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Title:
CATALYST FOR IMPROVING SYNTHETIC OILS WHICH ARE GENERATED FROM WASTE POLYMER MATERIAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/052030
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a catalyst for improving synthetic oils which are obtained from the processing of waste polymer materials, particularly waste tyres. The aforementioned catalyst contains Mo as the main metal species supported on a porous material. Said porous material is preferably the residual carbon black resulting from the process used to obtain synthetic oils from tyres and having a preferred particle size of 0.05-0.015 mm. The catalyst precursor is obtained at ambient temperature, with the precursor salt depositing on the carbon black, by stirring the carbon black suspension into the aqueous metal salt solution, said salt precipitating on the carbon black when the precipitating agent bubbles through the solution. By means of filtering, the resulting solid material constitutes the precursor salt of the catalyst which is transformed during the thermal oil-improving process into the active catalytic species.

Inventors:
MASTRAL LAMARCA ANA (ES)
MURILLO VILLUENDAS RAMON (ES)
Application Number:
PCT/ES2002/000604
Publication Date:
June 26, 2003
Filing Date:
December 17, 2002
Export Citation:
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Assignee:
CONSEJO SUPERIOR INVESTIGACION (ES)
MASTRAL LAMARCA ANA (ES)
MURILLO VILLUENDAS RAMON (ES)
International Classes:
B01J21/18; B01J23/28; B01J27/051; B01J37/03; C10G1/00; C10G45/04; B01J35/02; (IPC1-7): C10G1/10; B01J37/03; B01J23/16
Foreign References:
ES2144364A12000-06-01
US5488023A1996-01-30
US5061363A1991-10-29
GB637178A1950-05-17
Other References:
MASTRAL A.M. ET AL: "Improvement of liquids from coal-tire co-thermolysis. Characterization of the obtained oils", FUEL PROCESSING TECHNOLOGY, vol. 64, no. 1, 2000, pages 135 - 140, XP002979866
Attorney, Agent or Firm:
Represa, Sánchez Domingo (113 - 2ª planta MADRID, ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES
1. Un precursor catalítico para producir aceites sintéticos mejorados mediante procesamiento de los aceites sintéticos en su presencia, comprendiendo las siguientes etapas : una primera etapa de disolución acuosa de una sal soluble de Mo una segunda etapa de precipitación del precursor catalítico en forma de oxitiosal de Mo y dispersión sobre negro de carbón una tercera etapa de filtrado y secado a vacío y temperatura ambiente del precursor catalítico una cuarta etapa de mezclado del precursor catalítico con los aceites sintéticos a mejorar una quinta etapa de transformación del precursor en la especie catalítica activa, catalizador, al procesar la mezcla precursoraceites sintéticos en el reactor a una temperatura de entre 300°C y 500°C, durante 3 180 minutos, a una presión de entre la presión atmosférica y 10 MPa, para obtener los aceites mejorados.
2. Un precursor catalítico, según la reivindicación 1 donde la especie activa, catalizador, se forma in situ en atmósferas hidrogenantes a la temperatura del proceso, capaz de reducir de manera efectiva el contenido de sulfuro de hidrógeno en los gases formados durante el proceso de mejora de los aceites, que se dispersa en negro de carbón como soporte catalítico.
3. Un catalizador según la reivindicación 1, donde el precursor que contiene Mo como catalizador contiene Mo en un estado de oxidación capaz de ser reducido.
4. Un catalizador según la reivindicación 3, donde el Mo esta dispersado en forma de sal en negro de carbón.
5. Un catalizador según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el precursor que contiene Mo es añadido en el proceso de mejora de los aceites en una proporción comprendida entre un 0.5% y un 2% en peso en base al Mo metálico, en relación al peso total de aceites a mejorar.
6. Un catalizador según la reivindicación 1, donde catalíticamente tienen entre el 50 y el 60% de hidrocarburos saturados, entre el 35 y el 45% de hidrocarburos aromáticos y entre el 5 y el 7% de hidrocarburos polares.
7. Un catalizador según la reivindicación 1, donde los aceites mejorados catalíticamente contienen entre el 5 y el 25% de fracción Nafta, entre el 7 y el 20% de la fracción Queroseno y entre el 10 y el 20% de la fracción Gas Oil.
8. Un catalizador para mejora de aceites según la reivindicación 1, donde la presión aplicada durante la mejora catalítica está comprendida entre 5 y 7,5 MPa.
9. Un catalizador según la reivindicación 1, donde la temperatura del proceso de mejora catalítica esta comprendida entre 300 y 500°C.
10. Un catalizador según la reivindicación 1, donde el tiempo del proceso de mejora catalítica esta comprendida entre 3 y 180 minutos.
11. Los aceites mejorados obtenidos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
12. Uso de los aceites mejorados según la reivindicación 11, entre otros, como combustible y/o productos químicos.
Description:
CATALIZADOR PARA LA MEJORA DE ACEITES SINTÉTICOS GENERADOS A PARTIR DE MATERIAL POLÍMERO DE DESECHO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la Invención La invención se relaciona con la mejora de los aceites obtenidos por reprocesado de materiales no biodegradables y, en particular, con el reprocesado de material que contiene caucho. Más concretamente, la invención se relaciona con la mejora de aceites de caucho, especialmente de neumático de desecho, mediante un tratamiento térmico catalítico.

Descripción de la Técnica Anterior En los últimos años, las normativas ambientales han sido cada vez más restrictivas con respecto al desecho y procesado de los materiales de desecho no biodegradables.

Las normativas han llevado a un creciente interés en el reprocesado y reciclado de materiales de desecho, tales como plásticos, papel, caucho y otros materiales combustibles, para obtener nuevos materiales y productos reutilizables y valiosos, en lugar de quemar simplemente dichos materiales de desecho como se ha venido haciendo durante muchas décadas.

Los materiales de desecho que contienen caucho y, especialmente, los neumáticos, se producen en enormes cantidades y una gran, si no mayor, porción de los mismos está siendo actualmente simplemente esparcida o quemada, por lo que se producen daños ambientales y no hay recuperación de sus componentes potencialmente valiosos para lograr un desarrollo sostenible.

Una forma de reprocesar plásticos, papel, caucho y otros materiales substancialmente combustibles que tiene cada vez más interés se relaciona con su transformación en aceites

Actualmente se dispone de varios sistemas para procesar materiales de desecho. Así, Huggins y col., Energy and Fuels, vol. 8, página 1228 (1994) han descrito un método según el cual se procesa el plástico de desecho de botellas de zumo, botellas de leche y otros materiales similares por licuefacción, mediante lo cual se obtienen aceites. En Mastral y col., Fuel Processing Technology vol 60, pág. 230 (1999) se describen métodos similares a los que se utilizaban en licuefacción de carbón para obtener aceites sintéticos del procesado de neumáticos.

Otro método, mediante el cual se procesan carbón y/o caucho obteniendo rendimientos aceptables de aceites sintéticos, ha sido descrito por A. M. Mastral y col., Energy and Fuels, vol. 14, pág. 739 (2000) describiéndose la influencia de las variables del proceso en la naturaleza de aceites sintéticos de neumático.

Los métodos según los cuales se someten los materiales de desecho a pirólisis han sido descritos por Williams y col., Proceeding of the Institution of Mechanical Engineers, Parte C, 55,207 (1993) en relación a los aspectos económicos de someter los neumáticos de desecho a pirólisis, y por Font y col., Energy and Fuels, Vol. 8, página 1238 (1994) en relación a la pirólisis de plásticos en atmósfera inerte.

Los conocidos métodos anteriormente aquí citados para procesar materiales de caucho de desecho y, especialmente, neumáticos de desecho, no han resultado completamente satisfactorios ya que requieren alimentaciones de energía relativamente altas y los aceites obtenidos no resultan tener el contenido en fracciones idóneas en petroquímica.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Es un objeto de la presente invención resolver los inconvenientes de los aceites del procesado de neumáticos de desecho y otros materiales de desecho de caucho, facilitando un precursor catalítico que no sólo da aceite sintéticos mejorados, sino también unos contenidos en fracciones comerciales que pueden ser usados como combustible en algunas combustiones.

Es otro objeto de la invención facilitar un precursor catalítico que puede obtenerse de una forma simple sin inversiones excesivas en instalaciones.

Es otro objeto de la invención el utilizar un residuo del proceso de obtención de los aceites sintéticos del caucho del neumático, negro de carbón, como soporte del catalizador.

Es aún otro objeto de la invención facilitar un nuevo tipo de catalizador que no sea caro, que sea de fácil adquisición y que sea substancialmente inocuo desde un punto de vista ambiental, que sea capaz de reducir de manera efectiva el sulfuro de hidrógeno en los gases formados durante la reacción.

Se consiguen los objetos antes mencionados mediante un método para producir aceites sintéticos mejorados por mejora catalizada de los aceites sintéticos de procesado de materiales de caucho de desecho, especialmente neumáticos de desecho, en presencia del precursor catalítico dispersado sobre negro de carbón objeto de la invención.

Concretamente, la presente invención reduce los efectos nocivos sobre el ambiente, ya que permite la recuperación de un residuo como soporte catalítico El catalizador consiste en disolver la sal metálica, con un porcentaje entre 0. 5% y 5% en contenido en la especie metálica, preferiblemente entre el 0.5 y el 4%, y, aún más preferiblemente entre el 0.5% y el 2%, en agua y agitando añadir el negro de carbón, con un tamaño preferido de partícula de 0. 5-0. 3, preferiblemente de 0,05-0. 3, y aún mas preferiblemente de 0.45-0, 015 mm, sobre la disolución

acuosa de la sal metálica para, manteniendo la suspensión con fuerte agitación, precipitar al borbotear el agente precipitante a través de la suspensión, y dispersar la oxitiosal sobre el negro de carbón que actúa de soporte catalítico.

El precursor catalítico se obtiene a temperaturas entre 5 y 50°C, preferiblemente entre 15 y 35aC y en tiempos que oscilan entre 10 min. y 2 horas, mas aún entre 10 min. y 60 min.

Se filtra la solución y se seca a vacío el precursor obtenido en forma de sólido soportado sobre el negro de carbón.

Se obtiene así un precursor catalítico que se transforma en la especie catalíticamente activa que mejora la calidad de los aceites sintéticos cuando ambos se procesan en un reactor a una temperatura de entre 300°C y 500°C, preferiblemente entre 350 y 450°C y, aún más preferiblemente, entre 375 y 450°C, durante 3-180 minutos, preferiblemente durante 10-40 minutos y, aún más preferiblemente, durante 10-30 minutos, a una presión hidrogenante de entre la presión atmosférica y 10 MPa, preferiblemente de entre 5 y 10 MPa. La presión puede estar también comprendida entre 5 y 7.5 Mpa de hidrógeno.

Durante la etapa de procesado, se generan gases que contienen CO y C02 e hidrocarburos Ci-C4. Los gases tienen una energía calorífica media y se pueden circular a un medio convencional intercambiador de calor para proporcionar calor a la reacción de procesado de caucho. Más aún, se puede quemar una porción de estos gases como combustible para proporcionar calor a la reacción.

El precursor catalítico contribuye a la reducción de las emisiones de H2S, ya que fija el azufre como sulfuro alargando el periodo activo del catalizador.

Los materiales que contienen Mo y que son adecuados como catalizadores en el método de la invención son cualquier material que contenga Mo y que lo contenga en un estado de oxidación que sea soluble en agua El catalizador de Mo puede contener Mo en diferentes estados de oxidación como precursor catalítico.

El precursor de Mo se transforma en sulfuro de Mo, mediante lo cual se reducen los contenidos de sulfuro de hidrógeno (H2S) en los gases generados por la reacción, ya que, debido a la temperatura y a la presión parcial de H2S, existe una reducción del estado oxidado al estado de sulfuro.

Los aceites mejorados obtenidos por mejora catalizada de los aceites sintéticos están mayoritariamente compuestos por hidrocarburos saturados y son útiles como combustibles y/o productos químicos.