從用作生物燃料原料的含污染物的生物組合物中去除污染物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及一種處理生物組合物以用于其下游生物燃料的轉(zhuǎn)化的方法，更具體地講，涉及一種從包括動物脂肪和植物油的含污染物的生物組合物中去除一種或多種污染物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]生物量在液態(tài)燃料(例如，生物燃料)和化學制品的生產(chǎn)中為化石原材料的一種可再生的替代品。增加生物燃料產(chǎn)量是政府改善能源安全并減小溫室氣體排放的策略的一部分。但是，大多數(shù)生物量具有高含氧量，這降低了燃料品質(zhì)和熱值。因此將生物量或生物量中間物升級為高品質(zhì)烴類燃料需要去除氧。生物量氧可以呈酯、羧酸、或羥基的形式。將通過與氫的催化反應去除氧稱為加氫脫氧反應(HD0)?？衫镁珶拸S中常用的傳統(tǒng)固定床催化劑、雙金屬催化劑、加氫處理催化劑，例如硫化態(tài)鎳-鉬(NiMo)或鈷-鉬(CoMo)進行此反應。
[0003]未精煉的植物油(例如，蔬菜油)和動物脂肪具有非期望量的呈磷脂形式的磷和其它污染物，包括金屬。此外，動物脂肪可含有大量的金屬鹽(例如，金屬氯化物鹽)，其可充分地溶于脂肪/油脂進料中，但是不令人期望的是，在HD0反應期間可沉淀并可堵塞催化劑床。金屬/鹽也可通過減少有效孔表面使催化劑失活以實現(xiàn)有效的化學反應。在存在游離脂肪酸下，如金屬氯化物的鹽可形成可溶性皂(例如，硬脂酸鈣)。利用傳統(tǒng)清除技術(shù)例如水洗難以去除這種形式的金屬。
[0004]已知由原始材料例如植物油和動物脂肪制造燃料的多種現(xiàn)有技術(shù)工藝。在現(xiàn)有技術(shù)中報道了將蔬菜油轉(zhuǎn)化成正鏈烷烴。一些現(xiàn)有技術(shù)表明可將該工藝用于其它形式的生物量例如妥爾油脂肪酸、動物脂肪、和餐廳油脂。在現(xiàn)有技術(shù)中已教示了生物衍生的正鏈烷烴經(jīng)加氫異構(gòu)化生成異鏈烷烴柴油。其它現(xiàn)有技術(shù)描述了將進料處理用于HD0反應器的上游。一般參見，第8，026，401號美國專利，其公開內(nèi)容以引用的方式并入文中。
[0005]如US-2009-0314688 A1中所述(其公開內(nèi)容以引用的方式并入文中)，當由原油制造生物柴油時，非常需要將油、油脂、脂肪或牛脂原料中磷含量降到最多20百萬分率(ppm)以確保最終產(chǎn)品符合關(guān)于柴油機尾氣排放的政府規(guī)范標準。煉油步驟取決于油類型以及其組成并且通常由脫膠、堿中和、漂白和除臭組成。脫膠指通過將水和/或酸加入油中并離心去除磷脂和其它類似化合物。脫膠的主要目的是去除磷，其在原油中以水合磷脂和非水合磷脂形式存在。在沒有有效地去除磷脂的情況下，下游精煉工藝可能得不到可接受的結(jié)果。除了去除非水合磷脂以外，非常期望去除鐵和其它金屬以及其鹽。然后，可對油漂白、脫蠟、氫化、和/或除臭以得到一種更穩(wěn)定的產(chǎn)品。
[0006]在本領(lǐng)域中已知多種脫膠方法，包括水脫膠(利用熱水處理原油);酸脫膠(利用磷酸或檸檬酸處理原油)；酸精煉(利用酸處理經(jīng)水脫膠的油，然后利用堿部分地中和并離心以去除殘留的膠和游離脂肪酸)；干法脫膠(利用非常少量的水進行酸脫膠，與漂白組合)；酶法脫膠(利用酶將磷脂改性以得到水溶性化合物)；借助螯合劑脫膠(EDTA-乙二胺四乙酸、天冬氨酸、有機蘋果酸和富馬酸、等)；以及膜過濾/超濾脫膠(使原油通過不可滲透磷脂的半透膜)。
[0007]US-2010-0056833 A1 (其公開內(nèi)容以引用的方式并入文中)描述了一種嘗試解決上膠以及將污染物從含有動物脂肪和植物油的組合物中去除的上述問題的工藝。本發(fā)明者在此已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了對此公開所述的教示內(nèi)容的改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]文中公開了一種將污染物從包括動物脂肪和植物油的含污染物的生物組合物中去除的方法。所述方法通常包括將含污染物的生物組合物與具有小于約7的pH的第一水溶液和酸性溶液的第一混合物混合以得到一種富酸生物組合物。離心該富酸生物組合物以得到缺乏污染物的富酸生物組合物以及含有從含污染物的生物組合物中去除的污染物的一部分的水性廢棄物。然后，將該缺乏污染物的富酸生物組合物與具有比第一水溶液更大的pH的第二水溶液混合以得到第二混合物。離心該第二混合物以得到缺乏污染物的生物組合物和第一水溶液。然后，將該缺乏污染物的生物組合物與pH-中性水溶液混合以得到第三混合物。然后，離心該第三混合物以得到第二水溶液和包含動物脂肪和植物油的貧污染物的生物組合物。該貧污染物的生物組合物可用在用于制造基于生物的燃料(生物燃料)產(chǎn)品的下游工藝中。
[0009]在審查了下文結(jié)合圖示、實施例、和隨附的權(quán)利要求進行的【具體實施方式】后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可明白本發(fā)明的額外特征。
【附圖說明】
[0010]為了更完整地了解本發(fā)明，應參考以下【具體實施方式】和附圖，其中:
[0011]圖1為本發(fā)明方法的一個實施方案的工藝流程圖；
[0012]圖2為本發(fā)明方法的另一個實施方案的工藝流程圖；以及
[0013]圖3A至6圖示通過根據(jù)本發(fā)明方法的中試規(guī)模的實施方案實現(xiàn)污染物去除。
[0014]雖然所公開的方法允許各種形式的實施方案，但在圖示中說明(以及將在下文中描述)本發(fā)明的特定實施方案，前提是本公開內(nèi)容意在于說明，而不意在將本發(fā)明限于文中所描述和說明的特定實施方案。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明大體上涉及處理含有動物脂肪和植物油的生物組合物以使材料更適合加工成基于生物的燃料(生物燃料)產(chǎn)品。文中描述了此處理工藝的各種實施方案。但是，一般來講，將該處理方法定義成將污染物從包括動物脂肪和植物油的含污染物的生物組合物中去除。污染物可變化，并在下文中更詳細地描述。組合物也可變化，但其是一種包含動物脂肪并通常占大比例的組合物。到目前為止，難以處理這種組合物以在不損害單元操作或不需要對這些操作進行大量維護下去除污染物。
[0016]—般來講，方法包括將含污染物的生物組合物與具有小于約7的pH的第一水溶液和酸性溶液的第一混合物混合以得到富酸生物組合物產(chǎn)物。離心該富酸生物組合物產(chǎn)物以得到缺乏污染物的富酸生物組合物和含有從含污染物的生物組合物中去除的污染物的一部分的水性廢棄物。然后，使該缺乏污染物的富酸生物組合物與具有比第一水溶液更大的pH的第二水溶液混合以得到第二混合物。離心該第二混合物以得到缺乏污染物的生物組合物和第一水溶液。然后，將該缺乏污染物的生物組合物與pH-中性水溶液混合以得到第三混合物。然后，離心該第三混合物以得到第二水溶液和包含動物脂肪和植物油的貧污染物的生物組合物。該貧污染物的生物組合物可用在用于制造生物燃料產(chǎn)品的下游工藝中。
[0017]下文陳述了此方法的各種條件和特征。一般來講，在所公開工藝的位置處，通過例如有軌車或油罐卡車接收含有動物脂肪和植物油的生物組合物。將組合物從此來源栗送通過適宜的篩網(wǎng)(例如，0.1英寸轉(zhuǎn)篩)以去除總污染或雜質(zhì)。然后，將其栗送到儲罐中。當準備加工時，通過一個或多個栗(例如，變頻正排量栗)將組合物量入文中所公開的方法(工藝)中以確保向該工藝進給足夠恒定的進料?？蓪⒔M合物在換熱器(例如，將蒸汽或水用作傳熱介質(zhì)的管殼式或板框式換熱器)中預加熱。如果受熱，生物組合物優(yōu)選地具有在約60°C與140°C之間的溫度。必要時或根據(jù)操作者需要，可在整個文中所述的污染物去除方法中任選地使用換熱器以保持類似溫度?？墒菇M合物任選地通過一系列過濾袋(例如，800微米尺寸的開孔)。在這些卸載、過濾、和加熱步驟后，可根據(jù)以上段落中概述以及如下文所述的方法加工組合物。
[0018]為利于進一步討論，讀者關(guān)注圖1，其為方法10的工藝流程。方法10包括分別與第一、第二、和第三離心機20、30、和40連通以及分別與第一、第二、和第三混合器15、25、和35連通的各種工藝流。在圖1所示的各種工藝流中，將含污染物的生物組合物100與具有小于約7的pH的第一水溶液104和酸性溶液106的第一混合物102混合以得到富酸生物組合物108。離心該富酸生物組合物產(chǎn)物108以得到缺乏污染物的富酸生物組合物110和含有從含污染物的生物組合物108中去除的污染物的一部分的水性廢棄物112。如圖1所示，顯示出，混合在第一混合器15中進行，且顯示出，離心在第一離心機20中進行。然后，將缺乏污染物的富酸生物組合物110與具有比第一水溶液104更大的pH的第二水溶液114混合以得到第二混合物116。離心該第二混合物116以得到缺乏污染物的生物組合物118和第一水溶液104。如圖中所示，顯示出，混合在第二混合器25中進行，以及顯示出，離心在第二離心機30中進行。然后，將缺乏污染物的生物組合物118與pH-中性水溶液120混合以得到第三混合物122。然后，離心該第三混合物122以得到第二水溶液114和含有動物脂肪和植物油的貧污染物的生物組合物124。如圖中所示，顯示出，混合在第三混合器35中進行，以及顯示出，離心在第三離心機40中進行。貧污染物的生物組合物124可用在用于制造生物燃料產(chǎn)品的下游工藝(未顯示)中。
[0019]在第一離心機2