JP6196725B2 - バイオ燃料の供給原料として有用な汚染物質含有生物学的組成物から汚染物質を除去する方法 - Google Patents
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Description
本発明は概して、バイオ燃料に下流転換を使用するための生物学的組成物の処理方法、さらに具体的には、動物性脂肪および植物油を含む汚染物質含有生物学的組成物から、1種または複数種の汚染物質を除去する方法に関する。
バイオマスは液体燃料(例えば、バイオ燃料)および化学物質の生産における化石原料に代わる、再生可能な燃料である。バイオ燃料生産の増加は、エネルギー安全保障を改善し、温室効果ガス排出量を削減する政府戦略の一つである。しかしながら、ほとんどのバイオマスは、燃料の品質および発熱量を低下させる高い酸素含有量を有する。バイオマスまたはバイオマス中間体を高品質の炭化水素燃料へと品質向上するには、酸素を除去する必要がある。バイオマスの酸素は、エステル、カルボン酸、またはヒドロキシル基の形態であることもある。水素を用いた触媒反応による酸素の除去は、水素化脱酸素(HDO)と呼ばれる。この反応は、従来の固定床、バイメタル、一般的に製油所で使用されているような硫化ニッケル−モリブデン(NiMo)またはコバルト−モリブデン(CoMo)などの水素化処理触媒を用いて行うことができる。
動物性脂肪および植物油を含有する汚染物質含有生物学的組成物から、汚染物質を除去する方法であって、
(a)酸に富む生物学的組成物を生成するために、約7未満のpHを有する第1水溶液および酸溶液の第1混合物と、汚染物質含有生物学的組成物とを混合する工程、
(b)汚染物質が減少した酸に富む生物学的組成物と、汚染物質含有生物学的組成物から除去した汚染物質の一部を含有する水性廃棄物とを生成するために、酸に富む生物学的組成物を遠心分離する工程、
(c)第2混合物を生成するために、第1水溶液のpHよりも高いpHを有する第2水溶液と、汚染物質が減少した酸に富む生物学的組成物とを混合する工程、
(d)汚染物質が減少した生物学的組成物および第1水溶液を生成するために、第2混合物を遠心分離する工程、
(e)第3混合物を生成するために、pH中性水溶液と、汚染物質が減少した生物学的組成物とを混合する工程、ならびに
(f)第2水溶液と、動物性脂肪および植物油を含み汚染物質が除去された生物学的組成物とを生成するために、第3混合物を遠心分離する工程
を含む、方法。
[本発明1002]
前記第1混合物が前記第2水溶液の一部を含む、本発明1001の方法。
[本発明1003]
前記第2水溶液が、前記酸溶液をさらに含む、本発明1001の方法。
[本発明1004]
前記汚染物質が、塩素含有化合物、窒素含有化合物、リン含有化合物、硫黄含有化合物、金属、およびこれらの混合物からなる群から選択される物質である、本発明1001の方法。
[本発明1005]
前記金属が、バリウム、鉄、カルシウム、マグネシウム、リチウム、カリウム、ナトリウム、ホウ素、クロム、銅、鉛、マンガン、ニッケル、ケイ素、ストロンチウム、亜鉛、およびこれらの混合物からなる群から選択される、本発明1004の方法。
[本発明1006]
前記汚染物質が、リン含有化合物である、本発明1004の方法。
[本発明1007]
前記汚染物質含有生物学的組成物が、天然由来の脂肪酸および天然由来の脂肪酸エステルの1つまたは複数を含む、本発明1001の方法。
[本発明1008]
前記汚染物質含有生物学的組成物が、藻類油、牛脂、ブラウングリース、カメリナ油、キャノーラ/ナタネ油、ヒマシ油、高品質ホワイトグリース、ヤシ油、コーヒー豆油、トウモロコシ油、魚油、大麻油、ジャトロファ油、アマニ油、カラシ油、パーム油、家禽脂肪、大豆油、ヒマワリ油、トール油、トール油脂肪酸、きり油、廃食用油、イエローグリース、およびこれらの混合物からなる群から選択される物質を含有する、本発明1007の方法。
[本発明1009]
前記汚染物質含有生物学的組成物が、牛脂、魚油、家禽脂肪、廃食用油、イエローグリース、およびこれらの混合物からなる群から選択される物質を含有する、本発明1008の方法。
[本発明1010]
前記汚染物質含有生物学的組成物が、植物油よりも動物性脂肪を重量でより大きな割合で含有する、本発明1001の方法。
[本発明1011]
動物性脂肪および植物油が、約0.5:1〜約99:1の動物性脂肪:植物油の重量比で、前記汚染物質含有生物学的組成物中に存在する、本発明1010の方法。
[本発明1012]
前記重量比が、約5:1〜約90:1である、本発明1011の方法。
[本発明1013]
前記第1水溶液が、約5未満のpHを有する、本発明1001の方法。
[本発明1014]
前記酸溶液が、クエン酸、硫酸、リン酸、塩酸、硝酸、酢酸、炭酸、およびこれらの混合物からなる群から選択される酸を含む、本発明1001の方法。
[本発明1015]
前記酸溶液が、クエン酸を含む、本発明1014の方法。
[本発明1016]
前記酸溶液が、本質的にクエン酸からなる、本発明1014の方法。
[本発明1017]
前記酸溶液が、酸溶液の総重量に基づき、約20重量%〜約75重量%のクエン酸を含む、本発明1015の方法。
[本発明1018]
前記酸溶液が、酸溶液の総重量に基づき、約20重量%〜約40重量%のクエン酸を含む、本発明1017の方法。
[本発明1019]
前記酸に富む生物学的組成物が、約7未満のpHを有する、本発明1001の方法。
[本発明1020]
前記酸に富む生物学的組成物が、約5未満のpHを有する、本発明1019の方法。
[本発明1021]
前記水性廃棄物が、汚染物質含有生物学的組成物中に存在する前記汚染物質の少なくとも約50%を含む、本発明1001の方法。
[本発明1022]
前記水性廃棄物が、汚染物質含有生物学的組成物中に存在する前記汚染物質の少なくとも約75%を含む、本発明1021の方法。
[本発明1023]
前記汚染物質が減少した酸に富む生物学的組成物が、前記汚染物質含有生物学的組成物中に存在する汚染物質の約50%未満を含む、本発明1001の方法。
[本発明1024]
前記汚染物質が減少した酸に富む生物学的組成物が、前記汚染物質含有生物学的組成物中に存在する汚染物質の約25%未満を含む、本発明1023の方法。
[本発明1025]
前記第2水溶液が、約7未満のpHを有する、本発明1001の方法。
[本発明1026]
前記pH中性水溶液が、脱イオン水、脱塩水、およびこれらの混合物からなる群から選択される水を含む、本発明1001の方法。
[本発明1027]
前記pH中性水溶液が、脱イオン水である、本発明1026の方法。
[本発明1028]
前記第3混合物が、約7未満のpHを有する、本発明1001の方法。
[本発明1029]
前記第1水溶液が、前記汚染物質が減少した酸に富む生物学的組成物中に存在する前記汚染物質の少なくとも約50%を含む、本発明1001の方法。
[本発明1030]
前記第1水溶液が、前記汚染物質が減少した酸に富む生物学的組成物中に存在する前記汚染物質の少なくとも約75%を含む、本発明1029の方法。
[本発明1031]
前記汚染物質が減少した生物学的組成物が、前記汚染物質が減少した酸に富む生物学的組成物中に存在する前記汚染物質の約50%未満を含む、本発明1001の方法。
[本発明1032]
前記汚染物質が減少した生物学的組成物が、前記汚染物質が減少した酸に富む生物学的組成物中に存在する前記汚染物質の約25%未満を含む、本発明1031の方法。
[本発明1033]
前記第2水溶液が、前記汚染物質が減少した生物学的組成物中に存在する前記汚染物質の少なくとも約50%を含む、本発明1001の方法。
[本発明1034]
前記第2水溶液が、前記汚染物質が減少した生物学的組成物中に存在する前記汚染物質の少なくとも約75%を含む、本発明1033の方法。
[本発明1035]
前記汚染物質が除去された生物学的組成物が、前記汚染物質が減少した生物学的組成物中に存在する前記汚染物質の約50%未満を含む、本発明1001の方法。
[本発明1036]
前記汚染物質が除去された生物学的組成物が、前記汚染物質が減少した生物学的組成物中に存在する前記汚染物質の約25%未満を含む、本発明1035の方法。
[本発明1037]
前記汚染物質が除去された生物学的組成物が、前記汚染物質の約5重量%未満を含む、本発明1001の方法。
[本発明1038]
前記汚染物質が除去された生物学的組成物が、前記汚染物質の約2重量%未満を含む、本発明1037の方法。
[本発明1039]
前記遠心分離工程(b)、(d)、および(f)の各々が、汚泥流を生成する、本発明1001の方法。
[本発明1040]
前記汚泥流の各々が、水よりもより高い密度を有する不溶性不純物を含む、本発明1039の方法。
[本発明1041]
前記汚染物質含有生物学的組成物および前記第1混合物が、約5:1〜約50:1の質量比で混合される、本発明1001の方法。
[本発明1042]
前記汚染物質が減少した酸に富む生物学的組成物および前記第2水溶液が、約5:1〜約50:1の質量比で混合される、本発明1001の方法。
[本発明1043]
前記汚染物質が減少した生物学的組成物および前記pH中性水溶液が、約5:1〜約50:1の質量比で混合される、本発明1001の方法。
[本発明1044]
遠心分離の前記工程(b)がさらに第1ラグ成分を生成し、そのうちの少なくとも約90(体積)%が分離されて、汚染物質が減少した酸に富む生物学的組成物の一部を形成し、かつ、その残余(体積で)が、水性廃棄物を形成する、本発明1001の方法。
[本発明1045]
遠心分離の前記工程(d)がさらに第2ラグ成分を生成し、そのうちの10(体積)%以下が分離されて、汚染物質が減少した生物学的組成物の一部を形成し、かつ、その残余(体積で)が、前記第1水溶液の一部を形成する、本発明1001の方法。
[本発明1046]
遠心分離の前記工程(f)がさらに第3ラグ成分を生成し、そのうちの10(体積)%以下が分離されて、汚染物質が除去された生物学的組成物の一部を形成し、かつ、その残余(体積で)が、前記第2水溶液の一部を形成する、本発明1001の方法。
本発明のさらなる特徴は、図面、実施例、および添付の特許請求の範囲と併せて以下の詳細な説明の見直しで当業者に明らかになるであろう。
本発明は概して、材料がバイオベースの燃料(バイオ燃料)製品への加工に適するよう、動物性脂肪および植物油を含む生物学的組成物を処理することに関する。この処理方法の様々な実施形態は、本明細書に記載されている。しかし概して、処理方法は、動物性脂肪および植物油を含む汚染物質含有生物学的組成物から汚染物質を除去することによって定義される。汚染物質は変化してよく、以下でさらに詳述される。組成物は変化してもよいが、多くの場合、かなりの割合の動物性脂肪を含むものである。このような組成物は従来、単位操作に損傷を与えることも、このような操作に大幅なメンテナンスを必要とすることもなく、汚染物質を除去するために処理することが困難であった。
Claims (20)
- 動物性脂肪および植物油を含有する汚染物質含有生物学的組成物から、汚染物質を除去する方法であって、
(a)7未満のpHを有する第1水溶液および酸溶液の第1混合物と、汚染物質含有生物学的組成物とを混合して、酸に富む生物学的組成物を生成する工程、
(b)酸に富む生物学的組成物を遠心分離して、汚染物質が減少した酸に富む生物学的組成物と、汚染物質含有生物学的組成物から除去した汚染物質の一部を含有する水性廃棄物と、第1ラグ成分とを生成し、次いで第1ラグ成分の90(体積)%以上を汚染物質が減少した酸に富む生物学的組成物と組み合わせ、かつ第1ラグ成分の残余(体積で)を水性廃棄物と組み合わせる工程、
(c)第1ラグ成分の90(体積)%以上を含む、汚染物質が減少した酸に富む生物学的組成物と、7未満であるが第1水溶液のpHよりも高いpHを有する第2水溶液とを混合して、第2混合物を生成する工程、
(d)第2混合物を遠心分離して、汚染物質が減少した生物学的組成物および第1水溶液を生成する工程、
(e)pH中性水溶液と、汚染物質が減少した生物学的組成物とを混合して、第3混合物を生成する工程、ならびに
(f)第3混合物を遠心分離して、第2水溶液と、動物性脂肪および植物油を含み汚染物質が除去された生物学的組成物とを生成する工程
を含む、方法。 - 前記第1混合物が前記第2水溶液の一部を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第2水溶液が、前記酸溶液をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記汚染物質が、塩素含有化合物、窒素含有化合物、リン含有化合物、硫黄含有化合物、金属、およびこれらの任意の2つ以上の混合物からなる群から選択される物質である、請求項1に記載の方法。
- 前記汚染物質含有生物学的組成物が、天然由来の脂肪酸および天然由来の脂肪酸エステルの1つまたは複数を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記汚染物質含有生物学的組成物が、藻類油、牛脂、ブラウングリース、カメリナ油、キャノーラ/ナタネ油、ヒマシ油、高品質ホワイトグリース、ヤシ油、コーヒー豆油、トウモロコシ油、魚油、大麻油、ジャトロファ油、アマニ油、カラシ油、パーム油、家禽脂肪、大豆油、ヒマワリ油、トール油、トール油脂肪酸、きり油、廃食用油、イエローグリース、およびこれらの任意の2つ以上の混合物からなる群から選択される物質を含む、請求項5に記載の方法。
- 前記汚染物質含有生物学的組成物が、牛脂、魚油、家禽脂肪、廃食用油、イエローグリース、およびこれらの任意の2つ以上の混合物からなる群から選択される物質を含む、請求項6に記載の方法。
- 動物性脂肪および植物油が、0.5:1〜99:1の動物性脂肪:植物油の重量比で、前記汚染物質含有生物学的組成物中に存在する、請求項1に記載の方法。
- 前記重量比が、5:1〜90:1である、請求項8に記載の方法。
- 前記第1水溶液が、5未満のpHを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記酸溶液が、クエン酸、硫酸、リン酸、塩酸、硝酸、酢酸、炭酸、およびこれらの任意の2つ以上の混合物からなる群から選択される酸を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記酸溶液が、酸溶液の総重量に基づき、20重量%〜75重量%のクエン酸を含む、請求項11に記載の方法。
- 前記酸溶液が、酸溶液の総重量に基づき、20重量%〜40重量%のクエン酸を含む、請求項12に記載の方法。
- 前記汚染物質が除去された生物学的組成物が、前記汚染物質の5重量%未満を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記汚染物質含有生物学的組成物および前記第1混合物が、5:1〜50:1の質量比で混合される、請求項1に記載の方法。
- 前記汚染物質が減少した酸に富む生物学的組成物および前記第2水溶液が、5:1〜50:1の質量比で混合される、請求項1に記載の方法。
- 前記汚染物質が減少した生物学的組成物および前記pH中性水溶液が、5:1〜50:1の質量比で混合される、請求項1に記載の方法。
- 前記工程(d)がさらに第2ラグ成分を生成し、そのうちの10(体積)%以下が、汚染物質が減少した生物学的組成物と組み合わされ、かつ、その残余(体積で)が、前記第1水溶液と組み合わされる、請求項1に記載の方法。
- 前記工程(f)がさらに第3ラグ成分を生成し、そのうちの10(体積)%以下が、汚染物質が除去された生物学的組成物と組み合わされ、かつ、その残余(体積で)が、前記第2水溶液と組み合わされる、請求項1に記載の方法。
- 工程(b)、(d)、および(f)が、ディスクスタック遠心分離機において独立して実施される、請求項1に記載の方法。
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