Oversikt
Når transesterifiseringsreaksjonen nærmer seg fullføring, inneholder reaktorblandingen fettsyremetylestere (FAME), råglyserin, restalkohol, katalysator, såper og ufullstendig omdannede mono-, di- og triglycerider. Etterbehandling omfatter koblede operasjoner etter reaksjonen. I en våtvaskingsrute inkluderer disse glyserinseparasjon, vasking for å redusere resterende forurensninger og påfølgende tørking, andre etterbehandlingsopplegg er også mulige. Hvert trinn påvirker hvorvidt det ferdige B100-produktet kan oppfylle egenskapskravene fastsatt i ASTM D6751, den amerikanske spesifikasjonen som er oppsummert i AFDCs offentlige tabeller.
Glyserinseparasjon
Separasjon av ester og glyserol utnytter tetthetsdifferansen mellom fasene. De faktiske tetthetstallene avhenger av sammensetning og temperatur, herunder metanol, vann og katalysator som er til stede i råglyserin. Denne differansen er tilstrekkelig for gravitasjonsbasert separasjon, selv om hastigheten på faseseparasjonen avhenger av flere faktorer. Kraftig omrøring under reaksjonen kan dispergere glyserol som fine dråper gjennom esterfasen og forlenge koalescenstiden betraktelig. Omrøring, katalysatorrester og konverteringsgrad påvirker separasjonen. Kontrollen av disse faktorene må følge det faktiske prosessdesignet fremfor en generisk endring av omrøringen eller en vannbasert pH-målsetning anvendt på en ikke-vannbasert blanding. Betydelige mengder mono-, di- og triglycerider i produktet kan danne et emulsjonslag ved grenseflaten, noe som representerer et produkttap og kan kompromittere samsvar med spesifikasjonen.
Separasjonsutstyr
Produksjonsveiledningen omtaler gravitasjonsdekanterere, sentrifuger og hydrosykloner for ester–glyserolseparasjon. Dekantersystemer baserer seg utelukkende på oppholdstid og tyngdekraft, for små eller satsvise anlegg kan den nødvendige oppholdstiden på flere timer være akseptabel, men kontinuerlige anlegg krever tilsvarende større beholdere. Sentrifugesystemer skaper et kunstig høygravitasjonsfelt som akselererer separasjonen betraktelig, men de medfører høyere investeringskostnader og krever nøye og hyppig vedlikehold. Hydrosyklonsystemer ser ut til å være følsomme for flyktige komponenter: restmetanol kan fordampe under det raske trykkfallet inne i enheten og forstyrre separasjonen, risikoen må vurderes opp mot faktisk trykk, temperatur, sammensetning og utstyrskonstruksjon.
Vasking av FAME-fasen med vann
Vaskingens primære formål er å fjerne såper dannet under transesterifiseringen. Vann gir også et medium for tilsetning av syre for å nøytralisere resterende basekatalysator, og for å fjerne de resulterende saltene samt eventuelt fritt glyserol og metanol som forblir i esterfasen. Ideelt sett fjernes restmetanol før vasketrinnet for å unngå at det tilføres avløpsvannet, selv om noen prosesser fjerner metanol med vaskevannet i stedet. Varmt, avherdet vann er å foretrekke: varme reduserer risikoen for utfelling av mettede estere, og skånsom vaskebevegelse er like viktig for å begrense emulsjonsdannelse og oppnå effektiv faseseparasjon. Hensiktsmessig behandling av vaskevannet bidrar til å unngå innføring av hardhetsioner og andre forurensninger, avherdet vann alene fastslår ikke at alle uønskede metaller er fjernet. Løst vann kan forbli etter at synlig vaskevann er separert. AFDCs sammendrag angir en grenseverdi for vann og sediment på 0,050 volumprosent ved bruk av D2709, men denne sentrifugetesten fastslår ikke innholdet av løst vann. Tørking må verifiseres med den metoden som er relevant for det gjeldende vannkvalitetskravet.
Tørking og kvalitet i nedstrøms ledd
Vakuumtørkere og fallfilmfordampere benyttes begge til å fjerne vaskevann fra esterfasen. Drift under redusert trykk tillater fordampning ved lavere temperaturer, det må utvises forsiktighet ved bruk av fordampere med høyere temperatur, ettersom overdreven varme kan føre til at flerumettede metylestere polymeriserer og gjør drivstoffet synlig mørkere. Fritt glyserol som gjenstår etter utilstrekkelig vasking eller separasjon kan bunnfelle i lagertanker og danne et viskøst lag som tetter drivstoffiltre og forårsaker forbrenningsproblemer. Det gjeldende offentlige sammendraget av ASTM D6751 fra AFDC fastsetter en grenseverdi for fritt glyserol på 0,020 masseprosent og en grenseverdi for totalt glyserol på 0,240 masseprosent (begge ved D6584), samt en grenseverdi for syretall på 0,50 mg KOH/g (D664), gjeldende for alle kvalitetsgrader. Restmetanol er også et forhold av betydning: metanol kan senke det ferdige drivstoffets flammepunkt vesentlig. ASTM D6751 håndterer alkoholkontroll enten gjennom en grenseverdi for metanolinnhold på maksimalt 0,2 masseprosent (EN14110) eller gjennom et krav om minimum flammepunkt på 130 °C (D93), der én av de to betingelsene må være oppfylt.
Glyserinfasen og såpehåndtering
Såpe dannes primært når frie fettsyrer i råstoffet reagerer med basekatalysator, overdreven katalysatormengde kan øke såpedannelsen. Såpe kompliserer glyserolseparasjonen ved å fremme emulgering, og såpe som forblir i esterfasen må fjernes under vasking. Såpedannelse forbruker alkalisk materiale og reduserer det som er tilgjengelig for transesterifisering. Vann kan separat fremme hydrolyse og ytterligere komplisere prosessen. Å holde innholdet av frie fettsyrer i råstoffet innenfor det området som er egnet for den valgte reaksjonskjemien, og å ikke bruke mer katalysator enn nødvendig, begrenser begge deler såpedannelsen. Råglyserin-biproduktet inneholder metanol, vann, katalysatorsalter, restestere og ureagerte glycerider i tillegg til selve glyserolen, sammensetningen varierer med prosessbetingelsene, ettersom mengden metanol, vann og katalysator som er løst i det direkte påvirker dets tetthet og karakter.