Oversigt
Når transesterificeringsreaktionen nærmer sig fuldførelse, indeholder reaktorblandingen fedtsyremetylestre (FAME), råglycerin, restalkohol, katalysator, sæber samt ufuldstændigt omsatte mono-, di- og triglycerider. Efterbehandlingen består af sammenkædede operationer efter reaktionen. I en vådvaskningsproces omfatter disse glycerinudskillelse, vask for at reducere resterende forureninger samt efterfølgende tørring, andre efterbehandlingsløsninger er ligeledes mulige. Hvert trin påvirker, om det færdige B100 kan overholde de egenskabsgrænser, der er fastsat i ASTM D6751, den amerikanske specifikation, som er opsummeret i AFDC's offentlige tabeller.
Glycerinudskillelse
Udskillelse af ester og glycerol sker ved udnyttelse af tæthedsforskellen mellem faserne. Deres faktiske densiteter afhænger af sammensætning og temperatur, herunder den methanol, det vand og den katalysator, der er til stede i råglycerinen. Denne forskel er tilstrækkelig til gravitationsbaseret udskillelse, men den hastighed, hvormed de to faser skiller sig fra hinanden, afhænger af flere faktorer. Kraftig omrøring under reaktionen kan dispergere glycerol som fine dråber i esterfasen og forlænge koalescenstiden betydeligt. Omrøring, katalysatorrester og omsætningsgrad påvirker udskillelsen. Styringen heraf skal følge det konkrete procesdesign frem for en generisk ændring af omrøringen eller et vandigt pH-mål anvendt på en ikke-vandig blanding. Betydelige mængder mono-, di- og triglycerider i produktet kan danne et emulsionslag ved grænsefladen, hvilket repræsenterer et produkttab og kan bringe overholdelsen af specifikationen i fare.
Udskillelsesudstyret
Produktionsvejledningen gennemgår tyngdekraftsdekantere, centrifuger og hydrocykloner til ester-glycerolseparation. Dekantersystemer er udelukkende baseret på opholdstid og tyngdekraft, for mindre anlæg eller batchdrift kan den påkrævede opholdstid på flere timer være acceptabel, men kontinuerlige anlæg kræver tilsvarende større beholdere. Centrifugesystemer skaber et kunstigt højt tyngdefelt, der accelererer udskillelsen væsentligt, om end de medfører højere anlægsomkostninger og kræver omhyggelig og hyppig vedligeholdelse. Hydrocyklonsystemer synes at være følsomme over for flygtige komponenter: restmethanol kan fordampe under det hurtige trykfald inde i enheden og forstyrre udskillelsen, risikoen skal vurderes ud fra det faktiske tryk, temperatur, sammensætning og udstyrskonstruktion.
Vandvask af FAME-fasen
Det primære formål med vaskning er at fjerne sæber, der dannes under transesterificering. Vand udgør ligeledes mediet til tilsætning af syre med henblik på at neutralisere resterende basisk katalysator samt til fjernelse af de herved dannede salte og eventuel fri glycerol og methanol, der forbliver i esterfasen. Ideelt set fjernes restmethanol inden vasketrinnet for at undgå at tilføre det til spildevandet, om end nogle processer fjerner methanol med vaskevandet i stedet. Varmt, blødgjort vand foretrækkes: varmen reducerer risikoen for udfældning af mættede estere, og en skånsom vaskeindsats er ligeledes vigtig for at begrænse emulsionsdannelse og opnå effektiv faseadskillelse. Passende behandling af vaskevandet medvirker til at undgå indførelse af hårdhedsioner og andre forureninger, blødgjort vand alene godtgør ikke, at samtlige uønskede metaller er fjernet. Opløst vand kan forblive til stede, efter at synligt vaskevand er udskilt. AFDC's oversigt angiver en grænse for vand og sediment på 0,050 % volumen målt efter D2709, men denne centrifugetest fastslår ikke indholdet af opløst vand. Tørring skal verificeres med den metode, der er relevant for det gældende vandkvalitetskrav.
Tørring og kvalitet i den efterfølgende behandling
Vakuumtørrere og faldfilmsfordampere anvendes begge til at fjerne vaskevand fra esterfasen. Drift under reduceret tryk muliggør fordampning ved lavere temperaturer, ved fordampere med højere temperatur skal der udvises forsigtighed, da overdreven varme kan forårsage polymerisering af flerumættede metylestre og dermed give brændstoffet en synlig mørkfarvning. Fri glycerol, der forbliver efter utilstrækkelig vask eller udskillelse, kan bundfælde sig under oplagring og danne et tyktflydende lag, der tilstopper brændstoffiltre og medfører forbrændingsproblemer. Den aktuelle offentlige oversigt fra AFDC over ASTM D6751 fastsætter en grænse for fri glycerol på 0,020 % masse og en grænse for total glycerol på 0,240 % masse (begge bestemt efter D6584) samt en grænse for syretallet på 0,50 mg KOH/g (D664), gældende for alle kvaliteter. Restmethanol er ligeledes et problem: methanol kan sænke det færdige brændstofs flammepunkt betydeligt. ASTM D6751 adresserer alkoholstyring enten via en grænse for methanolindhold på maksimalt 0,2 % masse (EN14110) eller via et krav til flammepunktet på mindst 130 °C (D93), idet ét af de to krav skal være opfyldt.
Glycerinfasen og sæbestyring
Sæbe dannes primært, når frie fedtsyrer i råmaterialet reagerer med den basiske katalysator, overskydende katalysator kan øge sæbedannelsen. Sæbe komplicerer glycerolseparationen ved at fremme emulsificering, og sæbe, der forbliver i esterfasen, skal fjernes under vasketrinnet. Sæbedannelse forbruger alkalisk materiale og reducerer dermed det, der er til rådighed for transesterificering. Vand kan separat fremme hydrolyse og yderligere vanskeliggøre behandlingen. At holde indholdet af frie fedtsyrer i råmaterialet inden for det interval, der er egnet til den valgte reaktionskemi, og anvende ikke mere katalysator end nødvendigt, begrænser begge dele sæbedannelsen. Råglycerin-biproduktet indeholder methanol, vand, katalysatorsalte, resterende estere og uomsatte glycerider ud over selve glycerolen, dets sammensætning varierer med procesforholdene, idet mængden af methanol, vand og katalysator opløst heri direkte påvirker dets densitet og karakter.