Droogwassen met ionenwisselingsharsen
De productie van biodiesel die voldoet aan de kwaliteitsnormen voor brandstof omvat meer dan alleen het voltooien van de omestering. Resterende katalysatorzouten, glycerine en water moeten worden teruggebracht tot specificatieniveaus voordat de afgewerkte vetzuurmethylester (FAME), het product van het omesteringsproces via de methanolroute, in gebruik kan worden genomen of kan worden gemengd. Ionenwisseling is één van de zuiveringsopties, de toepasbaarheid ervan hangt af van de stroom en het algehele afwerkingsproces.
Waarom nabehandeling van belang is voor specificatienaleving
De ASTM D6751-specificatie voor B100, zoals samengevat in de AFDC-specificatietabel, stelt grenzen aan vrije glycerine (maximaal 0,020 massaprocent), totale glycerine (maximaal 0,240 massaprocent) en de gecombineerde hoeveelheid natrium en kalium (maximaal 5 ppm), naast andere eigenschappen. Overtollige glyceriden kunnen bijdragen aan het verstopt raken van brandstoffilters, en verhoogde glyceridengehalten kunnen opslagtanks, brandstofsystemen en motoren verontreinigen. Deze eisen gelden op B100-niveau vóór het mengen, omdat de testmethode (D6584) zeer gevoelig is voor de aanwezigheid van dieselbrandstof en niet mag worden gebruikt voor biodieselmengsels.
Hoe Purolite PD206 werkt
Purolite PD206 is een synthetische copolymeerkorrel met een functionele ionenwisselingsgroep. Het vervult twee afzonderlijke functies. Ten eerste adsorbeert het polaire verbindingen, voornamelijk sporen glycerine en water, uit de methylesterstroom. Belading en bevochtiging kunnen aanzienlijke zwelling van het hars veroorzaken, waarmee rekening moet worden gehouden in het door de leverancier goedgekeurde vatontwerp. Ten tweede worden oplosbare katalysatorionen zoals natrium of kalium verwijderd door ionenwisseling. De fabrikant beschrijft de neutralisatie van katalysatorresten tijdens de ionenwisseling, waarbij methanol of water wordt gevormd afhankelijk van de betrokken rest.
Vatconfiguratie en bewaking
De aangehaalde PD206-handleiding beschrijft vaten die in serie worden gebruikt, waardoor een volgend bed materiaal kan opvangen dat door het voorste bed heen stroomt. Dit is een leveranciersspecifieke opstelling en geen universele indeling voor elk hars. Bij de bewaking moet onderscheid worden gemaakt tussen glycerinedoorbraak en het verlies van verwijderingscapaciteit voor katalysatorionen. Bemonsteringsposities, schakelcriteria en bedhantering moeten worden gevolgd conform de daadwerkelijke instructies voor het hars en de installatie. Een numerieke drempelwaarde uit één leveranciersvoorbeeld mag niet worden gebruikt als universele bedrijfslimiet of als vervanging voor het testen van het eindproduct.
Adsorptieregeneratie versus ionische uitputting
Deze twee uitputtingsvormen zijn onafhankelijk van elkaar en hebben verschillende gevolgen. De belading met glycerine en water beperkt de adsorptiecapaciteit als eerste, methanolwassing kan deze polaire verbindingen verdringen en de adsorptiefunctie herstellen. Het herstellen van de adsorptiecapaciteit herstelt echter niet de ionische wisselingscapaciteit van het hars, zodra ionenwisselingsplaatsen bezet zijn door katalysatorzouten, kunnen deze niet worden geregenereerd door methanolwassing. De fabrikant meldt dat de glycerinebehandelingscapaciteit kan afnemen naarmate de ionische capaciteit wordt verbruikt, herhaalde wassing herstelt een ionisch uitgeput bed niet. Als zeep aanwezig is in de biodieseltoevoer, kan Purolite PD206 dit omzetten in vrije vetzuren, waardoor het totale zuurgetal van het nabehandelde product toeneemt.
Harsvervanging en methanolterugwinning
Voor ionisch uitgeput PD206 beveelt de aangehaalde fabrikantenrichtlijn normaal gesproken vervanging aan. De bespreking van methanolwassing heeft betrekking op het herstellen van de adsorptiecapaciteit, niet op het herstel van de ionenwisselingscapaciteit. Teruggewonnen wasmethanol bevat ook verdrongen materiaal en is niet automatisch gelijkwaardig aan een verse methanollading. Hergebruik vereist dat rekening wordt gehouden met water, ander meegenomen materiaal en de door de installatie goedgekeurde doseer- en terugwinningsregeling. Evenzo moet residueel methanol dat uit een bed wordt verdreven, worden verwerkt door het geschikte stroomafwaartse proces, een algemeen artikel is geen bed-was- of regeneratieprocedure.