Obtención de aromáticos y olefinas por transformación catalítica del líquido de pirólisis de biomasa vegetal

Resumen

El bio-oil (producto líquido de la pirólisis rápida de biomasa vegetal en reactor spouted bed cónico), además de ser un combustible alternativo al petroleo, es la materia prima clave de la refinería sostenible (biorefinería). En este Tesis se ha propuesto un proceso en dos etapas (térmica y catalítica) para valorizar la lignina pirolítica y para obtener (sin problemas operacionales) un elevad rendimiento de aromáticos o de olefinas ligeras (en virtud del catalizador seleccionado) en la etapa catalítica en reactor de lecho fluidizado. El proceso propuesto se integraría en las unidades de refinería (proceso MTO). Se han analizado varias alternativas de acondicionamiento del bio-oil para estabilizarlo y facilitar su procesabilidad en la transformación catalítica (adición de agua; envejecimiento acelerado por calentamiento; extracción con acetato de etilo; adición de metanol o mezclas metanol/agua). La adición de metanol ha resultado el método más eficaz para estabilizar el bio-oil y atenuar el problema inherente a su transformación catalítica consistente en la de deposición de lignina pirolítica, formada por degradación de los oxigenados del bio-oil. La composición del bio-oil valorizable tras los tratamientos se ha estudiado mediante espectroscopia FTIR y por GC/MS. Los catalizadores utilizados se han seleccionado en base a una elevada estabilidad hidrotérmica (necesaria para soportar las severas condiciones de operación), así como elevada selectividad a los productos deseados: un catalizador de zeolita HZSM-5 con 1% en masa de Ni ha resultado ser muy selectivo para la formación de aromáticos, mientras que una zeolita HZSM-5 con relación Si/Al elevada (SiO2/Al2O3= 80) es selectiva para la obtención de olefinas C2-C4. Con los catalizadores seleccionados se ha analizado el efecto de la composición de la alimentación, temperatura y tiempo espacial sobre la conversión del bio-oil, rendimientos de productos hidrocarbonados y selectividad de aromáticos (con catalizador NiZ-30) y de olefinas C2-C4 (con catalizador HZ-80). La desactivación por deposición de coque es muy rápida, estando el coque constituido por dos fracciones de diferente naturaleza: coque térmico (relacionado con la lignina pirolítica) y coque catalítico. Se ha estudiado igualmente el efecto de las condiciones de operación sobre la evolución con el tiempo de rendimiento y selectividades de productos, así como sobre el contenido de cada una de las fracciones de coque.