Uso de Sílicas para el tratamiento de grasas y aceites para la producción de Biodiesel

Roberto Berbesi y David BrooksOil-Dri Corporation of Americaroberto.berbesi@oildri.comdavid.brooks@oildri.com800-233-9802 USA

OBJETIVOS

• Definir que son las sílicas• Describir la aplicación y beneficios de

sílicas selectivas naturales en Eliminacióndel lavado en

– Pre-tratamiento de aceites y grasas para Biodiesel

– Purificación del Biodiesel• Presentar datos de planta con resultados y

condiciones de operación

Aplicación de SílicasRemoción de principales contaminantes

CLO – RED – VP - VA

FOSFOLÍPIDOS

METALES

JABONES

PAH PCB

Tierra de blanqueo

Sílicas

Sílicas

Carbón activado

SílicasCategorias existentes

• Los adsorbentes usados en procesos de eliminación de lavados son conocidosnormalmente como Sílicas y existen dos clases, ambas con alta afinidad en la remoción de jabones, metales y fosfolípidos

Hidro-gel Sílica de superficie modificada• Polvo Polvo• Amorfo Amorfo• Sintéticos Natural• > 50% humedad < 10% humedad

SílicasQue es Select 350?

• Un adsorbente natural de alta eficiencia para eliminación de lavados en varias aplicaciones

• Silicato natural de aluminio y magnesio con superficie modificada para lograr alta afinidad por metales, jabones y fosfolípidos

• Remueve compuestos que promueven baja estabilidad oxidativa

• Capacidad para remoción de color y clorofila

Producción de Biodiesel

ReactorMezclador DestilaciónSeparación

Glicerina

TriglicéridosAceites / Grasas

Alcohol / Catalizador

Alcohol

Biodiesel:FAMEFatty Acid

Methyl Esters

Soda CáusticaPre-tratamiento

ácido

Mezclador

Soapstock

Agua de desecho

Primaria Tierra deblanqueo

Lavado Tanqueslurry

Blanqueadoral vacío

Filtroprensa

Tierra gastada

Secadoral Vacío

Refinación caústica tradicionalProceso con lavado

Refinación caústica tradicionalFunción del lavado

• Remover P y metales, dejando para la tierra de blanqueo la remoción de clorofila, color y compuestos de oxidación

• Puede llevar a un menor uso de tierras de blanqueo

• El proceso con silicas naturales eseconómico y permite obtener la misma o mejor calidad que con el lavado con agua

Eliminación del lavadoPerspectiva histórica

• Antes de los 90 la mayoría de lasrefinerias cáusticas fueron construidascon una primaria y dos lavadoras.

• Uso de agua de lavado 10 – 20%• Jabones en la primaria 800 - 1000 ppm• La mayoría de las refinerías estaban en las

afueras de las ciudades. • Las regulaciones sobre el agua de

desecho no eran tan exigentes.

Eliminación del lavadoPerspectiva histórica

• Muchas plantas han sido rodeadas por la ciudad en el presente

• Regulaciones del agua mas exigentes• Mejores sistemas de control en las centrífugas

dan jabon en la primaria de 150 – 300 ppm• Las nuevas refinerias en el presente se

construyen solo con la primaria sin centrífugasde lavado.

• Al menos 30% de las refinerias han hecho o estanen proceso de eliminar las centrífugas de lavado.

Soda CáusticaPre-tratamiento

ácido

Mezclador

Soapstock

Agua de desecho

Primaria Tierra deblanqueo

Lavado Tanqueslurry

Blanqueadoral vacío

Filtroprensa

Tierra gastada

Secadoral Vacío

Eliminación del lavadoProceso de refinación cáustica con Silica

Select

Eliminación del lavadoFunción de la sílica• Remover jabones• Remover P y metales, dejando para la

tierra de blanqueo la remoción de clorofila, color y compuestos de oxidación

• Puede llevar a un menor uso de tierras de blanqueo

• El proceso con silicas naturales eseconómico y permite obtener la misma o mejor calidad que con el lavado con agua

Eliminación del lavadoCondiciones típicas para la aplicación de Silica

• Jabón en el aceite neutro entre 100 & 500 ppm.• Puede funcionar con jabones de hasta 1000ppm• Dosificación típica es 0.015 – 0.025% por cada

100 ppm de jabón.• La adición se hace después de la centrífuga

primaria, pero puede trabajar también si se adiciona despues del secador al vacío

• La adición se hace de manera continua al aceiteen base seca

Producción de Biodiesel

ReactorMezclador DestilaciónSeparación

Glicerina

TriglicéridosAceites / Grasas

Alcohol / Catalizador

Alcohol

Biodiesel:FAMEFatty Acid

Methyl Esters

Funcion de la Sílica natural

• Remover jabones• Remover P y metales,

dejando a la tierra de blanqueo la clorofila, los pigmentos y los compuestos de oxidación

• El eliminar el lavado y usar Silica natural puede llevar a un menor uso global de adsorbentes

• Remover jabones• Remover P and

metales• Remover glicerina,

mono, di y triglicéridos

• Sulfur reduction• La sílica natural puede

hacer todo el trabajo.

Refinación cáustica Purificación de Biodiesel

Soda CáusticaPre-tratamiento

ácido

Mezclador

Soapstock

Agua de desecho

Primaria Tierra deblanqueo

Lavado Tanqueslurry

Blanqueadoral vacío

Filtroprensa

Tierra gastada

Secadoral Vacío

Refineria de aceite para Biodiesel Uso de sílica natural como único adsorbente

Select

Refineria de aceite para Biodiesel Puntos clave para una operación efectiva

Monitorear calidad del aceite crudo/degomadoControlar jabones < 500 ppm en la cent. primariaHumedad en el aceite 0.2%-0.3%Temperatura del aceite 160o-180oF (70o-80oC)Tiempo de contacto 20-30 minutosAgitación adecuada

Refineria de aceite para Biodiesel Ventajas de la Silica Natural Select

• No se necesita tierra de blanqueo• Se obtienen bajos niveles de P y AGL • Ofrece algo de remoción de color• Ofrece algo de remoción de clorofila• Dosis 0.05% - 0.2% Depende de la

calidad del aceite

Refineria de aceite para Biodiesel Datos de planta

Condiciones– 0.15% Select 30 minutos a 75°C– 1% Tierra de blanqueo 20 minutos a 120°C– Aceite neutro con 1200 ppm jabón y P <10ppm– Color y estabilidad oxidativa equivalentes

Select 350Lavado

Resultadosblanqueo

0.032< 0.05< 0.5< 800.035< 0.04<0.5<150

% H20%AGLPppm

Jabónppm

Producción de Biodiesel

ReactorMezclador DestilaciónSeparación

Glicerina

TriglicéridosAceites / Grasas

Alcohol / Catalizador

Alcohol

Biodiesel:FAMEFatty Acid

Methyl Esters

BiodieselSin purificar

Purificación de Biodiesel Sin lavado

B100 BioDiesel

Productofinal

Filtro

SELECT SELECT

Tanque mezcla

NO LAVADOCON AGUA

Torre de destilación

Proceso con lavadoCostos de operación

• Electricidad• Agua • Merma (típicamente 0.025%)• Mantenimiento (U$10,000/año)• Costo operar el secador• Tratamiento agua residual• Energía de calentamiento

Objetivos del proceso: Remoción de contaminantes

Refinería

BiodieselProducto final

Sólidos suspendidos

Fósforo

AGL

Metales y jabones

Sterol Glucosides; Ceras

Metales, jabones y fósforo

Productos de oxidación

Productos de oxidación

• Para mejorar la reacción y el desempeño en el motor diesel

• Para mejorar la estabilidad del biodiesel

Agua. glicerina

Purificación de Biodiesel Uso de Select 350 en Laboratorio

Condiciones:• 1% dosis con 10% de DE• 2.5L de Biodiesel de soya• 80° ± 2° C• 15 minutos• Presión atmosférica• Agitación de alta eficiencia

Desempeño del adsorbenteEliminación del lavado en purificación de Biodiesel

Silica Natural versus Hydrogels• Comparación de laboratorio de

nuestra Sílica natural versus los hydrogels mas comunes en América

• Silica natural con secado y sin secado

• Dos diferentes dosis.• Tiempo contacto 20 minutos a 90C• Secado 10 minutos a 105C

Silica Natural versus Hydrogels

707.3790.30%

7010.53410.30%7010.13450.15%Hydrogel S7010.43450.30%7010.13450.15%Hydrogel T

708.91830.15%Sin secado707.9530.30%705.5930.15%Select7010380--------Aceite inic.

AmarilloRojoclorofilaDosisSílica

Conclusiones

• Con el uso de Sílicas naturales se puedeeliminar el uso de lavados con agua antes y despues de la reacción de trans-esterificación

• Select ™ y su desempeño en ambos procesos ofrece la posibilidad de usar un solo adsorbente en el proceso global.

• Las sílicas naturales ofrecen ventajas en remoción de color y clorofila sobre los hydrogels.