从用作生物燃料原料的含污染物的生物组合物中去除污染物的方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及一种处理生物组合物以用于其下游生物燃料的转化的方法，更具体地讲，涉及一种从包括动物脂肪和植物油的含污染物的生物组合物中去除一种或多种污染物的方法。
【背景技术】
[0002]生物量在液态燃料(例如，生物燃料)和化学制品的生产中为化石原材料的一种可再生的替代品。增加生物燃料产量是政府改善能源安全并减小温室气体排放的策略的一部分。但是，大多数生物量具有高含氧量，这降低了燃料品质和热值。因此将生物量或生物量中间物升级为高品质烃类燃料需要去除氧。生物量氧可以呈酯、羧酸、或羟基的形式。将通过与氢的催化反应去除氧称为加氢脱氧反应(HD0)。可利用精炼厂中常用的传统固定床催化剂、双金属催化剂、加氢处理催化剂，例如硫化态镍-钼(NiMo)或钴-钼(CoMo)进行此反应。
[0003]未精炼的植物油(例如，蔬菜油)和动物脂肪具有非期望量的呈磷脂形式的磷和其它污染物，包括金属。此外，动物脂肪可含有大量的金属盐(例如，金属氯化物盐)，其可充分地溶于脂肪/油脂进料中，但是不令人期望的是，在HD0反应期间可沉淀并可堵塞催化剂床。金属/盐也可通过减少有效孔表面使催化剂失活以实现有效的化学反应。在存在游离脂肪酸下，如金属氯化物的盐可形成可溶性皂(例如，硬脂酸钙)。利用传统清除技术例如水洗难以去除这种形式的金属。
[0004]已知由原始材料例如植物油和动物脂肪制造燃料的多种现有技术工艺。在现有技术中报道了将蔬菜油转化成正链烷烃。一些现有技术表明可将该工艺用于其它形式的生物量例如妥尔油脂肪酸、动物脂肪、和餐厅油脂。在现有技术中已教示了生物衍生的正链烷烃经加氢异构化生成异链烷烃柴油。其它现有技术描述了将进料处理用于HD0反应器的上游。一般参见，第8，026，401号美国专利，其公开内容以引用的方式并入文中。
[0005]如US-2009-0314688 A1中所述(其公开内容以引用的方式并入文中)，当由原油制造生物柴油时，非常需要将油、油脂、脂肪或牛脂原料中磷含量降到最多20百万分率(ppm)以确保最终产品符合关于柴油机尾气排放的政府规范标准。炼油步骤取决于油类型以及其组成并且通常由脱胶、碱中和、漂白和除臭组成。脱胶指通过将水和/或酸加入油中并离心去除磷脂和其它类似化合物。脱胶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。在没有有效地去除磷脂的情况下，下游精炼工艺可能得不到可接受的结果。除了去除非水合磷脂以外，非常期望去除铁和其它金属以及其盐。然后，可对油漂白、脱蜡、氢化、和/或除臭以得到一种更稳定的产品。
[0006]在本领域中已知多种脱胶方法，包括水脱胶(利用热水处理原油);酸脱胶(利用磷酸或柠檬酸处理原油)；酸精炼(利用酸处理经水脱胶的油，然后利用碱部分地中和并离心以去除残留的胶和游离脂肪酸)；干法脱胶(利用非常少量的水进行酸脱胶，与漂白组合)；酶法脱胶(利用酶将磷脂改性以得到水溶性化合物)；借助螯合剂脱胶(EDTA-乙二胺四乙酸、天冬氨酸、有机苹果酸和富马酸、等)；以及膜过滤/超滤脱胶(使原油通过不可渗透磷脂的半透膜)。
[0007]US-2010-0056833 A1 (其公开内容以引用的方式并入文中)描述了一种尝试解决上胶以及将污染物从含有动物脂肪和植物油的组合物中去除的上述问题的工艺。本发明者在此已经发现了对此公开所述的教示内容的改进。
【发明内容】
[0008]文中公开了一种将污染物从包括动物脂肪和植物油的含污染物的生物组合物中去除的方法。所述方法通常包括将含污染物的生物组合物与具有小于约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种富酸生物组合物。离心该富酸生物组合物以得到缺乏污染物的富酸生物组合物以及含有从含污染物的生物组合物中去除的污染物的一部分的水性废弃物。然后，将该缺乏污染物的富酸生物组合物与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。离心该第二混合物以得到缺乏污染物的生物组合物和第一水溶液。然后，将该缺乏污染物的生物组合物与pH-中性水溶液混合以得到第三混合物。然后，离心该第三混合物以得到第二水溶液和包含动物脂肪和植物油的贫污染物的生物组合物。该贫污染物的生物组合物可用在用于制造基于生物的燃料(生物燃料)产品的下游工艺中。
[0009]在审查了下文结合图示、实施例、和随附的权利要求进行的【具体实施方式】后，本领域技术人员可明白本发明的额外特征。
【附图说明】
[0010]为了更完整地了解本发明，应参考以下【具体实施方式】和附图，其中:
[0011]图1为本发明方法的一个实施方案的工艺流程图；
[0012]图2为本发明方法的另一个实施方案的工艺流程图；以及
[0013]图3A至6图示通过根据本发明方法的中试规模的实施方案实现污染物去除。
[0014]虽然所公开的方法允许各种形式的实施方案，但在图示中说明(以及将在下文中描述)本发明的特定实施方案，前提是本公开内容意在于说明，而不意在将本发明限于文中所描述和说明的特定实施方案。
【具体实施方式】
[0015]本发明大体上涉及处理含有动物脂肪和植物油的生物组合物以使材料更适合加工成基于生物的燃料(生物燃料)产品。文中描述了此处理工艺的各种实施方案。但是，一般来讲，将该处理方法定义成将污染物从包括动物脂肪和植物油的含污染物的生物组合物中去除。污染物可变化，并在下文中更详细地描述。组合物也可变化，但其是一种包含动物脂肪并通常占大比例的组合物。到目前为止，难以处理这种组合物以在不损害单元操作或不需要对这些操作进行大量维护下去除污染物。
[0016]—般来讲，方法包括将含污染物的生物组合物与具有小于约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组合物产物。离心该富酸生物组合物产物以得到缺乏污染物的富酸生物组合物和含有从含污染物的生物组合物中去除的污染物的一部分的水性废弃物。然后，使该缺乏污染物的富酸生物组合物与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。离心该第二混合物以得到缺乏污染物的生物组合物和第一水溶液。然后，将该缺乏污染物的生物组合物与pH-中性水溶液混合以得到第三混合物。然后，离心该第三混合物以得到第二水溶液和包含动物脂肪和植物油的贫污染物的生物组合物。该贫污染物的生物组合物可用在用于制造生物燃料产品的下游工艺中。
[0017]下文陈述了此方法的各种条件和特征。一般来讲，在所公开工艺的位置处，通过例如有轨车或油罐卡车接收含有动物脂肪和植物油的生物组合物。将组合物从此来源栗送通过适宜的筛网(例如，0.1英寸转筛)以去除总污染或杂质。然后，将其栗送到储罐中。当准备加工时，通过一个或多个栗(例如，变频正排量栗)将组合物量入文中所公开的方法(工艺)中以确保向该工艺进给足够恒定的进料。可将组合物在换热器(例如，将蒸汽或水用作传热介质的管壳式或板框式换热器)中预加热。如果受热，生物组合物优选地具有在约60°C与140°C之间的温度。必要时或根据操作者需要，可在整个文中所述的污染物去除方法中任选地使用换热器以保持类似温度。可使组合物任选地通过一系列过滤袋(例如，800微米尺寸的开孔)。在这些卸载、过滤、和加热步骤后，可根据以上段落中概述以及如下文所述的方法加工组合物。
[0018]为利于进一步讨论，读者关注图1，其为方法10的工艺流程。方法10包括分别与第一、第二、和第三离心机20、30、和40连通以及分别与第一、第二、和第三混合器15、25、和35连通的各种工艺流。在图1所示的各种工艺流中，将含污染物的生物组合物100与具有小于约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组合物108。离心该富酸生物组合物产物108以得到缺乏污染物的富酸生物组合物110和含有从含污染物的生物组合物108中去除的污染物的一部分的水性废弃物112。如图1所示，显示出，混合在第一混合器15中进行，且显示出，离心在第一离心机20中进行。然后，将缺乏污染物的富酸生物组合物110与具有比第一水溶液104更大的pH的第二水溶液114混合以得到第二混合物116。离心该第二混合物116以得到缺乏污染物的生物组合物118和第一水溶液104。如图中所示，显示出，混合在第二混合器25中进行，以及显示出，离心在第二离心机30中进行。然后，将缺乏污染物的生物组合物118与pH-中性水溶液120混合以得到第三混合物122。然后，离心该第三混合物122以得到第二水溶液114和含有动物脂肪和植物油的贫污染物的生物组合物124。如图中所示，显示出，混合在第三混合器35中进行，以及显示出，离心在第三离心机40中进行。贫污染物的生物组合物124可用在用于制造生物燃料产品的下游工艺(未显示)中。
[0019]在第一离心机2