Lavage à sec avec des résines échangeuses d'ions
La production de biodiesel conforme aux normes de qualité des carburants implique davantage que la simple réalisation de la réaction de transestérification. Les sels de catalyseur résiduels, la glycérine et l'eau doivent être réduits à des niveaux conformes aux spécifications avant que l'ester méthylique d'acide gras (EMAG) fini, produit du procédé de transestérification par voie méthanolique, puisse être utilisé ou mélangé. L'échange ionique est une option de purification, son adéquation dépend du flux concerné et de l'ensemble du processus de finition.
Pourquoi le polissage est essentiel à la conformité aux spécifications
La spécification ASTM D6751 pour le B100, telle que résumée dans le tableau des spécifications de l'AFDC, fixe des limites pour la glycérine libre (0,020 % en masse maximum), la glycérine totale (0,240 % en masse maximum) et le sodium et le potassium combinés (5 ppm maximum), entre autres propriétés. Un excès de glycérides peut contribuer au colmatage des filtres à carburant, et des teneurs élevées en glycérides peuvent contaminer les réservoirs de stockage, les systèmes d'alimentation en carburant et les moteurs. Ces contrôles s'appliquent au niveau du B100 avant le mélange, car la méthode d'essai (D6584) est très sensible à la présence de carburant diesel et ne doit pas être utilisée pour les mélanges de biodiesel.
Fonctionnement de la Purolite PD206
La Purolite PD206 est une bille de copolymère synthétique portant un groupement fonctionnel échangeur d'ions. Elle remplit deux fonctions distinctes. Premièrement, elle adsorbe les composés polaires, principalement les traces de glycérine et d'eau, à partir du flux d'ester méthylique. Le chargement et le mouillage peuvent provoquer un gonflement substantiel de la résine, ce qui doit être pris en compte dans la conception des cuves approuvée par le fournisseur. Deuxièmement, les ions de catalyseur solubles tels que le sodium ou le potassium sont éliminés par échange ionique. Le fabricant décrit la neutralisation des résidus de catalyseur lors de l'échange ionique, avec formation de méthanol ou d'eau selon le résidu impliqué.
Configuration des cuves et surveillance
Le guide PD206 cité décrit des cuves opérées en série, permettant à un lit suivant de capter le matériau qui traverse le premier lit. Il s'agit d'un agencement propre au fournisseur, et non d'une configuration universelle applicable à toutes les résines. La surveillance doit permettre de distinguer la percée de glycérine de la perte de capacité d'élimination des ions de catalyseur. Les positions d'échantillonnage, les critères de commutation et la gestion des lits doivent respecter les instructions réelles relatives à la résine et à l'installation. Un seuil numérique tiré d'un exemple de fournisseur particulier ne doit pas être utilisé comme limite opérationnelle universelle ni comme substitut aux essais sur le produit fini.
Régénération de la capacité d'adsorption par rapport à l'épuisement ionique
Ces deux modes d'épuisement sont indépendants et ont des conséquences différentes. Le chargement en glycérine et en eau limite en premier lieu la capacité d'adsorption, un lavage au méthanol peut déplacer ces composés polaires et restaurer la fonction d'adsorption. Cependant, le rétablissement de la capacité d'adsorption ne restaure pas la capacité d'échange ionique de la résine, une fois que les sites d'échange ionique sont occupés par des sels de catalyseur, ils ne peuvent pas être régénérés par un lavage au méthanol. Le fabricant indique que la capacité de traitement de la glycérine peut diminuer à mesure que la capacité ionique est consommée, des lavages répétés ne restaurent pas un lit ioniquement épuisé. Si du savon est présent dans l'alimentation en biodiesel, la Purolite PD206 peut le convertir en acides gras libres, augmentant ainsi l'indice d'acide total du produit poli.
Remplacement de la résine et récupération du méthanol
Pour la PD206 ioniquement épuisée, les recommandations citées du fabricant préconisent normalement le remplacement. Les discussions relatives au lavage au méthanol concernent le rétablissement de la capacité d'adsorption, et non la restauration de la capacité d'échange ionique. Le méthanol de lavage récupéré contient également des matières déplacées et n'est pas automatiquement équivalent à une charge de méthanol frais. La réutilisation doit tenir compte de l'eau, des autres matières entraînées et des modalités de dosage et de récupération approuvées de l'installation. De même, le méthanol résiduel déplacé d'un lit doit être traité par le processus aval approprié, un article d'ordre général ne constitue pas une procédure de lavage de lit ou de régénération.