CN105358666B - 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 - Google Patents

Abstract

含有动物脂肪和植物油的生物组合物在加工成生物燃料前不含污染物为宜。文中公开了一种从这些组合物中去除这类污染物以使所述加工更有效的方法。所述方法使用混合器和离心机连同酸性溶液和循环流的独特布置以从组合物中去除这些污染物。

Description

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

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

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(HDO)。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。

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HDO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。

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HDO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。

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。

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)。

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

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。

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

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：

图1为本发明方法的一个实施方案的工艺流程图；

图2为本发明方法的另一个实施方案的工艺流程图；以及

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。

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

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。

一般来讲，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。

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。将组合物从此来源泵送通过适宜的筛网(例如，0.1英寸转筛)以去除总污染或杂质。然后，将其泵送到储罐中。当准备加工时，通过一个或多个泵(例如，变频正排量泵)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℃与140℃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。

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。

在第一离心机20中离心的步骤可包括得到第一稀散组分(未显示)，其中至少约90％(体积比)被分割来形成缺乏污染物的富酸生物组合物110的一部分，以及其剩余部分(体积比)形成水性废弃物112。在一个优选实施方案中，第一稀散组分中至少约95％(体积比)被分割来形成缺乏污染物的富酸生物组合物110的一部分，以及其剩余部分(体积比)形成水性废弃物112。

在第二离心机30中离心的步骤可包括得到第二稀散组分(未显示)，其中10％(体积比)或更少被分割来形成缺乏污染物的生物组合物118的一部分，以及其剩余部分(体积比)形成第一水溶液104的一部分。在一个优选实施方案中，第二稀散组分中5％(体积比)或更少被分割来形成缺乏污染物的生物组合物118的一部分，以及第二稀散组分的剩余部分(体积比)形成第一水性溶液104的一部分。

在第三离心机40中离心的步骤可包括得到第三稀散组分(未显示)，其中10％(体积比)或更少被分割来形成贫污染物的生物组合物124的一部分，以及其剩余部分(体积比)形成第二水溶液114的一部分。在一个优选实施方案中，第三稀散组分中5％(体积比)或更少被分割来形成贫污染物的生物组合物124的一部分，以及第三稀散组分的剩余部分(体积比)形成第二水溶液114的一部分。

已经发现离心机和工艺流的上述布置与在每个离心机中得到的各种稀散组分的分割的组合得到比只使用单个离心机时更多的不含污染物的生物组合物。此外，虽然不希望受到任何特定理论限制，但认为与在例如第二水溶液114的pH小于第一水溶液104的pH或在将pH-中性水溶液120引入前面两个混合器15和25中任一者(代替第三混合器35)时所得物相比，离心机和工艺流的上述布置与在每个离心机中得到的各种稀散组分的分割的组合得到更多的不含污染物的生物组合物(例如，更期望的产物)。将污染最严重的生物流与酸性最强(最低pH)的冲洗溶液(例如，第一水溶液102)混合，以及在其下游，将轻度污染的生物组合物与酸性不强的溶液混合(例如，将缺乏污染物的富酸生物组合物110与第二水溶液114混合，以及将缺乏污染物的生物组合物118与pH-中性水溶液120混合)，被认为会得到相当期望的产物(在上文中称为贫污染物的生物组合物124)，其相对于试图加工的组合物(例如，含污染物的生物组合物100)，污染物量大大减小。

图2说明了方法的替代实施方案12。如文中所说明，第一混合物102包括第二水溶液114的至少一部分。可使第二水溶液114通过适当的流量控制阀130并随后直接与第二水溶液或该溶液的上游，例如与酸性溶液106和/或第一水溶液104组合。可期望第一和第二水溶液104和114分别含有酸和污染物(如下文中所述)和酸-污染物复合物，以及少量其它不溶性物质。一般来讲，不期望这两种溶液的组成差异太大。因此，这就是技术人员为什么可能选择使用图2中所示的工艺的一个原因。虽然图1或2中没有显示，但是这些溶液104和114中每一种可在以每个图中所示的方式循环前任选地通过过滤器以去除其中所存在的非水性物质例如污泥。此外，并且，虽然图1或2中没有显示，但是这些溶液104和114中每一种可在溶液以每个图中所示的方式循环前任选地进行中间加工以从这些溶液中分离并去除废弃的酸-污染物复合物。

试图通过文中所公开的方法去除的污染物包括选自由以下组成的组的物质：含氯化合物、含氮化合物、含磷化合物、含硫化合物、金属、以及其混合物。在此组中，金属(如存在)选自由以下组成的组：钡、铁、钙、镁、锂、钾、钠、硼、铬、铜、铅、锰、镍、硅、锶、锌、以及其混合物。认为该方法在去除含磷化合物时尤其有效。与不含有动物脂肪或含有少量动物脂肪的组合物相比，这些化合物大量存在于含有这类脂肪的生物组合物中。因此，在含有动物脂肪以及尤其大量这类脂肪的生物组合物的预处理中，去除这些化合物尤其利于下游生物燃料加工。

如上所示，本发明用于从包含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以及特别是以上列出的那些污染物。含污染物的生物组合物一般包含天然存在的脂肪酸和天然存在的脂肪酸酯中的一种或多种。在某些实施方案中，组合物包含选自由以下组成的组的物质：海藻油、牛脂、棕色油脂、荠蓝籽油、芥花/菜籽油、蓖麻油、精选白油脂、椰子油、咖啡豆油、玉米油、鱼油、大麻油、麻疯果油、亚麻籽油、芥末油、棕榈油、家禽脂肪、大豆油、向日葵油、妥尔油、妥尔油脂肪酸、桐油、用过的烹调油、黄色油脂、以及其混合物。在额外的实施方案中，组合物含有选自由以下组成的组的物质：牛脂、鱼油、家禽脂肪、用过的烹调油、黄色油脂、以及其混合物，此组被认为是动物脂肪的主要来源。

因为屠宰行业例如通常能妥善管理产品控制和处理步骤，所以易得到动物脂肪。但是，动物脂肪被认为粘性高并且由于高浓度的饱和脂肪酸(相对于具有更高浓度的不饱和脂肪酸的以植物为主的油来说)而在室温下以固体形式存在。高粘度通常因不佳的原子化而难以用作燃料，即使它们与由以植物为主的材料制得的燃料相比较不耐受寒冷的天气温度。该方法被认为在从含有比植物油更大重量比例的动物脂肪的生物组合物中去除污染物例如含磷化合物时尤其有效。例如，认为该方法在从生物组合物中去除污染物例如含磷化合物时尤其有效，在所述生物组合物中动物脂肪和植物油以约0.5:1至约99:1的动物脂肪：植物油的重量比存在于含污染物的生物组合物中，且优选地重量比为约5:1至约90:1。

在所述方法中所用的酸性溶液(106)具有小于约7的pH。在一个替代实施方案中，酸性溶液具有小于约6的pH。在另一个替代实施方案中，酸性溶液具有小于约5的pH。一般来讲，酸性溶液包括选自由以下组成的组的酸：柠檬酸、硫酸、磷酸、盐酸、硝酸、乙酸、碳酸、以及其混合物。优选地，酸性溶液包含柠檬酸，甚至更优选地其基本上由柠檬酸组成(排除其他酸)。认为柠檬酸在去除包括动物脂肪的生物组合物中所遇到的多种类型的污染物例如含磷化合物时表现特别好。例如，在此上下文中，认为柠檬酸表现要好于硫酸和磷酸。因此，在某些实施方案中，酸性溶液包含以酸性溶液的总重量计的约20重量％至约75重量％的柠檬酸。在另一个实施方案中，酸性溶液包含以酸性溶液的总重量计的约20重量％至约40重量％的柠檬酸。

但是，减少柠檬酸的量也是可以的，这取决于用于混合馈送到各种离心机的组合物的混合器的类型。在混合器中，适用于所公开方法的是静态混合器、搅拌罐混合器、和高剪切混合器(例如，高剪切泵或空化混合物)。混合越剧烈，达到所需结果(例如，污染物的分离和下游去除)所必要的酸的浓度越低。

第一混合器20用于将含污染物的生物组合物与第一混合物102混合以得到富酸生物组合物108，将此馈送到第一离心机。第一混合物102为包含上述酸性溶液106的溶液的混合物。富酸生物组合物108本身为一种包含酸性溶液106的混合物，可能具有比酸性溶液略微更大并且通常小于约7的pH。在替代实施方案中，其中，例如，酸性溶液106具有小于约6的pH，富酸生物组合物108具有约6的pH。在其它实施方案中，其中，例如酸性溶液106具有小于约5的pH，富酸生物组合物108具有约5的pH。在一个实施方案中，将含污染物的生物组合物100和第一混合物102以约5:1至约50:1的质量比混合。

使富酸生物组合物108在第一离心机20中离心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100中去除的污染物的一部分的水性废弃物112。在某些实施方案中，水性废弃物112包含存在于含污染物的生物组合物100中的污染物的至少约50％，在其它实施方案中，水性废弃物112包含存在于含污染物的生物组合物100中的污染物的至少约75％。此外，在某些实施方案中，缺乏污染物的富酸生物组合物110包含存在于含污染物的生物组合物100中的污染物的小于约50％，并且在其它实施方案中，缺乏污染物的富酸生物组合物110包含存在于含污染物的生物组合物100中的污染物的小于约25％。当然，在此第一离心机中可去除的污染物越多越好。但是，已经发现即使情况为已经去除了几乎所有试图从含污染物的生物组合物中去除的污染物，额外量的此污染物仍可在随后的离心步骤中被有效地去除，如下所述。

第一离心机20(分别类似第二和第三离心机30和40)为一种盘叠式离心机。盘叠式离心机用于分离任务，所述分离任务涉及构成所公开方法中所用的生物组合物的液液和液固组合物类型中所遇到的低固体浓度和小粒子以及液滴尺寸。盘叠式离心机通常利用极高的离心力在单个连续工艺中将固体和一种或两种液相彼此分开。密度越大的固体(例如，污染物例如金属)遭受这种大作用力后会使它们向外撞向转筒壁，而密度较小的液体形成同心内层。两个这种内层之间的界面在文中被称为“稀散组分”。如操作者期望，可调整离心机允许准确地分割这稀散组分。此外，在三个离心机中每一个中的停留时间可由操作者取决于组合物污染程度和试图去除的污染物量设定。一般来讲，可想到在三个离心机中每一个中的停留时间的范围将为约5秒至约60秒，但是，三个离心机不必每个都操作相同的停留时间。离心机的“盘叠式”部分包含提供额外表面积的板，离心进料的组分可基于密度沉降在该板上。这些板的特定构形、形状、和设计允许离心机从液体混合物中连续地分离许多各种不同的固体。如操作者期望，可连续、间歇、或手动地去除浓缩固体(例如，污泥)。适于根据所公开方法使用的盘叠式离心机可购自例如Alfa Laval(瑞典)和GEA WestfaliaSeparator Group(德国)。

在第一离心步骤后，在第二混合器25中将缺乏污染物的富酸生物组合物110与第二水溶液114混合以得到第二混合物116，然后使其在第二离心机30中离心。在一个实施方案中，将缺乏污染物的富酸生物组合物110与第二水溶液114以约5:1至约50:1的质量比混合。第二水溶液114为下游离心产物并具有小于约7的pH。但是，在与通过该工艺加工的生物组合物混合的各种流中，第二水溶液114具有相对高pH。例如，相对于第一水溶液102，第二水溶液114具有更高pH。但是，相对于下游pH-中性水溶液20，其具有较低pH。pH-中性水溶液120主要由选自由去离子水、去矿物质水、以及其混合物组成的组的水组成，并且优选是去离子水。pH-中性水溶液120的pH范围在约6与约9之间。优选地，pH-中性水溶液120具有约7的pH。

然后，在第二离心机30中离心第二混合物116以得到缺乏污染物的生物组合物118和第一水溶液104。在某些实施方案中，第一水溶液104包含缺乏污染物的富酸生物组合物110中存在的污染物的至少约50％，并且在其它实施方案中，第一水溶液104包含缺乏污染物的富酸生物组合物110中存在的污染物的至少约75％。此外，在某些实施方案中，缺乏污染物的生物组合物118包含缺乏污染物的富酸生物组合物110中存在的污染物的小于约50％，并且在其它实施方案中，缺乏污染物的生物组合物118包含缺乏污染物的富酸生物组合物110中存在的污染物的小于约25％。第一水溶液104的pH优选地小于约7，且更优选地小于7但大于与之组合形成第一混合物104的酸性溶液106的pH。

从第二离心机30中排出的缺乏污染物的生物组合物118随后在混合器35中与pH-中性水溶液120混合以形成第三混合物122，然后使其在第三离心机40中离心。在一个实施方案中，将缺乏污染物的生物组合物118与pH-中性水溶液120以约5:1至约50:1的质量比混合。此混合后，使得到的第三混合物122在第三离心机40中离心以得到第二水溶液114(上述)，和含有动物脂肪和植物油的贫污染物的生物组合物124。在某些实施方案中，第二水溶液114包含缺乏污染物的生物组合物118中存在的污染物的至少约50％，并且在其它实施方案中，第二水溶液114包含缺乏污染物的生物组合物118中存在的污染物的至少约75％。此外，在某些实施方案中，贫污染物的生物组合物124包含缺乏污染物的生物组合物118中存在的污染物的小于约50％，并且在其它实施方案中，贫污染物的生物组合物124包含缺乏污染物的生物组合物118中存在的污染物的小于约25％。

根据(离心机和混合器的)上述工艺，在一个实施方案中，贫污染物的生物组合物124包含通过含污染物的生物组合物100引入工艺的污染物的小于约5重量％。在另一个实施方案中，贫污染物的生物组合物124包含通过含污染物的生物组合物100引入工艺的污染物的小于约2重量％。或者，贫污染物的生物组合物124的总金属含量优选地小于约50百万分率(基于重量)(以下称为“ppm”)，更优选地小于10ppm，甚至更优选地小于2ppm。此外，贫污染物的生物组合物124的含磷化合物含量优选地小于约20ppm，更优选地小于约10ppm，甚至更优选地小于约5ppm。如上所示，进料组合物100的此处理和其中污染物的去除得到从离心机排出的污泥流(例如，流126和128)。这些污泥流含有污染物以及一般包含密度比水更大的不溶性杂质。

如在盘叠式离心机的讨论中所指出，离心机需配备可移动(稀散组分的)分离区的可调节杆(或指状物)。在离心机的内部，该内部部分地由筒限定，离心力将重物质(污泥)甩向筒的外部区域，污泥在外部区域积聚直到在例如定时的污泥清除循环期间最终被去除。密度大于油的水性酸溶液将邻近污泥层沉积。相对于酸性溶液和污泥密度最小的油相将在筒内部沉积。在每个层之间是部分分离材料的乳液层，在文中被称为稀散组分。在每个离心机中的稀散组分含有清澈(或轻相)油和水以及污染物例如以乳液存在的磷脂。在第一离心机中，基于文中指出的第一稀散组分的分割，将第一稀散组分(以及其中重相)的大部分(体积比)送入第二离心机以尝试进一步从不需要的水性酸溶液和污染物中分离所需的油。最后，在第三离心机后，可使收集的水溶液循环(如图所示)或可将其一部分送入储罐中以进一步加工。

贫污染物的生物组合物124可在转化成生物燃料前进一步净化。该进一步净化可包括将组合物传递通过预涂真空过滤器以去除任何残留的微小粒子(微小物)。过滤器优选地使用能够去除以微小物形式保留在组合物中的金属和聚乙烯的介质，例如酸性粘土。然后，存储净化的组合物以等待转化成生物燃料或直接通向这个转化工艺(例如，加氢转化反应系统)。

虽然US-2010-0056833 A1描述了一种利用与新鲜进料流逆流的酸溶液冲洗包含动物脂肪的含污染物的生物组合物的方法，以及使用多个接触器-分离器级，但是认为这些建议不能充分地解决操作者在实务中遇到的上胶问题。当然，额外的级可能有帮助；但是，存在与该建议相关的高资金和操作成本。本发明者现在已经发现特定系列的单元操作(离心和混合步骤)更好地并更可靠地解决含有动物脂肪的进料组合物所遇到的上胶问题。此外，文中指出的单元操作和条件的布置有利地向工艺操作者提供使新鲜原料(文中指含污染物的生物组合物)的损失降到最低同时最大程度地去除否则会在下游加工(例如，HDO工艺)中导致非所需的上胶和灰尘形式的污染物以及其它污染环境的污染物的能力。更进一步来说，所公开的工艺使用循环流以更好地确保净化的生物组合物(文中指贫污染物的生物组合物)和处理水不交叉污染。

实施例

提供以下实施例和数据以说明本发明，但无意限制其范围。

准备中试规模工艺以进行以下公开的试验。所用工艺如图1和2所示，除非有另外指出。

水制备：此涉及将当前工厂HDO电荷泵材料与干净的去离子水混合以制得从第三离心机中回收的初始水。将此水分别用作第一离心机20和第二离心机30的所有进料水的第一轮。在含污染物的生物组合物(在文中称为“FOG”)的第一样品通过所有三次离心循环后，从第二离心机30回收的水(流104)与来自第三离心机40的水(流114)在第一离心机20中按50/50使用。

不过滤原料FOG。通过利用掺合器模拟所有混合，在液化设置下混合30秒。除了原料之外，还取一品脱样品进行分析。通过利用设定在800G和200℉下的实验室离心机模拟离心(即使在低速下)。

利用900ml FOG、21ml第三离心机水、21ml第二离心机水和2ml 50％柠檬酸进行第一离心步骤三次(从离心管的上半部分中取得一品脱样品用于分析)。

利用675ml从第一离心步骤的离心管的上半部分中回收的FOG和31.5ml从第三离心步骤回收的水进行第二离心步骤三次(从离心管的上半部分中取得一品脱样品用于分析，并从管底收集水以进行下一次FOG试验)。

利用450ml来自第二离心步骤的离心管的顶部的FOG和21ml干净的去离子水进行第三离心步骤两次(从离心管的上半部分中取得一品脱样品用于分析，并从管底收集水用于下一次FOG试验)。

对来自每个循环的四个样品进行对比试验，原料、第一离心后、第二离心后以及第三离心后。

虽然大多数样品在混合以及准备离心时没有保持在～200℉下，但是牛脂FOG是保持在～200℉下(由于其在较低温度下沉降的性质)。这在第三离心步骤中得以显示，其中出现大块的白色/褐色稀散组分—但是，在200℉下静置在空置离心机中30分钟以上后，大块稀散变成薄稀散。牛脂以薄稀散层开始。在商业规模操作中，在第三离心机中会遇到轻质稀散层；但是如果温度保持在约200℉左右，则其应为小层，以及否则在所有三个离心步骤中保持一致。

使用以下FOG：含有极少动物脂肪的植物油进料；含有大量的动物脂肪的不可食用的牛脂进料；以及含有大量的动物脂肪的家禽进料。植物油进料为以植物油进料的总重量计的70重量％黄色油脂和30％玉米油的混合物。与可被视为不具有意义量的动物脂肪的此植物油进料相比，其它两种进料含有接近100重量％的动物脂肪。使用这三种FOG的要点在于表明利用含有动物脂肪并且是大量动物脂肪的进料组合物可意想不到地很好地去除污染物。

图3A至6图示了通过以上中试工艺达成污染物去除(以百万分率表示)。在图中，“Holcomb-IT”指不可食用的牛脂进料，“Forest-PF”指家禽脂肪进料。图3A、3B、4A、4B、5A、和5B中报道的数据通过使样品进行ASTM D7111(通过电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)确定中间馏分燃料中痕量元素的标准试验方法)得到，其中试验中指出的中间蒸馏物被样品(脂肪、油、和油脂)替代。图6中报道的数据通过使样品进行AOCS Ca 3a-46(不溶性杂质)得到。

以上说明只是为了了解清楚而给出，由此不应理解为不必要的限制，在本发明范围内的修改对于本领域技术人员来讲是显而易见的。

Claims (22)

1.一种从包含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的方法，所述方法包括：

(a)将所述含污染物的生物组合物与具有小于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；

(b)离心所述富酸生物组合物以得到缺乏污染物的富酸生物组合物、含有从所述含污染物的生物组合物去除的一部分污染物的水性废弃物和第一稀散组分，以及随后将所述第一稀散组分的至少90％(体积比)与所述缺乏污染物的富酸生物组合物组合，并将所述第一稀散组分的剩余部分(体积比)与所述水性废弃物组合；

(c)将所述缺乏污染物的富酸生物组合物与第二水溶液混合以得到第二混合物，其中所述第二水溶液的pH小于7但大于第一水溶液的pH；

(d)离心所述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；

(e)将所述的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；以及

(f)离心所述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。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一混合物包含所述第二水溶液的一部分。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二水溶液进一步包含所述酸性溶液。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述污染物为选自由以下组成的组的物质：含氯化合物、含氮化合物、含磷化合物、含硫化合物、金属、以及其任意两种或更多种的混合物。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述含污染物的生物组合物包含天然存在的脂肪酸和天然脂肪酸酯中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述含污染物的生物组合物包含选自由以下组成的组的物质：棕色油脂、精选白油脂、黄色油脂、以及其任意两种或更多种的混合物。

7.根据权利要求5所述方法，其中所述含污染物的生物组合物包含选自由以下组成的组的物质：海藻油、牛脂、荠蓝籽油、芥花/菜籽油、蓖麻油、椰子油、咖啡豆油、玉米油、鱼油、大麻油、麻疯果油、亚麻籽油、芥末油、棕榈油、家禽脂肪、大豆油、向日葵油、妥尔油、妥尔油脂肪酸、桐油、用过的烹调油、以及其任意两种或更多种的混合物。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述含污染物的生物组合物包含选自由以下组成的组的物质：牛脂、鱼油、家禽脂肪、用过的烹调油、以及其任意两种或更多种的混合物。

9.根据权利要求5所述的方法，其中所述含污染物的生物组合物包含选自由以下组成的组的物质：牛脂、鱼油、用过的烹调油、黄色油脂、以及其任意两种或更多种的混合物。

10.根据权利要求1所述的方法，其中动物脂肪和植物油以0.5:1至99:1的动物脂肪：植物油的重量比存在于含污染物的生物组合物中。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述重量比为5:1至90:1。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一水溶液具有小于5的pH。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述酸性溶液包含选自由以下组成的组的酸：柠檬酸、硫酸、磷酸、盐酸、硝酸、乙酸、碳酸、以及其任意两种或更多种的混合物。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述酸性溶液包含以所述酸性溶液的总重量计的20重量％至75重量％的柠檬酸。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述酸性溶液包含以所述酸性溶液的总重量计的20重量％至40重量％的柠檬酸。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述贫污染物的生物组合物包含小于5重量％的污染物。

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述含污染物的生物组合物和所述第一混合物以5:1至50:1的质量比混合。

18.根据权利要求1所述的方法，其中所述缺乏污染物的富酸生物组合物和所述第二水溶液以5:1至50:1的质量比混合。

19.根据权利要求1所述的方法，其中所述缺乏污染物的生物组合物和所述pH-中性水溶液以5:1至50:1的质量比混合。

20.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(d)进一步得到第二稀散组分，其中10％(体积比)或更少与所述缺乏污染物的生物组合物组合，以及其剩余部分(体积比)与所述第一水溶液组合。

21.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(f)进一步得到第三稀散组分，其中10％(体积比)或更少与所述贫污染物的生物组合物组合，以及其剩余部分(体积比)与所述第二水溶液组合。

22.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)、(d)和(f)在盘叠式离心机中独立地进行。