准备好可再生能源

由于可再生柴油生产商采购一系列低质量、低碳的原料,他们正在利用生物柴油经验丰富的预处理技术供应商来提供现场和场外的定制原料制备解决方案。

随着全球可再生柴油产量的增加,关于维持数十亿加仑新的和提议的生物质柴油所需原料的可用性和价格的无数问题正在受到严格审查。从用过的食用油 (UCO) 和蒸馏玉米油 (DCO) 到牛脂和精选的白色油脂,这些低 CI(传统上低成本)的烹饪、食品加工和玉米乙醇生产的副产品不仅需求超高今年夏天,但在重新调整价值和控制的门槛上。

与此同时,在幕后工作,使这些投入适用于可再生柴油,拥有数十年生物柴油预处理经验的技术公司正在充分利用其原料和工艺知识来创建可清理废物和初榨油以进行加工的系统。在北美、欧洲、亚洲和其他地方,Desmet Ballestra、Crown Iron Works 和 BDI-BioEnergy International 等公司正在设计和建造定制的预处理平台,以满足繁重的加氢处理规范。这些专门的投入物清洁方案是多年来生物柴油生产中使用的技术和纯化步骤的新迭代,但现在经过改进以减少额外的关键污染物。

BDI 的技术销售经理西奥弗里德里希 (Theo Friedrich) 表示,在指出哪些不是之前,先了解可再生柴油和生物柴油预处理的相似之处,是有帮助的。“每种应用的基本处理是相同的,”他说,并解释说生物柴油和可再生柴油应用都会去除明显的杂质,例如聚乙烯颗粒,否则会堵塞过滤器、管道和热交换器。

Crown Iron Works 液体部门全球商务总监 Bill Morphew 同意可再生柴油预处理与生物柴油预处理具有协同作用,并且已将行业知识自然地分层到不断增长的生产部分。“虽然人们对生物柴油的兴趣和数量仍然相当可观,但建筑活动已经趋于平稳,而对可再生柴油的兴趣却猛增,”他说,并补充说 Crown 现在在其位于明尼苏达州的总部拥有一个主要专注于可再生柴油的专门团队。

迪斯美巴拉斯特 (Desmet Ballestra) 也围绕其数十年的生物柴油经验构建了其可再生柴油预处理系统。这家总部位于德国的公司拥有活跃的北美分部,在全球设计和建造了 125 多个生物柴油工厂。“生物柴油基本上是从初榨油开始的,随着行业的成熟,生产商不得不采用更多的低质量原料,”Desmet Ballestra North America 总裁兼首席执行官 Blake Hendrix 说。“本质上,我们的预处理技术是在应对这些生产挑战的基础上发展起来的。”

Hendrix 说,十多年前,Desmet Ballestra 意识到人们对加氢处理植物油 (HVO) 或主要由初榨油制成的可再生柴油的兴趣正在增加。“这与我们已经在做的工作是一致的,”他说。“我们很早就参与进来了,世界上可能只有一家公司拥有比我们今天更多的可再生柴油预处理技术——那就是 Neste,它自己处理预处理。”

值得注意的是,Desmet Ballestra 已为知名炼油厂安装了可再生柴油预处理系统,例如位于路易斯安那州 Norco 的 Diamond Green Diesel(目前已扩展至 675 MMgy)和 Eni(一家意大利石油公司,该公司在威尼斯拥有一座现有的可再生柴油厂,另一家正在起步)很快就到了西西里岛的格拉。这三个工厂都采用了由 Honewell UOP 和 Eni 共同开发的 Ecofining 工艺。“我们的可再生柴油工作在全球范围内继续增长,”亨德里克斯说。“我们在北美和欧洲的业务正在增长,在这些地方,部分精炼脂肪等原料有时会流入石油精炼中,并且正在建造许多独立的预处理装置。我们还看到亚洲的活动增加,因为那里的石油公司安装了加氢处理器——一些公司使用预处理的棕榈油,而另一些则使用用过的油脂。

Hendrix 表示,与亚洲相比,北美收集 UCO 和提炼动物脂肪等原料的做法更为稳健,亚洲在烹饪过程中消耗了较大比例的废油和油脂。“在世界上的这些地区,你没有太多多余的油脂要收集,”他说。“我认为你会看到该行业在亚洲收集不同的原料用于可再生柴油生产,而不是北美或欧洲所寻求的原料。”

预处理平行线
虽然生物柴油和可再生柴油原料预处理之间有许多相似之处,但 Crown 液体部门的全球技术销售经理 Patrick Harrington 表示,可再生柴油原料的规格比生物柴油输入更严格。“对于可再生柴油,我们还必须处理其他污染物,而对于生物柴油,我们根本不必考虑这些污染物,”他解释说。“我们不仅要解决非常低的磷规格,还要解决总金属、氯化物、氮、硫等问题。”

Friedrich 表示同意,他解释说,在生物柴油生产中,只要使用适合生物柴油的技术,各种杂质可以留在原料中,然后通过最终产品的蒸馏去除。“这不适用于可再生柴油,”他说。“加氢催化剂对几种杂质很敏感,必须将其降低到低 ppm 水平以避免催化剂平衡,此外,氮等其他杂质会导致不需要的副产品。”

可再生柴油和生物柴油原料预处理之间的主要区别之一是可再生柴油加氢处理器可以采用 20% 的游离脂肪酸 (FFA),有时甚至更多取决于加氢处理器技术,而传统的生物柴油酯交换工艺必须采用低 FFA 输入. “对于可再生柴油,您希望保留 FFA,而对于大多数生物柴油工艺,至少在酯交换类别中的那些工艺,您需要将其去除,”Hendrix 说,并解释说,有一些方法可以从保留 FFA 的原料中制造生物柴油“这是一种更复杂和更具侵略性的方法——酸酯化或酶促路线——但绝大多数生物柴油生产是酯交换,需要去除 FFA。另一方面,使用可再生柴油,你可以把它留在里面。”

除了去除 FFA 之外,可再生柴油原料预处理在几乎所有类别中通常都比生物柴油预处理更严格。“生物柴油对磷和土金属——钙、镁、钾、铜和铁——非常宽容,”亨德里克斯说。“可再生柴油对加工过程中的金属污染物更加敏感。他们需要非常低。”

Hendrix 解释说,可再生柴油的总金属量需要在 5-10 ppm 范围内,磷需要在 1-3 ppm 范围内,以维持工艺催化剂的使用寿命。“磷是可再生柴油过程中真正的催化毒物,其他地球金属也是如此,”他说。

从低质量原料中去除金属可能具有挑战性。“金属可以很容易地从初榨植物油中去除,但低级和中级投入物,如 DCO、提炼的脂肪、道路杀戮,你能想到的,这些产品中的金属含量有时是一种不可预测的化学汤,”亨德里克斯说。“您必须能够调整您的工艺以处理这些原料,而这正是我们所有从事预处理业务的人都在努力做到最好。”

值得注意的是,Hendrix 解释说,为了生产生物柴油需要从甲基酯中蒸馏出硫,而可再生柴油则不太关心硫,因为它可以在下游的精炼过程中去除。

Friedrich 指出,在围绕特定原料特性设计工艺时,可再生柴油生产的灵活性远不如生物柴油。“对于生物柴油,我们在 BDI 开发并构建了完整的工艺,设计它以处理劣质原料,”他说。“另一方面,对于可再生柴油,我们只关注预处理,因此下游加氢处理器的要求决定了预处理限制。”

定义,然后设计
弗里德里希说,尽管通常不能围绕原料特性设计加氢处理器,但了解进入可再生柴油预处理的产品仍然至关重要。“正确的分析,尤其是对结果的解释,非常重要,”他说。“例如,原料中的氯化物含量可能包括氯化物盐和有机氯化物,你必须区分它们。”

这同样适用于磷。Friedrich 解释说,植物油中的主要磷含量来自磷脂,在脱胶步骤中将其去除。他说,废油通常也含有高磷,可以以不同的形式存在。“以牛脂为例,一部分磷可能来自骨粉颗粒,”弗里德里希说。

此外,Friedrich 解释说,炼油厂和氢化油开发人员已经习惯了植物油的理想条件。“他们也想处理劣质废料原料,但他们需要一段时间才能意识到预处理过的油脂(即下水道油脂污泥)比预处理过的菜籽油含有更多杂质,”他说。

Morphew 补充说,如今用于可再生柴油生产的一些原料“定义不明确,如果有定义的话”。“随着这些原料的价值增加,突然间你有了价值输出。随着这些脂肪、油和油脂的生产商认识到以前被认为是废物的产品现在价值更高,结果是以前没有特征的原料加速进入市场。”

出于这个原因和其他原因,Morphew 说,至关重要的是在新的、低质量的原料投入使用之前对它们进行表征和了解它们进入可再生柴油。“我们有时会从加工商那里听到,他们对原料做出了一系列假设,结果却发现质量不同,”他说。“必须解决这个问题,所以他们求助于我们进行分析、可能的预处理步骤或单元操作,以解决他们可能面临的任何问题——固体含量、水分或独特的污染物。”

同名的原料可以而且确实有所不同。专家说,例如,UCO 的质量可能会因来源地(地区、行业、存储条件)而大不相同。“例如,进口的 UCO 可能会为您提供与国内 UCO 不同的一组参数,”Morhpew 说,“但其他类型的原料也一样——即使是那些众所周知的大豆油——可以呈现不同的质量水平,具体取决于关于他们的起源。”
弗里德里希同意。“UCO 不是 UCO,牛油也不是牛油,”他说。“这在很大程度上取决于原产地和处理方式。由于屠宰废物的前期处理和储存温度较高,牛脂在夏季可能具有不同的特性。因此,在讨论原油原料参数时必须考虑所有这些方面,然后再设计工艺。”

Harrington 说,大多数废脂肪、油和油脂的供应商还不习惯可再生柴油行业复杂的产品分析要求。“即使是像牛油这样发达的原料市场,通常也不会给您提供所需的详细程度,”他说。“当然,在这种可再生柴油热潮之前,他们只会给你一个规格,包括 FFA 和颜色——也许还有水分。但我们现在需要了解未包括在内的六个其他参数。”

Harrington 说,为了填补这个产品特性的空白,Crown 经常要求供应商提供产品样品,并将它们发送到外部分析实验室,以便更完整地描述材料。事实上,可再生柴油的兴起使原料分析显着增加——在内部和第三方实验室进行。独特和可变原料的分析通常与先前表征的产品(即众所周知的原料)交叉引用和编目。例如,Crown 维护着一个可追溯到 70 多年前的生物柴油、可再生柴油和油脂化学原料规格的专有数据库。“我们专有的规格数据库已有数十年历史——从清洁的初榨油开始,延伸到这些废油、动物脂和其他可再生柴油所需的原料,” Crown 全球销售和营销副总裁 Kris Knudson 说。“我们正在不断增加原料知识库。”

Desmet Ballestra 严重依赖其内部能力——在比利时布鲁塞尔设有一个深长的实验室——Desmet Ballestra 已经为一系列不同的原料开发了独特的预处理,从大豆和菜籽油到生产商追逐的低质量废物输入低 CI。

“我们在技术创新方面有着悠久的历史,”亨德里克斯说。“我们有博士学位。食品科学家和博士 我们实验室团队的化学家,在内部研究各种原料。我们现在正在为我们的实验室增加功能,这将使我们能够查看一些我们以前无法分析的东西——尤其是氮和硫——它们都需要在可再生柴油生产中去除。”

原料调整
虽然市场上仍有优质的脂肪、油和油脂,但随着全球需求的增加,废物原料的质量总体上越来越低,将边际产品拉入供应池。“我们已经看到,由于对废弃原料的需求增加,原料质量随着时间的推移而发生了变化,”弗里德里希说。“以 UCO 为例。它从本地收集和本地生物柴油生产开始,但随着对 UCO 的需求不断增加,如今它已成为全球贸易的原料。新鲜食用油的来源不同 – 条件不同 – 而且全球范围内的收集和储存方式也不同。这一切都会导致不同的质量,因此预处理更为重要。”

对废物原料的强烈新需求正在创造 Hendrix 认为可能是全球市场重新调整的结果。“今天,所有这些原料都有一个家,”他说。“它们是可替代的,可以卖给某人。谁在购买它们,用它们做什么?这一切都被重新定义了。”

Hendrix 和其他人目睹的市场调整主要是由于石油公司拥有规模和财务手段,可以将大量可用的低质量原料从其历史用途和价值中撤出。“例如,那些以前使用这些原料作为饲料的公司可能不得不重新使用传统投入品——初榨油——这就是我们看到压榨量增加的原因,”Hendrix 说。“这不仅是可再生柴油的直接结果,而且可再生柴油脂肪产生的二次需求正在远离饲料。”

Hendrix 解释说,随着这种调整的进行,动物营养学家将弄清楚如何获得各种口粮所需的必要数量的甘油三酯。“你不仅会看到废脂肪被植物油取代——主要的选择——而且可能会恢复到将油留在饲料中的全压(即全脂)大豆植物。如果您无论如何都需要在膳食中添加一定量的油,可以想象我们可能会看到这些类型的全压榨设备建成,而无需溶剂提取。”

Hendrix 补充道:“可再生柴油不会消失。没有长远的眼光,人们不会建造这些可再生柴油发电厂。当您在燃料行业这样做时,您正在重新调整整个炼油厂。一旦你改变了这些设施,它们就不会很快变回来。”

稳健、灵活的设计
炼油厂配置的长期重新定位也意味着可再生柴油生产商正在寻求不仅高效、灵活而且耐用的预处理系统。

Knudson 说:“每个设置都经过精心打造,足以处理可以肯定会发生变化的原料——它们只是会发生变化。” “原料变化。会有变化,你的预处理需要能够处理它。”

Knudson 表示,Crown 确定并评估了关键设计因素的权衡,以帮助客户取得成功。“这些影响因素是多方面的,包括关键的设计标准,其中小幅增加会带来最大的运营收益,设置如何影响维护计划,以及多年来学到的许多行业技巧,”他说。“预先设计一个灵活而强大的系统所花费的时间可以带来数十年的回报。”

Friedrich 同意可再生柴油预处理系统的构建必须具有高度的稳健性和灵活性。“这些系统必须能够接受各种各样的原料——有时是严重不纯的——而不会导致生产提前停止。”

一步一步
整个可再生柴油原料预处理过程不容易简要说明。然而,几乎所有人都规定了一些标准的加工步骤,从脱胶到产品进入加氢处理器前的最终抛光。
据 Morphew 称,可再生柴油原料预处理的首要考虑是接收,或接收和储存原材料的方法和管理。“例如,你要小心不要让储存罐中的固体含量过高,”他说,并解释说预处理的典型阶段包括固体去除和脱胶,去除磷脂,然后是水洗和最后,漂白粘土吸附系统可将最终金属磨光。但这一切都始于分析。

弗里德里希坚持认为,对进入的原油原料进行彻底分析是预处理的第一步,也是最重要的一步。“分析决定了该过程的有效运行,因为杂质水平决定了该过程中所需化学品和吸附剂的数量,”他说。“由于对几种杂质的限制非常严格,了解细节很重要,尤其是关于最佳操作,而不会因化学品剂量过多而导致运营成本过高。”

对于新鲜植物油,预处理的第一步是通过离心脱胶,但传统的离心机不能很好地处理废油。“在 BDI,我们使用 [Flottweg] 基于 Tricanter 的预纯化装置来确保可靠和高效的运行,”Friedich 说。“而且我们仍然可以灵活地处理各种原料。”

对于 BDI,干燥装置和高级吸附遵循预纯化步骤。在吸附过程中,金属和其他杂质被去除。弗里德里希说,有效吸附的关键是选择合适的吸附剂,因为市场上有几十种不同的材料。

聚乙烯还原装置与 FFA 还原装置一起是预处理系统的额外升级——尤其是那些加工动物脂的系统。Friedrich 说,物理精制可用于从甘油三酯流中分离 FFA,或者作为替代方案,也可以使用甘油解工艺将 FFA 转化回甘油三酯。“选择正确的选项对于实现经济高效的运营至关重要,”他说。

加氢处理器就绪
可再生柴油原料预处理不必在可再生柴油精炼厂现场进行。“我们已经看到了上述所有内容,”Morphew 说。“当然,人们希望对可再生柴油生产商自己的预处理进行一些控制,油脂生产商也有兴趣评估市场并尝试提供经过预处理的可再生柴油就绪产品。 ”

认识到这一点,Crown 最近为其RD Ready™打上了品牌和商标预处理系统。Knudson 说这个名字有几个方面:“首先,它反映了 Crown 强大的系统如何能够接受各种各样的原料来生产预处理产品,该产品准备供给可再生柴油/HVO 系统,”他说。“第二,没有自己的加氢处理器的新建或现有设施可以适应供应符合 RD 市场严格规范的预处理原料。”

4 月下旬,Seaboard Foods 的一个部门 Seaboard Energy 宣布,它正在堪萨斯州 Hugoton 建造一座 85 MMgy 可再生柴油工厂——位于前 Abengoa 乙醇工厂的所在地——将利用 Crown 的RD Ready™预处理系统。Seaboard 已经重新启用了部分闲置资产,而其 EPC 承包商 Fagen Inc. 同时建造了绿地可再生柴油发电厂,计划于今年年底启动。该设施将利用当地的动物脂肪和植物油作为原料。

“我们设想我们的RD Ready™技术在未来几年成为原料市场的固定设备,”Knudson 说。“通过向客户的加氢处理器提供尽可能清洁的原料,我们的设计可以将催化剂寿命延长两倍。我们保证产品质量。”

Hendrix 同意,只要有正确的质量保证,就可以在生产前或场外对越来越多的原料进行预处理。“我认为你会看到更多这样的事情,但这取决于每家石油公司的理念,以及他们是否会与某人合作生产现成的生产原料,”他说。“根据我的经验,大多数炼油厂都希望通过预处理来密切管理和控制他们的原料。但我认为,随着更多生产上线,各种不同的场景都可能上演。”

给TA买糖
共{{data.count}}人
人已赞赏
国际新闻行业资讯

聚焦:让生物柴油行业更安全

2021-9-1 10:02:18

国际新闻行业资讯

生物柴油不掺入,但以健康益处脱颖而出

2021-9-1 10:06:12

个人中心
购物车
优惠劵
搜索