerdo con la primera alternativa en una subetapa c) se calcula finalmente a partir de todos los compuestos de producto bx la proporcion promediada n^ y para los compuestos de producto 8x, la proporcion promedia ns , usandose la proporcion promedia de acuerdo con la formula para calcular el promedio numero de la masa molar de un polimero, en concreto ” = Si estan presentes un componente principal y dos componentes adicionales
por tanto para los tres compuestos de producto de marcador b, la proporcion promediada n^ se hace dependiente
de la proporcion molar determinada en cada caso del componente principal y de los componentes adicionales en el material de partida y asimismo para el anti-marcador, es decir los compuestos de producto 8, la proporcion
promediada ns de los tres compuestos de producto anti-marcador.
Una mayor proporcion de hidrocarburos con longitudes de cadena medias (es decir hidrocarburos con 8 a 16 atomos de carbono) esta presente de acuerdo con la invencion cuando se cumple que n^ > 1,15 * ns , es decir, que la proporcion media del marcador sea al menos el 15 % superior que la proporcion media del anti-marcador. Preferentemente se cumple que n^ > 1,25 * ns y de forma particularmente preferente que n^ > 1,5 * ns , por tanto la proporcion media del marcador es al menos el 25 % o el 50 % mayor que la del anti-marcador.
De acuerdo con una segunda alternativa se puede detectar una mayor proporcion de hidrocarburos con longitud de cadena media tambien del siguiente modo: como anteriormente en la primera alternativa, para un material de partido
dado se establecen las proporciones promediadas n^ para los compuestos de producto bx del componente principal
y de todos los componentes secundarios dado el caso presentes. A continuation se hidrogena el material de partida mediante catalizador de hidrogeno/paladio de tal manera que se reduce la proporcion de los dobles enlaces en el material de partida en al menos el 95 % (establecimiento mediante el Indice de yodo). Este material se hace reaccionar de forma analoga al procedimiento de acuerdo con la invencion en las mismas condiciones de reaction que el material de partida no hidrogenado hasta dar una mezcla de productos en los que entonces de nuevo para los mismos compuestos de productos b como se determinaron para el material de partida no hidrogenado) se establece
la proporcion promediada n^ #. Entonces se cumple que n^ > 1,15 * n^ # (en el caso de material de partida no
hidrogenado se forma al menos el 15 % del marcador mas). Preferentemente se cumple que n^ > 1,25 * n^ # y de
forma particularmente preferente que n^ > 1,5 * n^ # (es decir que se forma al menos el 25 % o el 50 % mas del marcador).
En el procedimiento de acuerdo con la invencion ofrece por primera vez la posibilidad de obtener con la escision de compuestos tales como grasas y aceites en un catalizador que contiene carbono poroso mediante selection dirigida de material de partida elevados rendimientos en hidrocarburos con longitudes de cadena medias, es decir, hidrocarburos de 8 a 16 atomos de carbono. Los procedimientos segun el estado de la tecnica estan disenados en esencia para escindir grasas y sustancias similares hasta dar hidrocarburos de cadena larga o conducen a productos en los que se observa en mayor medida unicamente una escision del grupo carboxilato de acidos grasos. Los procedimientos segun el estado de la tecnica por tanto se centran en particular en obtener a partir de un material de partida compuestos de hidrocarburos puros al escindirse los heteroatomos de los materiales de partida. Una escision de enlaces carbono-carbono con frecuencia tiene lugar solo en un alcance limitado o incluso es indeseada cuando no se tiene en cuenta que las condiciones de reaccion tambien pueden ser tan drasticas que se formen de forma intensificada solo fracciones con 1 a 4 atomos de carbono. Por el contrario, no se describe que despues de la escision por ejemplo del grupo carboxilato de un acido graso se produzca en mayor alcance (solo) otra rotura de enlace y, por consiguiente, una mayor formation de hidrocarburos con longitudes de cadena medias.
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En el procedimiento de acuerdo con la invention se observo ademas que mediante el empleo dirigido de materiales de partida que contienen dobles enlaces se obtiene un espectro de producto en el que se pueden comprender en un mayor grado los hidrocarburos que se obtienen mediante la rotura de enlaces que son adyacentes a los dobles enlaces. En otras palabras, de acuerdo con la invencion se observo que mediante el empleo de materiales de partida que contienen dobles enlaces se obtienen productos mas cortos que en el caso del empleo de compuestos correspondientes que en lugar de un doble enlace presentan un enlace sencillo, es decir, estan saturados.
De acuerdo con la invencion, finalmente ha resultado que en particular los fragmentos de olefina monoinsaturados son particularmente adecuados para conseguir el espectro deseado de productos. En el caso de compuestos poliinsaturados se puede observar con frecuencia que en las condiciones existentes en la subetapa B) tiene lugar una polimerizacion u otras reacciones qulmicas de los dobles enlaces, de tal manera que en el caso del craqueo de fragmentos de olefina poliinsaturados por norma general no se puede observar una mayor formation de hidrocarburos con longitudes de cadena medias.
El espectro de producto obtenido de acuerdo con la invencion se puede caracterizar de forma particularmente buena mediante las fracciones que se obtienen formalmente mediante rotura del enlace que se encuentra en position p1 con respecto al doble enlace. A diferencia de esto, una rotura de enlace en posicion a2 (comparese con la Figura 1) es esencia menos significativa, de tal manera que el resto de hidrocarburo que queda (hacia el extremo de la cadena) es adecuado como anti-marcador. Ya que en el material de partida esta presente con frecuencia una mezcla, de acuerdo con la invencion se tiene que llevar a cabo un procedimiento matematicamente complejo para poder determinar la proportion de estas fracciones.
Para la explication se hace referencia a las Figuras 1A a 1M. La Figura 1A muestra acido oleico como materia de partida y los enlaces en posicion a1, a2, P1 y p2 con respecto al doble enlace. La Figura 1B muestra la misma molecula con numeration continua de la cadena de carbono. Con el craqueo catalltico segun el estado de la tecnica se esperarla en una mayor medida unicamente una rotura del compuesto en posicion h (comparese con la Figura 1A), de tal manera que resulta un fragmento C17 (comparese con la Figura 1C). Por el contrario, en el procedimiento de acuerdo con la invencion se observa otro espectro de producto; aqul aparte de un producto con 11 atomos de carbono que se obtiene formalmente mediante escision del enlace p1 se observa tambien una mayor formacion de un producto con 10 atomos de carbono que resulta formalmente mediante escision del enlace a1. La Figura 1D muestra los productos que se debe esperar que resultan con la escision del enlace a1, a2, P1 y p2 en la Figura 1A. De los en cada caso dos productos esperados se puede observar en este caso en particular la formacion del producto en cada caso de mayor longitud de cadena, en la Figura 1D, por consiguiente la mayor formacion de productos C10 y C11. Las Figuras 1E a 1H muestran los correspondientes resultados con acido erucico como material de partida (Figura 1E) con la numeracion de acuerdo con la Figura 1F y el producto principal que se debe esperar segun el estado de la tecnica con craqueo catalltico, la fraction C21 (Figura 1G) as! como los productos que se deben esperar con la escision p1, a1, a2 y p2 (Figura 1H). De acuerdo con la invencion se forma en particular C11 y C10 (escision p1 y escision a1). La Figura 1I a 1M muestran finalmente de nuevo el ejemplo con acido palmitoleico (Figura 1I con numeracion Figura 1K), el producto primario que se debe esperar segun el estado de la tecnica con el craqueo (Figura 1L) y los productos de escision que resultan por escision del enlace a1, a2, p1 y p2 (Figura 1M). En este caso se forman en mayor medida los fragmentos C8 y C9 mayor escision p1 y a1.
Como materiales de partida se emplean de acuerdo con la invencion hidrocarburos o mezclas de hidrocarburos que contienen oxlgeno. Como materiales de partida cabe mencionar en particular sustancias de partida biogenicas. Caben mencionar por ejemplo llpidos y compuestos de tipo grasa, entendiendose por sustancias de partida que contienen llpidos y/o compuestos de tipo grasa que las sustancias de partida contienen llpidos y/o constituyentes esenciales de llpidos (tales como mono- y digliceridos) o se componen de los mismos. Los materiales de partida contienen a este respecto de acuerdo con la invencion al menos el 50 % en peso de compuestos de hidrocarburos que contienen oxlgeno insaturados, pudiendose establecer esta proporcion por ejemplo mediante cromatografla de gases. Estos compuestos de hidrocarburos que contienen oxlgeno insaturados contienen los fragmentos de olefina que se han definido anteriormente. Para determinar ahora la proporcion del componente principal y la proporcion de los componentes K2 a Kx adicionales dado el caso relevante se lleva a cabo la determination con ester de metilo de acido graso (“FAME”) conocida por la production de biodiesel de acuerdo con la norma EN14214. En este sentido se pueden establecer entonces tambien para los materiales de partida que contienen aparte de acidos grasos y esteres de acidos grasos tambien otros compuestos de hidrocarburos que contienen oxlgeno insaturados los contenidos de los fragmentos de olefina de acuerdo con la invencion.
Los compuestos de hidrocarburos que contienen oxlgeno insaturados pueden ser compuestos no ramificados o ramificados. Con frecuencia existe una elevada proporcion de compuestos ramificados, ya que la proporcion de los trigliceridos con frecuencia sera elevada. Ademas, tambien distintos fragmentos de olefina contenidos en los materiales de partida individuales pueden estar por completo no ramificados o pueden estar presentes, aparte de no ramificados, tambien ramificados (en el caso particular tambien es concebible emplear solo fragmentos de olefina ramificados). Una ramification de este tipo de los fragmentos de olefina puede consistir en particular que este presente exactamente una ramificacion. Por ejemplo, puede estar presente una ramificacion en forma de grupos metilo en el fragmento de olefina, estando presente esta ramificacion en el subfragmento CxH2x o CyH2y+1.
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De acuerdo con una forma de realizacion, los fragmentos de olefina de los compuestos de hidrocarburo que contienen oxigeno insaturados que se emplean como material de partida y se seleccionan de tal manera que los fragmentos de olefina contienen en esencia un constituyente CyH2y+1 en el que y es al menos 5, en particular al menos 6 y de forma particularmente preferente al menos 7. En esencia en este sentido significa que al menos el 90 % en moles de los fragmentos de olefina estan presentes en esta forma. Con materiales de partida en los que y es al menos 5, al menos 6 o al menos 7 se forman mediante la escision P1 fragmentos de hidrocarburo en los que la longitud de cadena asciende a 8, 9 o 10 atomos de carbono. Se forman por tanto al menos con la escision pi hidrocarburos con longitudes de cadena media.
Para conseguir una elevada proporcion de hidrocarburos con longitudes de cadena medias, la proporcion de los compuestos de hidrocarburo que contienen oxigeno insaturados en el material de partida deberia ser particularmente alta. Ya que se debe partir de que se emplean con frecuencia materiales de partida que contienen una gran proporcion de grasas y aceites, por ejemplo, una proporcion de >75 % en peso de grasas y aceites, por ejemplo >90 % en peso de grasas y aceites, tambien la determinacion con ester de metilo (que se usa como se ha explicado anteriormente en la produccion de biodiesel) puede servir para caracterizar materiales de partida que son particularmente adecuados para la obtencion de hidrocarburos con longitudes de cadena medias. Por tanto, de acuerdo con una forma de realizacion los acidos grasos monoinsaturados contenidos en el material de partida con al menos 14 atomos de carbono en todos los acidos grasos contenidos en el material de partida son al menos el 30 % en moles, particularmente al menos el 50 % en moles, por ejemplo al menos el 75 % en moles.
Por un catalizador poroso a base de carbono de acuerdo con la invencion se entiende una sustancia cuya superficie posee poros accesibles para el material de partida que se va a convertir o para los compuestos contenidos en su interior y que estan en disposicion de escindir el material de partida o los compuestos contenidos en su interior o respaldar cataliticamente la escision. Como catalizadores en ese sentido cabe mencionar en particular materiales que contienen carbono de poro fino (es decir, sustancias con poros con un diametro menor o igual 20 pm). De los mismos de acuerdo con la invencion se prefieren sustancias que contienen mesoporos y/o microporos y/o submicroporos (de acuerdo con la definicion de IUPAC, los mesoporos tienen un diametro de poro de 2-50 nm, los microporos un diametro de poro de 0,4-2 nm y los submicroporos un diametro de poro de <0,4 nm). Ademas se consideran como catalizadores porosos en particular catalizadores que se componen en esencia de carbono y otros catalizadores a base de carbono. Por “a base de carbono” se entiende de acuerdo con la invencion que (en relacion con superficie y duracion de la reaccion) al menos el 90 % de la superficie cataliticamente activa durante la realizacion de la etapa B) se compone de carbono y/o de hidrocarburos aromaticos policiclicos. Con frecuencia al menos el 99 % de la superficie cataliticamente activa y frecuentemente tambien toda la superficie cataliticamente activa se compondra de carbono. Este criterio se cumple con catalizadores que se componen en esencia de carbono al igual que en catalizadores que se componen en esencia de sustancias inorganicas por norma general cuando la duracion de la etapa B) (y por tanto el tiempo de empleo del catalizador) asciende al menos a 30 minutos. Por “que se compone en esencia de” se entiende un catalizador que presenta al menos el 90 % en peso, en particular al menos el 95 % en peso de sustancias inorganicas o carbono.
Por una puesta en contacto del material de partida en ausencia de oxigeno se puede entender de acuerdo con la invencion tambien que aparte de los materiales de partida y dado el caso gas inerte por norma general no se suministran gases adicionales al reactor. En particular no se suministra al reactor en caso general medio de hidrogenacion alguno, tal como se emplea por ejemplo, durante el hidrocraqueo. Independientemente de esto, durante la subetapa B), no obstante debido a la reaccion del material de partida con el catalizador se puede producir un espectro de producto en el que estan presentes compuestos que poseen ellos mismos a su vez un caracter reductor (por ejemplo monoxido de carbono). De acuerdo con una forma de realizacion de la invencion, los fragmentos de olefina (de acuerdo con la Formula I) presentes en los compuestos de hidrocarburo que contienen oxigeno insaturados con al menos 14 atomos de carbono presentan una proporcion de >75 % en moles de componentes K para los que se cumple que x > 4. La proporcion de los componentes K se determina como se ha explicado anteriormente en este sentido. De acuerdo con esta forma de realizacion, por tanto, en el material de partida existe una mayor proporcion de los dobles enlaces en las cadenas de hidrocarburos en los que entre el heteroatomo unido al atomo C1 y el doble enlace estan presentes al menos 6 atomos de carbono. En estos compuestos se puede definir entonces un “anti-marcador” adicional. En este sentido se trata de los compuestos de producto ex alifaticos que poseen y+6 atomos de carbono. Tambien en ese caso se cumple igual que anteriormente que, como compuestos de producto £x alifati cos se registran en primer lugar los compuestos de producto saturados no ramificados y ademas todos los compuestos de producto alifaticos monoinsaturados como y+6 atomos de carbono cuya proporcion molar asciende al menos al 10 % de la cantidad del compuesto de producto saturado con y+6 atomos de carbono. No obstante, estos compuestos de producto £x pueden servir solo en caso de materiales de partida con x > 4 como “anti-marcador” ya que con un menor x se produce una alteration mediante productos de escision de la escision en exclusiva en la position h (comparese con la Figura 1A, 1E y 1I), es decir por el producto que se forma por la mera descarboxilacion en el que todavia no se ha producido ninguna escision de un enlace cerca del doble enlace. La determinacion de los compuestos de producto £x a este respecto se realiza de acuerdo con la primera alternativa explicada en el presente documento para la determinacion de una mayor proporcion de hidrocarburos con longitudes de cadena media.
De acuerdo con esta primera alternativa entonces dado el caso tambien el segundo “anti-marcador” puede servir para la caracterizacion de una mayor proporcion de las longitudes de cadena medias. Tambien para los compuestos de producto ex se puede determinar entonces como anteriormente (de acuerdo con la primera alternativa) la proporcion nex del componente principal y de los componentes adicionales K2 a Kx dado el caso presentes y tambien
5 se puede establecer la proporcion promedio ne . Cuando se recurre a los compuestos de producto ex como anti-
marcador entonces se cumple adicionalmente que np > ne (por lo tanto, la proporcion media de los componentes de marcador es mayor que la proporcion media del segundo componente anti-marcador). En la mayorla de los casos se cumple ademas que np > 1,15 * ne (es decir, la proporcion del marcador es al menos el 15 % superior a la del
segundo anti-marcador) y en la mayorla de los casos se cumple ademas que np > 1,25 * ne y tambien con
10 frecuencia que np > 1,5 * ne (es decir, la proporcion del marcador es al menos 25 % o 50 % superior a la del anti-
marcador).
De acuerdo con una forma de realizacion alternativa se puede usar tambien un segundo marcador. De acuerdo con la invencion se ha mostrado que no solo los compuestos de producto con y+3 atomos de carbono se forman en un 15 mayor grado, sino que la mayorla de las veces tambien los compuestos de producto con y+2 atomos de carbono
(aunque con frecuencia la proporcion media de los compuestos de producto con y+2 atomos de carbono es menor que la de los compuestos de producto con y+3 atomos de carbono). Como se ha descrito anteriormente para el marcador en la primera alternativa para la determinacion de la mayor proporcion y los hidrocarburos con longitudes de cadena media, tambien para el segundo marcador los compuestos de producto gx alifaticos no ramificados y 20 saturados o monoinsaturados con y+2 atomos de carbono (que a su vez se determinan como se ha definido anteriormente o que se registran o no se registran con respecto a los compuestos de producto insaturados) la proporcion ngx para el componente principal K1 y los componentes adicionales K2 a Kx presentes dado el caso en
cada caso se determinan y a partir de esto se establece la proporcion promediada n^. Si se recurre tambien al
segundo marcador, entonces se cumple adicionalmente que n^ > ns y (siempre que la proporcion de los
25 componentes K con x > 4 en los fragmentos de olefina > 75 % en moles) tambien ng > ne . Por tanto, la proporcion del segundo marcador es mayor que la del anti-marcador y del segundo anti-marcador. Ademas, en la mayorla de los casos se cumple ademas que nf > 1,15 * ns , en particular nf > 1,25 * ns e independientemente de esto
siempre que los componentes ex dado el caso se registran tambien n^ > 1,15 * ne , en particular n^ > 1,25 * ne .
(Por tanto, la proporcion del marcador en la mayorla de los casos es un 15 % o un 25 % mayor que la del anti- 30 marcador e independientemente de esto no obstante la mayorla de las veces adicionalmente a esto tambien la
proporcion del segundo marcador es el 15 % o el 25 % superior que la del segundo anti-marcador). En la mayorla de
los casos se cumple ademas que n^ > 1,25 * ns y n^ > 1,25 *ne .
De acuerdo con otra forma de realizacion se pueden registrar tambien los compuestos de producto kx y lx (de 35 acuerdo con la primera alternativa anterior para la determinacion de la mayor proporcion de hidrocarburos con longitudes de cadena medias), refiriendose kx a los compuestos de producto con y+1 atomos de carbonos y lx a los compuestos de producto con exactamente y atomos de carbono. Tambien este caso se registran a su vez solo los compuestos de producto alifaticos saturados no ramificados y dado el caso de acuerdo con la presente instruccion tambien los compuestos de producto alifaticos no ramificados monoinsaturados. Tambien a partir de esto se puede
40 establecer de nuevo la proporcion promedia nk o nx . Tambien para estos compuestos de producto se cumple
entonces que nk > ns y adicionalmente nx > ns . En la mayorla de los casos, no obstante, la proporcion nx es
menor que np y con frecuencia adicionalmente tambien la proporcion nk < nx . Con frecuencia se cumple de forma
adicional independientemente de esto tambien que nk < np y con frecuencia tambien que nk < nx . En otras
palabras, con frecuencia se puede observar que la proporcion de los compuestos de producto p es mayor que la de 45 los compuestos de producto l y ademas tambien la mayorla de las veces es mayor que la de los compuestos de producto k y la de los compuestos de producto l. Dependiendo del material de partida dado el caso no obstante tambien la proporcion de los compuestos de producto k, l y/o g puede ser mayor que la de los compuestos de producto p. Para la caracterizacion de la mezcla de productos y tambien de la mayor proporcion de las longitudes de cadena medias no obstante ha resultado razonable seleccionar los compuestos del producto p como marcador, ya
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que estos en la mayorla de los casos poseen la mayor proporcion.
De acuerdo con otra forma de realization, el material de partida facilitado en la etapa A) se selecciona del grupo compuesto por grasas, aceites, acidos grasos, esteres de acidos grasos, talloil, monogliceridos, digliceridos, alcoholes y polioles as! como mezclas de los anteriores materiales entre si, as! como la mezcla de los materiales mencionados con otras sustancias, estando presentes no obstante los materiales que se han mencionado anteriormente como componente principal (es decir con mas del 50 % en peso). Los materiales de partida pueden contener ademas terpenos, tales como por ejemplo carotinoides o escualeno. Como materiales de partida son adecuados aqul en particular materiales de partida de base bio, preferentemente grasas y aceites de base bio que presenta la proporcion requerida de fragmentos de olefina.
Por grasas y aceites se ha de entender a este respecto de acuerdo con la invention lo siguiente: productos solidos, semisolidos o llquidos del cuerpo vegetal o animal que ademas la mayorla de las veces son mas o menos viscosos, que qulmicamente se componen en esencia de mezclas de trigliceridos de acidos grasos con al menos 14 atomos de carbono as! como reducidas proporciones de otras sustancias. En esencia en este caso significa que al menos el 75 % en peso, pero con frecuencia al menos el 90 % en peso, por ejemplo, estan presentes al menos el 95 % en peso. Aparte de los trigliceridos pueden estar presentes por ejemplo acilllpidos (por ejemplo esteres de esterol) y componentes que no pueden formar sales. Ademas pueden estar presentes tambien constituyentes extranos (xenobioticos) tales como aceites minerales, plastificantes y/o biocidas, que a causa de su caracter lipofilo se acumulan en la grasa. Las grasas son sustancias solidas o semisolidas hasta 20 °C los aceites son llquidos a estas temperaturas. Junto con los “compuestos similares a las grasas” (anteriormente lipoides), las grasas y los aceites se compilan en el grupo de los llpidos.
Por un acido graso se entiende de acuerdo con la invencion cualquier acido carboxllico alifatico, saturado o insaturado que en un caso particular tambien puede estar ramificado.
De acuerdo con una forma de realizacion, los materiales de partida que se facilitan en la etapa A) se pueden componer al menos en parte o por completo de sustancias de desecho, productos de acoplamiento industriales y/o de materias primas renovables. Como alternativa, los materiales de partida se pueden preparar tambien a partir de las sustancias que se han mencionado anteriormente. En muchos casos se usaran materiales de partida que se han preparado a partir de materias primas renovables o que son las propias materias primas renovables ya que en este caso se puede realizar un cultivo o selection dirigido de sustancias que presentan la proporcion requerida de fragmentos de olefina.
De acuerdo con una forma de realizacion, por tanto, el material de partida puede estar seleccionado de algas, cianobacterias, bacterias y/u otras plantas con una elevada proporcion de acidos grasos monoinsaturados. Como alternativa, los materiales de partida tambien se pueden preparar a partir de algas, bacterias y/u otras plantas con una elevada proporcion de acidos grasos monoinsaturados.
Se puede conseguir una proporcion particularmente alta de fragmentos de olefina que se corresponden con la anterior medida mediante cultivo de las plantas o el uso de variedades vegetales especiales; como alternativa no obstante se puede realizar tambien una modification genetica dirigida de algas, cianobacterias, bacterias u otras plantas. Entonces se puede conseguir no solo la proporcion requerida de acuerdo con la invencion del 50 % en peso de compuestos de hidrocarburos que contienen oxlgeno insaturados, sino incluso una proporcion de al menos el 75 % en peso, por ejemplo al menos el 90 % en peso o en un caso particular incluso al menos el 95 % en peso.
De acuerdo con una forma de realizacion, la proporcion de uno, dos o tres acidos seleccionados del grupo compuesto por acido oleico, acido palmitoleico, acido erucico con respecto a todos los acidos grasos contenidos en el material de partida o esteres de acidos grasos asciende al menos al 50% en moles, en particular al menos el 75% en moles. Dado el caso, en los al menos 50% en moles, en particular al menos 75% en moles como alternativa o adicionalmente puede estar contenidos tambien uno o varios acidos que forman acido oleico, acido palmitoleico, acido erucico durante el calentamiento, durante la etapa B) (por ejemplo acido rinoleico).
Los acidos grasos mencionados estan contenidos en grandes cantidades tambien en determinados materiales de partida ya disponibles. Asl, el aceite de girasol de alto contenido en oleico contiene una proporcion muy alta de acido oleico, determinadas variedades de colza, una proporcion muy alta de acido erucico y adicionalmente acido oleico (por ejemplo, la colza usada hasta comienzo de los anos 70 que a causa de su elevada proporcion en acido erucico apenas se pudo usar como alimento y alimento para animales) y cianobacterias una proporcion muy alta de acido palmitoleico y/o acido graso correspondiente con 16 atomos de C que presenta un doble enlace cis en position 7. Finalmente cabe mencionar tambien el aceite de cardo con alto contenido en oleico con una proporcion de acidos grasos monoinsaturados que se encuentra por encima de 70%.
De acuerdo con otra forma de realizacion, el procedimiento de acuerdo con la invencion se lleva a cabo de tal manera que previamente ya se han retirado sustancias valiosas del material de partida empleado en la etapa A). Por tanto, el material de partida entonces es un material preparado a partir de sustancias de deshecho, productos de acoplamiento industriales y/o materias primas regenerables y no se emplea directamente. Como sustancias valiosas
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se pueden separar a este respecto en particular acidos grasos polinsaturados y/o sustancias acompanantes de grasa. Como ya se ha explicado anteriormente, la mayoria de los casos a partir de acidos grasos poliinsaturados no se puede conseguir el espectro de producto deseado con una mayor proporcion de hidrocarburos con longitudes de cadena medias, ya que los mismos establecen reacciones secundarias indeseadas en la etapa B). Por lo tanto se puede separar, por ejemplo para la produccion alimentaria de los materiales de partida. Una separation se puede realizar por ejemplo mediante el procedimiento descrito en el documento EP 2 072 102 B1. Este procedimiento es particularmente adecuado, no obstante, para la separacion de sustancias acompanantes de grasa, es decir, sustancias que pueden aparecer en reducida concentration, pero que poseen un elevado valor del mercado en forma pura. Como representantes importantes de sustancias acompanantes de grasa cabe mencionar en particular tococromanoles, carotinoides, esteroles, lecitina y glucosinolatos. Con respecto a definiciones adicionales de sustancias acompanantes de grasa y un posible procedimiento para su separacion se hace referencia en su totalidad al documento EP 2 072 102 B1.
De acuerdo con otra forma de realization se pueden emplear como catalizadores porosos a base de carbono de acuerdo con la invention en particular catalizadores que estan seleccionados del grupo compuesto por carbones activados, tamices moleculares de carbono, coques activados, nanotubos de carbono y mezclas de estas sustancias entre si o mezclas de estas sustancias con sustancias inorganicas, en particular, oxidos de aluminio, zeolitas, perovskitas, arcillas (clays- por ejemplo filosilicatos, por ejemplo, saponitas) y/o cloruro de cinc o incluso otros materiales porosos o no porosos. Los oxidos de aluminio, zeolita, perovskita y arcillas (clays) pueden tener origen natural y/o sintetico. Todos los catalizadores anteriores tienen en comun que poseen una gran superficie. En parte, en los catalizadores existen centros acidos que pueden ser ventajosos para una escision de enlaces.
En la etapa de proceso B) se puede controlar de forma particularmente buena cuando se emplean carbones activados. En este sentido es posible tanto un ajuste de los tamanos de poro y distribucion de poro como un dopado o impregnation especifico de la superficie del catalizador para influir de forma dirigida en el procedimiento de craqueado. Los tamanos de poro se pueden ampliar por ejemplo mediante activation del carbon activado. Asi, mediante metodos de activacion fisicos (por ejemplo, activacion con vapor de agua) se pueden obtener poros que se obtienen mediante ensanchamiento de submicroporos y microporos muy pequenos. Mediante activacion quimica se pueden obtener poros de tamano incluso mayor (en particular una mayor proporcion de mesoporos). Mediante activacion quimica o fisica se degrada selectivamente una parte del carbono, por lo que se produce la estructura deseada de poros. Con la activacion con gas (activacion fisica) se activa dado el caso despues de un proceso de coquizacion el material de partida de catalizador a 800-1000 °C en una atmosfera de vapor de agua y/o dioxido de carbono. A este respecto se clasifica una parte del carbono y se generan poros que forman una gran superficie interna. Con la activacion quimica se usan por ejemplo acido fosforico, cloruro de cinc u otros materiales deshidratados. Ademas se pueden emplear tambien activados directos en los que a diferencia del carbon activado conformado, en cuyo caso un carbono provisto en primer lugar se mezcla en forma de polvo con un aglutinante, a lo cual siguen una conformation y dado el caso un secado, una carbonization y una activacion, se obtienen granulados activados directamente a partir del soporte de carbono mediante trituration y activacion en una etapa de carbonizacion dado el caso intercalada. Aqui se obtienen tamanos de poros medios que se encuentran entre los de carbonos activos activados quimica y fisicamente.
Son particularmente adecuados para el procedimiento de acuerdo con la invencion en particular catalizadores porosos con una elevada proporcion en microporos (radios de 0,2 - 0,4 nm), es decir, una proporcion de microporos que contribuye con al menos 800 m2/g a la superficie BET.
De acuerdo con una forma de realizacion se produce un dopado y/o impregnacion del catalizador poroso con un segundo catalizador. En este sentido, por dopado se entiende que el segundo catalizador se anade al catalizador poroso durante su produccion, de tal manera que en el catalizador poroso terminado existe una distribution homogenea del segundo catalizador. Frente a esto, durante la impregnacion se produce un tratamiento del catalizador poroso ya terminado con un material que contiene el segundo catalizador o se compone del mismo, de tal manera que el segundo catalizador esta presente solo sobre la superficie (tambien la superficie de poro) del catalizador poroso. Mediante un dopado y/o una impregnacion se pueden incorporar, por tanto, de forma dirigida sustancias quimicamente activas en el sistema de poros o la matriz del catalizador, que pueden modificar las reacciones quimicas en el catalizador. Como sustancias de dopado o impregnacion se pueden introducir en particular sustancias que actuan ellas mismas de nuevo cataliticamente; como alternativa se pueden introducir tambien sustancias que modifican las propiedades del catalizador poroso (por ejemplo, el valor de pH). En funcion del procedimiento usado se modifican a este respecto asimismo las propiedades fisicas y de adsorcion del catalizador poroso. Para retirar sustancias perjudiciales del material de partida, de acuerdo con una forma de realizacion del procedimiento de acuerdo con la invencion se pueden anadir al catalizador poroso de acuerdo con la invencion segundos catalizadores que sirven para retirar estas sustancias perjudiciales o sustancias extranas o para transformarlas en gases que se puedan separar. Por ejemplo, los catalizadores que contienen oxido de manganeso pueden transformar el azufre contenido en el material de partida. En relation con el procedimiento de preparation de catalizadores dopados de este modo con un segundo catalizador asi como de los posibles segundos catalizadores se hace referencia al documento WO 2007/137856 A2 (que, no obstante, en lugar de “segundos catalizadores”) hablan de sustancias de dopado. A este documento se hace referencia en su totalidad.
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De acuerdo con una forma de realizacion, el procedimiento de acuerdo con la invencion se lleva a cabo de tal manera que se suministran las sustancias de partida en forma liquida al reactor de conversion. Esto tiene la ventaja de que no es necesario pasar con elevado consumo de energia el material de partida no convertido a la fase gas (o fase vapor). No obstante, esta variante requiere la mayona de las veces presiones > 2000 hPa.
De acuerdo con una forma de realizacion alternativa, el material de partida en la fase vapor o gas se traspasa al reactor de conversion. Por ejemplo, para esto es adecuado un aparato combinado de reaccion y transicion de fase en el que se produce una evaporacion del material de partida y/o una descomposicion del material de partida en productos evaporables y una evaporacion del material de partida descompuesto. En el marco de la presente solicitud, esto se denomina evaporador. En un evaporador de este tipo pueden tener lugar ya incluso las primeras reacciones de craqueado, en particular cuando se emplean moleculas con grandes pesos moleculares. Por ejemplo, en este sentido cabe mencionar trigliceridos; pero incluso con compuestos evaporables de forma no descompuestos se pueden realizar ya los primeros procesos de craqueo. Por consiguiente de acuerdo con una forma de realizacion el procedimiento se puede llevar a cabo de tal manera que la reaccion de craqueo en si no tenga lugar hasta en el reactor de conversion y en el evaporador tengan lugar el menor numero posibles de procesos de craqueo. Para esto, el proceso de evaporacion se puede llevar a cabo de tal manera que se pretrata el material de partida (por ejemplo hasta saponificarse trigliceridos hasta dar esteres de acidos grasos simples) o al calentarse el material de partida tan lentamente que ciertamente se produce justo una evaporacion, pero todavia ninguna descomposicion. Ademas se puede seleccionar la temperatura de pared media del evaporador de tal manera que se corresponda con la temperatura momentanea de evaporacion o descomposicion.
En otra forma de realizacion, el procedimiento de acuerdo con la invencion se puede llevar a cabo de tal manera que la puesta en contacto del material de partida con el catalizador poroso se produzca en presencia de agua y/o un material que libere agua. Gracias a la adicion de agua o materiales que liberan agua es posible una prolongacion del periodo de aplicacion del catalizador. Por tanto, la adicion de agua es razonable en particular en caso de procedimientos que se vayan a llevar a cabo de manera continua. Preferentemente deberia estar contenida al menos tanta agua que con respecto a los materiales de partida 25 que se van a convertir este presente al menos un equivalente molar de agua (en forma libre o en forma de sustancias que liberan agua). De forma muy general, por material que libera agua se entiende una sustancia o mezcla de sustancias que contiene agua unida que se puede liberar o una sustancia o mezclas de sustancias que mediante una reaccion quimica, por ejemplo, una reaccion de condensacion, forma agua (por ejemplo glicerina).
La adicion de agua se puede realizar en particular introduciendo una corriente de agua o vapor en el reactor de conversion. En lugar de agua, en este caso se pueden usar tambien sustancias que contengan agua o sustancias que escindan agua en las condiciones de reaccion existentes en el reactor de conversion. El agua, la mezcla que contiene agua o el material que libera agua se puede anadir tambien a las sustancias de partida. Con frecuencia ya esta contenida agua tambien en las sustancias de partida. Finalmente se puede anadir el agua o el material que libera agua tambien a la corriente de gas inerte.
Como reactor de conversion se puede emplear un horno discrecional que se puede calentar de forma adecuada. La conversion se puede realizar de forma continua o no continua. En este sentido, por funcionamiento continuo se debe entender que el suministro de materiales de partida se realiza de forma continua. En particular, se pueden anadir los materiales de partida en forma de gas o en forma de vapor. Como reactores de conversion se consideran por tanto reactores de lecho fijo de cualquier tipo constructivo, lechos moviles, reactores de corriente de arrastre, reactores de lecho fluidificado estacionarios y de circulation (inclusive mezcladores por chorro), generadores de parrilla giratoria, hornos de cuba, hornos de niveles, hornos rotativos tubulares o reactores de bandeja.
El catalizador poroso puede estar dispuesto en el reactor de conversion de forma discrecional de tal manera que las sustancias que se vayan a convertir puedan atravesar el catalizador o pasar por encima del mismo. El contacto de los materiales partida liquidos o en forma de vapor con el catalizador poroso se puede realizar de una forma adecuada discrecional, por ejemplo mediante pulverization de material partida Kquido, frio o calentado o al conducirse una corriente de gas con sustancias de partida gaseosas o en forma de vapor a traves del lecho. En algunos casos se podra poner tambien una sustancia de partida solida directamente sobre el catalizador calentado o directamente en el reactor de conversion. El catalizador se puede anadir asimismo de forma continua o de forma discontinua.
Para la inertization del espacio de reaccion, el mismo previamente se deberia haber lavado con un gas portador. Como gas portador se considera en particular un gas inerte (tal como nitrogeno o dioxido de carbono), agua o vapor de agua o una mezcla de CO/CO2.
De acuerdo con otra forma de realizacion se lleva a cabo el procedimiento a una presion de al menos 20 hPa. Por norma general, ademas una presion de 20.000 hPa es un limite superior razonable para la presion. Con frecuencia, no obstante, el procedimiento se lleva a cabo a presiones reducidas de al menos 500 hPa o a presiones elevadas hasta 3.000 hPa (refiriendose reducidas/aumentadas a la presion normal de 1.013 hPa). En particular ha resultado adecuada una selection de la presion que se encuentra entre 700 y 1.300 hPa, por ejemplo entre 800 y 1200 hPa.
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De acuerdo con una forma de realizacion se ajusta el caudal masico inicial (es decir, la corriente hacia el material de partida pasada la parte vapor o gas) de acuerdo con al menos una, en particular de acuerdo con las tres relaciones siguientes:
- El caudal masico inicial por volumen vaclo de espacio de reaccion (es decir por volumen de la carga de catalizador que comprende solido de catalizador, volumen de poro e intersticios de catalizador) es 1,5 a 9 g/(l * min), en particular de 2 a 8 g/(l *min), por ejemplo de 4 a 6 g/(l *min).
- El caudal masico inicial por masa de catalizador es de 2 a 30 mg/(l *min), en particular de 6 a 18 mg/(l *min), por ejemplo de 9 a 13,0 mg/(l *min).
- El caudal masico inicial por masa de catalizador [g] por superficie de catalizador [m2/g] (superficie de BET) es de 1 a 20 g/(min * m2), en particular 4-16 g/(min * m2), por ejemplo 8-12 g/(min * m2).
De acuerdo con una forma de realizacion, las temperaturas de reaccion durante la etapa B) se encuentran en particular en 250-600°, por ejemplo 300-600 °C, de forma particularmente preferente entre 330 y 550 °C, por ejemplo, 350 °C y 500 °C, con frecuencia tambien 330-450 °C. Ademas, la temperatura en el reactor se seleccionada con frecuencia de tal manera que se encuentra como maximo 30 °C, en particular como maximo 15 °C por encima de la temperatura de evaporacion existente momentaneamente para el material de partida a la presion operativa seleccionada. Por ello se consigue un elevado rendimiento de producto llquido y se evita una descomposicion termica adicional de los productos de craqueo secundario.
Para mantener lo mas reducida lo posible una descomposicion termica con reacciones en la fase de gas se puede trabajar a presion normal o por debajo de presion normal. Para esto, la presion se reduce hasta que a temperaturas entre la temperatura de evaporacion y 15 o por encima de 30 °C se observa todavla justo un craqueado primario y secundario (habiendose de entender por el craqueo primario la descarboxilacion). Con respecto a una temperatura de reactor que se encuentra 15 o 30 °C por encima de la temperatura de evaporacion por tanto se define como temperatura de evaporacion de acuerdo con la invencion la temperatura a la que se evaporan al menos el 90% en peso de los acidos grasos y gliceridos contenidos en el material de partida o pasa a la fase de gas con descomposicion. Preferentemente, el procedimiento ademas se lleva a cabo de tal manera que al reactor llega la menor cantidad posible o nada de material de partida llquido o producto de descomposicion llquido que se origina desde el material de partida.
De acuerdo con otra forma de realizacion antes o despues de la etapa parcial C) se realiza una hidrogenacion y/o isomerizacion de los hidrocarburos contenidos en la mezcla de producto. Tambien por ello puede influirse de manera dirigida en el espectro de producto de modo que ya no se presenta mas una mezcla de hidrocarburos saturados o insaturados o dado el caso tambien de ramificados y no ramificados en el espectro de producto sino solamente hidrocarburos saturados y/o una proporcion mayor de hidrocarburos ramificados.
Una hidrogenacion que se realiza simultaneamente con la etapa B) es posible de acuerdo con el estado de la tecnica, aunque en el presente caso llevarla a un envenenamiento rapido de los catalizadores de hidrogenado. Por ello de acuerdo con la invencion se lleva a cabo una hidrogenacion, siempre que se desee, a continuacion de la etapa B) o C). La hidrogenacion se realiza en este caso en particular mediante una reaccion con un donador de hidrogeno en el que se origina una forma deshidrogenada del donador de hidrocarburo (p.ej. naftaleno a partir de decalina o naftaleno a partir de tetrahidronaftaleno). El donador de hidrogeno puede anadirse en forma de gas o llquida, por ejemplo mediante inyeccion de decalina llquida en la mezcla de producto en forma de gas que se obtuvo segun la etapa B) o C).
Otros donadores de hidrogeno adecuados son hidroindoles (p.ej. tretrahidroindol o dihidroindol, indano (que se deshidrogeniza hasta dar lugar a indeno) hidroquinolina o sistemas aromaticos con grupo etilo que se convierte para dar lugar a un grupo vinilo mediante la escision de hidrogeno (p.ej. etilbenceno o etilnaftaleno).
En el caso individual puede emplearse tambien un donador de hidrogeno que reacciona fundamentalmente con compuestos insaturados de cadena corta (pero no compuestos insaturados de cadena larga) de manera que ya puede anadirse al material de partida en la etapa A) y entonces reacciona selectivamente con los productos del craqueo secundario (es decir los hidrocarburos de longitud de cadena media) de manera que se forman alcanos. En particular son adecuados los donadores de hidrogeno de este tipo para poder llevar a reaccion enlaces dobles terminales. Tales enlaces dobles terminales pueden originarse en particular con escisiones a1 y a2 (comparese figura 1A, 1E y 1l).
De acuerdo con otra forma de realizacion, el procedimiento de acuerdo con la invencion se lleva a cabo de tal manera que se produce una regeneration del catalizador, en particular, despues que se haya realizado la etapa B). En este caso, la regeneracion del catalizador se puede realizar en el reactor usado para la etapa B) o un reactor externo. Durante la etapa B) se pueden producir deposiciones en las superficies internas y externas del catalizador. Cuando estas son evaporables, mediante un sencillo aumento de temperatura hasta por encima de la temperatura de evaporacion, dado el caso respaldado por una disminucion de presion y/o una corriente de gas portador se puede conseguir ya una regeneracion del catalizador. Sin embargo, la mayorla de las veces las deposiciones en caso de las temperaturas tecnicamente relevantes no son evaporables y estan presentes por ejemplo en forma de carbono.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
Los catalizadores que contienen carbono por tanto se tratan posteriormente de tal manera que mediante una reactivacion consiguen de nuevo sus propiedades de catalizador. Una reactivacion de este tipo de acuerdo con el estado de la tecnica puede ser por ejemplo una nueva activacion con vapor agua, dioxido de carbono y en casos particulares incluso con oxlgeno. A este respecto se puede emplear adicionalmente un gas inerte (por ejemplo nitrogeno) como gas portador y de dilucion. En funcion de las propiedades del catalizador que contiene carbono y segun las condiciones de reactivacion, en el catalizador regenerado se pueden conseguir, o incluso no, desviaciones del espectro de poros del catalizador reciente. En caso de una conduccion erronea de la reaccion se pueden producir tambien desviaciones indeseadas.
De acuerdo con otra forma de realizacion, el procedimiento se lleva a cabo de tal manera que en la etapa B) se emplea un catalizador al menos parcialmente regenerado. Para garantizar un funcionamiento continuo tambien con respecto al catalizador, la reaccion se puede llevar a cabo de tal manera que la etapa B) transcurra en varios reactores que se pueden controlar individualmente, de los cuales al menos uno se conduce en el estado operativo “reaccion” y al menos uno en el estado operativo “regeneracion”. Las formas operativas de reactores individuales entonces se cambian por turnos. Por ejemplo, con una cantidad de m reactores en el estado de conexion 1, el reactor 1 se puede calentar (o enfriar) a la temperatura de funcionamiento, al reactor 2 se puede conducir reactante evaporado fresco, en el reactor 3 puede tener lugar la reaccion de conversion en si y en el reactor 4 se puede realizar una separacion de los productos formados y un suministro a un equipo de separacion. En el reactor 5 y dado el caso otros reactores existentes necesarios para la regeneracion se pueden desarrollar entonces las 1 a n etapas de regeneracion. Despues de la regeneracion se puede anadir dado el caso catalizador fresco.
Mediante una conduccion de este tipo del procedimiento se conduce el reactante fresco sobre el catalizador recien regenerado y, siempre que la etapa de reaccion B) tenga lugar en varios reactores, la mezcla de reactante-producto que casi ha terminado de reaccionar sobre un catalizador que se encuentra justo antes de la regeneracion. Pero como alternativa el procedimiento se puede llevar a cabo tambien de tal manera que se conduzca la mezcla de reactante-producto que casi ha terminado de reaccionar sobre el catalizador recien regenerado y el reactante fresco sobre el catalizador que se encuentra justo antes de la regeneracion. Evidentemente tambien es posible retirar en la etapa intermedia corrientes parciales de los reactores individuales o alimentarlas a los mismos. Adicionalmente se puede realizar tambien en un reactor una descarga del catalizador de tal manera que tenga lugar una regeneracion externa y se puede introducir catalizador regenerado o fresco en el reactor. En caso extremo, las etapas contiguas de reaccion o regeneracion tambien pueden coincidir de tal manera que toda la reaccion se lleve a cabo en un primer reactor, y toda la regeneracion en un segundo reactor.
El procedimiento de acuerdo con la invencion de acuerdo con una o varias de las formas de realizacion que se han descrito anteriormente en particular se puede usar para usar los hidrocarburos obtenidos de longitud de cadena media como combustible de aviacion o para emplearlos para la produccion de combustible de aviacion. Los hidrocarburos de longitud de cadena media formados con el presente procedimiento son adecuados excelentemente para combustibles de aviacion (que habitualmente poseen un punto de ebullicion de 160-290 °C), en particular combustibles de aviacion de acuerdo con la norma en vigor Jet-A1 no solo a causa de su punto de ebullicion, sino tambien debido al hecho de que, cuando no se separan en el equipo de separacion esta contenida tambien siempre una cierta proporcion de compuestos aromaticos en el espectro de producto formado. El bio-queroseno producido segun el estado de la tecnica de segunda generacion en primer lugar no contiene compuestos aromaticos, ya que los mismos se hidrogenan durante el procedimiento de produccion. Por tanto, para el queroseno los mismos se tienen que volver a anadir. Para la produccion de este bio-queroseno de segunda generacion se hidrogenan aceites vegetales, mientras que en el presente procedimiento con materiales de partida vegetales no tiene lugar ninguna hidrogenacion, sino mas bien un proceso de craqueo, de tal manera que se obtiene un espectro de producto completamente diferente. Ademas se puede seleccionar el material de partida de acuerdo con el presente procedimiento de tal manera que esten presentes sustancias que contienen azufre. El queroseno empleado a dla de hoy habitualmente contiene una cierta proporcion de azufre que sirve de lubricante (con frecuencia, la proporcion de azufre asciende a 3000 ppm). Si ahora en el procedimiento de acuerdo con la invencion se selecciona material de partida que contiene azufre, el azufre se puede destilar conjuntamente por ejemplo en forma de aceites de mostaza y por tanto esta presente automaticamente en el espectro de producto.
Resultan otros ejemplos de realizacion y perfeccionamientos ventajosos de la invencion, a continuacion, sin limitar la generalidad, a partir de los Ejemplos y las Figuras 2 a 4.
Ejemplo 1 - Uso de acido oleico como el material de partida
Se ponen 316 g de acido oleico distribuidos uniformemente a lo largo de 4 h con una temperatura de precalentamiento de 70 °C en un tubo de evaporador acodado a una temperatura de 425 °C. Los vapores producidos se conducen en una corriente dirigida hacia abajo sobre un catalizador de lecho fijo. Como catalizador de lecho fijo se emplean 80 g de un carbon activado en grano activado con vapor de agua a base de cascaras de coco con una superficie especlfica de 1100 m2/g (de acuerdo con el metodo BET) y una densidad de aproximadamente 450 g/l (en este sentido, los poros medidos con BET segun la evaluacion de acuerdo con Horvath und Kawazoe-J. Chem. Eng. Japon, 16, 6(1983), 470-475 - ocupan la siguiente proporcion de superficie: 0,2 a 0,3 nm (radio de poro) -1101,3 m2/g; 0,3 a 0,4 nm - 223,7 m2/g; 0,4 a 0,5 nm - 87,3 m2/g; 0,5 a 0,6 nm - 46,5 m2/g; 0,6 a 0,7 nm - 24,1 m2/g;
0,7 a 0,8 nm - 12,1 m2/g; 0,8 a 0,9 nm - 6,7 m2/g; 0,9 a 1,0 nm - 4,1 m2/g; 1,0 a 1,1 nm - 3,9 m2/g; mayor 1,1 nm y menor 0,2 nm no medido). El carbon activado en grano se dispuso en un reactor de acero a una temperatura de 450 °C. Ademas, con los vapores de acido oleico se suministro 100 l/h de nitrogeno precalentado en un flujo en el mismo sentido al reactor de reaccion (caudal masico inicial por volumen vaclo de espacio de reaccion: 5 g/(l * min)). Los 5 gases de producto generados se suministran a un equipo de refrigeracion y condensan. La Tabla 1 indica las fracciones de producto generales; la Tabla 2 muestra la composicion de gas; la Tabla 3 y la Figura 2 indican los productos llquidos con las maximas concentraciones. En la Tabla 4 estan indicadas las concentraciones de todos los hidrocarburos C7-C11, C14 y C17 saturados y monoinsaturados. En todos los casos (al igual que en la Figura 3 y 4) en cada caso se trata de los compuestos no ramificados.
10
Tabla 1:
Producto
Proportion [% en peso]
Producto llquido organico
58
Producto gaseoso
28
Aumento de masa carbon activado
8
Agua
6
Tabla 2:
Sustancia
Proporcion en el gas de producto [% en moles]
metano
7,9
etano
3,6
etileno
1,7
propano
3,4
propileno
2,5
n-butano
3,0
/so-pentano
0,1
n-pentano
2,1
heptano
0,1
dioxido de carbono
21,1
monoxido de carbono
47,5
hidrogeno
7,0
15 Tabla 3:
Sustancia
Concentration en el producto llquido organico [g/l], establecida mediante cromatografla de gases (CG)
heptadecano
31,0
hexadecano
7,4
pentadecano
14,4
tetradecano
8,7
tridecano
8,5
dodecano
10,9
undecano
20,7
decano
17,2
nonano
18,7
octano
14,4
heptano
7,5
(Z)-7-hexadeceno
2,4
2 y 5-dodeceno
4,6
3 y 5-undeceno
5,8
1-metil-naftalena
2,3
naftalena
2,2
Dodecilbenceno
3,6
nonil-benceno
3,5
5
10
15
20
25
30
1 -etil-2-metil-benceno
3,2
Tabla 4:
Sustancia
Concentration [% en masa] en el producto llquido organico, establecida con CG Concentracion [% en masa] en el producto llquido organico, establecida con CG
heptadecano
3,9 C17 6,5
heptadeceno
2,6
tetradecano
1,1 C14 1,8
tetradeceno
0,7
undecano
2,6 C11 5,2
undeceno
2,6
decano
2,2 C10 3,7
deceno
1,5
nonano
2,3 C9 3,3
noneno
1,0
octano
1,8 C8 2,9
octeno
1,1
heptano
0,9 C7 1,5
hepteno
0,6
Todas las mediciones se establecieron mediante valores medios de 12 mediciones
Resulto que con acido oleico puro aparte del producto de descarboxilacion puro heptadecano se forman en mayor medida undecano y undeceno (es decir, los compuestos de producto b con y+3 = 11 atomos de carbono). Ademas se forma relativamente mucho decano y deceno (es decir compuesto de producto g con y+2 = 10 atomos de carbono). Ademas se observa tambien una mayor proporcion de nonano, noneno as! como octeno y octano (compuestos de producto k y l). Por el contrario, la proporcion de heptano es relativamente reducida (compuestos de producto 8 con g-1 = 7 atomos de carbono). Ademas existe tambien una proporcion relativamente reducida de tetradecano y tetradeceno (es decir, los compuestos de producto e).
El Ejemplo 1 muestra que un compuesto de partida puro, es decir, un compuesto en el que esta presente solo un componente principal K1 en el 100 % como fragmento de olefina se forman en mayor medida componentes de producto con 11 y ademas tambien con 10 y 9 atomos de carbono, destacando con particular intensidad debido a la intensa formation de undecenos el componente C11, en la Figura 2 para esto se han de agrupar las barras para undecano y undeceno y alcanza casi el valor para el producto de descarboxilacion puro mediante escision del enlace h, en concreto heptadecano.
Ejemplo 2 - Uso de aceite de girasol de alto contenido en oleico como material de partida
El Ejemplo 2 se llevo a cabo como el Ejemplo 1 con la diferencia de que en lugar de acido oleico puro se uso aceite de girasol de alto contenido en oleico. El acido oleico representa en este caso una proporcion de mas del 80 % en moles de presente acido graso; tambien aqul solo el fragmento de olefina correspondiente al acido oleico esta presente como fragmento principal K1. Aqul no estan presentes otros fragmentos de olefina con una proporcion de al menos el 5 % en moles en la mezcla de los fragmentos de olefina. El rendimiento de producto llquido asciende al 62 % en peso.
Como ya en el Ejemplo 1, tambien aqul (comparese con la Figura 3), se muestra que la proporcion de undecano y decano esta claramente aumentada con respecto a la proporcion de heptano y tetradecano. A causa del material de partida seleccionado se muestra tambien aqul un pico claramente mayor para nonano. En la Tabla 5 estan indicadas las concentraciones establecidas mediante CG de los hidrocarburos C7-C11, C14 y C17 saturados y monoinsaturados.
Tabla 5:
Sustancia
Concentracion [% en masa] en el producto llquido organico Concentracion [% en masa] en el producto llquido organico
heptadecano
6,6 C17 9,8
heptadeceno
3,2
tetradecano
1,3 C14 1,8
5
10
15
20
25
30
35
Sustancia
Concentration [% en masa] en el producto llquido organico Concentracion [% en masa] en el producto llquido organico
tetradeceno
0,2
undecano
2,2 C11 3,3
undeceno
1,1
decano
1,7 C10 2,2
deceno
0,5
nonano
3,2 C9 3,8
noneno
0,6
octano
1,5 C8 2,0
octeno
0,5
heptano
0,7 C7 1,0
hepteno
0,3
Todas las mediciones se establecieron mediante valores medios de 12 mediciones
Ejemplo 3 - Uso de aceite de cardo de alto contenido en oleico como material de partida
El Ejemplo 3 se llevo a cabo como el Ejemplo 1 con la diferencia de que en lugar de aceite oleico puro se uso aceite de cardo de alto contenido en oleico y otro catalizador. El aceite de cardo de alto contenido en oleico presenta una proporcion en acido oleico en este caso de al menos el 70 % en peso. La proporcion de acidos grasos monoinsaturados asciende al 75 % en peso; tambien aqul esta presente solo el fragmento de olefina correspondiente al acido oleico como fragmento principal K1. Aqul no estan presentes otros fragmentos de olefina con una proporcion de al menos el 5 % en moles en la mezcla de los fragmentos de olefina.
Como catalizador de lecho fijo se emplean 80 g de un carbon activado conformado activado con vapor de agua a base de carbon vegetal que presenta una superficie especlfica de 1250 m2/g (de acuerdo con el metodo BET), una densidad aparente compactada de 430 g/l (establecida basandose en la norma DIN EN ISO 787-11) y la superficie acumulativa especlfica de los microporos de acuerdo con Horvath y Kawazoe 1420 m2/g.
El rendimiento de producto llquido asciende a 58 % en peso.
Como ya en los Ejemplos 1 y 2 se muestra de nuevo (comparese con la Figura 4), que la proporcion de undecano y decano esta claramente aumentada con respecto a la proporcion de heptano y tetradecano. A causa del material de partida seleccionado se muestra tambien aqul un pico claramente aumentado para nonano. En la Tabla 6 estan indicadas las concentraciones establecidas con CG de los hidrocarburos saturados con 7 a 11 as! como con 14 atomos de carbono. Las concentraciones de los hidrocarburos monoinsaturados correspondientes no se determinaron, pero en cualquier caso se encuentra respectivamente por debajo del 0,8 % en masa.
Tabla 6:
Sustancia
Concentracion [% en masa] en el producto llquido organico Sustancia Concentracion [% en masa] en el producto llquido organico
heptadecano
6,8 Decano 2,5
heptadeceno
1,4 Nonano 4,5
tetradecano
1,6 Octano 2,4
undecano
3,8 Heptano 1,4
Ejemplo 4 - Ejemplo comparativo
Se pusieron 300 g de grasa usada mixta distribuidos uniformemente a lo largo de 6 h en un tubo de evaporador acodado. La grasa usada contenla elevadas proporciones de acido estearico y acido palmltico y proporciones no significativas de acido oleico. Se usaron 65 g del catalizador del Ejemplo 1. Todas las demas condiciones de ensayo eran como en el Ejemplo 1. El rendimiento de fase llquida organica ascendio en este caso al 55 % en peso. La Figura 5 muestra el espectro del producto obtenido.
Se muestra que en este caso no se produce una mayor formation de undecano y decano. La proporcion de tetradecano (es decir del “anti-marcador”) es aproximadamente igual que la del undecano.

Claims (14)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la obtencion de hidrocarburos puros del grupo de compuestos con 8 a 16 atomos de carbono, en particular del grupo de compuestos con 9 a 15 atomos de carbono, o de mezclas de hidrocarburos con una mayor proporcion de hidrocarburos con longitudes de cadena medias que estan seleccionados del grupo de compuestos con 8 a 16 atomos de carbono, en particular del grupo de compuestos con 9 a 15 atomos de carbono, que comprende las siguientes etapas:
    A) facilitacion de un material de partida que contiene al menos el 50 % en peso de compuestos de hidrocarburos que contienen oxlgeno insaturados, conteniendo los compuestos de hidrocarburos que contienen oxlgeno insaturados al menos en parte fragmentos de olefina monoinsaturados que estan seleccionados de fragmentos con al menos 14 atomos de carbono, en particular con 16 a 22 atomos de carbono, que se corresponden con la Formula -C1-CxH2x-CH=CH-CyH2y+1, en la que
    - x e y son numeros enteros, siendo x mayor de 1 e y mayor de 0 y
    - el atomo de carbono C1 esta saturado con heteroatomos sustituidos o no sustituidos y/o hidrogeno,
    comprendiendo los fragmentos de olefina un componente principal K1 con una proporcion de k1 % en moles y dado el caso otros componentes K2 - Kx con una proporcion de k2 - kx % en moles que asciende al menos al 5 % en moles, y
    facilitacion de un catalizador poroso a base de carbono con una proporcion de microporos que contribuye con al menos 800 m2 3/g a la superficie BET;
    B) puesta en contacto del material de partida en ausencia de oxlgeno a una presion de 20 a 20 000 hPa y una temperatura de 200-800 °C, preferentemente de 300-600 °C, en particular de 350-550 °C, en un reactor de conversion con el catalizador poroso, produciendose una mezcla de productos que contiene hidrocarburos que contiene una mayor proporcion de compuestos de producto de hidrocarburos con longitudes de cadena medias, detectandose la mayor proporcion
    a) al establecerse para el componente principal K1 y cualquier otro componente K2 - Kx
    - los compuestos de producto px alifaticos no ramificados y saturados o monoinsaturados con y+3 atomos de carbono,
    - los compuestos de producto 8x alifaticos no ramificados y saturados o monoinsaturados con y-1 atomos de carbono,
    b) al establecerse para todos los compuestos de producto bx y Sx sus proporciones npx y n5x presentes en la mezcla de productos,
    c) al calcularse para los compuestos de producto bx su proporcion promedia n^ y para los compuestos de
    producto Sx, su proporcion promedia ns de acuerdo con la formula
    d) estando presente una mayor proporcion de compuestos de producto de hidrocarburos con longitudes de cadena medias cuando se cumple que n^ > 1,15 * ns y preferentemente cuando se cumple que n^ > 1,1 *
    ns;
    C) recogida de la mezcla de productos que contiene hidrocarburos y suministro de la mezcla de productos a un equipo de separacion en el que se realiza una separacion de productos.
  2. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion anterior, presentando los fragmentos de olefina una proporcion mayor al 75 % en moles de componentes K para los que los que se cumple que x > 4, y adicionalmente en las etapas B)a), B)b) y B)c) para el componente principal K1 y cualquier otro componente K2 - Kx con x > 4 se establecen tambien los compuestos de producto ex alifaticos no ramificados e insaturados o monoinsaturados con
    y+6 atomos de carbono, su proporcion nEx y la proporcion promedia ne y adicionalmente se cumple que n^ > ne , en particular n^ > 1,15 * ne o preferentemente n^ > 1,25 * ne .
  3. 3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que en las etapas B)a), B)b) y B)c) para el componente principal K1 y cualquier otro componente K2 - Kx se establecen adicionalmente los compuestos de producto gx alifaticos no ramificados e insaturados o monoinsaturados con y+2 atomos de carbono, su proporcion
    nyx y la proporcion promedia nr y adicionalmente se cumple que nr > ns , y dado el caso nr > ne y
    imagen1
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    30
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    40
    45
    preferentemente ny > 1,25 * ns y dado el caso ny > 1,25 * ne .
  4. 4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de partida se selecciona del grupo compuesto por grasas, aceites, acidos grasos, esteres de acidos grasos, talloiles, monogliceridos, digliceridos, alcoholes y polioles y mezclas de los mismos.
  5. 5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de partida se compone o se produce al menos en parte a partir de sustancias de deshecho, productos de acoplamiento industriales y/o a partir de materias primas regenerables.
  6. 6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion anterior, obteniendose el material de partida de algas, cianobacterias, bacterias y/o plantas con una elevada proporcion de acidos grasos monoinsaturados, estando las algas, las cianobacterias, las bacterias o las plantas geneticamente modificadas.
  7. 7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion anterior, en el que, en relacion con los acidos grasos contenidos en el material de partida, la proporcion de acidos grasos monoinsaturados con al menos 14 atomos de carbono asciende al menos al 40 % en moles, en particular al menos al 50 % en moles, por ejemplo, al menos al 75 % en moles.
  8. 8. Procedimiento de acuerdo con una de las dos reivindicaciones anteriores, en el que, en relacion con los acidos grasos contenidos en el material de partida, la proporcion de acido oleico, acido palmitoleico y acido erucico o de mezclas de dos o tres de sus componentes asciende al menos al 50 % en moles, en particular al menos al 75 % en moles.
  9. 9. Procedimiento de acuerdo con una de las tres reivindicaciones anteriores, en el que del material de partida antes de la etapa A) se separan sustancias valiosas, en particular acidos grasos poliinsaturados y/o sustancias acompanantes de grasas.
  10. 10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el catalizador poroso se selecciona del grupo compuesto por carbones activados, tamices moleculares de carbono, coques activados, nanotubos de carbono, mezclas de los mismos o mezclas de estas sustancias con oxidos de aluminio, zeolitas, perovsquitas y/o cloruro de cinc.
  11. 11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de partida antes de la puesta en contacto con el catalizador poroso se suministra a un equipo de evaporacion.
  12. 12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa B) se lleva a cabo a una presion de 500 a 3000 hPa, en particular de 700 a 1300 hPa.
  13. 13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que antes o despues de la separacion de producto se realiza una hidrogenacion y/o una isomerizacion de los hidrocarburos contenidos en la mezcla de productos.
  14. 14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que despues de la etapa B) se realiza una regeneracion del catalizador y/o el catalizador facilitado en la etapa A) es un catalizador regenerado al menos en parte.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104569247A (zh) * 2014-12-08 2015-04-29 江苏泰洁检测技术有限公司 一种采用气相色谱法测定烷烃类化合物的检测方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1960951A (en) 1932-01-22 1934-05-29 Le Carbone Sa Method of converting by catalysis mineral and vegetable oils
US1991955A (en) 1934-04-13 1935-02-19 Armour & Co Process of pyrolytically treating higher fatty acid substances
DE10327059B4 (de) 2003-06-16 2005-12-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Konvertieren von fett- oder ölhaltigen Roh- und Abfallstoffen in Gemische mit hohem Kohlenwasserstoffanteil, mit diesem Verfahren hergestellte Produkte und deren Verwendung
DE102005023601B4 (de) 2005-05-18 2008-03-27 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur kontinuierlichen oder teilkontinuierlichen Konvertierung von fett- oder ölhaltigen Roh- und Abfallstoffen in Gemische mit hohem Kohlenwasserstoffanteil, mit diesem Verfahren hergestellte Produkte und deren Verwendung
DE102006025450A1 (de) 2006-05-31 2007-12-06 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Mit Metallsalzen dotierte katalytisch aktive Formaktivkohlen und deren Verwendung
US8067653B2 (en) 2006-07-14 2011-11-29 The Governors Of The University Of Alberta Methods for producing fuels and solvents
DE102007061436A1 (de) 2007-12-20 2009-06-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Gewinnung von Fettbegleitstoffen aus Kraftstoffen und Verwendung dieses Verfahrens
DE102008049778A1 (de) 2008-09-30 2010-04-01 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Gewinnung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen aus biogenen Rohstoffen
BRPI1012780A2 (pt) 2009-05-14 2018-03-13 Univ Of North Dakota método para a criação de produtos de alto teor de carbono a partir de óleo de biomassa

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