ES2736103T3 - Procedure for preparing a combustible acid oil from the acidification of a neutralization paste of vegetable and / or animal origin - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de preparación de un combustible procedente de la biomasa que comprende: a) una etapa de suministro de un aceite ácido procedente del refino de uno o varios aceites elegidos entre un aceite vegetal y/o un aceite animal, teniendo el aceite ácido un contenido de agua inferior o igual a 1% en peso, incluso inferior o igual a 0,8% en peso, en particular de 0,1% a 0,7% en peso, comprendiendo esta etapa a): a1) una etapa de extracción de los ácidos grasos presentes en una pasta de neutralización procedente de la saponificación de uno o varios aceites elegidos entre un aceite vegetal y/o un aceite animal, realizándose esta etapa de extracción en medio ácido en condiciones eficaces para formar una fase acuosa y una fase orgánica que comprende dichos ácidos grasos, a2) una etapa de separación durante la cual se separa dicha fase orgánica previamente formada y se recupera, constituyendo la fase orgánica recuperada en la etapa a2) un aceite ácido que tiene un contenido de agua inferior o igual a 3% en peso, sometida a la etapa b), opcionalmente después de una etapa a3) de centrifugación cuando su contenido de agua sea superior a 1%,pero inferior o igual a 3%, permitiendo dicha etapa de centrifugación obtener un contenido de agua inferior o igual a 1% en peso, o incluso inferior o igual a 0,8% en peso, en particular de 0,1% a 0,7% en peso, b) una etapa de reducción del contenido de cenizas, azufre, fósforo, calcio y sodio del aceite ácido obtenido en la etapa a), comprendiendo esta etapa de reducción una o varias sub-etapas elegidas entre una filtración y una precipitación, realizadas en condiciones eficaces para obtener un aceite ácido combustible que comprende un contenido de: - cenizas inferior o igual a 0,1%, idealmente inferior a 0,05% en peso, - azufre inferior o igual a 150 mg/kg, preferiblemente inferior a 100 mg/kg, - calcio inferior o igual a 5 mg/kg, preferiblemente inferior a 1 mg/kg, - fósforo inferior o igual a 150 mg/kg, - sodio inferior o igual a 10 mg/kg, preferiblemente inferior a 1 mg/kg.Method of preparing a fuel from biomass comprising: a) a step of supplying an acidic oil from the refining of one or more oils chosen from a vegetable oil and / or an animal oil, the acidic oil having a content of water less than or equal to 1% by weight, even less than or equal to 0.8% by weight, in particular from 0.1% to 0.7% by weight, this stage comprising a): a1) an extraction stage of the fatty acids present in a neutralization paste from the saponification of one or more oils chosen from a vegetable oil and / or an animal oil, this extraction stage being carried out in an acid medium under effective conditions to form an aqueous phase and an organic phase comprising said fatty acids, a2) a separation stage during which said previously formed organic phase is separated and recovered, the organic phase recovered in step a2) constituting an acidic oil having a content C of water less than or equal to 3% by weight, subjected to stage b), optionally after a step a3) of centrifugation when its water content is greater than 1%, but less than or equal to 3%, allowing said stage of centrifugation obtain a water content of less than or equal to 1% by weight, or even less than or equal to 0.8% by weight, in particular from 0.1% to 0.7% by weight, b) a reduction stage of the ash, sulfur, phosphorus, calcium and sodium content of the acid oil obtained in stage a), this reduction stage comprising one or several sub-stages chosen between a filtration and a precipitation, carried out under effective conditions to obtain an acid oil fuel comprising: - ashes less than or equal to 0.1%, ideally less than 0.05% by weight, - sulfur less than or equal to 150 mg / kg, preferably less than 100 mg / kg, - lower calcium or equal to 5 mg / kg, preferably less than 1 mg / kg, - phosphorus less than or equal to 150 mg / kg, - sodium less than or equal to 10 mg / kg, preferably less than 1 mg / kg.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Procedimiento de preparación de un aceite ácido combustible procedente de la acidificación de una pasta de neutralización de origen vegetal y/o animalProcedure for preparing a combustible acid oil from the acidification of a neutralization paste of vegetable and / or animal origin
Campo técnicoTechnical field
La presente invención se refiere a un procedimiento de preparación de un aceite ácido combustible procedente de la biomasa, principalmente procedente de la acidificación de una pasta de neutralización obtenida por un procedimiento de refino de un aceite vegetal y/o animal. La invención se refiere igualmente a un aceite ácido combustible y al uso de este aceite.The present invention relates to a process for preparing a combustible acid oil from biomass, mainly from the acidification of a neutralization paste obtained by a refining process of a vegetable and / or animal oil. The invention also relates to a combustible acid oil and the use of this oil.
El aceite ácido combustible de la presente invención es más particularmente adecuado para uso en instalaciones de combustión que consumen exclusivamente, solos o en mezcla, gas natural, gases de petróleo licuados, fuel doméstico, carbón, fueles pesados y biomasa. El aceite ácido combustible de la invención no es por tanto un carburante.The combustible acid oil of the present invention is more particularly suitable for use in combustion facilities that consume exclusively, alone or in admixture, natural gas, liquefied petroleum gases, domestic fuel, coal, heavy fuels and biomass. The combustible acid oil of the invention is therefore not a fuel.
Principalmente, el aceite ácido combustible de la presente invención se puede usar en instalaciones de combustión clasificadas en la Sección 2910 A (y con mayor razón en 2910 B y 2910 C) de la nomenclatura de instalaciones clasificadas para la protección del medio ambiente (nomenclatura ICPE) definida en el Decreto N° 2013-814 del 11 de septiembre de 2013, publicado en el Journal Officiel de la République Frangaise del 13 de septiembre de 2013.Mainly, the combustible acid oil of the present invention can be used in combustion plants classified in Section 2910 A (and more precisely in 2910 B and 2910 C) of the nomenclature of facilities classified for environmental protection (ICPE nomenclature ) defined in Decree No. 2013-814 of September 11, 2013, published in the Official Gazette of the République Frangaise of September 13, 2013.
Técnica anteriorPrior art
La industria del refino de petróleo, al menos en Europa occidental, tiene tendencia a disminuir la producción de fuel pesado, debido a la disminución de la demanda. Esta disminución está relacionada con el paso a fuentes de energía alternativas por parte de los clientes, principalmente gas natural, así como a las restricciones ambientales que tienden a limitar las cantidades de NOx, SO2 y polvos emitidos a la atmósfera. Para cumplir con los requisitos reglamentarios más estrictos, las instalaciones de combustión de alta potencia deben recurrir a un fuel libre de nitrógeno, azufre y cenizas o a técnicas de tratamiento de humos, que no es económicamente viable en comparación con otras energías, tales como por ejemplo el gas natural.The oil refining industry, at least in Western Europe, has a tendency to decrease the production of heavy fuel, due to the decrease in demand. This decrease is related to the transition to alternative energy sources by customers, mainly natural gas, as well as to environmental restrictions that tend to limit the amounts of NOx, SO 2 and dusts emitted into the atmosphere. To comply with the most stringent regulatory requirements, high-power combustion facilities must rely on a fuel free of nitrogen, sulfur and ash or smoke treatment techniques, which is not economically viable compared to other energies, such as for example natural gas
Además, el fuel pesado generalmente necesita ser almacenado a una temperatura próxima a 50°C con el fin de que sea bombeable y pulverizable a una temperatura comprendida entre 85 y 130°C según la tecnología de los quemadores, en relación con la viscosidad del producto. Estas etapas de calentamiento representan un consumo energético no despreciable.In addition, heavy fuel generally needs to be stored at a temperature close to 50 ° C in order to be pumpable and sprayable at a temperature between 85 and 130 ° C according to the technology of the burners, in relation to the viscosity of the product . These heating stages represent a non-negligible energy consumption.
Además, el punto de inflamación del fuel pesado (generalmente comprendido entre 70 y 120°C) próximo a su temperatura de aplicación, puede ocasionar tensiones suplementarias en términos de seguridad (atmósferas explosivas).In addition, the flash point of the heavy fuel (generally between 70 and 120 ° C) close to its application temperature may cause additional stress in terms of safety (explosive atmospheres).
Por tanto, existe la necesidad de un combustible de sustitución del fuel pesado que sea menos restrictivo durante su aplicación y que permita cumplir los requisitos cada vez más elevados relativos a las emisiones atmosféricas resultantes de su combustión.Therefore, there is a need for a heavy fuel replacement fuel that is less restrictive during its application and that allows to meet the increasingly high requirements for atmospheric emissions resulting from its combustion.
Existen composiciones combustibles a base de fuel pesado y de productos elaborados a partir de la biomasa, tal como por ejemplo las composiciones combustibles elaboradas por la sociedad solicitante y descritas en los documentos WO2013/098524 y WO2014/102492. Las composiciones combustibles descritas en el documento WO2013/098524 son una mezcla de fuel pesado y un aceite de tall o un aceite de neutralización (composición de ácidos grasos neutralizados por una base y luego acidificados), permitiendo el aceite de tall y el aceite de neutralización estabilizar la composición combustible. Las composiciones descritas en el documento WO2014/102492 son mezclas de una pasta de neutralización y un combustible pesado de origen petrolífero. Sin embargo, estas diferentes composiciones combustibles no proceden completamente de la biomasa.There are fuel compositions based on heavy fuel and products made from biomass, such as for example the fuel compositions produced by the applicant company and described in WO2013 / 098524 and WO2014 / 102492. The combustible compositions described in WO2013 / 098524 are a mixture of heavy fuel and a tall oil or a neutralization oil (fatty acid composition neutralized by a base and then acidified), allowing tall oil and neutralization oil stabilize the fuel composition. The compositions described in WO2014 / 102492 are mixtures of a neutralization paste and a heavy fuel of petroleum origin. However, these different combustible compositions do not come entirely from biomass.
Existe la necesidad de un combustible de sustitución del fuel pesado que sea menos restrictivo durante su aplicación, que permita cumplir los requisitos cada vez más elevados relativos a las emisiones atmosféricas resultantes de su combustión y que sea completamente obtenido de la biomasa.There is a need for a heavy fuel replacement fuel that is less restrictive during its application, which allows it to meet the increasingly high requirements for atmospheric emissions resulting from its combustion and which is completely obtained from biomass.
El documento US2011/0203168A1 describe la fabricación de composiciones de aceites que contienen triglicéridos y carburantes utilizando microorganismos particulares. La composición de aceites se obtiene cultivando estos microorganismos en presencia de una fuente de carbono. Por tanto, la composición de aceites no se obtiene del refino químico de un aceite vegetal o animal, sino que es producida por microorganismos. Además, este documento menciona la fabricación de carburantes (biodiéseles) por transesterificación del aceite producido por los microorganismos. Estos carburantes están compuestos por tanto de ésteres alquílicos de ácidos grasos de C14-C18 y no incluyen ácidos grasos libres.US2011 / 0203168A1 describes the manufacture of compositions of oils containing triglycerides and fuels using particular microorganisms. The composition of oils is obtained by culturing these microorganisms in the presence of a carbon source. Therefore, the composition of oils is not obtained from the chemical refining of a vegetable or animal oil, but is produced by microorganisms. In addition, this document mentions the manufacture of fuels (biodiesel) by transesterification of the oil produced by microorganisms. These fuels are therefore composed of C 14 -C 18 alkyl fatty acid esters and do not include free fatty acids.
El documento CA2541327A1 describe un procedimiento de purificación de biodiésel con ayuda de materiales adsorbentes. Este biodiésel se produce por reacción de los triglicéridos con un alcohol con el fin de formar ésteres de ácidos grasos. El procedimiento de purificación del carburante así obtenido permite eliminar principalmente jabones, mono- y di-glicéridos así como triglicéridos polimerizados. El biodiésel descrito no incluye por tanto ácidos grasos libres.Document CA2541327A1 describes a biodiesel purification process with the aid of adsorbent materials. This biodiesel is produced by reacting triglycerides with an alcohol in order to form esters of fatty acids. The fuel purification process thus obtained allows mainly soaps, mono- and di-glycerides to be eliminated as well as polymerized triglycerides. The biodiesel described does not therefore include free fatty acids.
Breve sumario de la invenciónBrief summary of the invention
La sociedad solicitante propone un procedimiento de preparación de un combustible, principalmente un combustible líquido, procedente de la biomasa que puede sustituir a un fuel, principalmente para ser quemado en una caldera industrial o un horno industrial en lugar de un fuel.The requesting company proposes a procedure for preparing a fuel, mainly a liquid fuel, from biomass that can replace a fuel, mainly to be burned in an industrial boiler or an industrial furnace instead of a fuel.
Un primer objeto de la invención se refiere así a un procedimiento de preparación de un combustible procedente de la biomasa según la reivindicación 1.A first object of the invention thus relates to a process for preparing a fuel from biomass according to claim 1.
Ventajosamente, la etapa b) puede permitir además reducir igualmente el contenido de metales alcalinos distintos del sodio, principalmente a un valor inferior o igual a 1 mg/kg.Advantageously, step b) can also allow the content of alkali metals other than sodium to be reduced, mainly to a value less than or equal to 1 mg / kg.
El aceite ácido proporcionado en la etapa a) se define como el obtenido de la acidificación de una pasta de neutralización.The acid oil provided in step a) is defined as that obtained from the acidification of a neutralization paste.
Los aceites ácidos presentan así naturalmente contenidos bajos pero variables de azufre y nitrógeno, por lo que su combustión produce bajas emisiones de SO2 y NOx. Sin embargo, es necesario disminuir el contenido de sulfato (por lo tanto de azufre) con el fin de limitar las emisiones de partículas. Su contenido de agua y cenizas es sin embargo importante y conduce, por una parte, a una disminución del rendimiento de combustión y por otra parte a emisiones de partículas que no cumplen los requisitos medioambientales.Acid oils naturally have low but variable sulfur and nitrogen contents, so that their combustion produces low emissions of SO 2 and NOx. However, it is necessary to decrease the sulfate content (hence sulfur) in order to limit particle emissions. Its water and ash content is however important and leads, on the one hand, to a decrease in combustion performance and on the other hand to particle emissions that do not meet environmental requirements.
El procedimiento según la invención permite obtener un aceite ácido combustible, constituyendo el combustible derivado de la biomasa de la presente invención, que presenta un buen poder calorífico y que puede ser quemado produciendo bajas emisiones de contaminantes atmosféricos. Por lo tanto, puede sustituir a un carburante de tipo fuel pesado.The process according to the invention allows to obtain a combustible acid oil, constituting the fuel derived from the biomass of the present invention, which has a good calorific value and can be burned producing low emissions of air pollutants. Therefore, it can replace a heavy fuel type fuel.
La invención permite así obtener un combustible derivado únicamente de la biomasa, es decir las pastas de neutralización, cuyas emisiones cumplen las elevadas restricciones medioambientales.The invention thus makes it possible to obtain a fuel derived solely from biomass, ie neutralization pastes, whose emissions meet the high environmental restrictions.
Además, a pesar de las composiciones variables de los aceites ácidos en función de su origen (principalmente en función de la naturaleza del aceite vegetal y/o animal del que proceden y de la calidad de este aceite), el procedimiento según la presente invención permite obtener un combustible que presenta características constantes en términos de emisiones de contaminantes atmosféricos, garantizando el uso del combustible en las instalaciones de combustión que utilizan habitualmente un fuel pesado o los otros tipos de combustible mencionados anteriormente (principalmente las instalaciones clasificadas según los tipos 2910A, 2910B, 2910C nomenclatura ICPE).In addition, despite the variable compositions of acid oils depending on their origin (mainly depending on the nature of the vegetable and / or animal oil from which they originate and the quality of this oil), the process according to the present invention allows obtain a fuel that has constant characteristics in terms of emissions of air pollutants, guaranteeing the use of fuel in combustion facilities that usually use a heavy fuel or the other types of fuel mentioned above (mainly installations classified according to types 2910A, 2910B , 2910C ICPE nomenclature).
Otro objeto de la invención se refiere a un aceite ácido combustible, procedente de la acidificación de una pasta de neutralización obtenida por un procedimiento de refino por saponificación de un aceite vegetal y/o animal, según la reivindicación 8.Another object of the invention relates to a combustible acid oil, derived from the acidification of a neutralization paste obtained by a refining process by saponification of a vegetable and / or animal oil, according to claim 8.
Según formas ventajosas, el contenido de cenizas puede ser inferior o igual a 0,04% en peso.According to advantageous forms, the ash content may be less than or equal to 0.04% by weight.
Ventajosamente, el aceite ácido combustible según la invención puede comprender además un contenido de metales alcalinos distintos del sodio inferior o igual a 1 mg/kg.Advantageously, the combustible acid oil according to the invention may further comprise an alkali metal content other than sodium less than or equal to 1 mg / kg.
El aceite ácido combustible según la invención presenta un contenido de agua inferior o igual al 1% en peso, ventajosamente inferior o igual al 0,8% en peso, en particular de 0,1% a 0,7% en peso.The combustible acid oil according to the invention has a water content of less than or equal to 1% by weight, advantageously less than or equal to 0.8% by weight, in particular from 0.1% to 0.7% by weight.
Ventajosamente, el aceite ácido combustible según la invención puede presentar un punto de inflamación superior o igual a 200°C (medido según la norma NF EN ISO 2719 por medio de un aparato denominado de tipo Pensky Martens). Un elevado punto de inflamación permite reducir las restricciones de seguridad asociadas al almacenamiento con relación a un fuel pesado que presenta un punto de inflamación más bajo. Esto da como resultado costes de aplicación menos elevados y una aplicación más fácil.Advantageously, the combustible acid oil according to the invention may have a flash point greater than or equal to 200 ° C (measured according to NF EN ISO 2719 by means of an apparatus called Pensky Martens type). A high flash point makes it possible to reduce the safety restrictions associated with storage in relation to a heavy fuel that has a lower flash point. This results in lower application costs and easier application.
Dicho aceite ácido combustible se puede obtener directamente por el procedimiento según la invención.Said combustible acid oil can be obtained directly by the process according to the invention.
Otro objeto de la invención se refiere a un procedimiento de combustión de un combustible en una instalación de combustión, principalmente del tipo 2910A o 2910B o 2910C según la nomenclatura ICPE, en la que se quema como combustible un aceite ácido combustible directamente obtenido por el procedimiento según la invención o un aceite ácido combustible según la invención.Another object of the invention relates to a combustion process of a fuel in a combustion installation, mainly of the type 2910A or 2910B or 2910C according to the ICPE nomenclature, in which a combustible acid oil directly obtained by the process is burned as fuel according to the invention or a combustible acid oil according to the invention.
Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention
Etapa a) de suministro de un aceite ácido Stage a) of supplying an acid oil
El aceite ácido suministrado en la etapa a) procede del refino de uno o varios aceites elegidos entre un aceite vegetal y/o un aceite animal.The acid oil supplied in step a) comes from the refining of one or several oils chosen from a vegetable oil and / or an animal oil.
Se trata principalmente de un aceite procedente de la acidificación de una pasta de neutralización, obteniéndose esta pasta de neutralización del refino de uno o varios aceites elegidos entre un aceite vegetal y/o un aceite animal. La pasta de neutralización se obtiene preferiblemente del refino químico de uno o varios aceites vegetales.It is mainly an oil from the acidification of a neutralization paste, this neutralization paste being obtained from the refining of one or several oils chosen from a vegetable oil and / or an animal oil. The neutralization paste is preferably obtained from the chemical refining of one or more vegetable oils.
Un aceite ácido se puede definir como composiciones de ácidos grasos neutralizados por una base y luego acidificados.An acidic oil can be defined as fatty acid compositions neutralized by a base and then acidified.
Ventajosamente, los ácidos grasos provienen directamente de la saponificación de un aceite vegetal y/o animal, tal como, sin limitación, un aceite de girasol, de soja, de colza, de palma, de coco, de cacahuete, de oliva, un aceite de pescado, y que comprende típicamente en su gran mayoría cadenas carbonadas de C16-C18, saturadas o insaturadas, entre las cuales se prefieren cadenas carbonadas insaturadas de C18. Los aceites vegetales comprenden habitualmente ácido palmítico, oleico, linoleico y otros ácidos en cantidades más pequeñas. Las composiciones de ácidos grasos neutralizadas por una base son típicamente pastas de neutralización.Advantageously, the fatty acids come directly from the saponification of a vegetable and / or animal oil, such as, without limitation, a sunflower, soybean, rapeseed, palm oil, coconut oil, peanut oil, olive oil, an oil of fish, and typically comprising mostly C 16 -C 18 , saturated or unsaturated carbon chains, among which C 18 unsaturated carbon chains are preferred. Vegetable oils usually comprise palmitic, oleic, linoleic acid and other acids in smaller amounts. Fatty acid compositions neutralized by a base are typically neutralization pastes.
Típicamente, un aceite ácido contiene de 30 a 70% en peso de ácidos grasos.Typically, an acid oil contains 30 to 70% by weight of fatty acids.
El aceite ácido suministrado en la etapa a) presenta un contenido de agua inferior o igual a 1% en peso, o incluso inferior o igual a 0,8% en peso, en particular de 0,1% a 0,7% en peso.The acid oil supplied in step a) has a water content of less than or equal to 1% by weight, or even less than or equal to 0.8% by weight, in particular 0.1% to 0.7% by weight .
La etapa a) puede comprender principalmente el suministro de un aceite ácido procedente del refino de uno o varios aceites elegidos entre un aceite vegetal y/o un aceite animal, que tiene un contenido de agua inferior o igual a 3% en peso pero superior a 1% en peso, seguido de una etapa de centrifugación que permite obtener un contenido de agua inferior o igual a 1% en peso, incluso inferior o igual a 0,8% en peso, en particular de 0,1% a 0,7% en peso.Step a) may mainly comprise the supply of an acidic oil from the refining of one or more oils chosen from a vegetable oil and / or an animal oil, which has a water content of less than or equal to 3% by weight but greater than 1% by weight, followed by a centrifugation step that allows to obtain a water content of less than or equal to 1% by weight, even less than or equal to 0.8% by weight, in particular 0.1% to 0.7 % in weigh.
Según la invención, la etapa a) de suministro de un aceite ácido comprende:According to the invention, step a) of supplying an acidic oil comprises:
a1) una etapa de extracción de los ácidos grasos presentes en una pasta de neutralización procedente de la saponificación de uno o varios aceites elegidos entre un aceite vegetal y/o un aceite animal, realizándose esta etapa de extracción en un medio ácido en condiciones eficaces para formar una fase acuosa y una fase orgánica que comprende dichos ácidos grasos,a1) a stage of extraction of the fatty acids present in a neutralization paste from the saponification of one or several oils chosen from a vegetable oil and / or an animal oil, this extraction stage being carried out in an acid medium under conditions effective for forming an aqueous phase and an organic phase comprising said fatty acids,
a2) una etapa de separación durante la cual se separa dicha fase orgánica previamente formada y se recupera.a2) a separation stage during which said previously formed organic phase is separated and recovered.
La fase orgánica recuperada en la etapa a2) constituye un aceite ácido que presenta generalmente un contenido de agua inferior o igual a 3% en peso.The organic phase recovered in step a2) constitutes an acidic oil that generally has a water content of less than or equal to 3% by weight.
Pasta de neutralización utilizada durante la etapa a1)Neutralization paste used during stage a1)
La pasta de neutralización tratada en la etapa a1) puede ser una mezcla de pastas de neutralización procedentes del refino de diferentes aceites o puede ser una pasta de neutralización procedente del refino de un solo aceite. Este refino es preferentemente químico.The neutralization paste treated in step a1) can be a mixture of neutralization pastes from the refining of different oils or it can be a neutralization paste from the refining of a single oil. This refining is preferably chemical.
Dichas pastas de neutralización provienen, principalmente de manera directa, de la saponificación de un aceite vegetal y/o un aceite animal. En general, esta saponificación se realiza añadiendo una base, generalmente sosa, y permite eliminar los ácidos grasos libres presentes en el aceite, que se encuentran en la pasta de neutralización (en inglés « soapstock ») en forma de sales alcalinas de ácidos grasos. Antes de esta saponificación, el aceite vegetal y/o animal puede experimentar una operación de desengomado o desmucilaginación que tiene como objetivo eliminar los fosfolípidos, lecitinas, complejos de azúcares y otras impurezas. La separación del aceite y la pasta de neutralización resultante de la saponificación se puede realizar por centrifugación.Said neutralization pastes come, mainly directly, from the saponification of a vegetable oil and / or an animal oil. In general, this saponification is carried out by adding a base, usually soda, and allows eliminating the free fatty acids present in the oil, which are found in the neutralization paste (in English " soapstock ") in the form of alkaline salts of fatty acids. Prior to this saponification, vegetable and / or animal oil may undergo a de-gumming or demucilagination operation that aims to eliminate phospholipids, lecithins, sugar complexes and other impurities. The separation of the oil and the neutralization paste resulting from the saponification can be carried out by centrifugation.
Las pastas de neutralización comprenden así esencialmente ácidos grasos neutralizados por una base. Típicamente comprenden de 30 a 70% en peso de ácidos grasos.The neutralization pastes thus essentially comprise fatty acids neutralized by a base. They typically comprise 30 to 70% by weight of fatty acids.
Además de los ácidos grasos neutralizados por una base, las pastas de neutralización pueden contener, dependiendo de su origen y la calidad de la saponificación, fosfolípidos o mono-, di- o tri-glicéridos sin reaccionar. Habitualmente, los ácidos grasos tienen cadenas carbonadas de C12-C24, preferiblemente de C16-C20 o mejor de C16-C18.In addition to the neutralized fatty acids by a base, the neutralization pastes may contain, depending on their origin and the quality of the saponification, unreacted phospholipids or mono-, di- or tri-glycerides. Usually, the fatty acids have carbon chains of C 12 -C 24 , preferably C 16 -C 20 or better of C 16 -C 18 .
Una pasta de neutralización es, por tanto, un producto procedente de la biomasa. Las ventajas asociadas a dichas pastas de neutralización residen, por una parte, en su bajo coste de aplicación y, por otra parte, en la ausencia de sustancias tóxicas indeseables, tales como plaguicidas, aflatoxinas, metales pesados, precursores de dioxinas y furanos, PCB y nitritos.A neutralization paste is therefore a product from biomass. The advantages associated with such neutralization pastes lie, on the one hand, in their low cost of application and, on the other hand, in the absence of undesirable toxic substances, such as pesticides, aflatoxins, heavy metals, dioxin and furan precursors, PCBs and nitrites
Sin embargo, el contenido de agua de estas pastas de neutralización es prohibitivo en cuanto a su uso solo como combustible. De hecho, dichas pastas pueden contener proporciones importantes de agua que proceden de la reacción de saponificación o de la adición de agua para la fluidificación en el proceso industrial. Típicamente, la fase acuosa representa al menos el 50% de la masa de la pasta de neutralización. Otra dificultad está relacionada con el hecho de que se trata según sea el caso de emulsiones, que conviene tratar de forma específica.However, the water content of these neutralization pastes is prohibitive in their use only as fuel. In fact, such pastes may contain significant proportions of water that come from the Saponification reaction or the addition of water for fluidization in the industrial process. Typically, the aqueous phase represents at least 50% of the mass of the neutralization paste. Another difficulty is related to the fact that it is treated according to the case of emulsions, which should be treated specifically.
El uso como combustible necesita en consecuencia aplicar métodos para eliminar esta agua y otros residuos sólidos o líquidos viscosos no deseados.The use as fuel therefore needs to apply methods to remove this water and other solid waste or unwanted viscous liquids.
Etapa a1) de extracciónStage a1) extraction
La etapa a1) de extracción del procedimiento según la invención tiene como función extraer los ácidos grasos contenidos en la pasta de neutralización. Esta extracción se realiza en medio ácido en condiciones eficaces para formar una fase acuosa y una fase orgánica que comprende los ácidos grasos contenidos inicialmente en la pasta de neutralización.The step a1) for extracting the process according to the invention has the function of extracting the fatty acids contained in the neutralization paste. This extraction is carried out in an acid medium under effective conditions to form an aqueous phase and an organic phase comprising the fatty acids initially contained in the neutralization paste.
Esta fase orgánica que comprende los ácidos grasos se denomina generalmente « aceite ácido » o incluso « aceite de neutralización ».This organic phase comprising fatty acids is generally referred to as "acid oil" or even "neutralization oil."
El ácido utilizado para extraer los ácidos grasos presentes en la pasta de neutralización en forma de sales es generalmente un ácido inorgánico, tal como por ejemplo ácido sulfúrico, ácido fosfórico o ácido clorhídrico.The acid used to extract the fatty acids present in the salt neutralization paste is generally an inorganic acid, such as for example sulfuric acid, phosphoric acid or hydrochloric acid.
Se prefiere sin embargo el ácido sulfúrico, porque permite una mejor extracción de los ácidos grasos a un coste económico favorable.However, sulfuric acid is preferred, because it allows a better extraction of fatty acids at a favorable economic cost.
La extracción se realiza generalmente bajo calentamiento, a una temperatura comprendida entre 70 y 100°C (ambas incluidas), preferiblemente entre 80 y 90°C (ambas incluidas).The extraction is generally carried out under heating, at a temperature between 70 and 100 ° C (both included), preferably between 80 and 90 ° C (both included).
Con el fin de obtener una buena extracción de ácidos grasos, se mantiene preferiblemente un pH ácido durante el tiempo de reacción, por ejemplo, un pH inferior o igual a 6, preferiblemente inferior o igual a 4.In order to obtain a good fatty acid extraction, an acidic pH is preferably maintained during the reaction time, for example, a pH less than or equal to 6, preferably less than or equal to 4.
El tiempo de reacción se elige para permitir una extracción de todos los ácidos grasos. Por ejemplo, de 1 hora a 12 horas, en función de la geometría del reactor, de la naturaleza y de la composición de la carga que se ha de tratar. La extracción se realiza preferiblemente con agitación.The reaction time is chosen to allow extraction of all fatty acids. For example, from 1 hour to 12 hours, depending on the geometry of the reactor, the nature and the composition of the load to be treated. Extraction is preferably performed with stirring.
De este modo se obtiene la formación de una fase acuosa y una fase orgánica que contiene los ácidos grasos. Etapa a2) de separaciónIn this way the formation of an aqueous phase and an organic phase containing the fatty acids is obtained. Stage a2) of separation
Durante esta etapa, se separa la fase orgánica formada durante la etapa a1) de la fase acuosa. En otras palabras, se aísla el aceite ácido que posteriormente se someterá a la etapa b) del procedimiento según la invención, opcionalmente después de una etapa a3) de centrifugación cuando su contenido de agua es superior a 1% pero inferior o igual a 3%.During this stage, the organic phase formed during stage a1) is separated from the aqueous phase. In other words, the acid oil that is subsequently subjected to step b) of the process according to the invention is isolated, optionally after a step a3) of centrifugation when its water content is greater than 1% but less than or equal to 3% .
Esta separación se puede realizar por destilación, decantación o incluso centrifugación. Esta etapa se puede realizar en cualquier dispositivo adecuado, conocido y comercialmente disponible.This separation can be done by distillation, decantation or even centrifugation. This stage can be performed on any suitable device, known and commercially available.
Ventajosamente, esta separación se realiza por decantación, seguida de una eliminación de la fase acuosa. La decantación depende de la diferencia de densidad de los líquidos y de su viscosidad, parámetros que se pueden modificar de una manera conocida por los expertos en la técnica si es necesario para favorecer la separación.Advantageously, this separation is carried out by decantation, followed by a removal of the aqueous phase. The decantation depends on the difference in density of the liquids and their viscosity, parameters that can be modified in a manner known to those skilled in the art if necessary to promote separation.
Ventajosamente, se puede realizar una filtración a 150 pm del aceite ácido antes de cualquier etapa posterior.Advantageously, a 150 pm filtration of the acid oil can be performed before any subsequent stage.
Etapa de centrifugaciónCentrifugation stage
Cuando el contenido de agua del aceite ácido es inferior o igual a 3% en peso, pero superior a 1% en peso, el aceite ácido se puede someter ventajosamente a una centrifugación previa a la etapa b). Un objetivo de esta centrifugación es disminuir el contenido de agua del aceite ácido.When the water content of the acid oil is less than or equal to 3% by weight, but greater than 1% by weight, the acid oil can be advantageously subjected to a centrifugation prior to step b). An objective of this centrifugation is to decrease the water content of the acid oil.
La centrifugación se realiza ventajosamente de un aceite ácido obtenido en las etapas a1) y a2) descritas anteriormente.The centrifugation is advantageously carried out of an acid oil obtained in steps a1) and a2) described above.
Esta operación de centrifugación permite obtener un aceite ácido que presenta muy ventajosamente un contenido de agua inferior o igual a 1% en peso, o incluso inferior o igual a 0,8% en peso, en particular de 0,1% a 0,7% en peso. Además de eliminar el agua, recuperada en una fase acuosa, la centrifugación permite igualmente la eliminación de una parte de los residuos sólidos en suspensión.This centrifugation operation makes it possible to obtain an acid oil that very advantageously has a water content of less than or equal to 1% by weight, or even less than or equal to 0.8% by weight, in particular 0.1% to 0.7 % in weigh. In addition to removing the water, recovered in an aqueous phase, centrifugation also allows the removal of a part of the solid waste in suspension.
La etapa de centrifugación presenta la ventaja de una realización simplificada, evitando recurrir a métodos complejos de separación química, tales como destilación, que pueden ser restrictivos en términos de precauciones y corrosión no deseables y costosas. The centrifugation step has the advantage of a simplified embodiment, avoiding resorting to complex methods of chemical separation, such as distillation, which can be restrictive in terms of undesirable and expensive precautions and corrosion.
La etapa de centrifugación puede ser ventajosamente una centrifugación trifásica.The centrifugation step can advantageously be a three-phase centrifugation.
Sin embargo, la etapa de centrifugación puede ser en sí misma una combinación de etapas, en particular comprender una primera etapa de centrifugación de tipo bifásico, que permite separar los materiales sólidos en suspensión en forma de lodos, acoplada a una segunda etapa de centrifugación trifásica, que separe la fase orgánica, la fase acuosa purificada y los materiales sólidos en suspensión residuales de la primera centrifugación. Esta etapa se puede realizar en cualquier dispositivo adecuado, conocido y comercialmente disponible.However, the centrifugation stage may itself be a combination of stages, in particular comprising a first stage of centrifugation of the biphasic type, which makes it possible to separate the suspended solid materials in sludge form, coupled to a second stage of three-phase centrifugation. , which separates the organic phase, the purified aqueous phase and the solid suspended solid materials from the first centrifugation. This stage can be performed on any suitable device, known and commercially available.
Habitualmente, la centrifugación se puede realizar con velocidades de 4000 - 6000 rpm.Typically, centrifugation can be performed with speeds of 4000-6000 rpm.
La duración de la centrifugación depende de la naturaleza de las especies que se han de separar, de su coeficiente de reparto, de la diferencia de densidad entre la fase acuosa, la fase orgánica oleosa y las partículas, del tamaño de las partículas, de la tensión superficial de las especies que se han de separar, de la temperatura y de la velocidad de centrifugación. La duración de separación (denominada tiempo de permanencia) es por tanto adaptada caso por caso por los expertos en la técnica por medios convencionales de medición y control.The duration of centrifugation depends on the nature of the species to be separated, their distribution coefficient, the difference in density between the aqueous phase, the oily organic phase and the particles, the size of the particles, the surface tension of the species to be separated, the temperature and the speed of centrifugation. The separation duration (called residence time) is therefore adapted on a case-by-case basis by those skilled in the art by conventional means of measurement and control.
Etapa b) de reducción del contenido de cenizas, azufre, calcio, fósforo, sodio y eventualmente de metales alcalinos distintos del sodioStage b) of reducing the content of ashes, sulfur, calcium, phosphorus, sodium and possibly alkali metals other than sodium
Durante esta etapa b), se reduce el contenido de cenizas, azufre, calcio, fósforo, sodio y eventualmente de metales alcalinos distintos del sodio, del aceite ácido suministrado en la etapa a) por medio de una o varias sub-etapas de filtración y/o precipitación.During this stage b), the content of ashes, sulfur, calcium, phosphorus, sodium and possibly alkali metals other than sodium, of the acid oil supplied in stage a) is reduced by means of one or more sub-stages of filtration and / or precipitation.
Esta etapa b) se puede realizar en cualquier dispositivo apropiado, conocido y comercialmente disponible.This step b) can be performed on any appropriate, known and commercially available device.
La filtración se puede realizar por tanto por medio de un filtro prensa o de un filtro de cartucho o de una membrana filtrante o puede ser una ultrafiltración, una nanofiltración o incluso una filtración por ósmosis inversa.The filtration can therefore be carried out by means of a filter press or a cartridge filter or a filter membrane or it can be an ultrafiltration, a nanofiltration or even a reverse osmosis filtration.
La etapa b) puede comprender ventajosamente al menos una etapa de filtración efectuada con ayuda de al menos un pase a través de un filtro de celulosa. Dicho filtro de celulosa puede permitir la mejora de la eficacia de la filtración evitando la obstrucción.Step b) can advantageously comprise at least one filtration stage carried out with the aid of at least one pass through a cellulose filter. Said cellulose filter can allow the improvement of the filtration efficiency avoiding clogging.
La etapa de precipitación se puede realizar ventajosamente en condiciones eficaces para precipitar los sulfatos presentes en el aceite ácido. Estos sulfatos pueden provenir de la saponificación del aceite y/o de la extracción con ácido de los ácidos grasos.The precipitation step can be advantageously carried out under conditions effective to precipitate the sulfates present in the acid oil. These sulfates may come from the saponification of the oil and / or the acid extraction of fatty acids.
Sin querer estar limitado por ninguna teoría, la precipitación de sulfatos parece estar asociada a la precipitación de calcio, fósforo, sodio y eventualmente metales alcalinos distintos del sodio, lo que tiene por efecto disminuir el contenido de cenizas del producto.Without wishing to be bound by any theory, sulfate precipitation seems to be associated with the precipitation of calcium, phosphorus, sodium and eventually alkali metals other than sodium, which has the effect of decreasing the ash content of the product.
En general, las condiciones de realización de la precipitación serán determinadas por los expertos en la técnica por medios convencionales en función de las especies que se han de precipitar.In general, the conditions for carrying out the precipitation will be determined by those skilled in the art by conventional means depending on the species to be precipitated.
La precipitación de los sulfatos se puede realizar principalmente por adición de iones Ca2+, por ejemplo, en forma de CaCl2 (cloruro de calcio).Precipitation of sulfates can be carried out mainly by the addition of Ca2 + ions, for example, in the form of CaCl 2 (calcium chloride).
La elección y el número de estas sub-etapas podrán ser determinados fácilmente por el experto en la técnica controlando el contenido de cenizas, azufre, calcio, fósforo y sodio de la fase orgánica final, que constituye el aceite ácido combustible según la invención.The choice and number of these sub-stages can easily be determined by one skilled in the art by controlling the ash, sulfur, calcium, phosphorus and sodium content of the final organic phase, which constitutes the combustible acid oil according to the invention.
En un modo de realización, la etapa b) puede comprender al menos dos etapas de filtración sucesivas con filtros con una abertura de la malla cada vez menor. A modo de ejemplo, las filtraciones se pueden efectuar por medio de un primer filtro de 20 a 30 pm y de un segundo filtro de 0,5 a 1,5 pm.In one embodiment, step b) may comprise at least two successive filtration stages with filters with a smaller and smaller mesh opening. As an example, filtrations can be carried out by means of a first filter from 20 to 30 pm and a second filter from 0.5 to 1.5 pm.
En otro modo de realización, la etapa b) puede comprender una etapa de filtración seguida de una etapa de precipitación, principalmente de sulfatos.In another embodiment, step b) may comprise a filtration stage followed by a precipitation stage, mainly sulfates.
Eventualmente, estas etapas de filtración y precipitación pueden estar precedidas o seguidas de una o varias etapas de filtración, incluso de una o varias etapas de precipitación. Ventajosamente, la última etapa puede ser una etapa de filtración.Eventually, these filtration and precipitation stages may be preceded or followed by one or more filtration stages, including one or several precipitation stages. Advantageously, the last stage may be a filtration stage.
El procedimiento puede comprender una sucesión de filtraciones por medio de filtros de mallas decrecientes para alcanzar el objetivo final, por ejemplo, desde 200 pm hasta 25 pm. Ventajosamente, la última etapa de filtración se realiza entonces por medio de un filtro que presente una abertura de mallas de 0,5 a 1,5 pm.The method may comprise a succession of filtrations by means of decreasing mesh filters to reach the final objective, for example, from 200 pm to 25 pm. Advantageously, the last filtration stage is then carried out by means of a filter having a mesh opening of 0.5 to 1.5 pm.
Gracias a esta etapa b), es posible obtener un aceite ácido que constituye un aceite ácido combustible final que presenta contenidos muy ventajosos de:Thanks to this stage b), it is possible to obtain an acidic oil that constitutes a final combustible acidic oil that has very advantageous contents of:
• cenizas inferior o igual a 0,1%, idealmente inferior a 0,05% en peso, • ashes less than or equal to 0.1%, ideally less than 0.05% by weight,
• azufre inferior o igual a 150 mg/kg, preferiblemente inferior a 100 mg/kg,• sulfur less than or equal to 150 mg / kg, preferably less than 100 mg / kg,
• calcio inferior o igual a 5 mg/kg, preferiblemente inferior a 1 mg/kg,• calcium less than or equal to 5 mg / kg, preferably less than 1 mg / kg,
• fósforo inferior o igual a 150 mg/kg,• phosphorus less than or equal to 150 mg / kg,
• sodio inferior o igual a 10 mg/kg, preferiblemente inferior a 1 mg/kg,• sodium less than or equal to 10 mg / kg, preferably less than 1 mg / kg,
y eventualmente un contenido de metales alcalinos distintos del sodio inferior o igual a 1 mg/kg.and eventually an alkali metal content other than sodium less than or equal to 1 mg / kg.
El contenido de cenizas se podrá medir según la norma NF EN ISO 6245.The ash content can be measured according to NF EN ISO 6245.
El contenido de azufre se podrá medir según la norma NF EN ISO 20846.The sulfur content can be measured according to NF EN ISO 20846.
El contenido de calcio se podrá medir según la norma NF T 60106.The calcium content can be measured according to NF T 60106.
El contenido de fósforo se podrá medir según la norma NF T 60106.The phosphorus content can be measured according to NF T 60106.
El contenido de sodio se podrá medir según la norma NF T 60106.Sodium content may be measured according to NF T 60106.
El contenido de metales alcalinos distintos del sodio se podrá medir según la norma NF T 60106.The content of alkali metals other than sodium may be measured according to NF T 60106.
Se observará que el procedimiento según la invención puede permitir obtener aceites cuyos contenidos de cenizas, azufre, calcio, fósforo, sodio y eventualmente metales alcalinos distintos del sodio son muy inferiores a los umbrales antes citados, incluso nulos o casi nulos e indetectables por los medios habituales de cuantificación.It will be observed that the process according to the invention can allow to obtain oils whose contents of ash, sulfur, calcium, phosphorus, sodium and possibly alkali metals other than sodium are much lower than the aforementioned thresholds, even null or almost null and undetectable by the means usual quantification.
Además, el aceite ácido de combustible final presenta un contenido de agua inferior o igual a 1%, incluso inferior o igual a 0,8%, en particular de 0,1% a 0,7% en peso.In addition, the final fuel acid oil has a water content of less than or equal to 1%, even less than or equal to 0.8%, in particular 0.1% to 0.7% by weight.
EjemplosExamples
Ejemplo 1Example 1
La Tabla 1 recoge algunas características físico-químicas típicas de un aceite ácido y de un fuel pesado de muy bajo contenido de azufre (MBCA) (fuel pesado sin aditivos), así como las especificaciones impuestas por la CSR 500 para un fuel pesado. Estas especificaciones están establecidas por la Chambre Syndicale du Raffinage en Francia.Table 1 shows some typical physicochemical characteristics of an acid oil and a very low sulfur heavy fuel (MBCA) (heavy fuel without additives), as well as the specifications imposed by the CSR 500 for a heavy fuel. These specifications are established by the Chambre Syndicale du Raffinage in France.
La etapa a) del procedimiento según la invención puede proporcionar principalmente un aceite ácido que presenta características tales como las mostradas en la Tabla 1. Se observará que un aceite ácido típico cumple con las especificaciones CSR 500.Step a) of the process according to the invention can mainly provide an acidic oil having characteristics such as those shown in Table 1. It will be noted that a typical acidic oil meets CSR 500 specifications.
Tabla 1Table 1
Ejemplo 2: Ensayo piloto de combustiónExample 2: Pilot combustion test
Este ensayo piloto se llevó a cabo en un aceite decantado, pero que no había sido sometido a centrifugación ni filtración/precipitación. En otras palabras, el aceite ensayado corresponde a un aceite ácido que tiene un contenido de agua inferior o igual al 3% en peso. This pilot test was carried out in a decanted oil, but which had not been subjected to centrifugation or filtration / precipitation. In other words, the oil tested corresponds to an acidic oil that has a water content of less than or equal to 3% by weight.
Obtención del aceite ácidoObtaining the acid oil
Una pasta de neutralización fue sometida al tratamiento siguiente:A neutralization paste was subjected to the following treatment:
a1) inyección de 120 L de ácido sulfúrico al 97% en un reactor que contenía 4000 kg de pasta de neutralización, donde la temperatura era de 80 a 90°C. El tiempo de reacción fue 24 horas bajo control continuo del pH con el fin mantener el pH en un valor inferior a 4a1) injection of 120 L of 97% sulfuric acid in a reactor containing 4000 kg of neutralization paste, where the temperature was 80 to 90 ° C. The reaction time was 24 hours under continuous pH control in order to keep the pH below 4.
a2) decantación de la fase acuosa y de la fase orgánica formadas durante la etapa a1) y luego eliminación de la fase acuosa.a2) decantation of the aqueous phase and the organic phase formed during step a1) and then elimination of the aqueous phase.
Se obtuvo un aceite ácido (Muestra A) que no fue sometido a un tratamiento posterior, tal como una centrifugación y una precipitación/filtración.An acidic oil (Sample A) was obtained that was not subjected to further treatment, such as centrifugation and precipitation / filtration.
Le tabla 2 presenta las características de este aceite ácido (Muestra A) en comparación con las de un fuel pesado de muy bajo contenido de azufre (MBCA) (Muestra B, fuel pesado MBCA sin aditivos) y de un combustible líquido según la invención (Muestra D).Table 2 presents the characteristics of this acidic oil (Sample A) compared to those of a very low sulfur heavy fuel (MBCA) (Sample B, MBCA heavy fuel without additives) and of a liquid fuel according to the invention ( Sample D).
El combustible líquido según la invención (muestra D) se preparó según la metodología descrita en el Ejemplo 4 a partir de pastas de neutralización obtenidas esencialmente a partir de aceites de colza, de soja y de girasol.The liquid fuel according to the invention (sample D) was prepared according to the methodology described in Example 4 from neutralization pastes obtained essentially from rapeseed, soybean and sunflower oils.
Tabla 2:Table 2:
(*) Medición realizada según el método de la Union Frangaise des Industries Pétroliére (UFIP) y la Association Technique Energie Environnement (ATEE).(*) Measurement carried out according to the method of the Union Frangaise des Industries Pétroliere (UFIP) and the Association Technique Energie Environnement (ATEE).
Ensayo de combustiónCombustion test
Cada combustible (muestras A, B y D) se quemó por separado en una caldera de tubos de humos de 1 MW, 1 quemador con pulverización mecánica sin asistencia. Los humos se analizaron por medio de analizadores colocados en los humos de combustión (analizadores colocados en los conductos de evacuación). Each fuel (samples A, B and D) was burned separately in a 1 MW, 1 burner smoke boiler with mechanical spraying without assistance. The fumes were analyzed by means of analyzers placed in combustion fumes (analyzers placed in the evacuation ducts).
La Tabla 3 siguiente recoge las condiciones de combustión de este ensayo, así como las emisiones medidas.Table 3 below shows the combustion conditions of this test, as well as the measured emissions.
Tabla 3Table 3
m3(n): metros cúbicos normales, medidos a P=101,3 kPa y T= 273Km3 (n): normal cubic meters, measured at P = 101.3 kPa and T = 273K
Se observará que los rendimientos de combustión de la muestra A y del fuel pesado son sustancialmente equivalentes, mostrando que un aceite ácido se puede sustituir por un fuel pesado en una instalación de combustión. Además, la temperatura de pulverización y la temperatura de cebado son inferiores para el aceite ácido, tratado (Muestra D) o no (Muestra A), por lo que el consumo energético total de la instalación es reducido respecto a la combustión de un fuel pesado. El empleo del aceite ácido es también más sencillo.It will be noted that the combustion performances of the sample A and the heavy fuel are substantially equivalent, showing that an acidic oil can be replaced by a heavy fuel in a combustion plant. In addition, the spray temperature and the priming temperature are lower for acidic oil, treated (Sample D) or not (Sample A), so that the total energy consumption of the installation is reduced with respect to the combustion of a heavy fuel . The use of acid oil is also simpler.
Debido a la naturaleza de un aceite ácido, las emisiones de NOx y SO2 son nulas o muy bajas. Por el contrario, la emisión de polvos de un aceite ácido es mayor que para un fuel pesado y no permite cumplir con las restricciones reglamentarias relacionadas con las emisiones de las instalaciones de combustión, (siendo el valor límite de exposición (VLE) para polvos entre 20 y 50 mg/m3). El combustible según la invención cumple estas restricciones, con emisiones aún más bajas de NOx.Due to the nature of an acidic oil, the NOx and SO 2 emissions are zero or very low. On the contrary, the emission of powders from an acidic oil is greater than for a heavy fuel and does not allow compliance with regulatory restrictions related to combustion plant emissions, (being the exposure limit value (VLE) for powders between 20 and 50 mg / m3). The fuel according to the invention meets these restrictions, with even lower NOx emissions.
Ejemplo 3: Ensayo de combustión industrialExample 3: Industrial Combustion Test
Análisis de combustiblesFuel analysis
Las características físico-químicas de los combustibles ensayados figuran en la tabla 4.The physicochemical characteristics of the tested fuels are shown in table 4.
Al contrario que en el ensayo piloto, el fuel pesado (Muestra C) es un fuel pesado MBCA aditivado con un aditivo de combustión que tiene por efecto disminuir las emisiones de polvos.Unlike in the pilot test, the heavy fuel (Sample C) is an MBCA heavy fuel additive with a combustion additive that has the effect of reducing dust emissions.
Tabla 4:Table 4:
(*) Medición realizada según el método de la Union Frangaise des Industries Pétroliére (UFIP) y la Association Technique Energie Environnement (ATEE).(*) Measurement carried out according to the method of the Union Frangaise des Industries Pétroliere (UFIP) and the Association Technique Energie Environnement (ATEE).
Ensayo de combustión industrialIndustrial Combustion Test
Las muestras A y C se quemaron en una caldera de tubos de agua de 39 MW, que comprendía 3 quemadores con pulverización mecánica con asistencia por vapor. La muestra D se quemó en una caldera de tubos de agua de 52 MW, que comprendía 4 quemadores con pulverización mecánica con asistencia por aire.Samples A and C were burned in a 39 MW water tube boiler, comprising 3 burners with mechanical spraying with steam assistance. Sample D was burned in a 52 MW water tube boiler, comprising 4 burners with mechanical spray with air assistance.
Los combustibles se quemaron entre otros combustibles: el ensuciamiento de la caldera antes de cada uno de los ensayos de combustión podía por tanto ser diferente.The fuels were burned among other fuels: the fouling of the boiler before each combustion test could therefore be different.
Las condiciones de combustión y las emisiones medidas se recogen en la tabla 5.The combustion conditions and the measured emissions are shown in table 5.
Tabla 5Table 5
m3(n): metros cúbicos normales, medidos a P=101,3kPa y T=273Km3 (n): normal cubic meters, measured at P = 101.3kPa and T = 273K
(*) NF EN 14385(*) NF EN 14385
Aunque los rendimientos no sean directamente comparables debido a un ensuciamiento potencialmente diferente de la caldera antes de la combustión de las Muestras A y C, se observa un rendimiento de combustión aceptable para el aceite ácido, para una temperatura de inyección muy inferior respecto al fuel pesado.Although the yields are not directly comparable due to a potentially different fouling of the boiler before the combustion of Samples A and C, an acceptable combustion performance for the acid oil is observed, for a much lower injection temperature with respect to the heavy fuel .
Se observará que el fuel pesado no cumple con el Valor Límite de Emisión de NOx: 450 mg/m3(n) impuesto por las regulaciones.It will be noted that the heavy fuel does not meet the NOx Emission Limit Value: 450 mg / m3 (n) imposed by the regulations.
Las emisiones de polvos del aceite ácido son muy importantes y no respetan los límites de las diferentes legislaciones.Dust emissions from acid oil are very important and do not respect the limits of the different laws.
Principalmente, las emisiones de polvos son muy superiores al VLE de 50 mg/m3. Para poder quemar un aceite ácido de este tipo, la instalación de combustión debería estar equipada con un tratamiento de humos, tal como un electrofiltro.Mainly, dust emissions are much higher than the VLE of 50 mg / m3. In order to burn an acidic oil of this type, the combustion plant should be equipped with a smoke treatment, such as an electrofilter.
Sin querer estar vinculado a ninguna teoría, se supone que las emisiones de polvos se deben a los contenidos elevados en el aceite ácido de cenizas, calcio, sodio y eventualmente de fósforo.Without wishing to be bound by any theory, it is assumed that dust emissions are due to the high contents in the acidic oil of ashes, calcium, sodium and possibly phosphorus.
La combustión de la muestra D según la invención muestra la obtención de un buen rendimiento de combustión y una baja emisión de polvos.The combustion of the sample D according to the invention shows the obtaining of a good combustion efficiency and a low dust emission.
Se debe tener en cuenta que la combustión de un fuel pesado sin aditivos en una caldera, tal como en la que se quemó la muestra D requeriría el uso de un tratamiento de humos para cumplir los VLE.It should be taken into account that the combustion of a heavy fuel without additives in a boiler, such as in which the sample D was burned would require the use of a smoke treatment to comply with the VLE.
Las especificaciones de VLE vigentes en Francia en 2016 se muestran en las tablas 6 y 7 a continuación. Se observa que estos valores se respetan durante la combustión de la muestra D, sin ningún tratamiento de los humos producidos.The VLE specifications in force in France in 2016 are shown in tables 6 and 7 below. It is observed that these values are respected during the combustion of sample D, without any treatment of the fumes produced.
La Tabla 6 recoge las especificaciones requeridas para los combustibles líquidos distintos del fuel doméstico, tales como los que figuran en el Decreto de 26/08/13 que modifica el Decreto de 25 de julio de 1997 sobre los requisitos generales aplicables a las instalaciones clasificadas para la protección del medioambiente sometidas a declaración en la Sección N° 2910 (Combustión).Table 6 shows the specifications required for liquid fuels other than domestic fuel, such as those contained in Decree of 08/26/13 that modifies Decree of July 25, 1997 on the general requirements applicable to facilities classified for the protection of the environment submitted to declaration in Section N ° 2910 (Combustion).
La Tabla 7 recoge las especificaciones requeridas para los combustibles líquidos distintos del fuel doméstico, tales como los que figuran en el Decreto de 26/08/13 relativo a las instalaciones de combustión de una potencia superior o igual a 20 MW, sometidas autorización en el título de la Sección 2910 y de la Sección 2931.Table 7 shows the specifications required for liquid fuels other than domestic fuel, such as those contained in Decree of 08/26/13 relating to combustion facilities of a power greater than or equal to 20 MW, subject to authorization in the Title of Section 2910 and Section 2931.
Tabla 6Table 6
Tabla 7Table 7
(*) Caldera de tubos de agua(*) Water pipe boiler
Ejemplo 4: Características de combustibles líquidos obtenidos según el procedimiento de la invención. Obtención de combustibles líquidos Example 4: Characteristics of liquid fuels obtained according to the process of the invention. Obtaining liquid fuels
Una pasta de neutralización fue sometida al tratamiento siguiente:A neutralization paste was subjected to the following treatment:
a1) inyección de 120 L de ácido sulfúrico al 97% en un reactor que contenía 4000 kg de pasta de neutralización, donde la temperatura era 80 a 90°C. El tiempo de reacción, con agitación para asegurar un mezclamiento homogéneo, fue 24 horas, bajo control continuo del pH con el fin mantener el pH en un valor inferior a 4, a2) decantación de la fase acuosa y de la fase orgánica formadas durante la etapa a1) y luego eliminación de la fase acuosa,a1) injection of 120 L of 97% sulfuric acid in a reactor containing 4000 kg of neutralization paste, where the temperature was 80 to 90 ° C. The reaction time, with stirring to ensure homogeneous mixing, was 24 hours, under continuous pH control in order to maintain the pH at a value lower than 4, a2) decantation of the aqueous phase and the organic phase formed during the step a1) and then elimination of the aqueous phase,
a3) centrifugación a 5000 vueltasmin-1 durante 5 minutos utilizando un aparato de centrifugación Alpha Laval®, seguido de la eliminación de la fase acuosa,a3) centrifugation at 5000 revolutions min-1 for 5 minutes using an Alpha Laval® centrifuge apparatus, followed by the removal of the aqueous phase,
b) primera filtración en un filtro de papel de 25 jm seguida de una segunda filtración en un filtro de celulosa de 0,9 |jm, efectuándose las dos filtraciones en serie con un caudal de una tonelada/hora.b) first filtration in a 25 jm paper filter followed by a second filtration in a 0.9 | jm cellulose filter, the two filtrations being carried out in series with a flow rate of one ton / hour.
Las características de los combustibles así obtenidos se recogen en la tabla 8. La muestra D se preparó a partir de pastas de neutralización obtenidas esencialmente a partir de aceites de colza, de soja y de girasol, la muestra E se preparó a partir de pasta de neutralización obtenida esencialmente a partir de aceite de colza.The characteristics of the fuels thus obtained are shown in table 8. Sample D was prepared from neutralization pastes obtained essentially from rapeseed, soybean and sunflower oils, sample E was prepared from pasta neutralization obtained essentially from rapeseed oil.
Tabla 8Table 8
(*) Medición realizada según el método de la Union Frangaise des Industries Pétroliére (UFIP) y la Association Technique Energie Environnement (ATEE).).(*) Measurement carried out according to the method of the Union Frangaise des Industries Pétroliere (UFIP) and the Association Technique Energie Environnement (ATEE).).
Características físico-químicas del combustible líquidoPhysicochemical characteristics of liquid fuel
La Tabla 9 permite visualizar la evolución de las características que influyen en las emisiones de polvos durante el procedimiento de fabricación del combustible, tal como se describe en la presente invención.Table 9 allows to visualize the evolution of the characteristics that influence the dust emissions during the fuel manufacturing process, as described in the present invention.
La Tabla 9 recoge las características físico-químicas de un aceite ácido almacenado en un depósito (Muestra N° 1). Este aceite ácido corresponde a un aceite ácido que presenta un contenido de agua superior al 1% en peso.Table 9 shows the physicochemical characteristics of an acid oil stored in a tank (Sample No. 1). This acidic oil corresponds to an acidic oil that has a water content greater than 1% by weight.
El aceite ácido almacenado en el depósito se sometió luego a un mezclamiento y una etapa de centrifugación (5000 rpm en un aparato Alpha Laval®) hasta que se obtuvo la muestra N° 2. La muestra N° 2 corresponde, por lo tanto, a un aceite ácido como el que se proporciona en la etapa a) del procedimiento según la presente invención, con un contenido de agua inferior a 1% en peso.The acidic oil stored in the tank was then subjected to mixing and a centrifugation step (5000 rpm in an Alpha Laval® apparatus) until sample No. 2 was obtained. Sample No. 2 therefore corresponds to an acid oil such as that provided in step a) of the process according to the present invention, with a water content of less than 1% by weight.
La muestra N° 3 resulta de la filtración de la muestra N° 2 a través de un filtro de 25 micrómetros seguida por un filtro de 0,9 micrómetros. La muestra N° 3 corresponde a un aceite ácido combustible, tal como el obtenido en la etapa b) del procedimiento según la presente invención.Sample No. 3 results from the filtration of sample No. 2 through a 25 micrometer filter followed by a 0.9 micrometer filter. Sample No. 3 corresponds to a combustible acid oil, such as that obtained in step b) of the process according to the present invention.
En vista de estas características, se observa que la centrifugación permite reducir significativamente el contenido de cenizas y el contenido de sodio (véase la muestra No. 2). Igualmente se advierte una disminución del contenido de agua, así como del contenido de calcio y fósforo. Esta etapa de centrifugación se puede utilizar también para reducir el contenido de agua, pero igualmente para disminuir el contenido de cenizas en la medida en que la centrifugación parece también que permite reducir el contenido de fosfolípidos, que son el origen del fósforo, y el contenido de metales (véase la tabla 9).In view of these characteristics, it is observed that centrifugation makes it possible to significantly reduce the ash content and the sodium content (see sample No. 2). Likewise, there is a decrease in water content, as well as calcium and phosphorus content. This centrifugation step can also be used to reduce the water content, but also to decrease the ash content to the extent that centrifugation also seems to reduce the phospholipid content, which is the origin of the phosphorus, and the content of metals (see table 9).
Cada una de las filtraciones posteriores permite rebajar aún más estos contenidos (véase la Muestra N°3).Each of the subsequent filtrations allows this content to be further reduced (see Sample No. 3).
Se observa igualmente que cada una de las muestras N° 2 y N° 3 presenta contenidos de agua, cenizas, calcio, fósforo y sodio más inferiores a los de la muestra A y contenidos de agua, ceniza, calcio y sodio del mismo orden de magnitud que los de la muestra C del ejemplo 3. Por lo tanto, se puede esperar que la combustión de estas muestras cumpla con los requisitos de emisiones, particularmente de polvos.It is also observed that each of samples N ° 2 and N ° 3 has water, ash, calcium, phosphorus and sodium contents lower than those of sample A and water, ash, calcium and sodium contents of the same order of magnitude than those of sample C of example 3. Therefore, the combustion of these samples can be expected to meet the emission requirements, particularly of powders.
El procedimiento según la invención permite, por lo tanto, producir un aceite ácido combustible con un contenido reducido tanto de agua como de cenizas.The process according to the invention allows, therefore, to produce a combustible acid oil with a reduced content of both water and ash.
Tabla 9Table 9
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