通过连续的再生吸附方法纯化生物柴油 发明背景技术领域 本发明涉及脂肪酸烷酯 (FAAE) 尤其是生物柴油的纯化, 更具体地说, 涉及通过用 包含在一个或多个柱中的吸附材料处理原生物柴油的快速、 连续的纯化原生物柴油的方法 和再生所述吸附材料以再次利用的方法。
背景技术 经济上可行的可再生能源已经成为全世界政府的政策目标。 已被推动和发展的一 种可再生燃料源是生物柴油。 生物柴油的魅力在于其具有与基于石油的柴油燃料的相似性 质。 生物柴油是代替风能、 太阳能和来自乙醇的能量的理想的能源, 因为能含量比资本需要 量接近收支平衡点, 当然这取决于来源于石油的能量的价格。
生物柴油是纯化的通常称为脂肪酸烷酯 (FAAE) 的脂肪酸的烷酯。这些脂肪酸烷 酯 (FAAE) 的生产通过动物或植物脂肪或油的酯交换或包括存在于分解的脂肪或油中的游 离脂肪酸的脂肪酸的酯化实现。所述方法涉及在存在催化剂, 通常为氢氧化钠或氢氧化钾 或甲醇钠或甲醇钾时, 三酰甘油与醇, 通常甲醇的反应, 该反应称为酯交换。 备选地, 在存在 酸时, 脂肪酸, 包括存在于降解的含有高水平的游离脂肪酸 (FFA) 的脂肪或油中的脂肪酸, 通常称为黄油 (yellowgrease)、 褐油 (brown grease) 或阱油 (trap grease), 与醇通常甲 醇反应, 该反应通常被称为酯化反应。 当使用降解的脂肪或油作为原材料时, 酯化先于酯交 换进行, 以提供脂肪酸到 FAAE 的完全转化。两个方法中未反应的甲醇通常通过闪蒸转移, 这样其可以再用于一次或多次的酯化和 / 或酯交换反应。
然而, 只进行脂肪酸的酯化和 / 或酯交换不足以产生能够使用的生物柴油燃料。 脂肪酸烷酯 (FAAE) 含有能够结晶、 弄脏发动机并带给使用者许多问题的杂质。因此, 已经 发展了规则来解决消费者对于质量的需要。 大多数国家已经发展了严格的商业生物柴油标 准, 包括在 ASTM 国际提出的美国政府规范 ASTMD6751 和欧洲标准委员会提出的欧共体规范 EN 14214。
ASTM D6751-07a 的规范如下 :
生物柴油被定义为来自植物油或动物脂肪的长链脂肪酸的单烷酯, 用于压燃式 ( 柴油 ) 发动机。本规范是针对在使用前或与柴油燃料混合前的纯 (100% ) 的生物柴油。
工艺=无未溶的水、 沉淀, 悬浮物 BOLD = BQ-9000 在控制下的生产工艺后的关键 规格检测 (Critical Specification Testing OnceProduction Process Under Control)
* 碳渣针对 100%的样品进行。
在美国的大量做法是用 20%的生物柴油与 80%的柴油燃料的混合物 (B20)。 尽管 可以使用生物柴油 (B100), 但是在进行进一
# 步的做法之前, 应该逐个评价大于 20%的生物柴油与柴油燃料的混合物。
来自 : SPECIFICATIONFORBIODIESEL(B100)-ASTMD6751-07a(2007.3).
EN 14214 的规范如下 :
来自 : 欧洲标准 EN 14214 : 用于柴油机要求的马达燃料 - 脂肪酸甲酯 (FAME) 和检 测方法 (2003 年 2 月 14 日批准 )
因为通常脂肪和油是最经济的原材料, 它们一般被用作酯化和 / 或酯交换反应 ( 多次 ) 的原料来产生生物柴油。脂肪和油在用作生产生物柴油的原料和其它用途前要经 过纯化除去污染物。以下专利涉及脂肪和油的纯化。
美国专利号 1,745,952 公开了使脂肪和油脱色的方法。美国专利号 2,401,339 公 开了通过利用固体吸附剂和蒸馏除去脂肪、 油和蜡中的杂质的方法。 美国专利号 3,862,054 公开了除去植物油中的含磷化合物和游离脂肪酸的方法。美国专利号 5,252,762 公开了 用碱处理过的吸附剂除去甘油酯油中的污染物 ( 游离脂肪酸、 皂类、 磷、 金属离子和彩色体 (color bodies)) 的方法。 所有上述专利都涉及脂肪和油本身的纯化, 而没有涉及生物柴油 或任何其它脂肪酸烷酯的纯化。尽管脂肪和油类可以用作产生生物柴油的原料, 但是它们 不组成生物柴油。
上述酯交换反应的结果是产生了两种产物 : 脂肪酸烷酯 (FAAE)( 通常是脂肪酸甲 酯 ) 和甘油。通过离心或重力沉降将所述甘油部分与脂肪酸烷酯 (FAAE) 部分分离, 所得到 的脂肪酸烷酯 (FAAE) 称为原生物柴油。原生物柴油部分由含有杂质的脂肪酸烷酯 (FAAE) 组成, 所述杂质必须除去, 然后才能在商业上被作为生物柴油出售。 这些杂质包括但不限于 醇、 甘油、 皂类、 残留的催化剂、 金属、 游离的脂肪酸、 甾醇糖苷以及其他的降低生物柴油稳 定性的杂质。因此, 在该方法的此点, 脂肪酸烷酯 (FAAE) 不能被认为是生物柴油并且不能 在商业上作为生物柴油出售, 直至其达到合适的规范 ( 例如, ASTM D6751、 EN 14214 等 )。
除去原生物柴油中的杂质并产生满足相关规范的产品的常规方案包括水洗、 离子 交换树脂和使用吸附剂粉末过滤。一些常规方法结合了这些技术以帮助实现规定的规范。 取决于所用的一种或多种纯化技术, 在纯化方法进行前或后从原生物柴油除去未反应的甲 醇。 美国专利申请公布号 2005/00181431 描述了用水洗除去杂质以产生用于产生柴 油燃料的脂肪酸烷酯的方法。在水洗方法结束后, 用高吸水性的树脂处理脂肪酸烷酯以将 水从脂肪酸烷酯中除去。
美国专利号 4,371,470 描述了通过酯化方法、 水洗从脂肪酸除去杂质和用吸附剂 从脂肪酸烷酯除去色料产生优质脂肪酸烷酯的方法。 吸附剂被描述为活化粘土或活化粘土 和活性炭的混合物。
水洗的缺点是需要大体积的淡水、 长时间来处理生物柴油, 可能形成乳剂和得到 废物以及需要解决或处理的大量废水。
许多专利描述了用吸附剂诸如粘土、 碳、 硅基吸附剂如硅酸镁以及沸石纯化生物 柴油、 酯和相关的化学品。
美国专利号 6,982,340 描述了用粘土 / 活性炭和氢化分解型吸附剂吸附处理使用 载体纯化酯的方法。该方法使用的吸附剂被用于从酯而非从生物柴油中除去含硫化合物。 即使生物柴油是酯型, 仍然有许多酯化合物与生物柴油无关。
美国专利申请公布号 2005/0081436 描述了使用吸附过滤方法利用合成的硅酸镁 纯化生物柴油的方法。
美国专利申请公布号 2005/0188607 描述了使用硅基吸附剂 ( 例如硅酸镁 ) 的吸 附过滤从原生物柴油除去甲醇的系统。也包括了甘油和氢氧化钾或氢氧化钠的除去。
美国专利申请公布号 2006/0260184 描述了通过用吸附材料 ( 例如硅酸镁 ) 精制 生物柴油的装置和方法。该方法也使用过滤。
美国专利号 5,401,862 描述了脂肪酸酯特别是适合用于食品和化妆品的脂肪酸 酯的脱色方法。溶于极性溶剂的脂肪酸酯的溶液通过含有吸附剂 ( 蒙脱粘土和由硅胶和活
性炭组成的组的混合物 ) 的柱。接着从酯中除去溶剂。该方法要求除去的唯一的污染物是 色料。
美国专利号 4,049,688 描述了通过使用 X 沸石或 Y 沸石的选择性吸附能够将脂肪 酸的饱和酯从不饱和酯除去的方法。
吸附剂处理生物柴油的主要缺陷是处理废吸附剂滤饼。
这些专利没有一个描述使用柱纯化或吸附剂再生的连续方法。 期望提供纯化生物 柴油的连续方法。 还期望提供这样的一种方法 : 其包含在装载吸附剂后的封闭系统, 所述系 统的运行不需要淡水或新吸附剂, 并且不产生需要处理或处置的废水或固体废物。这样的 系统是经济的和环保的。
已经描述了可再生柱吸附系统。美国专利号 6,635,595 描述了用于同时进行食用 油的烷酯化和废油纯化介质的再生的方法。 该方法包括同时再生废粘土和从废粘土原位回 收油以及通过用醇处理废粘土将油转化为烷酯。该方法处理废粘土 ( 其含有来自食用油精 炼工艺的残油 ) 和植物油的混合物, 这样能够再生粘土的同时将油转化为烷酯。在该过程 后, 再生的废漂白土在 120-500℃下被进一步活化 2-6 小时, 这样其能够被再用于植物油的 漂白 ( 精制过程 )。在该专利中, 描述了粘土吸附材料的再生, 这样其可以再用于植物油精 制过程, 而不是用于生物柴油的纯化。 发明内容 描述了一种使用粉末状、 粒状或挤压的吸附剂的快速、 经济环保、 绿色的连续纯化 生物柴油 ( 脂肪酸烷酯 (FAAE)) 的方法。所述吸附剂包含在柱系统中并可再生重复利用 多次。所述方法利用包含在一个或多个柱中的吸附剂诸如但不限于碳、 二氧化硅、 粘土、 沸 石或金属硅酸盐以连续的工艺从脂肪酸烷酯 (FAAE) 或原生物柴油除去杂质。该方法使用 吸附柱系统来纯化生物柴油, 而非用水或过滤来纯化, 将混入生物柴油中的皂类和其它杂 质除去。原生物柴油与填充到柱或多个串联的柱中的吸附剂接触足够长的时间, 来除去杂 质, 诸如但不限于皂类、 金属、 游离的甘油、 甾醇糖苷和许多其它的降低生物柴油稳定性的 杂质。得到的成品生物柴油从柱排出, 准备进行甲醇回收工艺。柱中吸附剂的生命周期依 赖于进料的原生物柴油中的杂质水平、 柱中吸附剂的质量和吸附能力和原生物柴油通过柱 系统的流量。当柱系统排出的生物柴油不再满足要求的规范时, 再生吸附剂以再次使用。
吸附柱的再生用通常用于酯交换方法中的极性溶剂如甲醇实现。 与在酯交换步骤 中使用的极性溶剂相同的溶剂在再生步骤的使用通过采购经济提供了简单、 经济和成本控 制。向极性溶剂中注入少量的酸, 如硫酸并通过柱中的吸附剂来除去包含在吸附剂中的和 吸附剂上的吸附的杂质。将醇 / 酸通过柱并反向循环到酯交换反应直到醇 / 酸滤出液中存 在很少或没有杂质。
该再生方法使得该系统即经济又环保。吸附剂的再生和再利用避免了大量的淡 水、 产生流出物和 / 或在水或吸附过滤生物柴油纯化方法期间产生固体滤饼废物。如此处 理后的生物柴油产生了适于进行甲醇回收步骤的产物, 而不需要进行水洗或用过滤进行吸 附处理。回收溶剂用于再生进一步提高了该方法的经济性及其环境益处。
离子交换树脂, 尽管很昂贵, 已经显示通过氢对金属的离子交换, 有效地吸附甘油 和除去一些金属, 由此将金属皂转化为游离脂肪酸。因为在离子交换处理后游离脂肪酸释
放到原生物柴油滤出液中, 所以如果只使用离子交换纯化的话, 需要仔细监测处理的原生 物柴油以确保满足成品生物柴油中的酸值规范。 已经进一步证实了可以通过从原生物柴油 除去甘油再生离子交换树脂以重复使用, 但是离子交换树脂不能通过从原生物柴油除去金 属来再生以重复使用 ( 见表 2)。当在生物柴油方法中只用离子交换树脂时, 当该树脂被金 属饱和时, 必须废弃离子交换树脂。 由于该原因, 离子交换树脂本身不经济地适用于纯化原 生物柴油。然而, 其可以用于预处理来从原生物柴油除去甘油, 然后通过吸附柱除去皂类、 金属和其它杂质来进一步处理。
离子交换树脂被填充到一个或多个柱中并能够首先串联使用然后将生物柴油与 一个或多个吸附柱接触来处理生物柴油。也可以使用醇来再生离子交换树脂。来自离子交 换树脂柱的含有醇、 甘油和残余脂肪酸烷酯 (FAAE) 的醇 / 杂质混合物能够被导入到沉降罐 中将甘油与醇和残余的 FAAE 分离。来自吸附柱的含有烷基皂类、 金属、 甘油和残余的脂肪 酸烷酯 (FAAE) 的醇 / 酸 / 杂质混合物能够被直接导入反应器中并在前述的酯化反应中与 酸如硫酸反应, 然后被导入沉降罐中将甘油和其它杂质与醇和残余的 FAAE 分离。选择的用 于酯化反应的酸可以与选择的用于再生方法的酸相同, 以提供简单、 经济和通过规模经济 采购的成本控制。
通过参考一下附图来更加详细的描述本发明。 附图说明 图 1 是使用根据本发明的教导的吸附柱纯化方法的生物柴油纯化系统的示意图。
图 2 是吸附剂再生过程中生物柴油纯化系统的示意图。
图 3 是生物柴油纯化系统的备用实施方案的示意图, 其使用根据本发明的教导的 多个吸附柱。
图 4 是图 3 中所示的系统的示意图, 其中图 3 的前柱正被再生。
图 5 是生物柴油纯化系统的备用实施方案的示意图, 其使用根据本发明的教导的 离子交换和吸附柱纯化方法。
图 6 是在离子交换树脂和 / 或吸附柱再生期间图 5 中所示的系统的示意图。
具体实施方式
现在将更具体地参照本发明的优选实施方案, 优选的实施方案的实例在附图中说 明。在可能的情况下, 在所有的附图和说明书中使用相同的附图标记来指代相同或相似的 部分。
图 1 是通过根据本发明的教导的吸附剂系统 10 连续纯化生物柴油的系统示意图。 在第一个实施方案中, 填充有吸附材料 14 的单个吸附柱 12 被用于纯化原生物柴油 16。原 生物柴油 16 包括脂肪酸烷酯 (FAAE) 的原进料。原生物柴油 16 与足量的吸附材料 14 接触 足够长的时间以除去杂质, 如但不限于皂类、 催化剂、 金属、 游离的甘油、 甾醇糖苷以及其他 的降低生物柴油稳定性的杂质。合适的吸附材料 14 包括碳、 二氧化硅、 金属硅酸盐、 沸石、 漂白粘土和活化的漂白粘土。在优选的实施方案中, 吸附材料是合成的硅酸镁。
从吸附柱 12 排出的纯化的生物柴油 17 是适于进行甲醇回收而不需要进行水洗或 用过滤进行吸附处理的纯化的生物柴油。从吸附柱 12 排出的纯化的生物柴油 17 被进料到闪蒸器 18 中。闪蒸器 18 从纯化的生物柴油 17 回收醇, 例如甲醇来产生成品生物柴油 19。
在柱吸附纯化步骤中, 原生物柴油流经柱 12 直到吸附材料 14 不再从原生物柴油 16 除去足够的杂质。 这通过将进入吸附柱 12 的原生物柴油 16 中的杂质水平与排出吸附柱 12 的纯化的生物柴油 17 中的杂质水平比较来确定。此时, 由于吸附柱 12 排出的纯化的生 物柴油 17 不再满足所要求的规范或期望的参数, 因此需要进行吸附材料 14 的再生。
在再生期间, 终止向吸附柱 12 进料原生物柴油 16 并且再生吸附柱 12 内的吸附材 料 14, 如图 2 所示。溶剂进料 20 通过吸附柱, 直到吸附柱 12 排出的混合物 21 含有可接受 的杂质水平, 例如居于零值的杂质水平。表明大多数杂质, 如果不是全部杂质的话, 已经被 杂质饱和的吸附剂去掉。合适的溶剂进料 20 是含有酸的溶剂的溶液。在一个实施方案中, 溶剂是醇。例如溶剂可以是甲醇。在一个实施方案中, 酸是硫酸、 柠檬酸或苹果酸。加入到 醇中的酸的量为按重量计约 0.005%到约 3.00%。
再生后, 吸附柱排出的混合物 21 被导到酸酯化容器 22 中并与酸 23 反应。选择用 于酯化容器 22 中的酯化反应的酸 23 可以与上述用于吸附剂再生的酸相同或不同。 例如, 合 适的酸 23 可以是硫酸。酸 23 用作催化剂直接将相应的烷皂酯化为原脂肪酸烷酯 (FAAE)。 酯化容器 22 排出的混合物 24 包含醇、 脂肪酸烷酯 (FAAE)、 甘油、 多余的酸以及水。将混合 物 24 送到沉降罐 26 中使甘油和其它杂质与醇 / 脂肪酸烷酯 (FAAE) 分离。混合物 24 被分 成甘油 / 杂质相 27 和醇 /FAAE 相 28。甘油 / 杂质相 27 与来自酯交换反应的甘油相混合。 醇 /FAAE 相 28 可以被直接送到酯交换反应以作进一步的加工。 在吸附材料 14 再生后, 将原生物柴油 16 通过吸附柱 12 再次启动吸附柱 12, 如图 1 所示。 尽管再生在第一吸附柱 12 上运行, 但是可以使用第二吸附柱来进行纯化方法, 同时 第一吸附柱被再生, 以提供连续的方法。
在第二实施方案中, 填充有吸附材料 14 的多个吸附柱 12a-12b 以串联的方式用于 纯化系统 100 中的原生物柴油 16, 如图 3 所示。使用多个吸附柱能够进行连续的方法。在 原生物柴油 16 与甘油分离后, 将原生物柴油与前吸附柱 12a 中的吸附材料 14 接触。吸附 柱 12a 排出的纯化的生物柴油 17a 与含有吸附材料 14 的后吸附柱 12b 中的吸附材料 14 接 触, 拦截原生物柴油中存在的杂质。吸附柱 12b 排出的纯化的生物柴油 17b 经过闪蒸来除 去残留的醇。
在柱吸附纯化步骤中, 原生物柴油 16 流过吸附柱 12a, 直到吸附材料 14 不再从原 生物柴油 16 中除去足够的杂质。这可以通过比较进入吸附柱 12a 的原生物柴油中的杂质 水平和吸附柱 12a 排出的纯化的生物柴油 17a 中的杂质水平来确定。此时吸附柱 12a 排出 的纯化的生物柴油 17a 不再满足所要求的规范或期望的参数, 吸附材料 14 的再生在前吸附 柱 12a 中进行, 如图 4 所示。在再生过程中, 串联中的第一后柱 12b 变成新的前柱, 任何随 后的一个或多个后柱按照接触顺序提升。在原始的前吸附柱 12a 中的吸附材料 14 被再生 以被重复利用并成为系统 100 中的最后一个柱。
在第三个实施方案中, 含有吸附材料 14 的一个或多个吸附柱 12 与含有离子交换 树脂 34 的一个或多个离子交换柱 32 串联使用来纯化系统 200 中的原生物柴油 16, 如图 5 所示。离子交换树脂可以是阳离子的。在所述串联中首先使用一个或多个离子交换树脂柱 32 来截留原生物柴油 16 存在的任何游离的甘油和烷皂中一些金属。 得到的生物柴油 33 接 着通过吸附材料 14 填充的一个或多个吸附柱 12 来除去存在的杂质, 得到适于进入到甲醇
回收纯化的生物柴油 17, 而不需要进行水洗或用过滤进行吸附处理。
在一个或多个离子交换树脂 32 和吸附柱 12 中接触原生物柴油, 直到离子交换树 脂和 / 或吸附材料 14 不再从原生物柴油 16 中除去足量的杂质。这可以通过比较进入离子 交换柱 32 和 / 或吸附柱 12 的原生物柴油 16 中的杂质水平和从各柱排出的生物柴油 33 和 纯化的生物柴油 17 中的杂质水平来确定。由于此时离子交换柱 32 和 / 或吸附柱 12 排出 的生物柴油 33 和纯化的生物柴油 17 不再满足所要求的规范或期望的参数, 因此需要使用 第二套相同的离子交换柱 32 和 / 或吸附柱 12。 当使用第二套柱时, 再生第一套柱中的离子 交换树脂和 / 或吸附剂以重复利用, 如图 6 所示。在再生工艺后, 离子交换柱 32 和吸附柱 12 准备用于再生, 并根据需要返回作为第二套柱进行生产。
使用在酯交换方法使用的极性溶剂如醇通常甲醇完成离子交换树脂柱 32 的再 生, 极性溶剂通过离子交换柱 32 来主要除去离子交换树脂 33 中和上含有的甘油, 直到在溶 剂滤出液 41 中存在很少或不存在甘油。
本发明可以通过其以下的实施例来进一步说明, 但是应当理解的是包含的这些实 施例只是为了说明的目的, 不是旨在限制本发明的范围, 除非另外特别指出。本文的说明 书、 实施例和权利要求书中的所有百分比、 比率和部分是以重量计, 并且是近似值, 除非另 外说明。
实施例 1 : 使用吸附材料的单柱纯化 将原生物柴油通过含有 2g 吸附材料的单个柱。在该实施例中使用的两种吸附 D-SOL D60, 来自 The Dallas Group ofAmerica,剂是 : 合成的硅酸镁 (Whitehouse, NJ) 和 酸 活 化 的 粘 土 (REFOIL RO-365,来 自 Refoil Earth Pvt.Ltd., Vadodara, 印度 )。表 1 显示了从这两种产品获得的结果的汇总。将原生物柴油通过柱, 直 到柱排出的生物柴油的皂含量大于 50ppm。选择 50ppm 皂值作为临界值, 因为该值对应于 5ppm 的金属规范 ( 钠 + 钾 )。
当柱排出的生物柴油含有 50ppm 以上的皂时, 终止柱处理并且再生柱中的合成镁 或酸活化的粘土。含有 0.10%硫酸 (93% ) 的甲醇溶液通过柱, 直到柱排出的甲醇 / 硫酸 混合物含有 0 皂值。
产品再生后, 通过将原生物柴油通过柱重新启动柱。
表1: 使用吸附材料的单柱纯化结果
实施例 2 : 用于再生的离子交换树脂的比较实例
原生物柴油通过含有 2g 离子交换树脂 (AMBERLITE BD10DRY, 来自 Rohmand Haas, West Philadelphia, PA) 的单个柱。将原生物柴油通过该柱直到柱排出的生物柴油的皂含 量大于 50ppm。选择 50ppm 的皂值作为临界点, 因为其对应于 5ppm 的金属规范 ( 钠 + 钾 )。 表 2 显示了使用 AMBERLITE BD10DRY 的结果。
当柱排出的生物柴油含有大于 50ppm 的皂时, 终止柱处理并试图进行再生柱中的 离子交换树脂。含有 0.10%硫酸的 (93% ) 甲醇溶液通过柱, 定期检查得到的柱排出的甲 醇的皂含量。在柱排出的甲醇 / 硫酸中没有可检测的皂含量。
在将 200mL 的甲醇 / 硫酸通过含有离子交换树脂的柱后, 通过将生物柴油通过柱, 重新启动原生物柴油通过柱的流动。再次检查柱排出的获得的生物柴油的皂含量, 但是从 来没有低于 50ppm。 这些结果表明不能从原生物柴油除去皂来再生离子交换树脂。 然而, 再 生离子交换树脂的确从原生物柴油中除去了游离的甘油。因此, 离子交换树脂的再生仅仅 适用于游离的甘油不适用于皂类和金属。
表2: 使用 AMBERLITE BD10DRY( 离子交换树脂 ) 进行柱处理原生物柴油的结果
实施例 3 : 使用合成的硅酸镁进行的双柱纯化
原生物柴油通过每柱含有 2g 吸附材料的串联双柱系统。在该实施例中使用的 两种吸附剂是合成的硅酸镁 (MAGNESOL D-SOL D60 来自 The Dallas Group ofAmerica,
Whitehouse, NJ) 和 酸 活 化 的 粘 土 (REFOIL RO-365,来 自 Refoil Earth Pvt.Ltd., Vadodara, 印度 )。表 3 显示了从这两种产品获得的结果的汇总。将原生物柴油通过柱, 直 到柱排出的生物柴油的皂含量大于 50ppm 时。选择 50ppm 皂值作为临界值, 因为该值对应 于 5ppm 的金属规范 ( 钠 + 钾 )。
当柱排出的生物柴油含有 50ppm 以上的皂时, , 终止柱处理并且再生前柱中的合 成硅酸镁或酸活化的粘土。含有 0.10%硫酸 (93% ) 的甲醇溶液通过柱, 直到柱排出的甲 醇 / 硫酸混合物含有 0 皂值时。
产品再生后, 后柱变为新的前柱, 并且将再生的前柱放回串联中作为新的后柱。 此 后将原生物柴油通过柱系统。
表3: 使用合成的硅酸镁的双柱纯化结果
实施例 4 : 使用离子交换树脂 - 合成的硅酸镁的双柱纯化
原生物柴油通过每柱含有 2g 商业获得的离子交换树脂 (AMBERLITEBD10Dry 来自 Rohm and Haas, West Philadelphia, PA) 和 2g 合成的硅酸镁 (MAGNESOL DSOL D60 来自 The Dallas Group of America, Whitehouse, NJ) 的串联双柱系统。离子交换树脂被设为 前柱系统, 而硅酸镁被放在系统中作为后柱。 将原生物柴油通过柱, 直到柱排出的生物柴油 的皂含量大于 50ppm。选择 50ppm 皂值作为临界值, 因为该值对应于 5ppm 的金属规范 ( 钠 + 钾 )。下表 4 显示了该串联试验的结果。
当柱排出的生物柴油含有 50ppm 以上的皂时, 终止柱处理并且再生前柱中离子交 换树脂和后柱中的合成硅酸镁。根据实施方案 3 描述的程序用纯的甲醇再生离子交换树脂 并根据节 “吸附剂再生” 中的程序再生硅酸镁。含有 0.10%硫酸 (93% ) 的甲醇溶液通过 含有硅酸镁的柱, 直到柱排出的甲醇 / 硫酸混合物含有 0 皂值。
产品再生后, 将这两个柱以相同的顺序放回串联中, 离子交换柱作为前柱硅酸镁 作为后柱。再次将原生物柴油通过柱系统。
表4: 使用 AMBERLITE BD10Dry( 离子交换树脂 )-MAGNESOL D-SOL D60( 合成的硅 酸镁 ) 的双柱纯化结果
实施例 5 : 使用甲醇 / 酸的吸附剂再生
将原生物柴油以 20mL/ 分钟的流量通过含有 40g 合成的硅酸镁 (MAGENSOL D-SOL D60, 来自 The Dallas Group of America, Inc., Whitehouse, NJ) 的柱, 直到合成的硅酸镁 粉末含有 0.45g 皂 / 每克吸附剂。原生物柴油的皂含量是 2094ppm。在整个试验期间从柱 排出的生物柴油取样并分析皂含量, 如表 5 所示。一旦合成的硅酸镁达到 0.45g 皂 / 每克 吸附剂, 终止柱并从柱取出皂饱和的吸附剂。
表5: MAGNESOL D-SOLD60( 合成的硅酸镁 ) 上的皂负载
将负载皂的硅酸镁分成 5 克的份, 每份放到更小的柱中再生。使用不同浓度的 93%的硫酸、 柠檬酸和苹果酸粉末的甲醇溶液进行吸附剂的再生。将酸 / 甲醇溶液通过柱 中的吸附剂直到柱排出的溶液的皂含量为近似零时。
表 6 汇总了用 93%的硫酸和甲醇进行再生的条件和结果。 表 7 显示了用柠檬酸和 甲醇进行再生的结果。表 8 显示了用苹果酸和甲醇再生的结果。这些结果清楚地表明有效 地将从原生物柴油吸附的杂质从吸附剂脱除, 并且因此适于重新用于原生物柴油的纯化。
表6: 使用甲醇 / 硫酸再生 MAGNESOL D-SOL D60( 合成的硅酸镁 ) 的条件和结果 的汇总
表7: 使用甲醇 / 柠檬酸再生 MAGNESOL D-SOL D60( 合成的硅酸镁 ) 的条件和结果的汇总
表8: 使用甲醇 / 苹果酸再生 MAGNESOL D-SOL D60( 合成的硅酸镁 ) 的条件和结果的汇总
应该理解的是, 上述的实施方案仅仅说明了许多可能的具体实施方案中的几个, 其能够代表本发明的原理的应用。 本领域技术人员根据这些原理容易地设计许多的和不同 的其它排列, 不会偏离本发明的精神和范围。