Ruwe Glycerine als Bijproduct van Biodiesel
De ruwe glycerolstroom die na fasescheiding wordt verkregen, is geen zuivere glycerol, en inzicht in de samenstelling ervan en de relevantie daarvan is het vertrekpunt voor elk zuiveringsprogramma, omdat het verontreinigingsprofiel varieert met de kwaliteit van de grondstof, het type katalysator en de procesconfiguratie.
Samenstelling van de Ruwe Glycerolstroom
De glycerolconcentratie in het ruwe bijproduct varieert naargelang de productie- en terugwinningsopstelling. Naast glycerol bevat het water, methanol, methylesters, niet-gereageerde glyceriden, kleur- en geurcomponenten, dimeren en andere mineure verbindingen, alsmede zouten die samenhangen met het katalysatorsysteem en de neutralisatie. De specifieke zoutbelasting is afhankelijk van de gebruikte katalysator en het neutraliserende zuur, kalium- en zwavelhoudende zouten worden genoemd als factoren die de commerciële waarde van ruwe glycerol verminderen. Overmatige zeep die ontstaat wanneer vrije vetzuren reageren met een alkalische katalysator kan eveneens aanwezig zijn in de reactieproducten en kan de verwerking van de biodiesel belemmeren, met inbegrip van glycerolscheiding en wassen met water.
Overzicht van de Zuiveringsvolgorde
Zuivering scheidt glycerol van vluchtige componenten, vettig materiaal, vaste stoffen, zouten en onzuiverheden die kleurvorming veroorzaken. De productiegids beschrijft filtratie of centrifugatie, verdamping, vacuümdestillatie en behandeling met actieve kool als mogelijke onderdelen van een raffinagevolgorde. Verschillende verontreinigingen vereisen verschillende scheidingsmechanismen. Verhitting kan de viscositeit verlagen, maar thermische stabiliteit en de feitelijke apparatuurbeperkingen blijven van belang. De gekozen volgorde en economische schaal zijn afhankelijk van het inkomende bijproduct en de vereiste output, een historisch voorbeeld van een fabriekscapaciteit is geen universele investeringsdrempel.
Rol van Neutralisatie en Zoutbeheer
Wanneer zuurneutralisatie wordt toegepast in een alkalisch productieproces, ontstaan er zouten die de latere zuivering beïnvloeden. De keuze van het neutraliserende zuur bepaalt welk zout wordt gevormd, en verschillende zouten hebben verschillende eigenschappen wat betreft retentie in de glycerolfase, verwijderbaarheid en invloed op het stroomafwaartse marktpotentieel. Exploitanten dienen zowel de kosten van het neutralisatiemiddel als het effect van het gevormde zout op de zuivering en waarde van glycerol te evalueren. Met name kalium- en zwavelhoudende zouten worden erkend als factoren die de kwaliteit van ruwe glycerol verminderen.
Methanolterugwinning en het Belang Daarvan
Methanol en alkalische katalysatoren zijn beter oplosbaar in de polaire glycerolfase dan in de esterfase, zodat het grootste deel wordt verwijderd wanneer de glycerol van de biodiesel wordt gescheiden, hoewel een aanzienlijk deel in de esterfase kan achterblijven en eveneens moet worden teruggewonnen. Terugwinning van methanol uit beide stromen is van belang voor de beheersing van de bedrijfskosten en voor de vermindering van de milieu-impact. Methanol is aanzienlijk eenvoudiger terug te winnen dan ethanol, omdat het geen azeotropisch mengsel met water vormt, wat de zuivering tijdens terugwinning anders kostbaar zou maken. Methanol is zeer ontvlambaar en kan gemakkelijk via blootstelling worden opgenomen, overmatige blootstelling kan blindheid en andere ernstige gezondheidseffecten veroorzaken, zodat het werken met en terugwinnen van methanol passende risicobeheersingsmaatregelen vereist.
Kwaliteit en Waarde in Context
De waarde van het bijproduct is afhankelijk van de samenstelling, de beoogde markt en de kosten om aan de eisen van de afnemer te voldoen. Methanol, water, zouten, zeep en kleurvormende stoffen kunnen alle invloed hebben op de opwaarderingsopties. Een historische prijs per pond of één enkel glycerolpercentage bepaalt niet de huidige marktwaarde of winstgevendheid. Het verwijderen van deze onzuiverheden leidt ook niet automatisch tot geschiktheid voor farmaceutisch of voedingsgebruik. Voor dergelijke toepassingen gelden eigen van toepassing zijnde specificaties en verificatievereisten. Dit artikel legt de grondbeginselen uit van de raffinage van biodiesel-bijproducten, niet een gevalideerd proces voor de productie van een gereglementeerd farmaceutisch ingrediënt.
Methanol-waterdestillatie
Bij atmosferische druk (101.325 kPa absoluut) vormen methanol en water geen azeotroop, anders dan ethanol en water. Fractionele destillatie kan methanol verrijken zonder azeotrope zuiverheidsgrens. De zuiverheid blijft afhankelijk van kolomontwerp en bedrijfsvoering, gebruik gevalideerde damp-vloeistofevenwichtsgegevens bij de werkelijke druk.