KR20210002682A

KR20210002682A - 저가치의 폐 지방, 오일 및 그리스를 개량하는 방법

Info

Publication number: KR20210002682A
Application number: KR1020207034391A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 에이. 슬레이드; 라민 아브하리; 마틴 하벨리
Original assignee: 레그 신써틱 퓨얼즈, 엘엘씨
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2021-01-08
Also published as: EP3788124A4; BR112020022313A2; MX2020011626A; CA3098899A1; WO2019213157A1; AR115071A1; US20190338200A1; JP2021523250A; CN112469806A; AU2019263220A1; UY38209A; US20210371771A1; CO2020014338A2; JP7365362B2; US11655431B2; US20230303948A1; SG11202010794SA; EP3788124A1; US11118133B2

Abstract

본 기술은, 조성물을 가성 용액과 접촉시켜 가성-처리된 조성물을 생성하는 단계; 상기 가성-처리된 조성물을 실리카 입자와 조합하여 슬러리를 생성하는 단계; 및 상기 슬러리로부터 상기 실리카 입자를 제거하여 처리된 조성물을 생성하는 단계를 포함하는 방법을 제공하며, 여기서 상기 조성물은 동물성 지방, 동물성 오일, 식물 지방, 식물 오일, 식물성 지방, 식물성 오일, 그리스, 및 폐식용유 중 하나 이상을 포함하고, 상기 조성물은 적어도 약 10 wppm의 총 금속, 적어도 약 8 wppm의 인, 적어도 약 10 wppm의 염소, 적어도 약 10 wppm의 황, 적어도 약 20 wppm의 질소, 적어도 약 5 중량%의 유리 지방산을 포함하고; 약 10 mg KOH/g 내지 약 150 mg KOH/g의 산가를 가지며, 상기 실리카 입자는 약 10 마이크론 내지 약 50 마이크론의 입자 크기 및 약 200 m²/g 내지 약 1000 m²/g의 BET 표면적을 갖는다.

Description

저가치의 폐 지방, 오일 및 그리스를 개량하는 방법

관련 출원의 교차 참조

본원은 2018년 5월 2일자로 출원된 미국 특허 가출원 제62/665,991호의 우선권의 이익을 주장하며, 이 출원의 내용은 그 전체가 원용에 의해 본원에 포함된다.

기술분야

본 기술은 일반적으로, 수소화가공(hydroprocessing)을 위한 바이오재생가능 공급 원료로서 사용될 수 있는 조성물의 가공에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 제한은 없지만, 본 기술은, 감소된 양의 침전물, 황, 질소, 염소, 중합체, 인, 및 총 금속을 갖는 처리된 조성물을 생성하기 위해 저가치의 폐 지방, 오일 및 그리스 조성물을 개량하는 방법을 제공한다.

일 양태에서, 본원은, 조성물을 가성 용액(caustic solution)과 접촉시켜 가성-처리된 조성물을 생성하는 단계; 상기 가성-처리된 조성물을 실리카 입자와 조합하여 슬러리를 생성하는 단계; 및 상기 슬러리로부터 상기 실리카 입자를 제거하여 처리된 조성물을 생성하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 상기 조성물은 동물성 지방, 동물성 오일, 식물 지방(plant fat), 식물 오일(plant oil), 식물성 지방(vegetable fat), 식물성 오일(vegetable oil), 그리스, 폐식용유, 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 조합을 포함한다. 또한, 상기 조성물은 적어도 약 10 wppm의 총 금속, 적어도 약 8 wppm의 인, 적어도 약 10 wppm의 염소, 적어도 약 10 wppm의 황, 적어도 약 20 wppm의 질소, 적어도 약 5 중량%의 유리 지방산을 포함하고, 약 10 내지 약 150 mg KOH/g의 산가를 갖는다. 상기 실리카 입자는 약 10 마이크론 내지 약 50 마이크론의 평균 입자 크기 및 약 200 m²/g 내지 약 1000 m²/g의 브루나우어-에메트-텔러 표면적(Brunauer-Emmett-Teller surface area; "BET 표면적")을 갖는다.

도 1은 본 기술의 방법에 따른 미가공 지방, 오일 및 그리스(fat, oils, and grease; FOG) 공급물의 총 산가(total acid number; "TAN")의 함수로서의 인의 감소 백분율을 도시한다.
도 2는 본 기술의 방법에 따른 미가공 FOG 공급물의 TAN의 함수로서의 금속의 감소 백분율을 도시한다.

다양한 구현예를 이하에 기재한다. 특정 구현예들이 본원에 논의된 보다 폭넓은 양태들에 대한 완전한 설명 또는 제한으로서 의도되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 특정 구현예와 관련하여 기재된 하나의 양태는 반드시 그 구현예로 제한되지 않으며 임의의 다른 구현예(들)와 함께 실시될 수 있다.

본원에서, "약"은 당업자에 의해 이해될 것이고, 사용되는 문맥에 따라 어느 정도 달라진다. 당업자에게 명확하지 않은 용어의 사용이 있는 경우, 이것이 사용되는 문맥을 고려하여, "약"은 상기 특정 용어의 최대 ±10%를 의미하며, 예를 들어, "약 10 중량%"는 "9 중량% 내지 11 중량%"를 의미할 것이다. "약"이 특정 용어 앞에 있는 경우, 상기 용어는, "약"에 의한 수식이 없는 경우의 상기 용어뿐만 아니라 "약" 상기 용어를 개시하는 것으로 해석되어야 함이 이해되어야 하며, 예를 들어, "약 10 중량%"는 "10 중량%"를 개시할뿐만 아니라 "9 중량% 내지 11 중량%"도 개시한다.

구성 요소를 기재하는 맥락에서 (특히 하기 청구범위의 맥락에서) 단수를 나타내는 용어 및 유사한 지시 대상은, 본원에서 달리 지시되거나 또는 문맥에 의해 명백하게 모순되지 않는 한, 단수 및 복수를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 본원에서의 수치 범위의 열거는, 본원에서 달리 지시되지 않는 한, 단지 그 범위 내에 속하는 각각의 개별 값을 개별적으로 언급하는 약식 방법으로서 작용하도록 의도되며, 각각의 개별 값은 본원에서 개별적으로 언급된 것처럼 본 명세서에 포함된다. 본원에 기재된 모든 방법은, 본원에서 달리 지시되거나 또는 문맥에 의해 명백하게 모순되지 않는 한, 임의의 적합한 순서대로 수행될 수 있다. 본원에 제공된 임의의 및 모든 예, 또는 예시적 언어 (예를 들어, "예를 들어")는, 달리 언급되지 않는 한, 단지 구현예를 보다 분명하게 하기 위한 것으로 의도되며, 청구범위를 제한하지 않는다. 본 명세서의 어떠한 언어도 청구되지 않은 구성 요소를 필수적인 것으로 나타내는 것으로서 해석되어서는 안 된다.

탈카르복실화(decarboxylation; DCO)는 카르복실기가 유기 분자로부터 제거되어 CO₂가 생성되게 하는 유기 분자의 수소화가공뿐만 아니라 CO의 형성을 야기하는 탈카르보닐화도 의미하는 것으로 이해된다.

열분해(pyrolysis)는 열화학 반응 과정에서 존재하는 이원자 산소 또는 이원자 수소를 약간 가지거나 가지지 않는 탄소계 물질의 열화학적 분해를 의미한다. 열분해에서의 촉매의 선택적인(optional) 사용은 일반적으로 촉매 분해로 지칭되고, 이는 열분해라는 용어에 포함되며, 수소첨가분해(hydrocracking)와 혼동되지 않아야 한다.

수소화처리(hydrotreating; HT)는 유기 화합물로부터 주기율표의 IUPAC 13, 15, 16, 및/또는 17족의 원소의 제거를 수반한다. 수소화처리는 또한 수소첨가탈금속화(hydrodemetallization; HDM) 반응을 포함할 수 있다. 따라서, 수소화처리는 수소화가공을 통한 산소, 질소, 황 및 이들 중 임의의 2개 이상의 조합과 같은 헤테로원자의 제거를 수반한다. 예를 들어, 수소첨가탈산소화(hydrodeoxygenation; HDO)는 부산물로서 물을 생성하는 촉매적 수소화가공 반응에 의한 산소의 제거를 의미하는 것으로 이해되고; 유사하게, 수소첨가탈황(HDS) 및 수소첨가탈질소화(HDN)는 수소화가공을 통한 상기 지시된 원소의 개개의 제거를 기술한다.

수소화(hydrogenation)는 하위 단위로 분자를 분해하지 않으면서 유기 분자에 수소를 첨가하는 것을 수반한다. 단일 결합을 생성하기 위해 탄소-탄소 또는 탄소-산소 이중 결합에 수소를 첨가하는 것은 수소화의 2개의 비제한적인 예이다. 부분적 수소화 및 선별적 수소화는 불포화 공급 원료의 부분적 포화를 야기하는 수소화 반응을 지칭하기 위해 사용되는 용어이다. 예를 들어, 높은 백분율의 다중불포화 지방산(예를 들어, 리놀레산)을 갖는 식물성 오일은 부분적 수소화를 거쳐 수소화가공된 생성물을 제공할 수 있고, 여기서 상기 다중불포화 지방산은 원치 않는 포화 지방산(예를 들어, 스테아르산)의 백분율을 증가시키지 않으면서 단일-불포화 지방산 (예를 들어, 올레산)으로 전환된다. 수소화는 수소화처리, 수소첨가이성질체화 및 수소첨가분해와 구분되고, 수소화는 이들 다른 반응 중에 발생할 수 있다.

수소첨가분해(HC)는 수소의 존재 하에서의 적어도 2개의 분자를 형성하기 위한 분자의 탄소-탄소 결합의 절단을 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 반응은 일반적으로, 생성된 이중 결합의 후속적인 수소화를 거친다.

수소첨가이성질체화(hydroisomerization; HI)는 이성질체를 형성하기 위한 수소의 존재 하에서의 탄소-탄소 결합의 골격 재배열로서 정의된다. 수소첨가분해는 대부분의 HI 촉매 반응에 대한 경쟁 반응이고, 부차 반응으로서의 HC 반응 경로가 용어 HI의 사용에 포함되는 것으로 이해된다. 수소첨가탈왁스(HDW)는 탄화수소 유체의 저온 특성을 개선하기 위해 설계된 수소첨가분해 및 수소첨가이성질체화의 특정 형태이다.

"탄화수소계(Hydrocarbonaceous)"는 탄소 및 수소를 함유하는 유기 분자 (즉, 탄화수소)로 주로 구성되는 것으로 정의되지만, 다른 유기 분자의 구성 성분, 예를 들어 주기율표의 IUPAC 13족 내지 17족으로부터 선택된 원자 (예를 들어, 붕소, 질소, 산소, 인, 황 및/또는 할로겐)로 구성된 것들도 포함한다.

본 기술

화석 연료를 바이오 연료로 대체하는 것은 온실 가스 배출을 감소시키며, 이는 바이오 연료 생성에 사용되는 공급 원료에 의해 결정된다. 대부분의 식물성 오일과 달리, 저가치의 폐 지방, 오일 및 그리스("FOG")는 식품 가공 산업 및 수처리 공장에서 배출되는 비식용 부산물 및 폐기물 스트림이다. 예를 들어, 재생 가능한 디젤의 제조에서, 지질 공급물 (다양한 유리 지방산("FFA") 함량을 가짐)은 수소화가공 반응기에서 이소파라핀계 탄화수소로 전환된다. 수소화가공 반응기는 일반적으로, 수소화 금속 (예를 들어 Ni, Mo, Co, W, Pd, 및 Pt)이 함침된 압출 촉매로 채워진 고압 용기이다.

그러나 FOG 조성물 공급물은 일반적으로, 바이오 연료로의 이의 전환에 부정적인 영향을 미치는 여러 고유한 오염 물질, 예를 들어, 인, IUPAC 1족 내지 12족 금속 (인지질 및 비누로서), 유기 염소, 질소 및 황 화합물 및 중합체뿐만 아니라 이들 중 임의의 둘 이상의 조합 (본원에서 "FOG 오염 물질"로 총칭됨)을 포함한다. 수소화가공 도중, FOG 오염 물질은 촉매 비활성화, 촉매층의 막힘(plugging) 및/또는 반응기의 부식을 유발할 수 있다. 예를 들어, 인 및 IUPAC 1족 내지 12족 금속은 수소화가공 촉매의 독으로 알려져 있으며, 염소 화합물은 수소첨가탈염소화를 거쳐 염산을 생성하여 스테인리스 강의 응력 부식 균열(stress corrosion cracking)을 유발할 수 있으며, 중합체는 촉매층 내에서 침전되어 비활성화 및 막힘을 일으킬 수 있다. 또한 유기 N 및 S 화합물은 촉매 수소첨가탈산소화 부위에 대해 함산소 물질과 경쟁하며, 따라서 이들의 제거가 HDO 공정에 유리하다. FOG 조성물 내에 존재하는 단백질은 N과 S를 모두 포함한다. 일부 지질 성분은 분자 구조에 질소 및 황 원자를 포함하는 것으로도 알려져 있다.

표백토 (예를 들어 표포토, TONSIL®)는 질소 화합물 (예를 들어 엽록소) 및 기타 극성 종을 함유하는 색체(color body)를 제거하는 데 효과적인 것으로 알려져 있다. 그러나, FOG 조성물 공급물에서의 비교적 높은 FFA 농도 (즉, FOG 조성물에서 약 8 중량 퍼센트("중량%") 이상)에서는, Mg, Fe 및 Ca와 같은 금속이 상기 점토로부터 침출되고 세척된 오일로 흡수되어, FOG를 추가로 오염시킨다. FFA는, 수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨과 같은 가성 용액과의 반응 및 원심 분리/여과 ("비누 제거(soap out)")에 의해 FOG 조성물로부터 제거될 수 있지만, 비누 스톡으로서의 FFA의 제거는 FOG로부터의 바이오 연료 수율을 열화시킨다. 따라서, 표백토의 사용을 필요로 하지 않고 공급물의 FFA 함량을 유지하면서 금속, S, N, Cl 및 중합체를 제거함으로써 FOG 조성물 스트림을 개량하는 공정 및 시스템이 필요한 실정이다.

본 기술은 금속, 황, 질소, 인 및 중합체를 포함하는 FOG 조성물을 개량하는 방법을 제공하여, 생성된 처리된 조성물이 더 적은 금속, 황, 질소, 인, 염소 및 중합체를 갖도록 한다. FOG 조성물로부터 이러한 성분을 제거하는 비교 방법들과 대조적으로, 본 기술은 상기 조성물에서의 FFA의 중량%를 유지하면서 금속, 황, 질소, 인, 염소 및 중합체를 감소시킬 수 있다.

따라서, 일 양태에서, 본원은, 조성물을 가성 용액과 접촉시켜 가성-처리된 조성물을 생성하는 단계; 상기 가성-처리된 조성물을 실리카 입자와 조합하여 슬러리를 생성하는 단계; 및 상기 슬러리로부터 상기 실리카 입자를 제거하여 처리된 조성물을 생성하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 상기 조성물은 동물성 지방, 동물성 오일, 식물 지방(plant fat), 식물 오일(plant oil), 식물성 지방(vegetable fat), 식물성 오일(vegetable oil), 그리스, 폐식용유, 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 조합을 포함한다. 또한, 상기 조성물은 적어도 약 10 wppm의 총 금속, 적어도 약 10 wppm의 인, 적어도 약 10 wppm의 염소, 적어도 약 10 wppm의 황, 적어도 약 20 wppm의 질소, 적어도 약 5 중량%의 유리 지방산을 포함하고, 약 10 mg KOH/g 내지 약 150 mg KOH/g의 산가를 갖는다. 상기 실리카 입자는 약 10 마이크론 내지 약 50 마이크론의 평균 입자 크기 및 약 200 m²/g 내지 약 1000 m²/g의 브루나우어-에메트-텔러 표면적(Brunauer-Emmett-Teller surface area; "BET 표면적")을 갖는다.

본원의 임의의 구현예에서, 상기 처리된 조성물은 실리카 입자 ("제2 세트의 실리카 입자"로서, 여기서 이러한 실리카 입자는 본원에 기재된 실리카 입자의 임의의 구현예를 가질 수 있음)와 조합되어 제2 슬러리를 생성할 수 있고; 상기 제2 슬러리로부터 상기 제2 세트의 실리카 입자를 제거하여 제2 처리된 조성물을 생성할 수 있다. 본원의 임의의 구현예에서, 상기 제2 처리된 조성물은 실리카 입자 ("제3 세트의 실리카 입자"로서, 여기서 이러한 실리카 입자는 본원에 기재된 실리카 입자의 임의의 구현예를 가질 수 있음)와 조합되어 제3 슬러리를 생성할 수 있고; 이어서, 상기 제3 슬러리로부터 상기 제3 세트의 실리카 입자를 제거하여 제3 처리된 조성물을 생성할 수 있다. 본원의 임의의 구현예에서 유사한 단계들이 사용되어 제4 처리된 조성물, 제5 처리된 조성물 등을 제공할 수 있다. 상기 기술의 논의에서 참조의 용이함을 위해, "처리된 조성물"은 처리된 조성물, 제2 처리된 조성물 등을 총칭하며, 각각의 처리된 조성물이 독립적으로, 본원에 기재된 임의의 구현예를 가질 수 있음을 조건으로 한다.

상기에 논의된 바와 같이, 상기 조성물은 동물성 지방, 동물성 오일, 식물 지방, 식물 오일, 식물성 지방, 식물성 오일, 그리스, 폐식용유, 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 조합을 포함한다. 식물 및/또는 식물성 오일은 바바수유, 카리나타유(carinata oil), 대두유, 비식용 옥수수유, 카놀라유, 코코넛유, 유채씨유, 톨유(tall oil), 톨유 지방산, 팜유(palm oil), 팜유 지방산 증류액, 팜슬러지유(palm sludge oil), 자트로파유(jatropha oil), 팜핵유, 해바라기유, 피마자유, 카멜리나유(camelina oil), 원시세균 오일(archaeal oil), 및 이들 중 임의의 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들은 전처리 수준 및 잔류 인 및 금속 함량에 따라, 미정제, 탈검(degummed), 및 RBD(정제, 표백 및 탈취(refined, bleached, and deodorized)) 등급으로 분류될 수 있다. 그러나, 이들 등급 중 임의의 것이 본 기술에 사용될 수 있다. 상기에서 사용된 동물성 지방 및/또는 오일은 비식용 우지(inedible tallow), 식용 우지, 공업용 우지, 부유 우지(floatation tallow), 라드(lard), 가금류 지방 (예를 들어 닭 지방), 가금류 오일, 어류 지방, 어류 오일 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 그리스는 황색 그리스, 갈색 그리스, 폐식용유, 폐 식물성 오일, 레스토랑 그리스(restaurant grease), 수처리 시설과 같은 지방 자치 단체의 트랩 그리스(trap grease), 및 산업 포장 식품 작업 유래의 폐 오일, 및 이들 중 임의의 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본원의 임의의 구현예에서, 상기 조성물은 황색 그리스, 갈색 그리스, 부유 그리스, 가금류 지방, 비식용 옥수수유, 폐식용유, 비식용 우지, 부유 우지, 팜슬러지유 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.

상기 조성물은, 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma; ICP) 분광법, 예를 들어 ICP-AES(원자 방출 분광법(atomic emission spectroscopy)) 및 ICP-OES(발광 분광법(optical emission spectroscopy)), 예를 들어 AOCS Recommended Practice Ca 17-01에 의해 측정하였을 때 적어도 8 wppm의 총 금속을 포함할 수 있다. 이러한 금속은 As, Ca, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Na, Pb, Sr, Zn, 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본원의 임의의 구현예에서, 상기 총 금속은 Ca, Fe, K, Mg, 및 Na를 포함할 수 있다. 상기 조성물 내에 존재하는 총 금속의 양은 약 10 wppm 내지 약 1000 wppm의 총 금속을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 조성물 내의 총 금속의 양은 약 10 wppm, 약 15 wppm, 약 20 wppm, 약 25 wppm, 약 30 wppm, 약 35 wppm, 약 40 wppm, 약 45 wppm, 약 50 wppm, 약 55 wppm, 약 60 wppm, 약 65 wppm, 약 70 wppm, 약 75 wppm, 약 80 wppm, 약 85 wppm, 약 90 wppm, 약 95 wppm, 약 100 wppm, 약 105 wppm, 약 110 wppm, 약 115 wppm, 약 120 wppm, 약 125 wppm, 약 130 wppm, 약 135 wppm, 약 140 wppm, 약 145 wppm, 약 150 wppm, 약 155 wppm, 약 160 wppm, 약 165 wppm, 약 170 wppm, 약 175 wppm, 약 180 wppm, 약 185 wppm, 약 190 wppm, 약 195 wppm, 약 200 wppm, 약 225 wppm, 약 250 wppm, 약 275 wppm, 약 300 wppm, 약 325 wppm, 약 350 wppm, 약 375 wppm, 약 400 wppm, 약 425 wppm, 약 450 wppm, 약 475 wppm, 약 500 wppm, 약 550 wppm, 약 600 wppm, 약 650 wppm, 약 700 wppm, 약 750 wppm, 약 800 wppm, 약 850 wppm, 약 900 wppm, 약 1000 wppm, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위일 수 있고; 상기 조성물 내의 총 금속의 양은 10 wppm, 15 wppm, 20 wppm, 25 wppm, 30 wppm, 35 wppm, 40 wppm, 45 wppm, 50 wppm, 55 wppm, 60 wppm, 65 wppm, 70 wppm, 75 wppm, 80 wppm, 85 wppm, 90 wppm, 95 wppm, 100 wppm, 105 wppm, 110 wppm, 115 wppm, 120 wppm, 125 wppm, 130 wppm, 135 wppm, 140 wppm, 145 wppm, 150 wppm, 155 wppm, 160 wppm, 165 wppm, 170 wppm, 175 wppm, 180 wppm, 185 wppm, 190 wppm, 195 wppm, 200 wppm, 225 wppm, 250 wppm, 275 wppm, 300 wppm, 325 wppm, 350 wppm, 375 wppm, 400 wppm, 425 wppm, 450 wppm, 475 wppm, 500 wppm, 550 wppm, 600 wppm, 650 wppm, 700 wppm, 750 wppm, 800 wppm, 850 wppm, 900 wppm, 1000 wppm, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물 내의 총 금속의 적절한 양은 약 10 wppm 내지 약 1000 wppm, 10 wppm 내지 1000 wppm, 약 10 wppm 내지 약 800 wppm, 10 wppm 내지 800 wppm, 약 10 wppm 내지 약 600 ppm, 10 wppm 내지 600 ppm, 약 10 ppm 내지 약 400 wppm, 10 ppm 내지 400 wppm, 약 10 wppm 내지 약 200 wppm, 10 wppm 내지 200 wppm, 약 10 wppm 내지 약 100 wppm, 10 wppm 내지 100 wppm, 약 10 wppm 내지 약 50 wppm, 또는 10 wppm 내지 50 wppm일 수 있다.

상기 조성물은 인 원소로서 측정된 적어도 약 8 wppm의 인을 포함할 수 있다. 상기 조성물 내의 인의 양은 약 8 wppm, 약 10 wppm, 약 15 wppm, 약 20 wppm, 약 25 wppm, 약 30 wppm, 약 35 wppm, 약 40 wppm, 약 45 wppm, 약 50 wppm, 약 55 wppm, 약 60 wppm, 약 65 wppm, 약 70 wppm, 약 75 wppm, 약 80 wppm, 약 85 wppm, 약 90 wppm, 약 95 wppm, 약 100 wppm, 약 110 wppm, 약 120 wppm, 약 130 wppm, 약 150 wppm, 약 170 wppm, 약 190 wppm, 약 200 wppm, 약 300 wppm, 약 400 wppm, 약 500 wppm, 약 600 wppm, 약 700 wppm, 약 800 wppm, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위, 또는 이들 값 중 어느 하나보다 큰 임의의 범위일 수 있다.

상기 조성물은 염소 원소(Cl 원자)로서 측정된 적어도 약 10 wppm의 염소를 포함할 수 있다. 염소의 양은 약 10 wppm, 약 11 wppm, 약 12 wppm, 약 13 wppm, 약 14 wppm, 약 15 wppm, 약 16 wppm, 약 17 wppm, 약 18 wppm, 약 19 wppm, 약 20 wppm, 약 25 wppm, 약 30 wppm, 약 35 wppm, 약 40 wppm, 약 45 wppm, 약 50 wppm, 약 55 wppm, 약 60 wppm, 약 65 wppm, 약 70 wppm, 약 75 wppm, 약 80 wppm, 약 85 wppm, 약 90 wppm, 약 95 wppm, 약 100 wppm, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위, 또는 이들 값 중 어느 하나보다 큰 임의의 범위일 수 있다.

상기 조성물은, 예를 들어 AOAC 방법 923.01에 의해 측정시, 황 원소로서 측정된 적어도 약 10 wppm의 황을 포함할 수 있다. 황의 양은 적어도 약 10 wppm, 약 15 wppm, 약 20 wppm, 약 25 wppm, 약 30 wppm, 약 35 wppm, 약 40 wppm, 약 45 wppm, 약 50 wppm, 약 55 wppm, 약 60 wppm, 약 65 wppm, 약 70 wppm, 약 75 wppm, 약 80 wppm, 약 85 wppm, 약 90 wppm, 약 95 wppm, 약 100 wppm, 약 110 wppm, 약 120 wppm, 약 130 wppm, 약 150 wppm, 약 170 wppm, 약 190 wppm, 약 200 wppm, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위, 또는 이들 값 중 어느 하나보다 큰 임의의 범위를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 조성물은, 예를 들어 ASTM D4629-17에 의해 측정시, 질소 원소로서 측정된 적어도 약 10 wppm의 질소를 포함할 수 있다. 질소의 양은 적어도 약 10 wppm, 약 15 wppm, 약 20 wppm, 약 25 wppm, 약 30 wppm, 약 35 wppm, 약 40 wppm, 약 45 wppm, 약 50 wppm, 약 55 wppm, 약 60 wppm, 약 65 wppm, 약 70 wppm, 약 75 wppm, 약 80 wppm, 약 85 wppm, 약 90 wppm, 약 95 wppm, 약 100 wppm, 약 110 wppm, 약 120 wppm, 약 130 wppm, 약 150 wppm, 약 170 wppm, 약 190 wppm, 약 200 wppm, 약 250 wppm, 약 300 wppm, 약 350 wppm, 약 400 wppm, 약 450 wppm, 약 500 wppm, 약 550 wppm, 약 600 wppm, 약 650 wppm, 약 700 wppm, 약 750 wppm, 약 800 wppm, 약 850 wppm, 약 900 wppm, 약 950 wppm, 약 1000 wppm, 약 1100 wppm, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위, 또는 이들 값 중 어느 하나보다 큰 임의의 범위를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 조성물은, AOCS Ca 5a-40과 같은 표준 분석 기술에 의해 측정하였을 때, 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 약 5 중량%의 FFA를 포함한다. FFA의 양은 약 5 중량%, 약 6 중량%, 약 7 중량%, 약 8 중량%, 약 9 중량%, 약 10 중량%, 약 11 중량%, 약 12 중량%, 약 13 중량%, 약 14 중량%, 약 15 중량%, 약 16 중량%, 약 17 중량%, 약 18 중량%, 약 19 중량%, 약 20 중량%, 약 21 중량%, 약 22 중량%, 약 23 중량%, 약 24 중량%, 약 25 중량%, 약 30 중량%, 약 35 중량%, 약 40 중량%, 약 45 중량%, 약 50 중량%, 약 55 중량%, 약 60 중량%, 약 70 중량%, 약 75 중량%, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위일 수 있다. 예를 들어, 본원의 임의의 구현예에서, 상기 조성물 내의 FFA의 양은 약 5 중량% 내지 약 15 중량%일 수 있다. 본원의 임의의 구현예에서, 상기 조성물 내의 FFA의 양은 약 5 중량% 내지 약 10 중량%일 수 있다.

상기 조성물은 약 10 mg KOH/g 내지 약 150 mg KOH/g의 산가를 가질 수 있다. 적합한 산가 양은 약 10 mg KOH/g 내지 약 150 mg KOH/g, 약 10 mg KOH/g 내지 약 100 mg KOH/g, 약 10 mg KOH/g 내지 약 50 mg KOH/g, 약 10 mg KOH/g 내지 약 25 mg KOH/g, 약 10 mg KOH/g 내지 약 20 mg KOH/g, 약 10 mg KOH/g 내지 약 15 mg KOH/g, 및 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위 및 이들 값 중 어느 하나보다 큰 임의의 범위를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본원의 임의의 구현예에서, 상기 조성물의 산가는 약 10 mg KOH/g 내지 약 30 mg KOH/g일 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 조성물의 산가는 약 10 mg KOH/g 내지 약 20 mg KOH/g일 수 있다.

상기 조성물은 중합체를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 중합체는 용해된 중합체, 가용화된 중합체, 입상 중합체, 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 입상 중합체는 약 0.01 μm 내지 약 1 밀리미터(mm)의 중량 평균 직경을 가질 수 있고; 따라서, 상기 입상 중합체는 약 0.01 μm, 약 0.1 μm, 약 1 μm, 약 5 μm, 약 10 μm, 약 25 μm, 약 50 μm, 약 75 μm, 약 80 μm, 약 100 μm, 약 200 μm, 약 300 μm, 약 500 μm, 약 750 μm, 약 1 mm, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위의 중량 평균 직경을 가질 수 있다. 상기 입상 중합체는 약 0.01 μm 미만의 중량 평균 직경을 가질 수 있다. 상기 중합체는 합성 또는 천연 중합체일 수 있다. 합성 중합체의 일부 목록을 표 1에 제공하였다.

본원의 임의의 구현예에서, 상기 합성 중합체는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 열가소성 수지, 폴리아크릴레이트 고무, 에틸렌-아크릴레이트 고무, 폴리에스테르 우레탄, 브로모 이소부틸렌 이소프렌 고무, 폴리부타디엔 고무, 클로로 이소부틸렌 이소프렌 고무, 폴리클로로프렌, 클로로설폰화 폴리에틸렌, 에피클로로히드린, 에틸렌 프로필렌 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체, 폴리에테르 우레탄, 테트라플루오로에틸렌/프로필렌 고무, 퍼플루오로카본 엘라스토머, 플루오로엘라스토머, 플루오로 실리콘, 플루오로카본 고무, 고밀도 폴리에틸렌, 수소화 니트릴 부타디엔, 폴리이소프렌, 이소부틸렌 이소프렌 고무, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 에틸렌 비닐 아세테이트, 아크릴로니트릴 부타디엔, 폴리에틸렌, 폴리이소부텐, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리우레탄, 스티렌 부타디엔, 스티렌 에틸렌 부틸렌 스티렌 공중합체, 폴리실록산, 비닐 메틸 실리콘, 아크릴로니트릴 부타디엔 카르복시 단량체, 스티렌 부타디엔 카르복시 단량체, 열가소성 폴리에테르-에스테르, 스티렌 부타디엔 블록 공중합체, 스티렌 부타디엔 카르복시 블록 공중합체, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리락트산, 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본원의 임의의 구현예에서, 상기 중합체는 폴리에틸렌, 클로로설폰화 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리락트산, 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 천연 중합체는 단백질, 올리고펩티드, 다당류 및 리그닌을 포함할 수 있다.

상기 조성물 내의 중합체의 양은 약 0.05 wppm, 약 0.1 wppm, 약 0.5 wppm, 약 0.1 wppm, 약 5 wppm, 약 10 wppm, 약 15 wppm, 약 20 wppm, 약 25 wppm, 약 30 wppm, 약 35 wppm, 약 40 wppm, 약 45 wppm, 약 50 wppm, 약 55 wppm, 약 60 wppm, 약 65 wppm, 약 70 wppm, 약 75 wppm, 약 80 wppm, 약 85 wppm, 약 90 wppm, 약 95 wppm, 약 100 wppm, 약 105 wppm, 약 110 wppm, 약 115 wppm, 약 120 wppm, 약 125 wppm, 약 130 wppm, 약 135 wppm, 약 140 wppm, 약 145 wppm, 약 150 wppm, 약 155 wppm, 약 160 wppm, 약 165 wppm, 약 170 wppm, 약 175 wppm, 약 180 wppm, 약 185 wppm, 약 190 wppm, 약 195 wppm, 약 200 wppm, 약 225 wppm, 약 250 wppm, 약 275 wppm, 약 300 wppm, 약 325 wppm, 약 350 wppm, 약 375 wppm, 약 400 wppm, 약 425 wppm, 약 450 wppm, 약 475 wppm, 약 500 wppm, 약 550 wppm, 약 600 wppm, 약 650 wppm, 약 700 wppm, 약 750 wppm, 약 800 wppm, 약 850 wppm, 약 900 wppm, 약 1000 wppm, 약 1500 wppm, 약 2000 wppm, 약 2500 wppm, 약 3000 wppm, 약 3500 wppm, 약 4000 wppm, 약 4500 wppm, 약 5000 wppm, 약 5000 wppm, 약 5500 wppm, 약 6000 wppm, 약 6500 wppm, 약 7000 wppm, 약 7500 wppm, 약 8000 wppm, 약 8500 wppm, 약 9000 wppm, 약 9500 wppm, 약 10,000 wppm, 약 10,500 wppm, 약 11,000 wppm, 및 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위, 및 이들 값 중 어느 하나보다 큰 임의의 범위일 수 있다. 본원의 임의의 구현예에서, 상기 조성물은 검출 가능한 중합체를 포함하지 않을 수 있다. 본원 전체에서, "검출 가능한"은 당업계에 공지된 상업적으로 입수 가능한 검출 기기 상에서의 검출을 의미한다.

상기 조성물은 조성물 100 mL 당 약 15 mg 이상의 침전물을 포함할 수 있다. 침전물의 측정은 AOCS Ca 3d-02에 기재된 방법에 따라 측정되며, 단, 상기 방법은 20℃가 아닌 65℃에서 수행되어야 한다.

상기 조성물은 상기 조성물을 상기 가성 용액과 접촉시키기 전에 전처리를 거칠 수도 있고 거치지 않을 수도 있다. 이러한 전처리는 FFA 스트리핑, 표백, 탈취, 수세, 글리세롤 분해, 탈검, 알칼리도 감소, 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 글리세롤 분해는 일반적으로, 원용에 의해 본원에 포함된 미국 특허 제7,087,771호에 기재된 바와 같은, 상기 조성물과 글리세롤의 반응에 의해 FFA의 양을 감소시키는 것을 포함한다. 이 반응의 생성물은 모노-글리세라이드, 디-글리세라이드, 트리-글리세라이드 또는 이들 중 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, FFA를 모노-글리세라이드로 전환하는 대표적인 반응은 하기에 도시된 바와 같을 수 있다:

R-COOH + CH₂(OH)CH(OH)CH₂OH ↔ R-COOCH₂CH(OH)CH₂OH + H₂O

따라서, 글리세롤 분해는 FFA 함량을 약 15 중량% 이하, 예를 들어 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 범위 (약 5 중량%, 약 6 중량%, 약 7 중량%, 약 8 중량%, 약 9 중량%, 약 10 중량%, 약 11 중량%, 약 12 중량%, 약 13 중량%, 약 14 중량%, 약 15 중량%, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위)로 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 본 기술의 임의의 구현예에서, 상기 FFA 함량은, 상기 조성물을 (예를 들어, 글리세롤 분해를 통해) 전처리함으로써, 상기 조성물을 상기 가성 용액과 접촉시키기 전에 약 10 중량% 이하로 감소될 수 있고; 다른 예로서, 본 기술의 임의의 구현예에서, 상기 FFA 함량은, 상기 조성물을 글리세롤 분해 전처리함으로써, 상기 조성물을 상기 가성 용액과 접촉시키기 전에 약 5 중량% 내지 약 10 중량%의 범위 내로 감소될 수 있다.

탈검의 한 유형은 산 탈검이며, 이는 상기 조성물을 상기 가성 용액과 접촉시키기 전에 상기 조성물을 농축된 수성 산과 접촉시키는 단계를 포함한다. 예시적인 산 탈검 공정은 원용에 의해 본원에 포함된 미국 특허 제9,404,064호에 기재되어 있다. 예시적인 산은 인산, 시트르산 및 말레산을 포함할 수 있다. 산 탈검은 칼슘 및 마그네슘과 같은 금속을 감소시킬뿐만 아니라 인을 감소시킬 수도 있다. 유사하게, 알칼리도 감소는 일반적으로, 높은 알칼리도를 갖는 조성물에 산 (임의의 산, 예를 들어 시트르산을 지칭함)을 첨가함으로써 수행된다. 상기 산은 비누를 중화시키고/거나 금속 이온을 킬레이트하는 효과를 갖는다. 산 탈검 및/또는 알칼리도 감소에 사용되는 공정 장비는 고전단 혼합기, 재순환 혼합기, 디캔터 원심 분리기 및/또는 디스크 스택 원심 분리기를 포함할 수 있다.

따라서 알칼리도 감소는 상기 조성물을 가성 용액과 접촉시키기 전에 상기 조성물 내의 금속, 특히 Fe, Ca, K 및 Na의 농도를 감소시킬 수 있다. 본원의 임의의 구현예에서, 알칼리도 감소는, 상기 조성물을 증기와 접촉시켜 상기 조성물을 가열하여 증기-가열된 조성물을 제공하고, 상기 증기-가열된 조성물을 산 (예를 들어, 시트르산)과 조합하여 산-접촉된 조성물을 제공하고, 상기 산-접촉된 조성물을 물과 조합한 다음 교반하여 균일하게 분산된 액적을 포함하는 혼합물을 제공하고, 이어서 3상 원심 분리기에서 슬러지상, 수상 및 유상을 분리하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 유상은, (상기 조성물에 비해) 감소된 총 금속 함량 및 감소된 알칼리도를 갖는 전처리된 조성물이다. 상기 증기-가열된 조성물은 약 150℉ 내지 약 200℉의 온도 하에 있을 수 있다. 상기 증기-가열된 조성물과 조합된 산 (예를 들어, 시트르산)의 양은 (상기 조성물 질량을 기준으로) 약 0.2 중량% 내지 약 10.0 중량%일 수 있다. 상기 산-접촉된 조성물과 조합된 물의 양은 (상기 조성물 질량을 기준으로) 약 0.2 중량% 내지 약 10.0 중량%일 수 있다. 교반은 교반기, 재순환 루프, 임의의 다른 혼합 수단, 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 조합의 사용을 포함할 수 있다. 상기 교반의 총 시간 (예를 들어, 총 혼합 시간)은 약 2분 내지 약 90분일 수 있다. 상기 전처리된 조성물은 알칼리도 감소 이전의 상기 조성물 내의 총 금속의 양을 기준으로 감소된 양의 금속을 포함할 수 있다. 알칼리도 감소는 이러한 알칼리도 감소 이전의 상기 조성물보다 약 40% 내지 약 99% 더 낮은 총 금속 함량을 제공할 수 있다.

본원의 임의의 구현예에서, 상기 공정은 표백토를 사용한 표백을 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다. 표백은 일반적으로, 탈검된 조성물을 흡착성 점토와 접촉시키고 압력 리프 필터(pressure leaf filter)를 통해 사용한 점토를 여과하는 단계를 포함한다. 표백토 (예를 들어 표포토, TONSIL®)는 질소 화합물 (예를 들어 엽록소) 및 기타 극성 종을 함유하는 색체(color body)를 제거하는 데 효과적인 것으로 알려져 있다. 그러나, 본 기술의 미가공 FOG 조성물에서 전형적인, 비교적 높은 FFA 농도에서는, Fe, Mg 및 Ca와 같은 금속이 상기 점토로부터 침출되고 세척된 조성물로 흡수되어, 조성물을 추가로 오염시킨다.

본 기술의 방법은, 본원의 임의의 구현예에 기재된 조성물을 가성 용액과 접촉시켜 가성-처리된 조성물을 생성하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 본원의 임의의 구현예에서, 상기 가성 용액은 수산화물 수용액, 중탄산염 수용액, 이황화물 수용액, 알콕사이드 수용액 (예를 들어 메톡사이드 수용액), 수용액에 용해 및/또는 현탁된 염기성 수지, 메톡사이드 용액, 또는 이들 중 둘 이상의 조합을 포함할 수 있다. 본원의 임의의 구현예에서, 상기 가성 용액은 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 수산화 암모늄, 중탄산 나트륨, 중탄산 칼륨, 중황화 암모늄, 나트륨 메톡사이드, 칼륨 메톡사이드, 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본원의 임의의 구현예에서, 상기 가성 용액은 약 10 중량% 내지 약 50 중량% 수산화물 수용액일 수 있다.

본원의 임의의 구현예에서, 상기 조성물을 상기 가성 용액과 접촉시키는 단계는 처음에 제1 혼합물을 제공할 수 있고, 여기서 상기 가성-처리된 조성물을 생성하는 단계는 상기 제1 혼합물로부터 상기 가성-처리된 조성물을 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 이 분리 단계는 디스크 스택 원심 분리기, 디캔터 원심 분리기 및/또는 3상 원심 분리기의 사용을 포함할 수 있다. 상기 제1 혼합물로부터 상기 가성-처리된 조성물을 분리하기 위한 다른 방법, 시스템 및 장치가 포함될 수 있다. 이는 침전 탱크와 같은 방법, 시스템 및 장치를 포함하며 당업자에게 공지되어 있다. 상기 가성-처리된 조성물은, 가성 용액과 접촉시키기 전의 상기 조성물 내의 인 및 총 금속의 양을 기준으로, 감소된 양의 인 및 총 금속을 포함할 수 있다. 인 및 금속의 순 감소(net reduction)는 각각 독립적으로, 가성 용액과 접촉시키기 전의 상기 조성물 내의 양으로부터 약 60% 내지 약 96%일 수 있다.

상기 제1 혼합물로부터 상기 가성-처리된 조성물을 분리하는 단계는 또한 수성 폐기물을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 수성 폐기물은 약 7.0 미만의 pH를 가질 수 있다. 상기 조성물에 적합한 pH 값은 약 6.5, 약 6.0, 약 5.5, 약 5.0, 약 4.5, 약 4.0, 약 3.5, 약 3.0, 약 2.5, 약 2.0, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위 또는 이들 값 중 어느 하나보다 작은 임의의 범위를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본원의 임의의 구현예에서, 상기 수성 폐기물은 3.5 내지 약 6.0, 약 4.0 내지 약 5.0, 및 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위 및 이들 값 중 어느 하나보다 작은 임의의 범위의 pH를 가질 수 있다.

상기 조성물을 상기 가성 용액과 접촉시킨 후, 생성된 가성-처리된 조성물은 실리카 입자와 조합되어 슬러리를 생성한다. 상기 실리카 입자는 약 10 마이크론(μm) 내지 약 50 마이크론의, 레이저 회절 분석을 통한 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 레이저 회절 분석을 통한 상기 실리카 입자의 평균 입자 크기는 약 10 마이크론, 약 11 마이크론, 약 12 마이크론, 약 13 마이크론, 약 14 마이크론, 약 15 마이크론, 약 16 마이크론, 약 17 마이크론, 약 18 마이크론, 약 19 마이크론, 약 20 마이크론, 약 21 마이크론, 약 22 마이크론, 약 23 마이크론, 약 24 마이크론, 약 25 마이크론, 약 26 마이크론, 약 27 마이크론, 약 28 마이크론, 약 29 마이크론, 약 30 마이크론, 약 35 마이크론, 약 40 마이크론, 약 45 마이크론, 약 50 마이크론, 및 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위 및 이들 값 중 어느 하나보다 작은 임의의 범위를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기에 언급된 바와 같이, 상기 실리카 입자는 약 200 m²/g 내지 약 1000 m²/g의 BET 표면적을 갖는다. 상기 BET 표면적은 ASTM-D3663-03 (2008) (이는 임의의 및 모든 목적을 위해 그 전체가 원용에 의해 본원에 포함됨)에 기재된 방법을 비롯한 여러 방법에 의해 측정될 수 있다. 상기 실리카 입자의 BET 표면적은 약 200 m²/g, 약 210 m²/g, 약 220 m²/g, 약 230 m²/g, 약 240 m²/g, 약 250 m²/g, 약 260 m²/g, 약 270 m²/g, 약 280 m²/g, 약 290 m²/g, 약 300 m²/g, 약 320 m²/g, 약 340 m²/g, 약 360 m²/g, 약 380 m²/g, 약 400 m²/g, 약 450 m²/g, 약 500 m²/g, 약 550 m²/g, 약 600 m²/g, 약 650 m²/g, 약 700 m²/g, 약 750 m²/g, 약 800 m²/g, 약 850 m²/g, 약 900 m²/g, 약 950 m²/g, 약 1000 m²/g, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 실리카 입자는 비정질 실리카 입자를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 비정질 실리카 입자는 합성 비정질 실리카, 천연 비정질 실리카 또는 이들의 조합일 수 있다.

상기 실리카 입자는, 15 중량%로 수성 분산액 내에 존재하는 경우, 약 2.0 내지 약 6.0의 수용액 pH를 가질 수 있다. 상기 실리카 입자에 적합한 수용액 pH 값은 약 2.0, 약 2.5, 약 3.0, 약 3.5, 약 4.0, 약 4.5, 약 5.0, 약 5.5, 약 6.0, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본원의 임의의 구현예에서, 상기 실리카 입자는 약 2.0 내지 약 3.5, 약 2.0 내지 약 3.0, 약 2.5 내지 약 3.0, 및 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위 및 이들 값 중 어느 하나보다 작은 임의의 범위의 수성 pH를 가질 수 있다.

상기 실리카 입자는 또한 ASTM D6393-08 시험 E와 같은 표준 용적 밀도 측정 기술에 따라 약 100 g/L 내지 약 1000 g/L의 압축 용적 밀도(compacted bulk density)를 가질 수 있다. 상기 실리카 입자의 압분 밀도(compact density)는 약 100 g/L, 약 200 g/L, 약 300 g/L, 약 400 g/L, 약 500 g/L, 약 600 g/L, 약 700 g/L, 약 800 g/L, 약 900 g/L, 약 1000 g/L, 및 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위 및 이들 값 중 어느 하나보다 작은 임의의 범위를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본원의 임의의 구현예에서, 상기 실리카 입자는 약 500g/L의 압축 용적 밀도를 가질 수 있다.

상기 실리카 입자는 약 0.1% (가성-처리된 조성물의 중량에 대한 실리카 입자의 중량) 내지 약 0.8%로, 상기 가성-처리된 조성물과 조합될 수 있다. 가성-처리된 조성물의 중량에 대한 실리카 입자의 중량은 약 0.1%(w/w), 약 0.15%(w/w), 약 0.2%(w/w), 약 0.25%(w/w), 약 0.3%(w/w), 약 0.35%(w/w), 약 0.4%(w/w), 약 0.45%(w/w), 약 0.5%(w/w), 약 0.55%(w/w), 약 0.6%(w/w), 약 0.65%(w/w), 약 0.7%(w/w), 약 0.75%(w/w), 약 0.8%(w/w), 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위일 수 있다. 예를 들어, 본원의 임의의 구현예에서, 가성-처리된 조성물의 중량에 대한 실리카 입자의 중량은 약 0.1%(w/w) 내지 약 0.8%(w/w), 약 0.2%(w/w) 내지 약 0.6%(w/w), 및 약 0.3%(w/w) 내지 약 0.4%(w/w)일 수 있다.

상기 실리카 입자는 약 150℉ 내지 약 200℉의 온도에서 상기 가성-처리된 조성물과 조합될 수 있다. 실리카 입자와의 조합은, 약 150℉, 약 155℉, 약 160℉, 약 165℉, 약 170℉, 약 175℉, 약 180℉, 약 185℉, 약 190℉, 약 195℉, 약 200℉, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아닌 온도에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 본원의 임의의 구현예에서, 상기 온도는 약 160℉ 내지 약 190℉의 범위 일 수 있고; 본원의 임의의 구현예에서, 상기 온도는 약 175℉ 내지 약 185℉의 범위일 수 있다.

수분을 제거하기 위해, 상기 가성-처리된 조성물을 상기 실리카 입자와 조합하여 수득된 슬러리에 약 100 Torr 내지 약 500 Torr의 절대 압력을 적용할 수 있다. 상기 절대 압력은 약 100 Torr, 약 150 Torr, 약 200 Torr, 약 250 Torr, 약 300 Torr, 약 350 Torr, 약 400 Torr, 약 450 Torr, 약 500 Torr 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 가성-처리된 조성물을 상기 실리카 입자와 조합하여 수득된 슬러리는 약 10분 내지 약 90분의 체류 시간을 포함할 수 있다. 적합한 체류 시간은 약 10분, 약 11분, 약 12분, 약 13분, 약 14분, 약 15분, 약 16분, 약 17분, 약 18분, 약 19분, 약 20분, 약 25분, 약 30분, 약 35분, 약 40분, 약 45분, 약 50분, 약 55분, 약 60분, 약 65분, 약 70분, 약 75분, 약 80분, 약 85분, 약 90분, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본원의 임의의 구현예에서, 상기 체류 시간은 약 20분 내지 약 50분일 수 있다. 본원의 임의의 구현예에 기재된, 상기 가성-처리된 조성물과 실리카 입자의 조합은 연속 유동 작업 탱크(continuous flow operation tank)에서 수행될 수 있다.

본 기술의 방법은 상기 슬러리를 규조토(diatomaceous earth; DE)와 조합하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. DE는, DE 대 실리카 입자(DE:실리카)의 중량비가 약 0.1:1 내지 약 1.5:1의 범위가 되도록 상기 슬러리와 조합될 수 있고; 따라서, 본원의 임의 구현예에 대한 DE: 실리카의 중량비는 약 0.1:1, 약 0.2:1, 약 0.3:1, 약 0.4:1, 약 0.5:1, 약 0.6:1, 약 0.7:1, 약 0.8:1, 약 0.9:1, 약 1:1, 약 1.1:1, 약 1.2:1, 약 1.3:1, 약 1.4:1, 약 1.5:1, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위일 수 있다.

본원의 임의의 구현예에 기재된 바와 같이 상기 가성-처리된 조성물을 실리카 입자와 조합하여 상기 슬러리가 수득되고 나면, 본 기술의 방법은 상기 슬러리로부터 상기 실리카 입자를 제거하여 상기 처리된 조성물을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 슬러리로부터의 상기 실리카 입자의 제거는 하나 이상의 필터로 상기 슬러리를 여과하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본원의 임의의 구현예에서, 상기 하나 이상의 필터는 압력 여과 (예를 들어 수직- 및/또는 수평-리프 필터), 필터 프레스, 카트리지 필터, 압축 필터, 멤브레인 플레이트 프레스, 디스크 필터, 드럼 필터, 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 조합을 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 필터는, DE, 셀룰로오스, 펄라이트, 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 조합으로 사전 코팅된 필터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본원의 임의의 구현예에서, 상기 하나 이상의 필터는 DE로 사전 코팅된 압력 리프 필터를 포함할 수 있다.

상기 처리된 조성물은, 본원의 임의의 구현예에 기재된 조성물 내에 존재하는 FFA의 양을 유지하면서, 감소된 양의 인, 총 금속, 황, 질소 및 염소를 포함할 수 있다. 상기 처리된 조성물은 적어도 약 5 중량% 내지 약 10 중량%를 포함할 수 있다. 상기 처리된 조성물 내의 FFA의 양은 적어도 약 5 중량%, 약 6 중량%, 약 7 중량%, 약 8 중량%, 약 9 중량%, 약 10 중량%, 및 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위 및 이들 값 중 어느 하나보다 큰 임의의 범위를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 처리된 조성물은 약 10 mg KOH/g 내지 약 150 mg KOH/g의 산가를 가질 수 있다. 적합한 산가 양은 약 10 mg KOH/g 내지 약 150 mg KOH/g, 약 10 mg KOH/g 내지 약 100 mg KOH/g, 약 10 mg KOH/g 내지 약 50 mg KOH/g, 약 10 mg KOH/g 내지 약 25 mg KOH/g, 약 10 mg KOH/g 내지 약 20 mg KOH/g, 약 10 mg KOH/g 내지 약 15 mg KOH/g, 및 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위 및 이들 값 중 어느 하나보다 큰 임의의 범위를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본원의 임의의 구현예에서, 상기 처리된 조성물의 산가는 약 10 mg KOH/g 내지 약 30 mg KOH/g일 수 있고; 본원의 임의의 구현예에서, 상기 처리된 조성물의 산가는 약 10 mg KOH/g 내지 약 20 mg KOH/g일 수 있다. 상기 처리된 조성물에 대한 대표적인 산가는 약 10 mg KOH/g, 약 11 mg KOH/g, 약 12 mg KOH/g, 약 13 mg KOH/g, 약 14 mg KOH/g, 약 15 mg KOH/g, 약 16 mg KOH/g, 약 17 mg KOH/g, 약 18 mg KOH/g, 약 19 mg KOH/g, 약 20 mg KOH/g, 약 21 mg KOH/g, 약 22 mg KOH/g, 약 23 mg KOH/g, 약 24 mg KOH/g, 약 25 mg KOH/g, 약 26 mg KOH/g, 약 27 mg KOH/g, 약 28 mg KOH/g, 약 29 mg KOH/g, 약 30 mg KOH/g 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 처리된 조성물은 약 10 wppm 미만의 총 금속을 포함할 수 있다. 상기 처리된 조성물 내의 총 금속의 양은 약 9 wppm, 약 8 wppm, 약 7 wppm, 약 6 wppm, 약 5 wppm, 약 4 wppm, 약 3 wppm, 약 2 wppm, 약 1 wppm, 약 0.9 wppm, 약 0.8 wppm, 약 0.7 wppm, 약 0.6 wppm, 약 0.5 wppm, 약 0.4 wppm, 약 0.3 wppm, 약 0.2 wppm, 약 0.1 wppm, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위 또는 이들 값 중 어느 하나보다 작은 임의의 범위일 수 있다. 예를 들어, 본원의 임의의 구현예에서, 상기 처리된 조성물 내의 총 금속의 양은 약 5 wppm 미만일 수 있다.

상기 처리된 조성물은 약 5 wppm 미만의 인을 포함할 수 있다. 상기 처리된 조성물 내의 인의 양은 약 4 wppm, 약 3 wppm, 약 2 wppm, 약 1 wppm, 약 0.9 wppm, 약 0.8 wppm, 약 0.7 wppm, 약 0.6 wppm, 약 0.5 wppm, 약 0.4 wppm, 약 0.3 wppm, 약 0.2 wppm, 약 0.1 wppm, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위 또는 이들 값 중 어느 하나보다 작은 임의의 범위일 수 있다.

상기 처리된 조성물은 약 10 wppm 미만의 염소를 포함할 수 있다. 상기 처리된 조성물 내의 염소의 양은 약 9 wppm, 약 8 wppm, 약 7 wppm, 약 6 wppm, 약 5 wppm, 약 4 wppm, 약 3 wppm, 약 2 wppm, 약 1 wppm, 약 0.9 wppm, 약 0.8 wppm, 약 0.7 wppm, 약 0.6 wppm, 약 0.5 wppm, 약 0.4 wppm, 약 0.3 wppm, 약 0.2 wppm, 약 0.1 wppm, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위 또는 이들 값 중 어느 하나보다 작은 임의의 범위일 수 있다.

상기 처리된 조성물은 약 5 wppm 미만의 황을 포함할 수 있다. 상기 처리된 조성물 내의 황의 양은 약 4 wppm, 약 3 wppm, 약 2 wppm, 약 1 wppm, 약 0.9 wppm, 약 0.8 wppm, 약 0.7 wppm, 약 0.6 wppm, 약 0.5 wppm, 약 0.4 wppm, 약 0.3 wppm, 약 0.2 wppm, 약 0.1 wppm, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위 또는 이들 값 중 어느 하나보다 작은 임의의 범위일 수 있다.

상기 처리된 조성물은 약 100 wppm 미만의 질소를 포함할 수 있다. 상기 처리된 조성물 내의 질소의 양은 약 95 wppm, 약 90 wppm, 약 85 wppm, 약 80 wppm, 약 75 wppm, 약 70 wppm, 약 65 wppm, 약 60 wppm, 약 50 wppm, 약 45 wppm, 약 40 wppm, 약 35 wppm, 약 30 wppm, 약 25 wppm, 약 20 wppm, 약 15 wppm, 약 10 wppm, 약 5 wppm, 약 1 wppm, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위 또는 이들 값 중 어느 하나보다 작은 임의의 범위일 수 있다.

상기 처리된 조성물은 처리된 조성물 100 mL 당 약 15 mg 미만의 침전물을 포함할 수 있다. 따라서, 처리된 조성물 100 mL 당 침전물의 양은 약 15 mg, 약 14 mg, 약 13 mg, 약 12 mg, 약 11 mg, 약 10 mg, 약 9 mg, 약 8 mg, 약 7 mg, 약 6 mg, 약 5 mg, 약 4 mg, 약 3 mg, 약 2 mg, 약 1 mg, 약 0.1 mg, 약 0.01 mg, 또는 이들 값 중 임의의 두 값을 포함하고/거나 이러한 임의의 두 값 사이인 임의의 범위 또는 이들 값 중 어느 하나보다 작은 임의의 범위일 수 있다.

본 기술의 방법은 상기 처리된 조성물을 수소화가공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 수소화가공은, 제한 없이, 수소의 존재 하에 일어나는 다양한 유형의 촉매 반응을 설명한다. 가장 일반적인 수소화가공 반응의 예는 수소화, 수소첨가탈황(HDS), 수소첨가탈질소화(HDN), 수소화처리(HT), 수소첨가분해(HC), 방향족 포화 또는 수소첨가탈방향족화(hydrodearomatization; HDA), 수소첨가탈산소화(HDO), 탈카르복실화(DCO), 수소첨가이성질체화(HI), 수소첨가탈왁스(HDW), 수소첨가탈금속화(HDM), 탈카르보닐화, 메탄화 및 개질(reforming)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 촉매의 유형, 반응기 구조, 반응기 조건 및 공급 원료 조성에 따라, 순수 열화학 반응 (즉, 촉매를 요구하지 않음)에서 촉매 반응까지 이르는 다수의 반응이 일어날 수 있다.

이와 같이 일반적으로 기재된 본 발명은, 하기 실시예를 참조하여 보다 쉽게 이해될 것이며, 이들 실시예는 예시로서 제공되며, 본 발명을 제한하고자 의도된 것이 아니다.

실시예

비교예 1. 시트르산 처리된 FOG(산 탈검)

폐식용유(UCO) 및 비식용 옥수수유(ICO)를 포함하는 미가공 FOG 배합물에 대해 황, 질소 및 염소 화합물을 분석하였다. 표 2는 미가공 FOG 내의 황, 질소 및 염소의 양을 요약한 것이다.

고전단 혼합기를 통해 약 2%(산 중량/FOG 중량)의 비율로 미가공 FOG 스트림을 시트르산 수용액과 조합하였다. 고전단 혼합기 배출구 스트림은, 약 15분의 체류 시간을 제공하는 보류 탱크(hold tank)를 통과하여 흐르고, 직렬로 배열된 3개의 디스크 스택 원심 분리기를 통해 원심 분리되었다. 원심 분리기의 세척수로서 응축수를 사용하였다. 상기 물이 제3 원심 분리기로 공급되었고, 그 안의 중질상(heavy phase)이 제2 원심 분리기로 흐르고 거기에서 제1 원심 분리기로 흘렀으며, 이에 따라, 제1, 제2 및 제3 원심 분리기를 통과하여 흐르는 미가공 FOG/경질상에 대해 역류한다. 제1 원심 분리기에서 나온 물/중질상은 약 3.2 내지 3.4의 pH를 가졌다. 제3 원심 분리기에서 나온 경질상에 대해 황, 질소 및 염소를 분석하였다. 표 1은 상기 "처리된 FOG" 내의 황, 질소 및 염소의 결과적인 양을 나타낸다. 표 1에 추가로 제시된 바와 같이, 이 처리 방법은 미가공 FOG로부터 미량의 유기 황을 제거하였으며, 질소 및 유기 염소 화합물은 사실상 제거하지 않았다.

비교예 2. 수성/시트르산 처리 (산 탈검)되고 여과된, 높은 수준의 황 및 질소를 갖는 FOG

표 3에 제시된 배합물 성분들 및 양을 사용하여, 저가치의 미가공 FOG 공급 원료의 배합물을 제조하였다.

표 4는 비교예 2의 미가공 FOG 배합물에 대한 물리적 특성 및 오염 물질 농도를 제공한다.

미가공 FOG 배합물을 10-마이크론 백 필터(bag filter)를 통해 여과하고, 혼합 밸브를 통해 두 액체를 연속적으로 접촉시킴으로써 탈염수를 사용한 두 번의 세척 사이클을 거쳤다. 중질상 (오염수)으로부터 경질상 (세척된 오일)을 분리하기 위해 배치 침전 탱크(batch settling tank)를 사용하였다. 이어서, 물-세척된 FOG를 (물 중의) 10% 시트르산 용액으로 처리하였다. 처리된 FOG(최종 경질상)의 오염 물질 농도를 표 5에 제시하였다.

표 4 및 표 5는 수성/시트르산 처리로 인한 인 및 금속의 감소를 나타내지만, 질소와 황의 본질적인 감소는 발생하지 않았음을 보여준다.

실시예 1. 본 기술에 따라 FOG를 개량하는 공정

폐식용유와 고급 표백성 우지를 포함하는 미가공 FOG 스트림에 ICP 분석을 적용하였다(표 6). 미가공 FOG 스트림을 약 2%(산 중량/FOG 중량)의 비율로 시트르산 수용액과 혼합하고, 직렬로 배열된 3개의 디스크 스택 원심 분리기를 통해 원심 분리하였다. 원심 분리기의 세척수로서 응축수를 사용하였다. 상기 물이 제3 원심 분리기로 공급되었고, 그 안의 중질상(heavy phase)이 제2 원심 분리기에 공급되었고, 거기에서 제1 원심 분리기로 공급되었으며, 이에 따라, 제1, 제2 및 제3 원심 분리기를 통과하여 흐르는 FOG/경질상에 대해 역류하였다. 가성 용액 (물 중 25% NaOH)을 제2 원심 분리기에 공급되는 중질상과 혼합하였다. 가성 용액의 유속은 제3 원심 분리기로부터의 중질상이 4 내지 4.5의 pH를 갖도록 조절되었다.

제3 원심 분리기의 경질상을 연속 유동 교반 슬러리 탱크(continuous flow stirred slurry tank)로 펌핑하였다. 비정질 실리카 입자와 규조토(DE)를 각각 0.31%의 비율(w/w FOG 기준)로 슬러리 탱크로 연속 계량하였다. 탱크는 약 181 내지 184℉의 온도에서 슬러리에 대해 30분의 체류 시간을 제공하였다. 슬러리는 DE로 사전 코팅된 압력 리프 필터를 통해 가공되었다. 여과된 FOG는 탱크 하류에서 샘플링하였고, ICP를 통한 원소 분석과 황, 질소 및 염소 분석을 거쳤다.

표 7은 미가공 FOG 내의 황, 질소 및 염소의 양, 및 산가/FFA %를 요약한 것이다.

표 6은, 탈검 (및 비교예 1 및 2)에 비해, 본 기술의 공정을 통해 달성된 인 및 금속의 개선된 제거를 보여주며, 이는 인이 13 wppm에서 4 wppm으로 감소하였고 모든 ICP 금속 및 비금속이 21.2 wppm에서 9.4 wppm로 감소하였음을 나타내었다.

표 7은 각각 82%, 67% 및 52% 범위의 유기 황, 질소 및 염소의 감소를 보여준다. 대조적으로, 비교예 1 및 2에 나타난 바와 같이, FOG 탈검만으로는 이들 성분은 사실상 감소되지 않았다. 또한, 본 기술의 방법은 가성 용액을 사용한 처리에도 불구하고 FFA %를 유지하였으며, 이는 나트륨 비누로서의 FFA의 검출 가능한 손실이 없음을 시사한다.

실시예 2. 본 기술에 따른 중합체-오염된 FOG로부터의 중합체의 제거

미가공 FOG를 구성하는 다양한 비식용 우지 및 황색 그리스 탑재물에 대해, 용해된 폴리에틸렌(PE)에 대한 AOCS 기술 Ca 16-75에 따라 중합체 함량을 측정하였다. 표준 와이어 메쉬 필터를 통해 미가공 FOG 조성물을 여과하였다. PE 결과는 검출 이하에서 최대 11,000 ppm(1.1 중량%)까지 다양하였다. 혼합된 FOG 조성물 공급물을 시트르산으로 처리하고, 실시예 1의 조건에 따라 원심 분리하였다. 제3 원심 분리기로부터의 경질상을 며칠간의 작동에 걸쳐 주기적으로 샘플링하고, 용해된 PE에 대한 AOCS 방법에 따라 중합체를 시험하였다. 다양한 샘플에 대한 PE 결과는 50 내지 80 ppm 범위였으며, 이는 탈검 단계만으로는 용해된 중합체를 제거하지 못했음을 시사한다.

원심 분리된 FOG는 실시예 1의 실리카-처리 단계에 따라 추가로 가공되었다. 리프 필터로부터 배출된 실리카-처리된 FOG는, 원심 분리기로부터 샘플이 채취되는 것과 동시에 샘플링되었다. 실리카-처리된 샘플에는 검출 가능한 PE가 없었으며, 탈검만 실시한 후 수득된 FOG 샘플은 50 내지 80 ppm PE(평균 70 ppm)를 나타냈다.

실시예 3. FOG 개량 성능에 대한 산가의 영향

다양한 저가치의 FOG 조성물 공급물 배합물에 대해, 시간의 경과에 따라 본 기술의 방법을 평가하였다. 미가공 공급물 산가의 함수로서의 인과 금속의 감소 %로서 성능을 측정하였다. 놀랍게도, 도 1 및 도 2에서 관찰되는 바와 같이, 20 mg KOH/g(10% FFA) 미만의 FOG 산가 값 (도 1 및 도 2에서 빈 원으로 도시됨)은, 본 기술의 방법에 따른 처리 후 인 및 총 금속에 있어 최대 95%의 감소를 나타냈다(실시예 1). 그러나, 20 mg KOH/g보다 큰 값 (도 1 및 도 2에서 채운 원으로 도시됨)의 경우, 산가 증가에 따른 성능 감소가 관찰되었다.

실시예 4. 고알칼리도 FOG의 전처리

높은 알칼리도를 특징으로 하는 미가공 FOG 공급 원료는, 알칼리도를 줄이고 과잉 금속을 제거하기 위해, 전처리 단계를 통해 가공되었다. 이 연속 전처리 공정에서, 갈색 그리스 스트림을 갈색 그리스 질량 기준으로 5%의 비율로 포화 증기와 혼합하고, 약 80℃로 가열하였다. 증기 주입 직후, 상업적으로 입수 가능한 50% 시트르산 수용액을 갈색 그리스 질량 기준으로 1 중량%의 비율로 첨가하였다. 산 처리는 비누를 중화시키고 금속 이온을 킬레이트화하는 목적을 가졌다. 평균 체류 시간이 30 내지 60분인 혼합 용기를 사용하여 혼합물을 균일화하여, 시트르산의 완전한 분산과 접촉을 보장하였다. 혼합 탱크로부터 3상 원심 분리기로 산성화된 물과 오일 혼합물을 펌핑하였으며, 이는 슬러지로서의 불용성 염과 불순물을 제거하였다. 3상 원심 분리기는, 오제 작용(augering action)을 통해 2개의 액체상으로부터 고형물을 기계적으로 추출하는 스크롤 부재의 구현을 통해 고형물과 침전물의 지속적인 제거를 제공하였다. 3상 원심 분리기는 경질 유상의 일부가 중질상과 함께 제거되도록 미세 조정되어, 중질상의 거의 완전한 제거를 보장하였다. 수용성 염, 금속 및 기타 수용성 불순물이 중질 수상의 일부로서 제거되었다. 경질 유상은 하부 분획 기준으로 95% 초과의 수율로 회수되었다. 전처리 공정에 걸친 오일의 총 알칼리도와 불순물 감소를 표 8에 요약하였다.

특정 구현예들이 예시되고 설명되었지만, 이하의 청구범위에서 정의된 바와 같은 보다 넓은 양태에서의 기술에서 벗어남이 없이 당업계의 통상의 기술에 따라서 그 구현예들에 변경 및 변형을 가할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

본원에 예시적으로 기재된 구현예들은 본원에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 구성 요소 또는 구성 요소들, 제한 또는 제한들 없이 적절하게 실시될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 용어 "포함하는(comprising, including)", "함유하는(containing)" 등은 제한 없이 넓게 해석되어야 한다. 추가적으로, 본원에 사용된 용어 및 표현은 제한이 아닌 설명의 용어로서 사용된 것이고, 이러한 용어 및 표현의 사용에는, 제시되고 기재된 특징 또는 이의 일부의 임의의 균등물을 배제하려는 의도가 없으며, 청구된 기술의 범위 내에서 다양한 변형이 가능한 것으로 인식된다. 추가적으로, 어구 "~로 본질적으로 구성된(consisting essentially of)"은 구체적으로 언급된 구성 요소 및 청구된 기술의 기본적이고 신규한 특성에 실질적으로 영향을 미치지 않는 추가의 구성 요소를 포함하는 것으로 이해될 것이다. 어구 "구성된(consisting of)"은 명시되지 않은 임의의 구성 요소를 배제한다.

본 개시내용은 본원에 기재된 특정 구현예와 관련하여 제한되지 않는다. 당업자에게 자명한 바와 같이, 수많은 변형 및 변경이 이의 사상 및 범위를 벗어남 없이 이루어질 수 있다. 본원에 열거된 것들 이외에, 본 개시내용의 범주 내에 속하는 기능적으로 동등한 방법 및 조성물은 전술한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다. 이러한 변형 및 변경은 첨부된 청구범위의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 본 개시내용은, 첨부된 청구범위에 해당하는 균등물의 전체 범위와 함께, 이러한 청구범위의 용어에 의해서만 제한되어야 한다. 본 개시내용은 특정 방법, 시약, 화합물 또는 조성물에 제한되지 않고, 이는 물론 변화될 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본원에 사용되는 용어는 특정 구현예들을 기술하기 위한 목적만을 위한 것이고, 제한적인 것으로 의도되지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 개시내용의 특징 또는 양태가 마쿠쉬 그룹과 관련하여 기재되는 경우에, 당업자는 본 개시내용이 또한 이에 의해 마쿠쉬 그룹의 구성원의 임의의 개개의 구성원 또는 구성원의 하위 그룹과 관련하여 기재되는 것으로 인식할 것이다.

당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 임의의 및 모든 목적을 위하여, 특히 서술된 설명을 제공하는 측면에서, 본원에 개시된 모든 범위는 또한 이의 임의의 및 모든 가능한 하위 범위 및 하위 범위의 조합을 포함한다. 임의의 열거된 범위는, 동일한 범위가 적어도 동일한 절반, 1/3, 1/4, 1/5, 1/10 등으로 세분화되는 것을 충분히 설명하고 가능하게 하는 것으로서 쉽게 인식될 수 있다. 비제한적인 예로서, 본원에 논의된 각각의 범위는 하위 1/3, 중간 1/3 및 상위 1/3 등으로 쉽게 세분화될 수 있다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, "최대 ~", "적어도", "~ 초과", "~ 미만" 등과 같은 모든 언어는 언급된 수를 포함하며, 상기 논의된 바와 같이 이후에 하위 범위로 세분화될 수 있는 범위를 지칭한다. 마지막으로, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 일정 범위는 각각의 개개의 구성원을 포함한다.

본 명세서에서 언급된 모든 간행물, 특허 출원, 허여된 특허, 및 기타 문헌들은, 각각의 개별적인 간행물, 특허 출원, 허여된 특허, 및 기타 문헌이 그 전체가 원용에 의해 포함되는 것으로 구체적이고 개별적으로 표시된 것처럼, 원용에 의해 본원에 포함된다. 원용에 의해 포함된 문맥 내에 함유된 정의는 이들이 본 개시내용 중의 정의와 모순되는 경우 배제된다.

본 기술은 하기 기재된 단락들에서 언급된 특징들 및 특징들의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니며, 하기 단락들은, 본원에 첨부된 청구범위의 범위를 제한하거나, 또는 이러한 모든 특징들이 반드시 이러한 청구범위에 포함되어야 하는 것으로 규정하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

A. 방법으로서,

조성물을 가성 용액과 접촉시켜 가성-처리된 조성물을 생성하는 단계;

상기 가성-처리된 조성물을 실리카 입자와 조합하여 슬러리를 생성하는 단계; 및

상기 슬러리로부터 상기 실리카 입자를 제거하여 처리된 조성물을 생성하는 단계를 포함하고;

여기서,

상기 조성물은 하기를 포함하고:

동물성 지방, 동물성 오일, 식물 지방, 식물 오일, 식물성 지방, 식물성 오일, 그리스, 및 폐식용유 중 하나 이상;

적어도 약 10 wppm의 총 금속;

적어도 약 8 wppm의 인;

적어도 약 10 wppm의 염소;

적어도 약 10 wppm의 황;

적어도 약 20 wppm의 질소;

적어도 약 5 중량%의 유리 지방산;

약 10 mg KOH/g 내지 약 150 mg KOH/g의 산가를 갖고;

상기 실리카 입자는 약 10 마이크론 내지 약 50 마이크론의 평균 입자 크기 및 약 200 m²/g 내지 약 1000 m²/g의 BET 표면적을 갖는, 방법.

B. 단락 A에 있어서, 상기 조성물은 동물성 지방, 동물성 오일, 식물 지방, 식물 오일, 식물성 지방, 식물성 오일, 그리스, 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 혼합물을 포함하는, 방법.

C. 단락 A 또는 단락 B에 있어서, 상기 조성물은 황색 그리스, 갈색 그리스, 부유 그리스, 가금류 지방, 비식용 옥수수유, 폐식용유, 비식용 우지, 부유 우지, 팜슬러지유 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 혼합물을 포함하는, 방법.

D. 단락 A 내지 단락 C 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 총 금속은 As, Ca, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Sr, 및 Zn로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 구성원을 포함하는, 방법.

E. 단락 A 내지 단락 D 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 조성물이 약 0.05 wppm 내지 약 11,000 wppm의 중합체를 추가로 포함하는, 방법.

F. 단락 A 내지 단락 E 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 조성물이 약 10 mg KOH/g 내지 약 50 mg KOH/g의 산가를 갖는, 방법.

G. 단락 A 내지 단락 F 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 조성물이 약 10 mg KOH/g 내지 약 30 mg KOH/g의 산가를 갖는, 방법.

H. 단락 A 내지 단락 G 중 어느 한 단락에 있어서, 조성물이 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 유리 지방산을 포함하는, 방법.

I. 단락 A 내지 단락 H 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 조성물을 상기 가성 용액과 접촉시키기 전에, 상기 조성물이 글리세롤 분해 공정을 거쳐 상기 조성물 내의 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 유리 지방산을 제공하는, 방법.

J. 단락 A 내지 단락 I 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 방법은 상기 조성물을 가성 용액과 접촉시키기 전에 산 탈검 단계를 추가로 포함하는, 방법.

K. 단락 A 내지 단락 J 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 방법은 상기 조성물을 가성 용액과 접촉시키기 전에 알칼리도 감소 단계를 추가로 포함하는, 방법.

L. 단락 A 내지 단락 K 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 방법은 상기 조성물을 표백토와 접촉시키는 단계를 포함하지 않는, 방법.

M. 단락 A 내지 단락 L 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 가성 용액이 수산화 암모늄 수용액, 수산화 칼륨 수용액, 수산화 나트륨 수용액, 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 조합을 포함하는, 방법.

N. 단락 A 내지 단락 M 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 실리카 입자가 비정질 실리카 입자를 포함하는, 방법.

O. 단락 A 내지 단락 N 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 실리카 입자는, 상기 가성-처리된 조성물의 중량에 대한 상기 실리카 입자의 중량을 기준으로, 약 0.1%(w/w) 내지 약 0.8%(w/w)로 상기 가성-처리된 조성물과 조합되는, 방법.

P. 단락 A 내지 단락 O 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 실리카 입자는 약 2.0 내지 약 6.0의 수용액 pH를 갖는, 방법.

Q. 단락 A 내지 단락 P 중 어느 한 단락에 있어서, 실리카 입자와의 조합이 약 150℉ 내지 약 200℉의 온도에서 수행되고, 상기 슬러리에 약 100 Torr 내지 약 500 Torr의 절대 압력이 적용되는, 방법.

R. 단락 A 내지 단락 Q 중 어느 한 단락에 있어서, 실리카 입자와의 조합이 연속 유동 작업 탱크에서 수행되는, 방법.

S. 단락 A 내지 단락 R 중 어느 한 단락에 있어서, 실리카 입자와의 조합이 약 10분 내지 약 90분의 체류 시간을 포함하는, 방법.

T. 단락 A 내지 단락 S 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 방법은 상기 슬러리를 규조토(DE)와 조합하는 단계를 추가로 포함하고, DE 대 실리카 입자의 중량비는 약 0.1:1 내지 약 1.5:1인, 방법.

U. 단락 A 내지 단락 T 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 제거가 하나 이상의 필터로 상기 슬러리를 여과하는 단계를 포함하는, 방법.

V. 단락 U에 있어서, 상기 하나 이상의 필터가 압력 리프 필터를 포함하고, 상기 압력 리프 필터가 선택적으로, DE, 셀룰로오스 및 펄라이트 중 적어도 하나 이상으로 사전 코팅되는, 방법.

W. 단락 A 내지 단락 V 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 처리된 조성물이 하기를 포함하고:

적어도 약 5 중량% 내지 약 10 중량%의 유리 지방산;

약 10 wppm 미만의 총 금속;

약 5 wppm 미만의 인;

약 5 wppm 미만의 염소;

약 5 wppm 미만의 황;

약 100 wppm 미만의 총 금속;

10 mg KOH/g 내지 약 20 mg KOH/g의 산가를 갖는, 방법.

X. 단락 A 내지 단락 W 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 방법은 상기 처리된 조성물을 수소화가공하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.

다른 구현예들은 하기 청구범위에 제시된다.

Claims

조성물을 가성 용액과 접촉시켜 가성-처리된 조성물을 생성하는 단계;
상기 가성-처리된 조성물을 실리카 입자와 조합하여 슬러리를 생성하는 단계; 및
상기 슬러리로부터 상기 실리카 입자를 제거하여 처리된 조성물을 생성하는 단계
를 포함하고;
여기서, 상기 조성물은
동물성 지방, 동물성 오일, 식물 지방, 식물 오일, 식물성 지방, 식물성 오일, 그리스, 및 폐식용유 중 하나 이상;
적어도 약 10 wppm의 총 금속;
적어도 약 8 wppm의 인;
적어도 약 10 wppm의 염소;
적어도 약 10 wppm의 황;
적어도 약 20 wppm의 질소;
적어도 약 5 중량%의 유리 지방산
을 포함하고;
약 10 mg KOH/g 내지 약 150 mg KOH/g의 산가를 갖고;
상기 실리카 입자는 약 10 마이크론 내지 약 50 마이크론의 평균 입자 크기 및 약 200 m²/g 내지 약 1000 m²/g의 BET 표면적을 갖는 것인 방법.
제1항에 있어서, 조성물이 동물성 지방, 동물성 오일, 식물 지방, 식물 오일, 식물성 지방, 식물성 오일, 그리스 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 혼합물을 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 조성물이 황색 그리스, 갈색 그리스, 부유 그리스, 가금류 지방, 비식용 옥수수유, 폐식용유, 비식용 우지, 부유 우지, 팜슬러지유 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 혼합물을 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 총 금속이 As, Ca, Cr, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Sr 및 Zn로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 구성원을 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 조성물이 약 0 wppm 내지 약 11,000 wppm의 중합체를 추가로 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 조성물이 약 10 mg KOH/g 내지 약 50 mg KOH/g의 산가를 갖는 것인 방법.
제1항에 있어서, 조성물이 약 10 mg KOH/g 내지 약 30 mg KOH/g의 산가를 갖는 것인 방법.
제1항에 있어서, 조성물이 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 유리 지방산을 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 조성물을 가성 용액과 접촉시키기 전에 조성물이 글리세롤 분해 공정을 거쳐 조성물 내 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 유리 지방산을 제공하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 조성물을 가성 용액과 접촉시키기 전에 산 탈검 단계를 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 조성물을 가성 용액과 접촉시키기 전에 알칼리도 감소 단계를 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 조성물을 표백토와 접촉시키는 단계를 포함하지 않는 방법.
제1항에 있어서, 가성 용액이 수산화 암모늄 수용액, 수산화 칼륨 수용액, 수산화 나트륨 수용액 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 조합을 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 실리카 입자가 비정질 실리카 입자를 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 실리카 입자가, 가성-처리된 조성물의 중량에 대한 실리카 입자의 중량을 기준으로, 약 0.1%(w/w) 내지 약 0.8%(w/w)로 가성-처리된 조성물과 조합되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 실리카 입자가 약 2.0 내지 약 6.0의 수용액 pH를 갖는 것인 방법.
제1항에 있어서, 실리카 입자와의 조합이 약 150℉ 내지 약 200℉의 온도에서 수행되고, 슬러리에 약 100 Torr 내지 약 500 Torr의 절대 압력이 적용되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 실리카 입자와의 조합이 연속 유동 작업 탱크에서 수행되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 실리카 입자와의 조합이 약 10분 내지 약 90분의 체류 시간을 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 슬러리를 규조토(DE)와 조합하는 단계를 추가로 포함하고, 여기서 DE 대 실리카 입자의 중량비는 약 0.1:1 내지 약 1.5:1인 방법.
제1항에 있어서, 제거 단계가 하나 이상의 필터로 슬러리를 여과하는 단계를 포함하는 것인 방법.
제21항에 있어서, 하나 이상의 필터가 압력 리프 필터를 포함하고, 여기서 상기 압력 리프 필터는 선택적으로 DE, 셀룰로오스 및 펄라이트 중 적어도 하나 이상으로 사전 코팅되는 것인 방법.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 처리된 조성물이
적어도 약 5 중량% 내지 약 10 중량%의 유리 지방산;
약 10 wppm 미만의 총 금속;
약 5 wppm 미만의 인;
약 5 wppm 미만의 염소;
약 5 wppm 미만의 황;
약 100 wppm 미만의 질소
를 포함하고;
10 mg KOH/g 내지 약 20 mg KOH/g의 산가를 갖는 것인 방법.
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 처리된 조성물을 수소화가공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.