BRPI0708352A2

BRPI0708352A2 - processo de refinamento fìsico usando partìuculas adsorventes para a produção de combustìvel biodisel

Info

Publication number: BRPI0708352A2
Application number: BRPI0708352-1A
Authority: BR
Inventors: Massoud Jalalpoor; Ian Page
Original assignee: Grace Gmbh & Co Kg
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2011-05-31
Also published as: AR059685A1; AU2007220657B2; EP1989278A1; IL193738A0; MX2008011040A; TW200801175A; CA2646348A1; AU2007220657A1; NO20084080L; ZA200807746B; RU2008138586A; US20090300972A1; WO2007098928A1; JP2009536970A; KR20080106298A; CL2007000523A1; CN101454428A

Abstract

PROCESSO DE REFINAMENTO FìSICO USANDO PARTìCULAS ADSORVENTES PARA PRODUçãO DE COMBUSTìVEL BIODIESEL São apresentados processos de refinamento físicos usando partículas adsorventes. Os processos de refinamento físicos podem ser usados na produção de precursores de combustível biodiesel e combustível biodiesel.

Description

"PROCESSO DE REFINAMENTO FÍSICO USANDO PARTÍCULASADSORVENTES PARA PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEL BIODIESEL"

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção direciona-se a um processo e sistema de refinamento físicopara produção de um precursor de combustível biodiesel, que pode ser ainda processadopara produção de um combustível biodiesel.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Há uma necessidade na técnica quanto a métodos para extração eficaz e efetiva defosfolipídios, traços de elementos associados e ácidos graxos livres de triglicérides isentosde goma num modo economicamente viável..

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se à descoberta de métodos de produção de um pre-cursor de combustível biodiesel e combustível biodiesel. Os métodos revelados da presenteinvenção removem os fosfolipídios, traços de elementos associados tais como Ca, Mg e Fe, e ácidos graxos livres, de triglicérides isentos de goma, num modo economicamente viávelresultando num precursor de combustível biodiesel que pode ser ainda processado paraformar um combustível biodiesel. Os métodos revelados são adequados para formar umprecursor de combustível biodiesel sem a geração de efluente aquoso e sem a necessidadede equipamentos relativamente complexos e de custo relativamente altos, etapas de pro-cesso consumidoras de tempo, tal como uma etapa de desodorização.

A presente invenção dirige-se a métodos de produção de precursor de combustívelbiodiesel. Numa modalidade exemplar o método de produção de um precursor de combus-tível biodiesel compreende as etapas de colocar os triglicérides isentos de goma em contatocom uma série de partículas adsorventes para reduzir uma proporção de fósforo dentro dostriglicérides isentos de goma de modo a formar triglicérides deficientes de fosfolipídios commais que cerca de 2 ppm a cerca de 10 ppm de fósforo, e converter os triglicérides deficien-tes de fosfolipídios em um precursor de combustível biodiesel. A conversão dos triglicéri-des deficientes de fosfolipídios em um combustível biodiesel, pode compreende uma oumais etapas de processo incluindo uma etapa de transesterificação.

Numa outra modalidade exemplar, o método de produção de um precursor de com-bustível biodiesel compreende a etapa de contato de triglicérides deficientes de fosfolipídioscom um meio de extração para reduzir uma quantidade dos ácidos graxos livres nos triglicé-rides deficientes de fosfolipídios até uma proporção que varia de mais de 0,04% em peso acerca de 0,20% em peso com base num peso total de triglicérides deficientes de fosfolipí-dios onde a etapa de contato produz um precursor de combustível biodiesel.

Em ainda uma outra modalidade exemplar, o método de produção de um precursorde combustível biodiesel compreende as etapas de colocar em contato os triglicérides isen-tos de goma com uma série de partículas adsorventes a fim de reduzir uma quantidade defósforo nos triglicérides isentos de goma de modo a formar um precursor de combustívelbiodiesel com menos do que cerca de 0,20% em peso de ácidos graxos livres com basenum peso total do precursor de combustível biodiesel. Em quaisquer dos métodos supraci-tados, de produção de um precursor de combustível biodiesel, o método pode compreenderainda a etapa de converter o precursor de combustível biodiesel num combustível biodieselusando uma etapa de transesterificação.

A presente invenção também direciona-se a métodos de produção de combustívelbiodiesel. Numa modalidade exemplar o método de produção de um combustível biodieselcompreende as etapas de colocar os triglicérides isentos de goma em contato com uma sé-rie de partículas adsorventes a fim de reduzir uma quantidade de fósforo nos triglicéridesisentos de goma de modo a formar triglicérides deficientes de fosfolipídios, separar os trigli-cérides deficientes de fosfolipídios da série de partículas adsorventes para formar um produ-to triglicéride tratado com adsorvente, contatar o produto triglicéride tratado com adsorventecom um meio de extração a fim de reduzir uma proporção dos ácidos graxos no produtotriglicérides tratado com adsorvente de modo a formar um precursor de combustível biodie-sel, reagir o precursor de combustível biodiesel com um ou mais álcoois formando ésteresde alquila em combinação com glicerina, e remover a glicerina dos ésteres de alquila paraformar um combustível biodiesel.

A presente invenção é dirigida até mesmo a um aparelho capaz de ser empregadopara produção de um precursor de combustível biodiesel e/ou um combustível biodiesel.Numa modalidade exemplar, o aparelho adequado para produção de um combustível biodi-esel compreende um vaso de misturação adequado par colocar os triglicérides isentos degoma em contato co uma série das partículas adsorventes a fim de reduzir uma proporçãode fosfolipídios dentro dos triglicérides isentos de goma, de modo a formar triglicérides defi-cientes de fosfolipídios, um dispositivo de filtração em linha com o vaso de misturação, sen-do o dispositivo de filtração adequado para separação dos triglicérides deficientes de fosfoli-pídos da série de partículas adsorventes de modo a formar um produto triglicéride isento deadsorvente, e uma coluna acondicionada em linha com o dispositivo de filtração, sendo acoluna acondicionada adequada par contato do produto triglicéride tratado com adsorventecom um meio de extração para reduzir uma quantidades dos ácidos graxos livres no produtotriglicéride tratado com adsorvente para formar um precursor de combustível biodiesel. Oaparelho pode incluir ainda, um vaso de reação em linha com a coluna acondicionada, sen-do o vaso de reação adequado a reagir o precursor de combustível biodiesel com um oumais álcoois para formar ésteres de alquila, em combinação com glicerina, e uma unidadede separação em linha com o vaso de reação, sendo a unidade de separação adequadapara remover a glicerina dos ésteres de alquila formando um combustível biodiesel.A presente invenção dirige-se a precursores de combustível biodiesel produzidospelos métodos da presente invenção. Os precursores de combustível biodiesel podem serainda processados para produção de combustível biodiesel sem problemas tais como a corou o odor do precursor de combustível biodiesel e/ou do combustível biodiesel. O combus-tível biodiesel resultante pode ser empregado num motor a combustão no lugar de outroscombustíveis convencionais tais como óleo diesel.

Estas e outras características e vantagens da presente invenção tornar-se-ão evi-dentes após uma leitura da descrição detalhada a seguir das modalidades reveladas e dasreivindicações apensas.

DESCRIÇÃO SUCINTA DAS FIGURAS

As Figuras 1A-1C ilustram um fluxograma de um método exemplar de produção deum precursor de combustível biodiesel ou combustível biodiesel da presente invenção, e

A figura 2 ilustra um diagrama esquemático de um aparelho exemplar adequado pa-ra produção de um precursor de combustível biodiesel ou combustível biodiesel da presenteinvenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A fim de promover o entendimento dos princípios da presente invenção, seguem-sedescrições de modalidades específicas da invenção, empregando-se linguagem específicapara descrever as modalidades específicas. Ficara entendido, não obstante que, não sepretende limitar o escopo da invenção pelo uso dessa linguagem específica. Alterações,modificações adicionais, e estas aplicações adicionais dos princípios da presente invençãodescritas são consideradas, como ocorreria normalmente ao versado na prática comum datécnica ao qual esta invenção é pertinente.

A presente invenção direciona-se a métodos de produção de precursores de com-bustível biodiesel. A presente invenção também se dirige a métodos de produção de umcombustível biodiesel, bem como ao combustível biodiesel produzido. A presente invençãotambém se dirige a um aparelho capaz de produzir precursores de combustível biodiesel ecombustível biodiesel. Descrevem-se a seguir métodos exemplares de produção de precur-sores de combustível biodiesel e combustível biodiesel.

I. Métodos de Produção de Precursores de combustível biodiesel

A presente invenção dirige-se a métodos de produção de um precursor de combus-tível biodiesel. Seguem-se métodos de produção de um precursor de combustível biodieselcontendo uma série de etapas de processo, algumas das quais estão descritas abaixo.

A. Etapas para Produção de Precursores de combustível biodiesel

As etapas a seguir podem ser usadas para produzir precursores de combustível bi-odiesel da presente invenção.

1. ETAPA DE EXTRAÇÃO DE GOMAAntes de ser processado usando o método da presente invenção, os triglicéridesbrutos são submetidos a uma etapa de extração de goma em que "gomas" (por exemplo,aqui referido como fosfolipídios e fosfatídios) são removidos dos triglicérides. Numa etapade extração de goma típica, os triglicérides são submetidos a uma reação controlada ade-5 quada para a extração das gomas (por exemplo, fosfolipídios e/ou fosfatídios) dos triglicéri-des de modo a obter-se triglicérides isentos de goma com menos que cerca de 70 ppm defósforo e tipicamente, menos que 50 ppm de fósforo. Qualquer etapa convencional de ex-tração de goma pode ser empregada para preparar triglicérides isentos de goma para em-prego nos métodos da presente invenção.

Etapas de extração de goma convencionais incluem, sem limitação, a uma etapa deextração de goma (por exemplo, a adição de um ácido tal como ácido fosfórico, ácido cítricoou outros ácidos, e água aos triglicérides isentos de goma aquosos ou brutos, e a seguircentrifugar para reduzir a proporção de fosfatídios nos triglicérides), uma etapa de extraçãode goma pra neutralização parcial (por exemplo, a adição de um ácido tal como ácido fosfó-rico, ácido cítrico ou outros ácidos, e aos triglicérides isentos de goma brutos ou aquosos,neutralizar parcialmente a mistura e a seguir centrifugar para reduzir a quantidade de fosfa-tídios nos triglicérides); uma etapa de extração de goma enzimática (por exemplo, adição deum ácido e água aos triglicérides isentos de goma brutos ou aquosos, seguido por uma e-tapa de resfriamento/adição/ mistura de NaOH/enzima e a seguir uma etapa de aquecimen-to/centrifugação para reduzir a quantidade de fosfatídios nos triglicérides), e uma etapa deextração de goma enzimática seca (por exemplo, adição de um ácido e uma pequena quan-tidade de água aos triglicérides isentos de goma brutos ou aquosos, seguido por uma etapade resfriamento/adição/mistura de NaOH/enzima.

Processos de extração de goma estão descritos na Patente U.S. n°s. 4.049.686,4.588.745, 4.609.500, 4.629.588. 4.698.185, 4.927.544, 5.008.047, 5.069.829, 5.079.208,5.239.096. 5.298.638, 5.626.756, 5.696.278, 6.111.120, 6.346.286, e 6.797.172, estandotoda a descrição ora incorporada por referência ao presente.

Os triglicérides isentos de goma produzidos por quaisquer das etapas de extraçãode goma supracitadas, podem ser ainda processados usando as etapas do método da pre-sente invenção como descrito a seguir. Tipicamente os triglicérides isentos de goma produ-zidos a partir de quaisquer etapas de extração de goma supracitados, contém abaixo de 70ppm de fósforo, e mais tipicamente menos que 50 ppm de fósforo, o que pode ser reduzidoainda mais usando as etapas de processo descritas a seguir.

2. ETAPA DE TRATAMENTO COM ADSORVENTENos métodos da presente invenção, os triglicérides isentos de goma são colocadosem contato com partículas adsorventes, de modo a extrair os fosfolipídios e outros traços deelementos até um nível desejado. Tipicamente, a etapa de tratamento com adsorvente re-duz a quantidade de fósforo nos triglicérides isentos de goma a menos que cerca de 10ppm, tipicamente na faixa de cerca de mais que 1 ppm a cerca de 10 ppm, e, mais tipica-mente, mais que cerca de 2 ppm (ou cerca de 3, ou cerca de 4, ou cerca de 5, ou cerca de 6ppm) a cerca de 10 ppm.

Nesta etapa da presente invenção, quaisquer partículas comercialmente disponí-veis podem ser usadas para contato dos triglicérides isentos de goma , incluindo adsorven-tes naturais ou sintéticos compreendendo material orgânico (por exemplo, polímeros natu-rais e sintéticos etc), e ou materiais inorgânicos (por exemplo, óxidos inorgânicos tais comoargila, sílica, alumina, etc.) Exemplos incluem minerais naturais, minerais processa-dos/ativados, montmorilonita, atapulgita, bentonita, paligorsita, terra de Fuller, diatomita,esmectita, hormita, areia de quartzo, calcário, caulim, esferas de argila, talco, pirofilita, perli-ta, silicato de sódio silicato de sódio e alumínio, silicato de magnésio, silicato de alumíniomagnésio, sílica hidrogel,. sílica gel, sílica coloidal, sílica defumada, sílica precipitada, sílicadialítica, materiais fibrosos, celulose, ésteres de celulose, éteres de celulose, celulose mi-crocristalina, zeólito de alumina amidos, peneiras moleculares, terra diatomácea, resina detroca de íon, resina de cromatografia por exclusão de tamanho, resinas quelantes, cinzas decasa de arroz, sílica de fase reversa, argila de alvejamento, e todos os tipos de carbonosativados, e misturas dos mesmos. Partículas de sílica comercialmente disponíveis incluem,sem limitação, a TriSyl(R) partículas de sílica hidrogel comercialmente disponíveis de W.R.Grace (Columbia, MD). Uma descrição de partículas de 'silica hidrogel TriSyl(R) podem serencontradas nas Patente U.S.S. n°s. 5.336.794, 5.231.201, 4.939.115, 4.734.226 e4.629.588, cujo assunto está ora incorporado por referência em sua totalidade.e

Nesta etapa, uma quantidade controlada de partículas adsorventes é misturadacom os triglicérides isentos de goma. Uma quantidade eficaz de partículas adsorventes éusada de modo a reduzir a quantidade de fósforo nos triglicérides isentos de goma até umnível desejado (por exemplo, tipicamente, mais de 1 ppm a cerca de 10 ppm). A quantidadeeficaz de partículas adsorventes necessária para reduzir a quantidade de fósforo nos trigli-cérides isentos de goma até um nível desejado diverge, dependendo do tipo de partículasadsorventes usada e dos triglicérides isentos de goma. Numa modalidade desejada da pre-sente invenção, uma quantidade eficaz de partículas de sílica hidrogel TriSyl(R) comercial-mente disponíveis de W.R. Grace (Columbia, MD) é usada. Ver, por exemplo, Pedido dePatente europeu EP 0185 182 A1 e EP 05707 424 A1, que revela o uso de uma quantidadeeficaz de partículas de sílica hidrogel TriSyl(R) para reduzir a quantidade de fósforo nos trigli-cérides isentos de goma na preparação de óleos comestíveis, cujo conteúdo está ora incor-porada por referência em sua totalidade, ao presente. Descobriu-se que, uma concentraçãomenor de partículas de sílica hidrogel TriSyl(R) (por exemplo, a relação de massa de partícu-las de sílica para massa ou volume de triglicérides isentos de goma) é necessária para re-duzir a quantidade de fósforo nos triglicérides isentos de goma até um nível desejado devidoàs propriedades de adsorção superiores das partículas de sílica hidrogel TriSyl(R).

Tipicamente os triglicérides isentos de goma são misturados com as partículas ad-sorventes sob pressão atmosférica durante um período de tempo que varia desde cerca de15 minutos a cerca de 45 minutos de modo a remover eficazmente os fosfolipídios e traçosmetálicos dos triglicérides isentos de goma. Em algumas modalidades, a remoção eficaz dofósforo dos triglicérides isentos de goma, usando partículas adsorventes, ocorre dentro deum período de tempo que varia de cerca de 15 minutos a cerca de 20 minutos (por exemplo,tempo de mistura total do contato inicial até o começo de uma etapa de secagem).

Antes de ser colocado em contato com as partícula adsorventes, os triglicérides i-sentos de goma podem ser pré-aquecido até uma temperatura desejada. Alternativamente,os triglicérides podem ser aquecidos após contato com o adsorvente. Qualquer trocador decalor ou vaso dotado de camisa convencional pode ser usado para pré-aquecimento dostriglicérides isentos de goma. Numa modalidade exemplar, os triglicérides isentos de gomasão pré-aquecidos até uma temperatura desejada que varia desde cerca de 60°C a 90°C,preferivelmente de cerca de 70°C a cerca de 80°C.

Seguinte à etapa de mistura, a mistura de triglicérides/partícula adsorvente é seca,tipicamente, para reduzir a quantidade de umidade na mistura até um nível máximo de cercade 0,20% em peso com base num peso total da mistura triglicérides/partícula adsorvente, etipicamente até um máximo de cerca de 0,10% em peso.

Uma vez a mistura de triglicérides/partícula adsorvente ser seca e a quantidade defósforo nos triglicérides isentos de goma ficar reduzida até um nível desejado como aquimencionado, a mistura triglicérides/partícula adsorvente é ainda processada pro meio deuma etapa de filtração.

3. ETAPA DE FILTRAÇÃO

Nos métodos da presente invenção, a mistura triglicérides/partícula adsorventeprossegue para um dispositivo de filtração de modo a separar os triglicérides e as partículasadsorventes. Qualquer tipo de filtro padrão existente tal como um filtro de folha a pressão,filtro de placa & armação, filtro de velas e/ou filtro de membrana pode ser usado nesta eta-pa.

Uma vez separadas as partículas adsorventes podem ser dispostas para uso detécnicas de descarte convencionais. O produto resultante de triglicéride tratado com adsor-vente é ainda processado como a seguir.

4. Etapa de Extração

Nos métodos da presente invenção, o produto triglicéride tratado com adsorvente ésubmetido a uma etapa de extração, onde a quantidade de ácidos graxos livres dentro doproduto triglicéride tratado com adsorvente fica reduzido a um nível desejado. Tipicamentea etapa de extração reduz a quantidades dos ácidos graxos Iivere dentro do produto triglicé-ride tratado com adsorvente, a menos que cerca de 0,30% em peso, com base no peso totaldo produto triglicéride tratado com adsorvente. Convenientemente, a etapa de extração re-duz a quantidade dos ácidos graxos livres dentro do produto triglicéride tratado com adsor-vente até uma quantidade que varia de mais de 0,05% em peso a cerca de 0,20% em peso,preferivelmente, mais de cerca de 0,06% em peso ( ou cerca de 0,07% em peso, ou cercade 0,08% em peso, ou cerca de 0,09% em peso) a cerca de 0,20% em peso (ou cerca de0,19% em peso, ou cerca de 0,18% em peso, ou cerca de 0,17% em peso, ou cerca de0,16% em peso, ou cerca de 0,15% em peso, ou cerca de 0,14% em peso, ou cerca de 0,13% em peso, ou cerca de 0,12% em peso, ou cerca de 0,11% em peso, ou cerca de0,10% m peso) com base no peso total do produto triglicéride tratado com adsorvente.

Uma vantagem da etapa de extração situa-se na redução dos custos e tempo deprodução, quando comparado a um processo de desodorização. Um processo de desodori-zação ou etapa conforme aqui indicado, e como aceito na indústria, envolve, tipicamente, aremoção dos ácidos graxos livres, odor, gosto e impurezas desestabilizantes, bem comocorpos de cor, submetendo-se o óleo a alto vácuo e temperatura usando agitação com va-por sob condições tais que as impurezas são vaporizadas e removidas enquanto o óleopermanece líquido. Processos de desodorização estão descritos nas Patentes U.S.4.613.410, 4.588.745, 4.599.143, 4.601.790, 4.609.500, 4.804.555, 4.971.660, 4.996.071,5.948.209, 6.172.248. e 6.953.499. cuja matéria está ora incorporada por referência ao pre-sente. Um processo de extração conforme aqui empregado, e como aceito na indústria,envolve a remoção dos ácidos graxos livres do óleo sob as condições dadas acima.

Numa modalidade exemplar, o produto triglicéride tratado com adsorvente é intro-duzido numa coluna acondicionada de modo a extrair os ácidos graxos livre do produto tri-glicéride tratado com adsorvente usando um meio de extração. Tipicamente, o produto tri-glicéride tratado com adsorvente e o meio de extração são introduzidos numa coluna acon-dicionada usando uma técnica contra-corrente.. Por exemplo, o produto triglicéride tratadocom adsorvente pode ser introduzido em uma parte superior (por exemplo, um topo) de umacoluna acondicionada e removido de uma parte (por exemplo, uma parte inferior) a colunaacondicionada, enquanto o meio de extração é introduzido a uma parte inferior (por exem-plo, o fundo) da coluna acondicionada e removido de ma parte superior( por exemplo, o to-po) da coluna acondicionada Quntamente com ácidos graxos livres extraídos do produto tri-glicéride tratado com adsorvente).

A coluna acondicionada pode ser qualquer coluna acondicionada convencional co-nhecida na técnica. A coluna acondicionada tem dimensões que permitem uma velocidadede fluxo desejada do produto triglicéride tratado com adsorvente e do meio de extração atra-vés da coluna acondicionada. Deve ficar entendido, que as colunas acondicionadas comqualquer tamanho, área de seção transversal e/ou configuração em seção transversal po-dem ser usadas na presente invenção, desde que a coluna condicionada seja capaz de re-duzir a quantidade de ácidos graxos livres no produto triglicéride tratado com adsorvente atéum nível desejado dentro de uma desejada proporção de tempo.

Tipicamente, a coluna acondicionada é acondicionada com um material de acondi-cionamento de modo a aumentar uma área superficial reativa dentro de uma zona reativa dacoluna acondicionada. Qualquer material de acondicionamento conhecido na técnica podeser empregado nesta modalidade exemplar da presente invenção.

O meio de extração pode ser qualquer meio capaz de remover os ácidos graxos Ii-vres do produto triglicéride tratado com adsorvente. Meios de extração adequados incluem,sem limitação, solvente, gases, vapor, etc. Numa modalidade exemplar, o meio de extraçãocompreende vapor.

Numa modalidade desejada, a coluna acondicionada está equipada com um siste-ma a vácuo o qual permite que a etapa de extração ocorra em uma pressão do sistema a-baixo da pressão atmosférica. Por exemplo, a pressão do sistema da coluna acondicionadapode variar desde cerca de (1 mbar) = 0,1 KPa a cerca de (30 mbar) = 3 KPa1 tipicamente,de cerca de (1 mbar) = 0,1 KPa a cerca de (20 mbar) = 2 KPa1 e mais tipicamente de cercade (1 mbar) = 0,1 KPa a cerca de (10 mbar) = 1 KPa1 e até mesmo mais tipicamente, decerca de (1 a cerca de 5 mbar) = 0,1 KPa a cerca de 0,5 KPa. Numa modalidade exemplar,a coluna acondicionada usando vapor com uma temperatura de cerca de 260°C como omeio de extração, possui uma pressão de sistema de cerca de 3 mbar = 0,3 KPa.

Antes de colocar em contato com o meio de extração, o produto triglicéride tratadocom adsorvente pode ser pré-aquecido até uma temperatura desejada usando qualquer tro-cador de calor ou vaso encamisado convencional. Numa modalidade exemplar o produtotriglicéride tratado com adsorvente é pré-aquecido a uma temperatura desejada variandodesde cerca de 240°C a cerca de 280°C, preferivelmente de cerca de 240°C a cerca de260°C.

Nesta etapa, uma quantidade controlada do meio de extração é misturado com oproduto triglicéride tratado com adsorvente. Velocidades do fluxo de ambos, o meio de ex-tração e o produto triglicéride tratado com adsorvente podem ser ajustadas de modo a re-duzir eficazmente a quantidade de ácidos graxos livres no produto triglicéride tratado comadsorvente até um nível desejado (por exemplo, tipicamente de cerca de 0,01% em peso acerca de 0,04% em peso).

Tipicamente, velocidades de fluxo de ambos, o meio de extração e o produto trigli-céride tratado com adsorvente podem ser ajustadas de modo a reduzir eficazmente a quan-tidade de ácidos graxos livres no produto triglicéride tratado com adsorvente a menos quecerca de 0,30% em peso (por exemplo, tipicamente de cerca de 0,04% em peso a cerca de0,25% em peso, e mais tipicamente de cerca de 0,5% em peso a cerca de 0,20% em peso)(com base num peso total do produto triglicéride tratado com adsorvente) em menos quecerca de 60 minutos (por exemplo, uma quantidade média por exemplo, um mililitro do pro-duto triglicéride tratado com adsorvente está em contato com o meio de extração duranteum período de tempo menor que cerca de 60 minutos) (ou menos que cerca de 50 minutosou menos que cerca de 40 minutos, ou menos que cerca de 30 minutos, ou menos que cer-ca de 20 minutos, ou menos que cerca de 10 minutos, ou menos que 5 minutos ou menosque 4 minutos ou menos que 3 minutos ou menos que 2 minutos, ou menos que 1 minuto).Numa outra modalidade exemplar, velocidades de fluxo de ambos o meio de extração e oproduto triglicéride tratado com adsorvente podem ser ajustadas de modo a reduzir eficaz-mente, a quantidade dos ácidos graxos livres no produto triglicéride tratado com adsorventeem menos que cerca de 0,30% em peso (por exemplo, tipicamente de cerca de 0,04% empeso a cerca de 0,25% em peso, mais tipicamente de cerca de 0,04% em peso a cerca de0,20% em peso (com base num peso total do produto triglicéride tratado com adsorvente)em menos que cerca de 1 minuto (por exemplo, uma quantidade média por exemplo, ummililitro do produto triglicéride tratado com adsorvente fica em contato com o meio de extra-ção durante um período de tempo menos que cerca de 1 minuto).

Em modalidades que utilizam uma coluna acondicionada, o tempo de contato entreo produto triglicéride tratado com adsorvente e o meio de extração pode ser determinadopelo tempo de residência do produto triglicéride tratado com adsorvente dentro da coluna.Para uma coluna acondicionada com uma primeira extremidade e uma segunda extremida-de oposta à primeira extremidade, com o produto triglicéride tratado com adsorvente sendointroduzido na primeira extremidade, deixando a segunda extremidade e o meio de extraçãosendo introduzido na segunda extremidade e deixando a primeira extremidade, a quantidadede ácidos graxos livres no produto triglicéride tratado com adsorvente pode ficar reduzia auma quantidade menos que cerca de 0,30% em peso (por exemplo, tipicamente de cerca de0,04% em peso a cerca de 0,2% em peso, mais tipicamente de cerca de 0,04% em peso acerca de 0,20% em peso) com base num peso total do produto triglicéride tratado com ad-sorvente) em menos que cerca de 60 minutos (por exemplo, uma quantidade média do pro-duto triglicéride tratado com adsorvente fica dentro e através da coluna em menos que cercade 60 minutos), (ou menos que cerca de 50 minutos, ou menos que cerca de 40 minutos, oumenos que cerca de 30 minutos, ou menos que cerca de 20 minutos, ou menos que cercade 10 minutos, ou menos que cerca de 5 minutos ou menos que cerca de 4 minutos, ou me-nos que cerca de 3 minutos, ou menos que cerca de 2 minutos, ou menos que cerca de 1minuto).

Uma vez a quantidade de ácidos graxos livres no produto triglicéride tratado comadsorvente atingir um nível desejado, o precursor de combustível biodiesel pode ser arma-zenado para uso futuro ou ser ainda processado para converter o precursor de combustívelbiodiesel em combustível biodiesel como abaixo descrito.

Il Métodos de Produção de Combustível biodiesel

A presente invenção dirige-se ainda a métodos de produção combustível biodiesel.

Um tal processo pode ser realizado como descrito na Patente U.S. n°s. 5.525.126,5.532.392, 5.578.090, 5.713.965, 5.308.365, 6.015.440 e 6.447.557. sendo que toda a maté-ria está ora incorporada a título de referência.

A. Etapas para Produção de Combustível biodiesel

as etapas a seguir podem ser usadas para produzir combustível biodiesel da pre-sente invenção.

1. Etapa de Transesterificação

O precursor de combustível biodiesel produzido usando as etapas de processo su-pracitadas, pode ser ainda processado de modo a produzir um combustível biodiesel: Nestamodalidade, o precursor de combustível biodiesel é submetido a uma etapa de transesterifi-cação que converte o precursor de combustível biodiesel em moléculas de éster e glicerinamenores. Uma etapa de transesterificação típica envolve uma reação como se demonstraabaixo:

<formula>formula see original document page 11</formula>

onde R1 , R2 e R3 são cada qual, independentemente um grupo alquila com cercade 3 a cerca de 22 átomos de carbono (tipicamente de cerca de 12 a cerca de 18 átomos decarbono), e R4 é um grupo alquila com cerca de 1 a cerca de 4 átomos de carbono (mais15 tipicamente de cerca de 1 a cerca de 2 átomos de carbono).

Como se vê na reação de transesterificação supra, três moles de ésteres de alquilainferiores (ou seja, combustível biodiesel) podem ser produzidos de u mol de precursor decombustível biodiesel. Na reação supra, é usado um catalisador para iniciar a reação. Tipi-camente, catalisadores usados numa reação de transesterificação são selecionados de áci-dos e bases. Catalisadores adequados incluem, sem limitação, NaOH, KOH e NaOCH3.

A reação supra sugere que, três moles de um álcool alquílico inferior são reagidosco um mol do triglicéride. Contudo, é mais comum que mais de três moles do álcool alquílicoinferior seja usado, e mais comum ainda que cerca de seis moles de álcool alquílico inferiorseja usado por mol do triglicéride de modo a guiar a reação no sentido do éster alquíli-co/glicerina da reação.

Seguinte à reação de transesterificação, a glicerina é separada dos ésteres alquíli-cos inferiores usando técnicas de separação convencionais.

2. Etapa de Separação

Os ésteres alquílicos produzidos usando as etapas de processo supracitadas, sãoseparados da glicerina e quaisquer outros subprodutos da reação e/ou reagentes, usandotécnicas de separação convencionais. Tipicamente, os ésteres alquílicos são separados daglicerina via técnicas de separação convencionais incluem, sem limitação, sedimentação,centrifugação, separação com membrana, destilação molecular e super-fracionamento.

Lavagem/Limpeza

A seguir é ésteres de alquila são limpos ou purificados para remover subprodutosou impurezas (por exemplo, sabões), de modo a preparar um precursor de combustível bio-diesel que seja adequado para produção do combustível biodiesel (por exemplo, que seconforme as condições ASTM 6751 e DIN EN 14214). Os resultantes ésteres de alquila po-dem ser empregados como um combustível biodiesel em motores a combustão.

B. Método Exemplar para Produção de Combustível BiodieselUm método exemplar de produção de combustível biodiesel de acordo com a pre-sente invenção está ilustrado nas Figuras 1a-1C. Como se vê na Figura 1A, o método e-xemplar 10, inicia-se no bloco 100, e prossegue até etapa 101, onde os triglicérides brutossão submetidos a um processo de extração de goma convencional tal como quaisquer pro-cessos de extração de goma supracitados. Conforme aqui empregado, o teor de fósforo dostriglicérides brutos é reduzido até um nível abaixo de cerca de 50 ppm num processo deextração de goma típico, tal como aqueles supracitados. Da etapa 101, o método exemplar10, prossegue até etapa 102, onde os triglicérides isentos de goma são pré-aquecidos atéuma temperatura de cerca de 70 a cerca de 90°C usando a coluna acondicionada ou umtocador de calor convencional. Por exemplo, vapor ou algum outro fluido aquecido (por e-xemplo, água quente, o vapor que deixa o trocador de calor 31 mostrado na Figura 2 ou amistura vapor/ácido graxo livre que deixa a coluna acondicionada 33 mostrada na Figura 2),podem ser usados para aquecer os triglicérides isentos de goma usando u trocador de calor.Da etapa 102, o método exemplar 10 prossegue até etapa 103, onde os triglicérides isentosde goma pré-aquecidos são adicionados a um vaso de msituraçao. Da etapa 103, o métodoexemplar 10 prossegue até etapa 104, onde adiciona-se o adsorvente ao vaso de mistura-ção contendo os triglicérides isentos de goma. DA etapa 104, o método exemplar 10 pros-segue até a etapa 105, onde a quantidade de fósforo nos triglicérides isentos de goma pré-aquecidos é monitorada usando equipamento de controle do processo convencional.

Uma vez a quantidade de fósforo nos triglicérides isentos de goma pré-aquecidosfor determinada na etapa 105, o método exemplar 10 prossegue até o bloco de decisão 106.No bloco de decisão 106, é feita uma determinação pelo equipamento de controle de pro-cesso, fique a quantidade de fósforo nos triglicérides isentos de goma pré-aquecidos abaixode 10 ppm, tipicamente abaixo de cerca de 5 ppm. Caso seja feita uma determinação nobloco de decisão 106 de que a quantidade de fósforo nos triglicérides isentos de goma pré-aquecidos não está abaixo de cerca de 10 ppm, mais tipicamente, abaixo de 5 ppm, o méto-do exemplar 10 retorna para a etapa 104, prosseguindo como acima. Caso seja feita umadeterminação no bloco de decisão 106 de que a quantidade de fósforo nos triglicérides isen-tos de goma pré-aquecidos está abaixo de cerca de 10 ppm, o método exemplar 10 prosse-gue até o bloco de decisão 107.

No bloco de decisão 107, é feita uma determinação pelo equipamento de controlede processo, de que a quantidade de fósforo nos triglicérides isentos de goma está dento deuma faixa desejada de cerca de 5 ppm a cerca de 10 ppm. Caso seja feita uma determina-ção no bloco de decisão 107 de que a quantidade de fósforo nos triglicérides isentos de go-ma pré-aquecidos não está dentro de uma faixa desejada desde cerca de 5 ppm a cerca de10 ppm, o método exemplar 10 retorna para a etapa 104 e prossegue como descrito acima.Caso seja feita uma determinação no bloco de decisão 107 de que a quantidade de fósforonos triglicérides isentos de goma pré-aquecidos está dentro de uma desejada faixa desdecerca de 5 ppm a cerca de 10 ppm, o método exemplar 10 prossegue até a etapa 108.

Na etapa 108 do método exemplar 10, a adição do adsorvente para o vaso de mis-turação é interrompida. Da etapa 108, o método exemplar 10 prossegue até a etapa 109,onde os triglicérides deficientes de fosfolipídios são separados das partículas adsorventesusando uma etapa de filtração como descrito supra resultando num produto triglicéride isen-to de adsorvente. DA etapa 109, o método exemplar 10 prossegue até etapa 110, onde oproduto triglicéride isento de adsorvente é pé-aquecido até uma temperatura desejada vari-ando desde cerca de 240°C até cerca de 260°C. Da etapa 110, o método exemplar 10 pros-segue até etapa 111, onde o produto triglicéride isento de adsorvente pré-aquecido é intro-duzido numa coluna acondicionada. Como acima, é desejável para o produto triglicérideisento de adsorvente pré-aquecido ser introduzido numa parte superior ou ao topo da colunaacondicionada e saia por uma parte inferior ou fundo da coluna acondicionada. Numa mo-alidade desejada, o produto triglicéride isento de adsorvente pré-aquecido ingressa numaparte superior da coluna acondicionada e é espalhado para baixo sobre o material de acon-dicionamento dentro da coluna acondicionada (ver por exemplo, Figura 2, o aparelho exem-plar 20 compreendendo a montagem de pulverização 34 dentro da coluna acondicionada33).

Da etapa 111, o método exemplar 10 prossegue até a etapa 112 mostrada na Figu-ra 1B, onde um meio de extração é introduzido à coluna acondicionada. Como acima, éconveniente para o meio de extração ser introduzido numa parte inferior ou no fundo da co-luna condicionada e saia por uma parte superior ou topo da coluna acondicionada (junta-mente com os ácidos graxos livre extraídos do produto triglicéride isento de adsorvente pré-aquecido). Numa modalidade desejada, o meio de extração ingressa à parte inferior da co-luna acondicionada e é distribuído uniformemente por toda a configuração em seção trans-versai da coluna acondicionada, de modo a deslocar-se para cima, no sentido do material deacondicionamento dentro da coluna acondicionada (ver por exemplo, Figura 2, aparelho e-xemplar 20 compreendendo a montagem de distribuição do meio de extração 36 dentro dacoluna acondicionada 33).

Da etapa 112, o método exemplar 10 prossegue até a etapa 113, onde a quantida-de de ácidos graxos livres dentro do produto triglicéride isento de adsorvente pré-aquecidoque deixa a coluna acondicionada é monitorado usando equipamento de controle de pro-cesso convencional Uma vez a quantidade de ácidos graxos livres dentro do produto trigli-céride isento de adsorvente pré-aquecido que deixa a coluna acondicionada ser determina-da na etapa 113, o método exemplar 10 prossegue até o bloco de decisão 114, onde é feitauma determinação pelo equipamento de controle de processo, se a quantidade de ácidosgraxos livre dentro do produto triglicéride isento de adsorvente pré-aquecido que deixa acoluna acondicionada está abaixo de cerca de 0,20% em peso com base num peso total doproduto que deixa a coluna acondicionada. Caso for feita uma determinação no bloco dedecisão 114 de que a quantidade de ácidos graxos livres dentro do produto triglicéride isentode adsorvente pré-aquecido que deixa a coluna acondicionada não está abaixo de cerca de0,20% em peso o método exemplar 10 prossegue até etapa 115, onde a velocidade de fluxodo produto triglicéride isento de adsorvente pré-aquecido que deixa a coluna acondicionadanão está abaixo de cerca de 0,20% em peso o método exemplar 10 prossegue até etapa115, onde a velocidade de fluxo do produto triglicéride isento de adsorvente pré-aquecidoque ingressa na coluna acondicionada é reduzido e/ou a velocidade de fluxo do meio deextração que ingressa na coluna acondicionada é aumentada. DA etapa 115, o método e-xemplar 10 retorna ao bloco de decisão 114 e prossegue como descrito acima.

Caso seja feita uma determinação no bocó de decisão 114 de que a quantidade dosácidos graxos livre dentro do produto triglicéride isento de adsorvente pré-aquecido que dei-xa a coluna acondicionada está abaixo de cerca de 0,20% em peso com base num pesototal do produto que deixa a coluna acondicionada, o método exemplar 10 prossegue até obloco de decisão 116, onde é feita uma determinação pelo equipamento de controle do pro-cesso de que a quantidade dos ácido graxos livres dentro do produto triglicéride isento deadsorvente pré-aquecido que deixa a coluna embalada está abaixo de cerca de 0,08% empeso com base num peso total do produto que sai da coluna acondicionada. Caso seja feitauma determinação no bloco de decisão 116 de que a quantidade dos ácidos graxos livredentro do produto triglicéride isento de adsorvente pré-aquecido que sai da coluna embaladaestá abaixo de cerca de 0,08% em peso o método exemplar 10 prossegue até etapa 117,onde a velocidade de fluxo do produto triglicéride isento de adsorvente pré-aquecido queingressa na coluna acondicionada é aumentada e/ou a velocidade de fluxo do meio de ex-tração que ingressa na coluna acondicionada é diminuído. Da etapa 117, o método exem-plar 10 prossegue até o bloco de decisão 118. Caso seja feita uma determinação no blocode decisão 116 de que a quantidade de ácido graxos livres dentro do produto triglicérideisento de adsorvente pré-aquecido que deixa a coluna acondicionada não está abaixo decerca de 0,08% em peso, o método exemplar 10 prossegue diretamente até o bloco de de-cisão 118.

No bloco de decisão 118, é feita uma determinação pelo equipamento de controlede processo se a quantidades dos ácidos graxos livre dentro do produto triglicéride isento deadsorvente pré-aquecido que deixa a coluna acondicionada está dentro de uma faixa dese-jada de cerca de 0,08 a cerca de 0,20% em peso com base num peso total do produto quedeixa a coluna acondicionada. Caso seja feita uma determinação no bloco de decisão 118de que a quantidade de ácidos graxos livres dentro do produto triglicéride isento de adsor-vente pré-aquecido que sai da coluna embalada não está dentro de uma faixa desejada decerca de 0,08 a cerca de 0,20% em peso, o método exemplar 10 retorna ao bloco de deci-são 114 e prossegue como descrito supra. Caso seja feita uma determinação no bloco dedecisão 118, de que a quantidade de ácidos graxos livres dentro do produto triglicéride isen-to de adsorvente pré-aquecido que deixa a coluna acondicionada está dentro de uma faixadesejada de cerca de 0,08 a cerca de 0,20% em peso um precursor de combustível biodie-sel é preparado e o método exemplar 10 prossegue até o bloco de decisão 119.

No bloco de decisão 119, é feita uma determinação por um operador do equipa-mento se o precursor de combustível biodiesel resultante deve ser armazenado para usofuturo. Caso seja feita uma determinação no bloco de decisão 119 de que o precursor decombustível biodiesel deve ser armazenado para uso futuro, o método exemplar 10 prosse-gue até a etapa 120, onde o precursor de combustível biodiesel é armazenado para usofuturo. O precursor de combustível biodiesel pode ser armazenado em qualquer recipienteadequado par armazenagem de precursor de combustível biodiesel (por exemplo, um vasode aço inoxidável ou de plástico). Da etapa 120, o método exemplar 10, prossegue até obloco final 121, onde o método exemplar 10 termina.

Voltando ao bloco de decisão 119, caso seja feita uma determinação de que o pre-cursor de combustível biodiesel não deve ser armazenado para uso futuro, o método exem-plar 10 prossegue até a etapa 122 (mostrada na Figura 1C), onde o precursor de combustí-vel biodiesel é introduzido a um vaso de reação. DA etapa 122, o método exemplar 10 pros-segue até etapa 123, onde um ou mais álcoois de alquila inferiores (por exemplo, metanol,etanol, ou uma combinação destes) e um catalisador são introduzidos ao vaso de reação.DA etapa 123, o método exemplar 10 prossegue até a etapa 124, onde o progresso da rea-ção entre o precursor de combustível biodiesel e o/os álcool/álcoois de alquila inferior/es émonitorado usando equipamento de controle operacional convencional. Por exemplo, o e-quipamento de controle de processo pode ser empregado para monitorar a concentração deum ou mais reagentes e/ou um ou mais produtos de reação.

Uma vez o progresso da reação ser determinado na etapa 124, o método exemplar10 prossegue até o bloco de decisão 125, onde é feita uma determinação pelo equipamentode controle de processo se a reação está completa até um desejado grau (por exemplo, atéa conversão completa do precursor de combustível biodiesel em um ou mais ésteres de al-quila inferiores). Caso se determine no bloco de decisão 125 que a reação não prosseguiuaté um desejado grau, o método exemplar 10 retorna para a etapa 123 e prossegue comodescrito acima. Caso se determina no bloco de decisão 125 que a reação prosseguiu até umgrau desejado, o método exemplar 10 prossegue até a etapa 126, onde a mistura de reaçãocontendo um ou mais ésteres de alquila inferiores e glicerina (e quaisquer reagentes nãoreagidos) são introduzido numa unidade de separação. DA etapa 126, o método exemplar10 prossegue até etapa 127, onde o um ou mais ésteres de alquila inferiores soa separadosda glicerina (e quaisquer reagentes não reagidos) formando um combustível biodiesel.

O combustível biodiesel resultante pode ser armazenado em qualquer contêineradequado para armazenagem de combustível biodiesel (por exemplo, um vaso de aço ino-xidável ou de plástico) e deve conformar-se a ASTM D 7651 e/ou DIN EN 14214. DA etapa127, o método exemplar 10 prossegue até o bloco final 128, onde o método exemplar 10termina.

Como se vê no método exemplar 10 o precursor de combustível biodiesel e o com-bustível biodiesel da presente invenção podem ser produzidos num processo contínuo comodescrito supra. Contudo, deve-se entender que uma ou mais etapas do método supracitadono método exemplar 10, poderiam ser realizadas numa etapa de processo em batelada,embora um processo contínuo seja desejado. A despeito de se o método é um processo embatelada ou contínuo, deve-se observar que, o método apresentado de produção de precur-sor de combustível biodiesel ou combustível biodiesel não compreender ou requer quaisqueretapas de lavagem ou uma etapa de desodorização. Portanto, o método revelado de produ-ção de precursor de combustível biodiesel ou combustível biodiesel gera uma quantidademínima de efluente aquoso, não requer equipamentos caros necessários para uma etapa dedesodorização, e não requer tempos de residência necessários em outros processos taiscomo os processos usados na produção de óleo comestível (por exemplo, os tempos deresidência necessários para se desodorizar um óleo comestível).

Embora um sistema de vácuo não esteja mostrado na Figura 1, o aparelho exem-plar 20 poderia ainda compreender um sistema de vácuo como descrito supra. Tipicamente,uma ou mais etapas de processo do método apresentado de produção de um precursor decombustível biodiesel e/ou combustível biodiesel são realizadas sob um vácuo. Por exem-plo, um sistema de vácuo pode ser usado para secar a mistura partículas adsorven-tes/mistura de triglicéride antes da etapa de filtração supracitada usando uma pressão desistema de cerca de 50 mbars = 5 Kpa1 embora um sistema de vácuo posa ser usado juntocom a coluna acondicionada de modo a produzir-se uma pressão negativa muito alta, tipi-camente cerca de 3 mbars = 0,3 Kpa1 enquanto se remove os ácidos graxos livres do produ-to triglicéride isento de adsorvente.

Ill Aparelho para Produção de Precursores de combustível biodiesel e Combustívelbiodiesel

A presente invenção dirige-se ainda a um aparelho capaz de ser usado na produ-ção de um precursor de combustível biodiesel e combustível biodiesel. Numa modalidadeexemplar, o aparelho para produção do precursor de combustível biodiesel compreende umvaso de misturação adequado para colocar os triglicérides isentos de goma em contato comuma série de partículas adsorventes; um vaso de secagem em linha com o vaso de mistura-ção, um dispositivo de filtração em linha com o vaso de secagem, onde o dispositivo de fil-tração é adequado para separar os triglicérides deficientes de fosfolipídios da série de partí-culas adsorventes, e uma coluna acondicionada em linha com o dispositivo de filtração, on-de a coluna acondicionada é adequada para transferência de massa contracorrente entreum produto triglicéride tratado com adsorvente e um meio de extração. De modo a conver-ter o precursor de combustível biodiesel em combustível biodiesel,m o aparelho tambémpode incluir um vaso de reação em linha com um tanque de armazenagem de precursor decombustível biodiesel, onde o vaso de reação é adequado para reagir um precursor decombustível biodiesel com um ou mais álcoois de alquila inferiores, e uma unidade de sepa-ração em linha com o vaso de reação, onde a unidade de separação é adequada para re-mover glicerina ( e quaisquer reagentes não reagidos ou subproduto) dos ésteres de alquilade ácido graxo de modo a formar um combustível biodiesel.

Como se vê na figura 2, o aparelho exemplar 20 compreende os seguintes compo-nentes: recipiente de armazenagem de triglicérides isentos de goma 21, primeiro trocador decalor 22, recipiente de armazenagem das partículas adsorventes 23, válvulas em um sentido24 e 25 para controle da velocidade de fluxo dos triglicérides isentos de goma e das partícu-las adsorventes, respectivamente, no vaso de misturação 27, primeira unidade de controlede processo 28 para monitorar a quantidade de fósforo nos triglicérides isentos de gomadentro do vaso de misturação 27 e proporcionar regeneração à válvula de um sentido 25,unidade de filtração 29, unidade de armazenagem de despejo de adsorvente 30, segundotrocador de calor 31, válvula de um sentido 32 para controle da velocidade de fluxo do pro-duto triglicéride tratado com adsorvente pré-aquecido para a coluna acondicionada 33, vál-vula de um sentido 37 para controle da velocidade de fluxo do meio de extração (por exem-plo, vapor) para a coluna acondicionada 33; segunda unidade de controle de processo 38para monitorar a quantidade dos ácidos graxos livres no produto triglicéride tratado com ad-sorvente que deixa a coluna acondicionada 33 e providenciar regeneração às válvulas deúnico sentido 32 e 37, uma válvula T de um sentido para controle doa velocidade de fluxo doprecursor de combustível biodiesel para o vaso de reação 41 ou recipiente de armazenagemdo precursor de combustível biodiesel 40, recipiente de armazenagem de álcool 42, recipi-ente de armazenagem do catalisador 43, válvulas de um sentido 44 e 45 para controle davelocidade de fluxo do álcool e catalisador respectivamente, para o vaso de reação 41, ter-ceira unidade de controle de processo 46 para monitorar o progresso da reação dentro dovaso de reação 41 e providenciar regeneração às válvulas de um sentido 39 e 44 (e, opcio-nalmente a válvula de um sentido 45), unidade de separação 47 para separar o combustívelbiodiesel da glicerina e quaisquer reagentes não reagidos, reclamação de glicerina e/ou re-cipiente de despejo 48, e recipiente para armazenagem de combustível biodiesel 49.

A unidade geradora de vapor 26 pode ser empregada para fornecer vapor ao pri-meiro trocador de calor 22, segundo trocador de calor 31 e coluna acondicionada 33. Emalgumas modalidades,a unidade geradora de vapor 26 é usada para fornecer vapor a umsegundo trocador de calor 31 e coluna acondicionada 33, enquanto um outro fluido aquecido(por exemplo, vapor que deixa o segundo trocador de calor 31 ou precursor de combustívelbiodiesel que deixa a coluna acondicionada 33) é usado no primeiro trocador de calor 22para pré-aquecer os triglicérides isentos de goma. Adicionalmente, embora não mostradona Figura 2, o vapor que sai da coluna acondicionada 33 pode ser ainda processado de mo-do a separar o vapor dos ácidos graxos livres em seu interior.

Como mostrado na Figura 2, a coluna acondicionada 33, compreende convenien-temente, montagem de pulverização 34, na parte superior da coluna acondicionada 33 parapulverizar o produto triglicéride tratado com adsorvente sobre o material de acondicionamen-to 35 dentro de uma região central da coluna acondicionada 33 e retirar o conjunto de distri-buição ao meio 36 numa parte inferior da coluna acondicionada 33 para distribuir uniforme-mente o meio de extração (por exemplo, vapor) por toda uma configuração em seção trans-versai da coluna acondicionada 33 de modo a deslocar para cima no sentido do material deacondicionamento 35 dentro da coluna acondicionada 33.

IV - PRECURSORES DE COMBUSTÍVEL BIODIESEL E COMBUSTÍVELBIODIESEL

A presente invenção dirige-se ainda a um precursor de combustível biodiesel for-mado pelos métodos da presente invenção. O precursor de combustível biodiesel pode sereficientemente produzido sem problemas tais como cor do produto, uma etapa de desodori-zação do produto (ou seja, remover qualquer odor indesejado do produto) e qualquer efluen-te aquoso do processo. O combustível biodiesel produzido pelos métodos da presente in-venção pode ser utilizados em motores a combustão como um substituto para combustíveisconvencionais tais como diesel.

Embora a invenção tenha sido descrita com um número limitado de modalidades,essas modalidades especificas não se destinam a limitar o escopo da independentemente,como de outro modo descrito e reivindicado no presente. Deve ficar evidente aos peritos natécnica portanto, que, com a análise das modalidades exemplares presentes, outras modifi-cações e variações são possíveis. Todas as partes e percentagens nos exemplos bem comono restante do relatório descritivo, estão em peso, a menos que indicado em contrário. Alémdisso, qualquer faixa de números descritos no relatório ou reivindicações, tais como as re-presentando um conjunto determinado de propriedades, unidades de medida, condições,estados físicos ou percentagens, destinam-se a serem incorporados, literalmente, e expres-samente aqui por referência ou de outro modo, qualquer número que se enquadre nessafaixa, incluindo qualquer subconjunto de números dentro de qualquer faixa assim descrita.

Por exemplo, onde quer que uma faixa numérica com um limite inferior, Rl e um limite supe-rior Ru seja apresentada, qualquer número R enquadrando-se dentro da faixa é revelado demodo específico. Particularmente, os números a seguir R dentro da faixa dão especifica-mente revelados: R = Rl + k(Ru - Rl), onde k é a variável que varia de 1% a 100% com umincremento de 1%, por exemplo, k é 1%, 2%, 3%, 4%, 5%.....50%, 51%, 52%..........95%,96%, 97%, 98%, 99% ou 100%. Além dissso, qualquer faixa numérica representada porquaisquer dois valores de R conforme calculado supra também está, de modo específico,descrito. Quaisquer modificações da invenção, além daquelas aqui descritas e apresenta-das, tornar-se-!ao evidentes aos versados na técnica a partir da descrição precedente e de-senhos anexos. Tais modificações pretendem enquadrar-se no escopo das reivindicaçõesapensas.

EXEMPLOS ILUSTRATIVOSOs Exemplos a seguir são dados como ilustrações específicas da invenção reivindi-cada. Deve ficar entendido, contudo, que a invenção não está limitada aos detalhes especí-ficos dados nos Exemplos.

EXEMPLO 1

TRATAMENTO DE TRIGLICÉRIDES ISENTOS DE GOMA COM SÍLICA GEL100 g de óleo são pesados num frasco redondo de duplo gargalo, que é então i-merso em cerca de 1/3 de sua altura num banho de óleo de silicone mantido a 90°C - 100°Ce todo o conteúdo é misturado usando um agitador magnético. A temperatura do banho deóleo é controlada com um termômetro de contato. Após o óleo no frasco ter atingido 70°C(medido som um termômetro Vario) a sílica gel (Trisyl(R) disponível de W. R Grace & Co.Conn), é adicionada e misturada por 15 minutos, enquanto se mantém a temperatura em70°C. O frasco redondo é então totalmente imerso no banho de óleo de silicone e o conteú-do aquecido a 95°C sob vácuo usando uma bomba de água. Após a temperatura atingir90°C - 95°C, o conteúdo é agitado por mais 10 minutos a uma velocidade de misturaçãomáxima enquanto se mantém a temperatura. O frasco é então removido do banho de óleo eo conteúdo deixado resfriar para 80°C. O vácuo é interrompido e o gel de sílica é filtrado doóleo usando um filtro de Buchner. A amostra resultante é medida para fósforo e traços deelementos (por exemplo, Ca, Mg e Fe) são medidos usando um espectrofotômetro ICP.

Níveis de fósforo e traços de elemento (ppm) em óleo de semente de colza ao qualse extraiu a goma ácido antes e após tratamento com sílica

P Mg Fe Ca Óleo de partida 23,7 5,9 0,67 22,4 Óleo tratado 2,4 0,7 0,05 2,5

Níveis de fósforo e traços de elemento (ppm) em óleo de soja ao qual se extraiu agoma ácido antes e após tratamento com sílica

P Mg Ca Óleo de partida 12,0 1,2 1,8 Óleo tratado 2,4 0,7 0,1

Níveis de fósforo e traços de elemento (ppm) em óleo de semente de colza ao qualse extraiu a goma enzimático antes e após tratamento com sílica

P Mg Fe Ca FFA% Óleo de partida 11,2 2,0 0,08 6,02 1,36 Óleo tratado 0,6 0,1 0,04 0,27 1,27

Níveis de fósforo e traços de elemento (ppm) em óleo de soja ao qual se extraiu agoma enzimático antes e após tratamento com sílica P Mg Fe Ca FFA% Óleo de partida 8,6 0,56 0,10 0,79 0,61 Óleo tratado 0,9 0,1 0,05 0,15 0,59

EXEMPLO 2

REMOÇÃO DO ÁCIDO GRAXO LIVRE DOS TRIGLICÉRIDES USANDOPROCESSO DE EXTRAÇÃO

O objetivo principal do processo de extração é a redução do teor de ácido graxo li-vre do óleo, tanto quanto possível (por exemplo, menos que 0,20% em peso). A retirada dacor não é necessária.O processo de extração é o estágio final do refinamento físico dos triglicérides du-rante a produção do precursor de combustível biodiesel de acordo com a invenção. Durantea etapa de extração (evaporação ou desacidificação por destilação) uma ampla faixa de áci-dos graxos indesejados são removidos. Essas substâncias tem uma pressão de vapor maiordo que os triglicérides e podem portanto, ser separadas por destilação a alta temperatura(por exemplo 240 - 260°C) e baixa pressão (por exemplo, 3-6 mmHg), em geral usandovapor como um veículo num tempo relativamente curto (menos que 5 minutos). Um sifãocilíndrico é enchido com nitrogênio líquido e coberto (o nível do nitrogênio líquido deve serverificado eventualmente). Um frasco de fundo redondo de 250 mL é enchido com cerca de100 g de triglicéride tratado como no Exemplo 1. O tubo de liberação de vapor e o tubo ter-mométrico devem ser bem cobertos com óleo. Água (2 - 4% do peso do óleo) é adicionadapara um frasco de reserva de vapor de 250 mL. O nitrogênio é passado através de um tuboexaustor fazendo uma boa agitação do óleo. O óleo é aquecido para 220°C sob constantemanta de nitrogênio. Quando a temperatura do óleo atinge 250°C, o fluxo de nitrogênio édescontinuado e a amostra é removida sob uma pressão de cerca de mmHg durante umperíodo de 5 minutos. A amostra de óleo é resfriada para cerca de 120°C. O fluxo de nitro-gênio é resumido e a bomba de vácuo desligada. Um banho de água é colocado sob a a-mostra de óleo e deixada resfriar para temperatura ambiente. A amostra de óleo é transferi-da sob nitrogênio para uma garrafa de tampa de rosca e mantido no escuro num refrigerador.

A amostra é então testada quanto a seu conteúdo de ácidos graxos livres como noExemplo 1.

Níveis de ácidos graxos livres (% em peso) em óleo de semente de colzaFFA (% em peso)

Óleo isento de goma ácido 0,72

TriSyI tratado 0,65

Após extração 0,14

Os exemplos demonstram que, o processo inventivo e o aparelho presente produ-zem um precursor de biodiesel economicamente viável adequado para produção de biodiesei.

Embora o relatório descritivo tenha sido descrito em detalhe com relação a suasmodalidades específicas, será apreciado pelos versados na técnica, que com o entendimen-to do precedente, pode-se realizar prontamente, alterações, variações e equivalentes a es-sas modalidades apresentadas. Portanto, o escopo da presente invenção deve ser avaliadocomo o das reivindicações apensas, e quaisquer equivalentes das mesmas.

Claims

1. Método de formação de um precursor de combustível biodiesel,CARACTERIZADO pelo fato de compreender as etapas de:colocar em contato triglicérides aos quais foi retirada a goma, com uma série departículas adsorventes para reduzir uma proporção de fósforo nesses triglicérides destituí-dos de goma, de modo a formar triglicérides deficientes de fosfolipídios;separar os triglicérides deficientes de fosfolipídios da referida série de partículasadsorventes para formar um produto de triglicéride tratado com adsorvente; econtatar o produto triglicéride tratado com adsorvente com um meio de remoção afim de reduzir uma proporção dos ácidos graxos livres dentro do produto triglicéride tratadocom adsorvente de modo a formar um precursor de combustível biodiesel, onde esse méto-do não compreende uma etapa de desodorização.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por compreenderadicionalmente a reação do precursor de combustível biodiesel com um ou mais álcoois pa-ra formar ésteres de alquila em combinação com glicerina; eremover a glicerina dos ésteres de alquila para formar um combustível biodiesel.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por compreenderainda uma etapa de secagem após a etapa de colocar em contato e antes da etapa de se-paração.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato da etapade colocar em contato reduzir uma proporção de fósforo dentro dos triglicérides destituídosde goma até uma quantidade que varia desde cerca de 2 ppm a cerca de 10 ppm.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pela etapa de con-tato reduzir uma proporção de ácidos graxos livres dentro do produto triglicéride tratado comadsorvente até uma quantidade que varia de cerca de 0,04% a cerca de 0,20% em pesocom base no peso total de produto triglicéride tratado com adsorvente.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que naetapa de contato, uma quantidade média do produto triglicéride tratado com adsorvente ficaem contato com o meio de remoção durante um período de tempo menor que cerca de 60minutos.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que naetapa de contato, uma quantidade média de produto triglicéride isento de adsorvente fica emcontato com o meio de remoção durante um período menor que cerca de 30 minutos.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que naetapa de contato, uma quantidade média de produto triglicéride isento de adsorvente fica emcontato com o meio de remoção durante um período menor que cerca de 20 minutos.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que naetapa de contato, uma quantidade média de produto triglicéride isento de adsorvente fica emcontato com o meio de remoção durante um período menor que cerca de 10 minutos.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que aetapa de contato é realizada dentro de uma coluna tendo uma primeira extremidade e umasegunda extremidade oposta à primeira extremidade, o referido produto triglicéride tratadocom adsorvente é introduzido à primeira extremidade e deixa a segunda extremidade, refe-rido meio de remoção é introduzido para a segunda extremidade e deixa a primeira extremi-dade, onde uma quantidade média do produto triglicéride isento de adsorvente fica na refe-rida coluna por um período de tempo inferior a cerca de 60 minutos.

11. Método de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que oprecursor de combustível biodiesel tem uma cor e um odor a triglicéride.

12. Precursor de combustível biodiesel CARACTERIZADO pelo fato de ser formadopelo método definido enrquaisquer reivindicações 1 a 11.

13. Combustível biodiesel CARACTERIZADO pelo fato de ser formado pelo métododefinido nas reivindicações 1-8.

14. Método, de acordo com quaisquer reivindicações 1-8, CARACTERIZADO porcompreender ainda a etapa de:utilizar o referido combustível biodiesel num motor de combustão.

15. Método de formar um precursor de combustível biodiesel CARACTERIZADOpor compreender as etapas de:colocar em contato os triglicérides destituídos de goma com uma série de partículasadsorventes para reduzir uma proporção de fósforo nesses triglicérides destituídos de goma,de forma ter-se triglicérides deficientes de fosfolipídios tendo mais que cerca de 1 ppm acerca de 10 ppm de fósforo;separar os triglicérides deficientes de fosfolipídios da série de partículas adsorven-tes para formar um produto triglicéride isento de adsorvente; econtatar o produto triglicéride isento de adsorvente com um meio de remoção a fimde reduzir uma proporção de ácidos graxos livres dentro do produto triglicéride isento deadsorvente de modo a formar um precursor de combustível biodiesel, onde uma quantidademédia do produto triglicéride isento de adsorvente fica em contato com o meio de remoçãodurante um período de tempo inferior a cerca de 5 minutos.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato do pre-cursor de combustível biodiesel ter de cerca de 0,04 a cerca de 0,20% em peso de ácidosgraxos livres com base no peso total do referido precursor de combustível biodiesel.

17. Precursor de combustível biodiesel, CARACTERIZADO pelo fato de ser forma-do pelo método de acordo com quaisquer reivindicações 15 a 16.

18. Método de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO por compreen-der adicionalmente a etapa de:reagir o precursor de combustível biodiesel com um ou mais álcoois para formar és-teres de alquila em combinação com glicerina; eremover a glicerina dos ésteres de alquila para formar um combustível biodiesel.

19. Aparelho, CARACTERIZADO pelo fato de realizar o método de acordo comquaisquer reivindicações 1 a 11, 15, 16, e 18

20. Aparelho capaz de formar um precursor de combustível biodiesel,CARACTERIZADO por compreender:um vaso de mistura adequado para colocar em contato triglicérides destituídos degoma com uma série de partículas adsorventes para reduzir uma proporção de fosfolipídiosnesses triglicérides destituídos de goma, de modo a formar triglicérides deficientes de fosfo-lipídios;um dispositivo de filtração em linha com o vaso de mistura, vaso de secagem, taldispositivo de filtração adequado para separar os triglicérides deficientes de fosfolipídios dareferida série partículas adsorventes para formar um produto triglicéride tratado com adsor-vente; euma coluna acondicionada em linha com o dispositivo de filtração, referida colunaacondicionada adequada para contato do produto triglicéride tratado com adsorvente comum meio de remoção a fim de reduzir uma proporção dos ácidos graxos livres dentro doproduto triglicéride tratado com adsorvente de modo a formar um precursor de combustívelbiodiesel, onde esse aparelho não compreende um desodorizante.

21. Aparelho de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO por compreen-der ainda:um vaso de reação em linha com a coluna acondicionada, referido vaso de reaçãoadequado para reagir o precursor de combustível biodiesel com um ou mais álcoois paraformar ésteres de alquila em combinação com glicerina; euma unidade de separação em linha com o vaso de reação, referida unidade de se-paração adequada para remover a glicerina dos ésteres de alquila para formar um combus-tível biodiesel.

22. Aparelho de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pro compre-ender ainda;uma secadora a vácuo ou alvejante a vácuo em linha com o vaso de misturaçãosendo esse dispositivo de filtração adequado para secar os triglicérides deficientes de fosfo-lipídios e as partículas adsorventes.

23. Aparelho de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO por compre-ender ainda:pelo menos um contêiner de armazenagem em linha com a coluna acondicionada,referido pelo menos um vaso de armazenagem adequado para armazenar o precursor decombustível biodiesel, o combustível biodiesel, ou ambos.

24. Aparelho de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO por compreen-der ainda:um sistema vácuo em linha com a referida coluna acondicionada adequado parapropiciar uma pressão ao sistema menor que a pressão atmosférica dentro da coluna acon-dicionada.

25. Aparelho de acordo com a reivindicação 23, CARACTERIZADO pela pressãodo sistema ser de cerca de 1 mbar a cerca de 10 mbar.

26. Método de formação de um precursor de combustível biodiesel, referido méto-do CARACTERIZADO por compreender as etapas de:colocar em contato triglicérides deficientes de goma, com uma série de partículasadsorventes a fim de reduzir uma proporção de fósforo nesses triglicérides deficientes degoma, de modo a formar triglicérides deficientes de fosfolipídios com mais de cerca de 2ppm a cerca de 10 ppm de fósforo; econverter referidos triglicérides deficientes de goma num precursor de combustívelbiodiesel.