Uso de Sílicas para el tratamiento de grasas y aceites para la

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Uso de Sílicas para el tratamiento
de grasas y aceites para la
producción de Biodiesel
Roberto Berbesi y David Brooks
Oil-Dri Corporation of America
roberto.berbesi@oildri.com
david.brooks@oildri.com
800-233-9802 USA
OBJETIVOS
•
•
Definir que son las sílicas
Describir la aplicación y beneficios de
sílicas selectivas naturales en Eliminación
del lavado en
–
–
•
Pre-tratamiento de aceites y grasas para
Biodiesel
Purificación del Biodiesel
Presentar datos de planta con resultados y
condiciones de operación
Aplicación de Sílicas
Remoción de principales contaminantes
Carbón activado
Sílicas
Sílicas
PAH
PCB
JABONES
FOSFOLÍPIDOS
METALES
Tierra de blanqueo
CLO – RED – VP - VA
Sílicas
Categorias existentes
• Los adsorbentes usados en procesos de
eliminación de lavados son conocidos
normalmente como Sílicas y existen dos clases,
ambas con alta afinidad en la remoción de
jabones, metales y fosfolípidos
Hidro-gel
Sílica de superficie modificada
• Polvo
Polvo
• Amorfo
Amorfo
• Sintéticos
Natural
• > 50% humedad
< 10% humedad
Sílicas
Que es Select 350?
• Un adsorbente natural de alta eficiencia
para eliminación de lavados en varias
aplicaciones
• Silicato natural de aluminio y magnesio
con superficie modificada para lograr alta
afinidad por metales, jabones y
fosfolípidos
• Remueve compuestos que promueven
baja estabilidad oxidativa
• Capacidad para remoción de color y
clorofila
Producción de Biodiesel
Triglicéridos
Aceites / Grasas
Alcohol
Alcohol / Catalizador
Biodiesel:FAME
Fatty Acid
Methyl Esters
Mezclador
Separación
Reactor
Glicerina
Destilación
Refinación caústica tradicional
Proceso con lavado
Lavado
Soda Cáustica
Primaria
Pre-tratamiento
ácido
Tanque
slurry
Secador
al Vacío
Blanqueador
al vacío
Tierra de
blanqueo
Filtro
prensa
Mezclador
Soapstock
Agua de
desecho
Tierra gastada
Refinación caústica tradicional
Función del lavado
• Remover P y metales, dejando para la
tierra de blanqueo la remoción de
clorofila, color y compuestos de oxidación
• Puede llevar a un menor uso de tierras de
blanqueo
• El proceso con silicas naturales es
económico y permite obtener la misma o
mejor calidad que con el lavado con agua
Eliminación del lavado
Perspectiva histórica
• Antes de los 90 la mayoría de las
refinerias cáusticas fueron construidas
con una primaria y dos lavadoras.
• Uso de agua de lavado 10 – 20%
• Jabones en la primaria 800 - 1000 ppm
• La mayoría de las refinerías estaban en las
afueras de las ciudades.
• Las regulaciones sobre el agua de
desecho no eran tan exigentes.
Eliminación del lavado
Perspectiva histórica
• Muchas plantas han sido rodeadas por la ciudad
en el presente
• Regulaciones del agua mas exigentes
• Mejores sistemas de control en las centrífugas
dan jabon en la primaria de 150 – 300 ppm
• Las nuevas refinerias en el presente se
construyen solo con la primaria sin centrífugas
de lavado.
• Al menos 30% de las refinerias han hecho o estan
en proceso de eliminar las centrífugas de lavado.
Eliminación del lavado
Proceso de refinación cáustica con Silica
Lavado
Soda Cáustica
Primaria
Pre-tratamiento
ácido
Tanque
slurry
Secador
al Vacío
Blanqueador
al vacío
Tierra de
blanqueo
Filtro
prensa
Mezclador
Select
Soapstock
Agua de
desecho
Tierra gastada
Eliminación del lavado
Función de la sílica
• Remover jabones
• Remover P y metales, dejando para la
tierra de blanqueo la remoción de
clorofila, color y compuestos de oxidación
• Puede llevar a un menor uso de tierras de
blanqueo
• El proceso con silicas naturales es
económico y permite obtener la misma o
mejor calidad que con el lavado con agua
Eliminación del lavado
Condiciones típicas para la aplicación de Silica
• Jabón en el aceite neutro entre 100 & 500 ppm.
• Puede funcionar con jabones de hasta 1000ppm
• Dosificación típica es 0.015 – 0.025% por cada
100 ppm de jabón.
• La adición se hace después de la centrífuga
primaria, pero puede trabajar también si se
adiciona despues del secador al vacío
• La adición se hace de manera continua al aceite
en base seca
Producción de Biodiesel
Triglicéridos
Aceites / Grasas
Alcohol
Alcohol / Catalizador
Biodiesel:FAME
Fatty Acid
Methyl Esters
Mezclador
Separación
Reactor
Glicerina
Destilación
Funcion de la Sílica natural
Refinación cáustica
• Remover jabones
• Remover P y metales,
dejando a la tierra de
blanqueo la clorofila,
los pigmentos y los
compuestos de
oxidación
• El eliminar el lavado y
usar Silica natural
puede llevar a un
menor uso global de
adsorbentes
Purificación de Biodiesel
• Remover jabones
• Remover P and
metales
• Remover glicerina,
mono, di y tri
glicéridos
• Sulfur reduction
• La sílica natural puede
hacer todo el trabajo.
Refineria de aceite para Biodiesel
Uso de sílica natural como único adsorbente
Lavado
Soda Cáustica
Primaria
Pre-tratamiento
ácido
Tanque
slurry
Secador
al Vacío
Blanqueador
al vacío
Tierra de
blanqueo
Filtro
prensa
Mezclador
Select
Soapstock
Agua de
desecho
Tierra gastada
Refineria de aceite para Biodiesel
Puntos clave para una operación efectiva
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Monitorear calidad del aceite crudo/degomado
Controlar jabones < 500 ppm en la cent. primaria
Humedad en el aceite 0.2%-0.3%
Temperatura del aceite 160o-180oF (70o-80oC)
Tiempo de contacto 20-30 minutos
Agitación adecuada
Refineria de aceite para Biodiesel
Ventajas de la Silica Natural Select
•
•
•
•
•
No se necesita tierra de blanqueo
Se obtienen bajos niveles de P y AGL
Ofrece algo de remoción de color
Ofrece algo de remoción de clorofila
Dosis 0.05% - 0.2% Depende de la
calidad del aceite
Refineria de aceite para Biodiesel
Datos de planta
Condiciones
–
–
–
–
0.15% Select 30 minutos a 75°C
1% Tierra de blanqueo 20 minutos a 120°C
Aceite neutro con 1200 ppm jabón y P <10ppm
Color y estabilidad oxidativa equivalentes
Resultados
blanqueo
Jabón
ppm
P
ppm
%AGL
% H20
Lavado
<150
<0.5
< 0.04
0.035
Select 350
< 80
< 0.5
< 0.05
0.032
Producción de Biodiesel
Triglicéridos
Aceites / Grasas
Alcohol
Alcohol / Catalizador
Biodiesel:FAME
Fatty Acid
Methyl Esters
Mezclador
Separación
Reactor
Glicerina
Destilación
Purificación de Biodiesel
Sin lavado
Biodiesel
Sin purificar
Torre de
destilación
B100
BioDiesel
NO LAVADO
CON AGUA
Tanque
mezcla
SELECT
Filtro
Producto
final
Proceso con lavado
Costos de operación
•
•
•
•
•
•
•
Electricidad
Agua
Merma (típicamente 0.025%)
Mantenimiento (U$10,000/año)
Costo operar el secador
Tratamiento agua residual
Energía de calentamiento
Objetivos del proceso:
Remoción de contaminantes
• Para mejorar la reacción y el desempeño en el
motor diesel
Sólidos suspendidos
Fósforo
Refinería
AGL
Productos de oxidación
Metales y jabones
• Para mejorar la estabilidad del biodiesel
Metales, jabones y fósforo
Biodiesel
Producto final
Sterol Glucosides; Ceras
Productos de oxidación
Agua. glicerina
Purificación de Biodiesel
Uso de Select 350 en Laboratorio
Condiciones:
• 1% dosis con 10% de DE
• 2.5L de Biodiesel de soya
• 80° ± 2° C
• 15 minutos
• Presión atmosférica
• Agitación de alta eficiencia
Desempeño del adsorbente
Eliminación del lavado en purificación de Biodiesel
Silica Natural versus Hydrogels
• Comparación de laboratorio de
nuestra Sílica natural versus los
hydrogels mas comunes en América
• Silica natural con secado y sin
secado
• Dos diferentes dosis.
• Tiempo contacto 20 minutos a 90C
• Secado 10 minutos a 105C
Silica Natural versus Hydrogels
Sílica
Dosis
clorofila Rojo
Amarillo
Aceite inic.
--------
380
10
70
Select
0.15%
93
5.5
70
0.30%
53
7.9
70
0.15%
183
8.9
70
0.30%
79
7.3
70
0.15%
345
10.1
70
0.30%
345
10.4
70
0.15%
345
10.1
70
0.30%
341
10.5
70
Sin secado
Hydrogel T
Hydrogel S
Conclusiones
• Con el uso de Sílicas naturales se puede
eliminar el uso de lavados con agua antes
y despues de la reacción de transesterificación
• Select ™ y su desempeño en ambos
procesos ofrece la posibilidad de usar un
solo adsorbente en el proceso global.
• Las sílicas naturales ofrecen ventajas en
remoción de color y clorofila sobre los
hydrogels.
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