SEDANO SANTAMARIA SERGIO (ES)
RAGA GARCIA GONZALO (ES)
PUERTA LOPEZ-COZAR ALEJANDRO (ES)
GONZALEZ EGIDO SERGIO DAVID (ES)
SEDANO SANTAMARIA SERGIO (ES)
RAGA GARCIA GONZALO (ES)
PUERTA LOPEZ-COZAR ALEJANDRO (ES)
| US20120047794A1 | 2012-03-01 | |||
| US20110263916A1 | 2011-10-27 | |||
| US5792340A | 1998-08-11 |
| Reivindicaciones 1. Un procedimiento para obtener líquidos combustibles a partir de materiales poliméricos carbonados, que combina los procesos de cracking catalítico y térmico mediante una secuencia de operaciones unitarias, que garantizan la máxima eficiencia, combinada con catalizadores y aditivos para la obtención de líquidos combustibles disminuyendo la generación de partículas volátiles. 2. Un procedimiento que realiza un cracking catalítico térmico bajo condiciones de presión y temperatura aplicadas a la materia prima mediante rozamiento de un lecho portante en el que se controla la viscosidad, la dureza de sus componentes y el rozamiento dinámico. 3. La obtención de hidrocarburos líquidos a partir de materias poliméricas carbonadas (residuos, plásticos y biomasa) mediante la secuencia de etapas de homogenización, intercambio térmico, eliminación de oxígeno, mezclado con catalizadores (aluminosilicatos 0,25-2%) y aditivos (arcilla (0,5-2%), ácidos carboxilicos (0,5-10%), bentonitas (1-5%), silicatos (1-10%) y carbonates (pH 5-9)), craqueo térmico en condiciones controladas de temperatura (220-450sC), presión (-1 a 2 atm), agitación (50-600 rpm), oxígeno (1-10 ppm), atmósfera de N2, destilación, fraccionamiento y condensación. 4. Un proceso que con las materias primas y la adecuada combinación de catalizadores (en proporción del 0,25 al 2%), aditivos iniciadores (en proporción de 0,5% al 2%), aditivos coadyuvantes (en proporción entre el 2 y el 10%) y aditivos de regulación e intercambio (en proporción hasta pH mayor que 5) generar productos hidrocarburos líquidos estables con la secuencia de operaciones descrita. 5. Una mezcla de catalizadores y aditivos que permite disminuir la energía (temperatura) necesaria para la reacción de cracking en un orden de 100 a 170 2C, en comparación con otros procedimientos presentes en la bibliografía existente. 6. Una mezcla de catalizadores y aditivos formada por aluminosilicatos tipo zeolitas estructura porosa con diámetros de poro mínimos entre 3 y 30 Angstroms, alúmina, caolín, arcillas ricas en óxidos de hierro, derivados de ácidos carboxilicos o policarboxílicos, bentonitas sódicas y cálcicas y silicatos para generar líquidos combustibles estables mediante una secuencia de operaciones unitarias descrita 7. Una mezcla que utiliza aluminosilicatos tipo zeolitas de estructura porosa con diámetros de poro mínimos entre 3 y 30 Angstroms junto con aditivos coadyuvantes derivados de ácidos carboxilicos y policarboxílicos para garantizar la ausencia de O2 en proporción del 2 % para el caso de plásticos hasta un 10% en el caso de biomasa. 8. Una mezcla de catalizadores de cracking que emplea como aditivo con arcilla rica en óxidos de hierro que fomenta la hidrogenación en el núcleo de reacción. 9. Un procedimiento que utiliza arcillas ricas en óxidos de hierro y derivados de ácidos carboxilicos y policarboxílicos y otros aditivos mencionados y con temperaturas del rango de 150 a 600 eC. para la reacción de pirólisis catalítica. 10. Un procedimiento que utiliza de compuestos derivados de ácidos carboxilicos y policarboxílicos para la captura del O2 generado en la reacción de cracking, procedente de los compuestos oxigenados presentes es los distintos tipos de materiales poliméricos y biomásicos. 11. Un procedimiento que minimiza la producción de sólidos no procesados, maximizando la producción de hidrocarburos líquidos, mediante la adición de un 0,5-2% de arcilla roja. 12. Un procedimiento que mejora de rendimientos del proceso mediante la adición de una proporción del 1 al 5%, de bentonitas sódicas y cálcicas. 13. Un procedimiento de cracking catalítico térmico en condiciones de pirólisis que emplea mezclas de biomasa con bentonitas cálcicas en proporción superior al 3% en peso. 14. Un procedimiento en el cual la aportación de energía total por cada kg de materia prima debe establecerse en un rango de entre 0,3 y 3 kWh por kg de materia prima. 15. Un procedimiento por el cual la mezcla de materias primas, catalizadores y aditivos, junto con la energía aportada al proceso en forma de energía térmica y cinética, que se realiza en un tiempo de residencia inferiores a 2 minutos en el cuerpo del reactor, genera líquidos combustibles similares a los obtenidos por destilación y refino de petróleo. 16. Un procedimiento que utiliza una mezcla de catalizadores y aditivos que no requieren cloro y que supone una mejora el proceso a nivel de corrosión y a nivel ambiental. |
Procedimiento catalítico de pirólisis flash para la obtención de bio-oil o biofuel a partir de materias poliméricas carbonadas. b) Objeto de la invención
Procedimiento físico-químico para controlar, parametrizar y desarrollar un conjunto de reacciones químicas englobadas dentro de pirólisis catalítica, maximizando la producción de combustible líquido.
La invención genera, a tenor de su configuración, la producción durante un proceso de ingeniería química, de un combustible líquido que puede ser fraccionado y del cual se extraen fracciones ligeras tipo gasolina, keroseno, fracciones medias del tipo gasóleo y fracciones más pesadas similares al fuelóleo. c) Antecedentes de la invención
El solicitante tiene conocimiento del empleo en la actualidad de métodos o procedimientos para la obtención de líquidos combustibles a partir de degradaciones termoquímicas de biomasa, entendida como sustrato lignocelulósico o de determinados polímeros plásticos.
Gran parte de los procedimientos desarrollados hasta la actualidad derivan en unas altas temperaturas de reacción, superiores a los 600 2 C y consiguen una transformación termoquímica de los materiales biomásicos en gases. Estos gases son mayoritariamente CO2, CO, CH4, H2 y una mezcla de hidrocarburos de cadena corta, es decir de 1 a 4 carbonos. Este gas es similar al denominado gas de síntesis.
Otros procedimientos se desarrollan a una elevada temperatura y unas altas presiones, de forma que se pueden clasificar dentro de los procesos de gasificación. Estos procesos presentan una alta inestabilidad y un difícil manejo de la reacción de gasificación.
Los procesos de pirólisis a alta presión y temperatura presentan el gran inconveniente de generar una alta cantidad de asfaltos (de características bituminosas) derivados de productos inquemados. Estos productos son generados por procesos poco eficientes en los que sobre la materia prima no se ha completado las reacciones de craqueo. Estos alquitranes se acumulan en el reactor de pirólisis o son arrastrados por el gas apareciendo en importantes cantidades al realizar el tratamiento de lavado del gas generado.
Para mantener el proceso de reacción los otros procesos requieren una alta tasa de recirculación de un agente como portador de calor, así como soporte de agitación. Este agente suele ser alúmina, silicatos o vapor de agua elevada presión. Se trata de un fluido que se comporte a la vez como agente recirculante y como difusor térmico.
En otros procedimientos industriales para procesar naftas ligeras y otras fracciones de refinerías convencionales se utilizan alúminas cloradas, ya que estas favorecen termodinámicamente la formación de productos ramificados. Los productos ramificados poseen un gran interés pues elevan el número de octanos del combustible resultante. Estas alúminas cloradas necesitan una aportación constante de cloro, ya que se desprende de forma continuada del catalizador, al realizarse el intercambio molecular. Estos procesos presentan varias desventajas y son muy sensibles a elementos extraños y contaminantes presentes en la materia prima, afectan en gran medida a la corrosión de los equipos y suponen un riesgo ambiental de proceso. d) Novedades del procedimiento
La originalidad de esta invención se centra en el propio procedimiento y en el conjunto de aditivos que permiten desarrollar la reacción de pirólisis flash en condiciones ventajosas para producir líquido combustible.
Se define como pirólisis flash aquel proceso de pirólisis termoquímica en ausencia de oxígeno en el que se realiza de forma rápida una transferencia de calor superior a 200 9 C en un periodo de tiempo inferior a 1 segundo.
Una novedad es la combinación de operaciones unitarias y la mezcla de catalizadores y aditivos con la que es posible rebajar la temperatura de la reacción entre 100 y 170 2 C. Se establece una ventana de parámetros (temperatura, intercambio térmico, agitación y presión] que maximiza la producción de líquido.
Otra novedad es el craqueo térmico por aporte de calor y agitación que se desarrolla bajo condiciones de presión y temperatura de la mezcla del reactor y que, gracias a las condiciones de reacción y a la dureza de los aditivos coadyuvantes consigue una transferencia de calor necesaria para el desarrollo de una reacción de pirólisis flash.
El conjunto de reacciones que se desarrollan en el reactor químico son del tipo termoquímicas y requieren una importante aportación de calor para su inicio. Es novedoso en este procedimiento caracterizar el comportamiento de las reacciones de tipo cracking que se realizan en presencia de catalizadores y aditivos de reacción y que conducen el equilibrio termodinámico de forma mayoritaria a la producción de líquido.
Otra novedad es la relativa a la utilización de una mezcla de catalizadores, aditivos iniciadores de reacción, aditivos coadyuvantes y aditivos de regulación e intercambio, que permite producir un líquido combustible estable que puede emplearse como sustituto de los combustibles derivados del petróleo. Entre las novedades inventivas que presenta dicha mezcla destaca la utilización de los siguientes productos como aditivos:
• Arcilla roja para iniciar la reacción de pirólisis (0,5-2%)
• Ácidos carboxílicos o policarboxílicos como coadyuvantes como captadores de oxigeno. (0,5-10%)
• Bentonitas sódicas y cálcicas como capturadores de agua dentro del reactor (1- 5%)
• Silicatos para elevar la dureza de la mezcla (1-10%)
Catalizadores
La finalidad de los catalizadores es la de reducir la velocidad de reacciones secundarias hacia productos no deseados (gases y alquitranes) y mejorar la selectividad de una reacción cambiando el rendimiento hacia la generación de líquido combustible. El catalizador no sufre transformación química durante la reacción, pero no puede considerarse como una sustancia inerte. El proceso utiliza catalizadores de la familia de los aluminosilicatos tipo zeolitas que son muy activos, estos compuestos sufren transformaciones en las etapas del mecanismo de la reacción. Estos catalizadores modifican el mecanismo por el que transcurre la reacción facilitando la formación de complejos intermedios de menor nivel energético y provoca una reducción de las energías de activación directamente relacionadas con la velocidad del proceso.
Se dosifican en el inicio de reacción tras el primer calentamiento de la materia prima en una proporción de 0,25 al 2% del total de la materia prima. Una importante novedad inventiva consiste en la adición de aditivos para obtener una máxima producción de hidrocarburos líquidos a baja temperatura. Con a dosificación estequiometria de los aditivos y catalizadores es posible disminuir la temperatura de reacción en un rango de 100-170 9 C.
Aditivos Iniciadores
Son compuestos químicos que se adicionan en la etapa de mezclado y que propician el inicio de las reacciones químicas. Estos compuestos son arcillas ricas en óxidos de hierro, en especial las arcillas rojas con mayor contenido en óxidos ferrosos. La utilización de este tipo de arcillas es novedoso en este tipo de procesos de pirólisis,
Se dosifican a la entrada del mezclador secundario en proporciones de 0,5 al 2% Aditivos Coadyuvantes
Productos químicos que ayudan a conseguir que el proceso de pirólisis se desarrolle en las condiciones adecuadas. Su utilización permite regular las condiciones de rozamiento, dispersión, penetración, suspensión y lubricidad. Generan las condiciones de activación de los catalizadores, es decir, aquellas condiciones en las que los catalizadores empleados desarrollan la máxima eficiencia.
La adición de compuestos derivados de ácidos carboxílicos o policarboxílicos actúa como captadores de oxígeno producido en la reacción. Estos reaccionan con el oxígeno presente en el medio de reacción generando CO2. La proporción de estos productos depende del oxígeno presente en las materia primas, variando su proporción del 0,5% para el caso de plásticos hasta un 10% en el caso de biomasa. Se dosifican en el reactor. La novedad inventiva consiste en la utilización de compuestos derivados (que contengan) de ácidos carboxílicos o policarboxílicos como aditivos captadores de oxigeno en el lecho del reactor.
Para materiales lignocelulósicos se dosifican bentonitas sódicas que reaccionan con el agua presente en el reactor.
Otra novedad inventiva consiste en la utilización de bentonitas sódicas como aditivos en procesos de pirólisis como capturadoras de agua presente en el reactor. Para elevar a dureza total de la mezcla de materiales dentro del lecho del reactor se añaden silicatos del tipo berilo o turmalina en una proporción (entre el 1 y el 10% en peso) necesaria para que la dureza total de la mezcla sea superior a 4 en la escala de Mohs. La novedad consiste en la utilización de materiales duros (dureza estática) como aditivos de reacción de pirólisis para elevar la dureza total de la mezcla dentro del reactor en condiciones de agitación mecánica (dureza dinámica), esta dureza medida en condiciones de agitación varía según se van descomponiendo los materiales poliméricos. Otra novedad consiste en la utilización de la dureza total de la mezcla de reacción para que mediante una agitación externa se obtenga un alto rozamiento en el lecho del reactor. Este rozamiento está en función la dureza dinámica siendo este parámetro una relación directa de dureza de los materiales, su proporción, la viscosidad de la mezcla y la agitación. Aditivos de regulación e intercambio
Productos químicos necesarios para el intercambio iónico de y la regulación del pH de reacción. Se utilizan carbonatos cálcicos y sódicos con tamaño de partículas menores a 5 nanometros y con dureza menor a 1,5, químicamente estable a pH comprendidos entre 4 y 9. Se dosifican en el inicio de la reacción y en proporción adecuada necesaria para la generación de un medio de reacción comprendió entre un rango de pH superior a 5.
La adición de bentonitas sódicas y cálcicas incrementa la capacidad de intercambio de Ca y Na. En proporciones superiores al 3% dan lugar a una elevada viscosidad y aportan lubricidad a la mezcla de reacción. En función de su composición desarrollan una acción plastificante del lecho de reacción.
Como novedad hay que resaltar la utilización de bentonitas (sódicas y cálcicas) como intercambiadores de iones Ca y Na dentro de la reacción de pirólisis.
Otra novedad relativa a las bentonitas es su utilización como aditivos en la pirólisis para regular la viscosidad de la mezcla en el lecho de reacción.
e) Descripción de la invención
Características del proceso
El proceso cuenta con una serie de dispositivos combinados con el control de -los parámetros que fomentan diversas reacciones físico-químicas bajo condiciones controladas de control.
Con este proceso y la adecuada mezcla de los catalizadores y aditivos de reacción se consigue una pirólisis flash que genera líquido combustible mezcla de hidrocarburos.
Una de las excelencias del proceso consiste en la combinación de operaciones unitarias y la selección de condiciones de operación que permiten desplazar el equilibro hacia la producción de biocombustible líquido y disminuye las reacciones secundarias que generan subproductos indeseados Reactor químico (9)
El proceso de reacción química se realiza en el reactor químico en régimen de funcionamiento continuo con una agitación. En este reactor se realiza el cracking catalítico.
En el proceso se controlan los parámetros de agitación, de forma que se garantice tiempos de residencia inferiores a 2 minutos, una transferencia de calor adecuada (del orden de 200 Q C por segundo), un tiempo de reacción de pirólisis (comprendido entre 2 y 10 segundos], la cantidad y la dosificación de los catalizadores y aditivos iniciadores de la reacción, CO2, pH, presencia de oxígeno y elementos oxidantes, atmósfera reductora, flujo de N2, presión, temperatura y la velocidad de recirculación.
Las distintas reacciones físico-químicas son catalizadas con una mezcla de distintos productos denominados catalizadores, que son activados por los aditivos en las proporciones descritas.
A su vez estos catalizadores son aditivados por otros productos aditivos coadyuvantes y reguladores necesarios para la activación del catalizador generando una mayor eficiencia. Estos coadyuvantes fijan las ventanas de parámetros (rozamiento, lubricidad, suspensión y pH] en las que los catalizadores desarrollan su máxima eficiencia. También establecen el entorno químico de las reacciones garantizando su eficacia y control.
Como una parte de las principales reacciones que se desarrollan están basadas en procesos de radicales libres y otras en el intercambio iónico es necesario la aditivación de unos productos denominados iniciadores de reacción. Estos iniciadores son mezclas de compuestos de arcillas ricas en óxidos de hierro, en especial las arcillas rojas con mayor contenido en óxidos ferrosos. Se dosifican a la entrada del mezclador en proporciones de 0,5 al 2%
El aporte de energía es un parámetro necesario para la descomposición de los materiales de forma intermolecular e intramolecular, este se realiza mediante aporte térmico en forma de calor y mediante aporte de energía cinética en forma de agitación. Este aporte de energía se combina con la dureza de los materiales que componen la mezcla presente en el reactor. Es necesario que la mezcla de catalizadores y aditivos tenga un índice en la escala de Mohs superior a 4. El comportamiento del fluido y la reacción de cracking se controlan en base a los parámetros de reacción y la mezcla de catalizadores y aditivos.
El aporte de energía contribuye a generar la suficiente energía de activación, y por tanto, a aumentar la actividad de la reacción química, para el cracking de los materiales poliméricos, es necesaria la aplicación de un ratio de energía de entre los 0,3 y los 3 kWh por cada kg de materia prima. El aporte térmico, depende en gran medida de la materia prima, aunque se puede estimar un rango de 0,1 a 2,5 kWh por kg de materia prima. Se describen a continuación la combinación de los principales pasos de la invención, relacionando con los equipos en los que se desarrollan las distintas operaciones unitarias.
Equipos de homogenización de la materia prima f 1]
Trituración, molienda y separación de elementos indeseables en la pirólisis. Estos elementos son los metales férricos, no férricos, así como los compuestos plásticos que envenenan y modifican la especificidad de los catalizadores. Intercambiadores térmicos (2)
Realizan un acondicionado de entrada de materia prima y permiten un control de la una humedad inferior al 20%
Equipo de N? y eliminación del O? (-3)
Equipos destinados a la eliminación del O2 presente en los intersticios de la materia prima. Mediante barrido de nitrógeno y manteniendo un caudal constante en todo el proceso de reacción
Mezclador secundario (8)
Dispositivo calefactado que debe garantizar la estanqueidad de todo el proceso, así como la fluidez y temperatura de la entrada de la materia prima. Regulan la temperatura y la presión.
Depósito y dosificador de catalizadores (4)
Depósito almacenamiento y sistema de dosificación de los catalizadores. Esta dosificación debe garantizar una presencia de oxigeno en el reactor inferior a los 20 ppm.
Depósito de regulación y dosificador de aditivos iniciadores (5)
Depósito almacenamiento y sistema de dosificación Aditivos de inicio de la reacción.
Depósito de aditivos coadyuvantes (61
Depósito almacenamiento de aditivos coadyuvantes. Aditivos de eliminación, captura y neutralización del O2 presente en las moléculas de la materia prima.
Depósito de control y coadyuvantes (7)
Dispositivos de control de parámetros de proceso y de inyección de aditivos coadyuvantes.
Acondicionamiento y fraccionamiento (10. 11 y 12)
A la vez que se van desarrollando las distintas reacciones de pirólisis de ruptura molecular, es necesario que se desarrolle una etapa posterior en continuo de separación, mediante un acondicionamiento por destilación y fraccionamiento de las distintas fracciones.
Es necesario realizar una destilación y un procedimiento de fraccionamiento selectivo de los productos obtenidos de forma continuada.
Condensación (17 y 24)
Elementos de condensación necesarios para la recolección de productos líquidos generados. Puede realizarse en varias etapas complementarias siendo recomendable las dos primeras por vía térmica.
Desde el condensador se regula el fluido condensado hacia el reflujo (18) o al depósito de control de control de condensados (16)
Los distintos productos se almacenan en depósitos con control de emisiones (13,14 y 15)
Recuperación de catalizadores (22)
Recuperación de catalizadores para su tratamiento con N2 y regeneración de los mismos. Regeneración de catalizadores (23)
Tratamiento térmico para la regeneración parcial de los catalizadores y posibilitar la recirculación de los mismos Estabilización y filtrado (19)
Tratamiento necesario para la estabilización y adecuación de los productos líquidos obtenidos.
Acondicionamiento de gases (201 y grupo electrogenerador (21)
Tratamientos térmicos y físicos necesarios para la estabilización y adecuación de los productos obtenidos en fracción gas, por medio de los cuales se estabilizan y adecúan para su utilización como combustible en grupo electrogenerador.
Mezcla de catalizadores y aditivos empleados
La adecuada disposición de equipos y el desarrollo de las correspondientes operaciones unitarias se combinan con la mezcla adecuada de productos químicos que actúan como catalizadores, aditivos iniciadores y aditivos coadyuvantes y aditivos de regulación e intercambio.
Catalizadores
El proceso utiliza catalizadores de la familia de los aluminosilicatos tipo zeolitas, hidrosilicatos de aluminio, bauxita, aluminosilicatos hidratados altamente cristalinos con una estructura porosa con diámetros de poro mínimos entre 3 y 30 Angstroms y una elevada superficie específica.
Estas estructuras poseen unas formas de cavidades ocupadas por iones grandes y moléculas de agua con gran libertad que permiten procesos de hidratación y deshidratación reversibles. Estos compuestos modifican el mecanismo por el que transcurre la reacción facilitando la formación de complejos intermedios de menor nivel energético y provoca una reducción de las energías de activación directamente relacionadas con la velocidad del proceso.
La adición de los catalizadores a la materia prima se realiza de forma previa al inicio de la reacción en una proporción de 0,25 al 2% del total de la materia presente en el lecho de reacción.
Aditivos iniciadores
La actividad de los catalizadores de cracking es potenciada con el uso de aditivos iniciadores. Se trata de arcillas ricas en óxidos de hierro. La utilización de estas arcillas, en especial las arcillas rojas con mayor contenido en óxidos ferrosos fomenta la presencia de hidrógeno en el núcleo del reactor. Su dosifican varía en función de la materia prima siendo su proporciones de 0,5 al 2% del total de la entrada de la materia prima.
Se ha comprobado que mediante esta adición de arcilla roja, constituida por agregados de silicatos de aluminio hidratados, mejora sustancialmente la reacción de pirólisis, ya que el comportamiento de los coloides que forman las partículas de inferiores a los 0,002 mm, mejoran el rozamiento y el intercambio. El comportamiento de la arcilla combina su capacidad de intercambio catiónico con la actividad soporte de reacción al mejorar la lubricidad del lecho. Con este aditivo en este procedimiento minimiza la producción de sólidos no procesados, maximizando la producción de hidrocarburos líquidos. Aditivos coadyuvantes
Para garantizar la ausencia de O2 se emplean unos productos denominados aditivos coadyuvantes de captura de oxígeno. El empleo de compuestos derivados de ácidos carboxílicos o policarboxílicos permite capturar el oxígeno producido al reaccionar con dichos compuestos generando CO2. La proporción de estos productos depende del oxigeno presente en las materia primas, variando entre el 0,5 % para el caso de plásticos, hasta el 10% en el caso de biomasa. Se dosifican en el reactor.
Se emplean bentonitas sódicas como aditivos coadyuvantes de captura de agua, para disminuir la presencia de agua en el reactor gracias a la reacción de estas sustancias con el agua.
Se emplean también aditivos coadyuvantes de mejora de lubricidad para mejorar la lubricidad de la mezcla y elevar la viscosidad. Se pueden adicionar bentonitas cálcicas en proporciones variables del 1 al 5% de la mezcla del lecho de reacción. Para la pirólisis de mezclas con alto porcentaje de biomasa la proporción de bentonitas cálcicas debe ser superior al 3% de la mezcla de reacción.
Aditivos de intercambio y regulación
Para establecer la condiciones de reacción en un pH superior a 5 se utilizan otros productos químicos denominados aditivos de intercambio y regulación que se dosifican en el inicio de la reacción y en proporción necesaria para la generación de un medio de reacción comprendido entre un rango de pH superior a 5
Los productos químicos que se utilizan son carbonatos cálcicos y sódicos con tamaño de partículas menores a 5 nanómetros y con dureza menor a 1,5, químicamente estable a pH comprendidos entre 4 y 9.
Se dosifican en el inicio de la reacción y en proporción adecuada necesaria para la generación de un medio de reacción comprendió entre un rango de pH superior a 5.
La adición de bentonitas sódicas y cálcicas incrementa la capacidad de intercambio de Ca y Na. En proporciones superiores al 3% dan lugar a una elevada viscosidad y proporcionan lubricidad a la mezcla de reacción. En función de su composición desarrollan una acción plastificante del lecho de reacción.
Condiciones de proceso
La materia prima es introducida al mezclador primario (1) y se mezcla con catalizadores en proporciones de 0,25-2% a la entrada del mezclador.
Seguidamente entra en el mezclador secundario (8) donde se mezcla con los aditivos de intercambio y regulación.
Las condiciones de proceso son:
• La temperatura de reacción se depende de las materias primas procesadas, fundamentalmente en función de su composición elemental de carbono, hidrógeno y oxígeno, esta temperatura varía desde 220 a 450 Q C.
• Para materias primas con alto porcentaje en carbono e hidrógeno, los rangos de temperaturas de reacción se sitúan entre 220 Q C y 320 2 C. Para materiales con mayores porcentajes de oxígeno la temperatura de reacción se sitúa entres 300 Q C y 450 Q C.
• Presión dentro del rango -1 a 2 atmósferas
• Agitación entre 50 y 600 rpm
• La energía térmica requerida es del orden de 0,1 y 2,5 kWh por kg de materia prima, de forma que garantice el rango necesario de temperaturas de reacción.
• Presión de N2 que garantice barrido a lo largo de los reactores
Con posterioridad y debido a la agitación externa la mezcla pasa al reactor (9).
En esta etapa se mezcla con los aditivos coadyuvantes en función del O2, agua y temperatura de la reacción.
Las condiciones de esta segunda etapa son las siguientes: O2 menor de 100 ppm, HzO menor de de 5% y dureza de la mezcla mayor que 4.
Con posterioridad a los reactores, la materia prima se ha transformado en una mezcla de hidrocarburos que se transfieren a las torres de destilación (10) y fraccionamiento 1 y 2 (11 y 12). Las temperaturas de destilación varían en la entrada y la salida en el rango de 350 Q C a 200 S C y en las torres de fraccionamientos entre las temperaturas de 200 2 C a 10 2 C.
Los productos fraccionados son almacenados en los depósitos (13,14 y 15) en función de su composición dando lugar productos pesados, medios y ligeros.
Ejemplo 1
Aplicación de la invención a biomasa de maderas blandas
Para una planta diseñada para tratar 3.500 kg/hora
Materia prima: biomasa con una humedad inferior al 15% procedente de maderas blandas [Populus spp. Betula spp, Pinus spp]
Catalizador del tipo aluminosilicatos 1,5%
Aditivos de proceso
Aditivos iniciadores [arcillas rojas) 0,8%
Aditivos coadyuvantes de captura de agua fjbentonitas) 5%
Aditivos coadyuvantes de captura de oxigeno (ác. carboxílicos] 8%
Aditivos coadyuvantes de dureza (silicatos) 8%
Aditivos de regulación (carbonatos) hasta pH mayor que 5
Condiciones de proceso
Temperatura de reacción en etapa 1: 250-350 9 C
Temperatura de reacción en etapa 2: 250-150 e C
Presión de proceso -0,2 atm
Adición de N 2 0,5 m 3 N/hora
Agitación 450 rpm
Oxígeno en reactor menor de 10 ppm
Cantidad de productos obtenidos
1 m 3 de hidrocarburos líquidos por cada 3,5 tn de materia prima
Distribución de productos obtenidos
10-5% fracciones ligeras
70-65% fracciones medias
20-30% fracciones pesadas
Ejemplo 2
Aplicación de la invención a biomasa de maderas duras
Para una planta diseñada para tratar 3.500 kg/hora
Materia prima: biomasa con una humedad inferior al 15% procedente de maderas duras [Quercus spp, Castanea spp, Ulmus spp)
Catalizador del tipo aluminosilicatos 1,5%
Aditivos de proceso
Aditivos iniciadores [arcillas rojas) 0,8%
Aditivos coadyuvantes de captura de agua (bentonitas) 5%
Aditivos coadyuvantes de captura de oxigeno (ác. carboxílicos) 8%
Aditivos coadyuvantes de dureza (silicatos) 3%
Aditivos de regulación (carbonatos) hasta pH mayor que 5
Condiciones de proceso
Temperatura de reacción en etapa 1: 250-350 e C
Temperatura de reacción en etapa 2: 250-150 2 C
Presión de proceso -0,2 atm
Adición de 2 0,5 m 3 N/hora
Agitación 250 rpm
Oxígeno en reactor menor de 10 ppm
Cantidad de productos obtenidos
1 m 3 de hidrocarburos líquidos por cada 3,5 tn de materia prima
Distribución de productos obtenidos
10-5% fracciones ligeras
70-65% fracciones medias
20-30% fracciones pesadas
Ejemplo 3
Aplicación de la invención a mezcla de residuos procedentes de plantas de tratamiento de residuos urbanos.
Para una planta diseñada para tratar 2.000 kg/hora
Materia prima: mezcla de residuos procedentes de plantas de tratamiento de residuos sólidos urbanos a los que se ha eliminado la materia orgánica fresca, los metales y los materiales inertes tipo cristal.
Catalizador del tipo aluminosilicatos 2%
Aditivos de proceso
Aditivos iniciadores (arcillas rojas) 2%
Aditivos coadyuvantes de captura de agua (bentonitas) 1%
Aditivos coadyuvantes de captura de oxigeno (ác. carboxílicos) 0,5%
Aditivos coadyuvantes de dureza (silicatos) 8%
Aditivos de regulación (carbonatos) hasta pH mayor que 5
Condiciones de proceso
Temperatura de reacción en etapa 1: 250-350 s C
Temperatura de reacción en etapa 2: 250-150 e C
Presión de proceso -0,2 atm
Adición de N2 0,5 m 3 N/hora
Agitación 300 rmp
Oxígeno en reactor menor de 10 ppm
Cantidad de productos obtenidos
1 m 3 de hidrocarburos líquidos por cada 2 tn de materia prima
Distribución de productos obtenidos
20-15% fracciones ligeras
60-55% fracciones medias
20-30% fracciones pesadas