FI127465B2

FI127465B2 - Menetelmä ja laitteisto biologista alkuperää olevan materiaalin puhdistamiseksi

Info

Publication number: FI127465B2
Application number: FI20115723A
Authority: FI
Inventors: Arto Rissanen; Matti Ristolainen; Heli Laumola; Jari Kotoneva; Jaakko Nousiainen
Original assignee: Upm Kymmene Corp
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2024-05-22
Also published as: FI20185493A7; CA2817685A1; CA2817675C; FI20185493L; ES2718527T5; ES2543698T5; WO2012069705A1; FI127491B; US20130245301A1; WO2012069704A1; EP2643442A1; EP2643443B2; RU2013126963A; RU2013126962A; CN103391986A; ES2806754T3; FI20106252A0; EP2643443A1; US20130245342A1; CA2817677A1

Abstract

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää ja laitteistoa mäntyöljymateriaalin puhdistamiseksi biopolttoaineiden ja niiden komponenttien valmistusta varten. Esillä oleva keksintö koskee lisäksi puhdistetun materiaalin vetykäsittelyä biopolttoaineiden ja niiden komponenttien aikaansaamiseksi.

Description

Menetelma ja laitteisto biologista alkuperaa olevan materiaalin puhdistamiseksi

Keksinnon ala

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää ja laitteistoa biologista al- kuperää olevan syötemateriaalin puhdistamiseksi biopolttoaineiden ja niiden komponenttien valmistustarkoituksiin. Keksintö koskee erityisesti menetelmää ja laitteistoa mäntyöljymateriaalin puhdistamiseksi. Keksintö koskee myös tästä menetelmästä talteen otettujen puhdistettujen jakeiden käyttöä biopolttoainei- den ja niiden komponenttien valmistukseen vetykonversiomenetelmillä.

Keksinnön tausta

Biologista alkuperää olevat raaka-aineet ovat erilaisten biopolttoai- neiden tai biopolttoainekomponenttien potentiaalisia lähteitä. Näitä raaka-ai- neita voidaan muuttaa biopolttoaineiksi syöttämällä raaka-aine katalyyttisen re- aktorin läpi ja saattamalla se samanaikaisesti kosketukseen kaasumaisen vedyn kanssa. Tuloksena oleva tuote poistetaan reaktorista tuotevirtana, joka voidaan fraktioida edelleen esimerkiksi tislaamalla biopolttoaineen/biopolttoainekompo- nenttien muodostamiseksi.

Menetelmiin biopolttoaineiden tuottamiseksi biologista alkuperää ole- vista raaka-aineista liittyy kuitenkin erilaisia ongelmia, kuten tuotantoproses- seissa käytetyn katalyyttimateriaalin myrkyttyminen ja tukkeutuminen. Biologista alkuperää olevissa raaka-aineissa on epäpuhtauksia, kuten metalleja ja kiinto- aineita, jotka aiheuttavat katalyyttimateriaalin inaktivoitumista tai katalyytin sintrautumista ja estävät sitä toimimasta asianmukaisesti. Katalyytin inaktivoitu- misen estämiseksi ja sen käyttöiän pidentämiseksi raaka-aine voidaan puhdis- © 25 taa ja/tai esikäsitellä ennen syöttämistään vetykäsittelymenetelmään. Biologista

N alkuperää olevien raaka-aineiden puhdistaminen siten, että ne soveltuvat syö- 3 tettäviksi katalyyttiseen menetelmään, on myös haastavaa. Tunnetun tekniikan 5 puitteissa kuvataan erilaisia tapoja tämän tekemiseksi. Niissä kaikissa esiintyy

I kuitenkin ongelmia, eikä raaka-aineen laatu ole aina tarvittavalla tasolla, jotta * 30 katalyyttinen vaihe pystyisi toimimaan tehokkaimmalla tavalla. & Yksi mahdollisuus biologista alkuperaa olevan raaka-aineen, kuten 2 katalyyttisiin vetykäsittelymenetelmiin syötettäväksi tarkoitetun raakamäntyöljyn

Q (CTO), puhdistamiseksi ja/tai esikäsittelemiseksi on kationisella ja/tai anionisella ioninvaihtohartsilla tehtävä ioninvaihto.

Yksi toinen mahdollisuus on käyttää sellaisia menetelmiä kuin adsor- bointi sopivalla materiaalille tai happopesu alkalimetallien ja maa-alkalimetallien (Na, K, Ca) poistamiseksi. Adsorbointimateriaali voi olla katalyyttisesti aktiivista tai inaktiivista. Vielä yksi mahdollisuus on käyttää hartsinpoistoa syötteessä ole- vien metallien poistamiseksi.

Kun biologista alkuperää oleva raaka-aine sisältää mäntyöljyä, voi- daan käyttää myös raakamäntyöljylle tehtävää pienpoistoa epäpuhtauksien poistamiseksi mäntyöljystä. Pienpoistokäsiteltyä mäntyöljyä saadaan haihdutta- malla raakamäntyöljy, esimerkiksi ohutkalvohaihduttimella. US-patenttijulkai- sussa 5 705 722 kuvataan tyydyttymättömien rasvahappojen, esimerkiksi män- työljyn rasvahappojen, muuttamista teollisuusbensiiniksi ja dieselpolttoaineiden setaaniluvun parantajiksi. Tällä menetelmällä on kuitenkin epäkohtia, esimer- kiksi biopolttoaineen ja biopolttoainekomponenttien, so. teollisuusbensiinin se- taaniluvun parantajien, heikko saanto. Tämä johtuu siitä, että pienpoistossa me- netetään valtava määrä arvokasta hydrattavaa raaka-ainetta jäännöksenä, so. pikenä. Kyseisen julkaisun mukaan jäännös käytetään sellaisenaan kattiloiden polttoaineena.

Keksinnön lyhyt selitys

Esillä olevan keksinnön yhtenä tavoitteena on saada aikaan sellainen menetelmä ja laitteisto tämän menetelmän toteuttamiseksi, että voitetaan edellä mainitut ongelmat. Keksinnön tavoitteet saavutetaan menetelmällä ja laitteis- toilla, joille on tunnusmerkillistä itsenäisissä patenttivaatimuksissa esitetty. Kek- sinnön edulliset suoritusmuodot esitetään epäitsenäisissä patenttivaatimuk- sissa.

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää mäntyöljymateriaalin puh- = distamiseksi, joka käsittää seuraavat vaiheet:

N (a) mäntyöljymateriaalia haihdutetaan ensimmäisessä haihdutusvai-

S heessa, jolloin tuloksena on ensimmäinen jae, joka käsittää kevyitä hiilivetyjä ja 0 vettä, ja toinen jae, joka käsittää rasvahappoja, hartsihappoja, neutraaliaineita = 30 ja jäännösainesosia,

N (b) mainittua toista jaetta haihdutetaan ainakin yhdessä lisähaihdu-

N tusvaiheessa (G; F, G), jolloin tuloksena on kolmas jae, joka käsittää rasvahap- 2 poja, hartsihappoja ja kevyitä neutraaliaineita, ja jäännösjae, ja

NN (c) otetaan talteen mainitut ensimmäinen jae, kolmas jae ja jään- nösjae.

Esillä oleva keksintö koskee myös laitteistoa mäntyöljymateriaalin puhdistamiseksi, joka laitteisto käsittää - ensimmäisen haihduttimen, joka on järjestetty haihduttamaan mai- nittua mäntyöljymateriaalia ja antamaan tulokseksi ensimmäisen jakeen, joka käsittää kevyitä hiilivetyjä ja vettä, ja toisen jakeen, joka käsittää rasvahappoja, hartsihappoja, neutraaliaineita ja jäännösainesosia, - vähintään yhden lisähaihduttimen, joka on järjestetty haihdutta- maan mainittua toista jaetta ja antamaan tulokseksi kolmannen jakeen, joka kä- sittää rasvahappoja, hartsihappoja ja kevyitä neutraaliaineita, ja jäännösjakeen, - ensimmäisen yhteyden, joka on järjestetty syöttämään toinen jae mainittuun vähintään yhteen lisähaihduttimeen, ja - valinnaisesti yhden tai useamman lisäyhteyden mainittujen lisähaih- duttimien välillä.

Keksinnön yhdessä edullisessa suoritusmuodossa mainittu vähin- tään yksi lisähaihdutusvaihe toteutetaan yhdessä vaiheessa, jolloin menetelmä käsittää kaikkiaan kaksi haihdutusvaihetta. Keksinnön yhdessä erityisen edulli- sessa suoritusmuodossa mainittu vähintään yksi lisähaihdutusvaihe toteutetaan kahdessa vaiheessa, jolloin menetelmä käsittää kaikkiaan kolme haihdutusvai- hetta.

Keksinnön yhdessä edullisessa lisäsuoritusmuodossa menetelmä käsittää lisäksi esikäsittelyvaiheen, jossa mäntyöljymateriaalia säilytetään va- rastosäiliössä ennen ensimmäistä haihdutusvaihetta.

Esillä oleva keksintö koskee myös vähintään kaksi peräkkäin järjes- tettyä haihdutinta, edullisesti kolme peräkkäin järjestettyä haihdutinta, käsittä- vän laitteiston käyttöä mäntyöljymateriaalin puhdistamiseen. © Esillä oleva keksintö koskee lisäksi esillä olevan keksinnön mukai-

S sella menetelmällä aikaansaatujen kevyiden hiilivetyjen, rasvahappojen, hartsi-

N happojen ja kevyiden neutraaliaineiden käyttöä biopolttoaineiden ja niiden kom-

P ponenttien valmistukseen. Keksintö koskee erityisesti kevyiden hiilivetyjen käyt- 0 30 töä bensiinin, teollisuusbensiinin, lentopetrolin, dieselöljyn ja polttokaasujen val-

E mistukseen ja rasvahappojen, hartsihappojen ja kevyiden neutraaliaineiden 2 käyttöä dieselöljyn, lentopetrolin, bensiinin, teollisuusbensiinin ja polttokaasujen s valmistukseen. = Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että mäntyöljymateriaali puhdis-

N 35 tetaan puhdistettujen hiilivetyjakeiden aikaansaamiseksi. Esillä olevan keksin- nön mukainen puhdistus toteutetaan haihduttamalla. Tässä menetelmässä aikaansaatuja puhdistettuja hiilivetyjakeita voidaan, valinnaisen lisäpuhdistuk- sen jälkeen, käyttää raaka-aineena biopolttoaineiden, kuten biobensiinin, bio- dieselin ja/tai niiden komponenttien, valmistamiseksi. Esillä olevan keksinnön mukainen mäntyöljymateriaalin puhdistus toteutetaan monivaiheisella haihdu- tusmenetelmällä, edullisesti kolmivaiheisella menetelmällä.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä haihdutus toteu- tetaan siten, että haihdutuksesta tulevan jäännöksen määrä on hyvin pieni, tyy- pillisesti alueella 5 - 15 painoprosenttia, edullisesti alle 10 painoprosenttia, syöt- teestä. Tämä on suuri etu tunnettua tekniikkaa edustaviin pienpoistomenetelmiin nähden, joissa haihdutuksesta tulevan pikijäännöksen määrä voi olla jopa 20 - 35 painoprosenttia syötteestä. Esillä olevassa keksinnössä menetelmäolo- suhteet (lämpötila, paine) säädetään siten, että mahdollisimman paljon mäntyöl- jymateriaalin neutraaleja ainesosia tulee poistetuksi talteen otettujen jakeiden mukana jatkokäyttöön sen sijaan, että ne poistettaisiin jäännöksen mukana, ku- ten tunnettua tekniikkaa edustavissa menetelmissä pien poistamiseksi mäntyöl- jystä.

Keksinnön mukaisen, monivaiheisen haihdutuksen käsittävän mene- telmän ja systeemin yhtenä lisäetuna on, että kun mäntyöljymateriaalia haihdu- tetaan, epäpuhtaudet, kuten metallit ja kiintoaineet, pidättyvät konsentraattiin ja kondensaatti on valmis syötettäväksi vetykäsittelyreaktoriin. Mäntyöljymateriaa- lista haihdutetaan ensin vettä ja kevyitä komponentteja, mikä tehostaa jatko- haihdutusvaiheita. Myös riski, että epätoivottuja jäännösaineita kulkeutuu tisle- jakeeseen jatkohaihdutusvaiheissa, tulee pienennetyksi kontrolloidusti. Maini- tunlaisen, monivaiheisella haihdutuksella tehtävän puhdistuksen yhtenä etuna on, että kiehuminen tapahtuu kontrolloidummin, koska alhaalla kiehuvat kevyet © ainesosat, so. ainesosat, joiden kiehumispiste on 150 - 210 °C, edullisesti 150 -

S 170 *C, normaalipaineessa, eivät aiheuta niin paljon ”carry over” -ilmiötä”, so. e sellaisten yhdisteiden, joiden kiehumispistealue on edellä mainittujen kiehumis-

P pistealueiden yläpäässä, sekä epäpuhtauksien kulkeutumista höyryyn seuraa-

O 30 vissa haihdutusvaiheissa. Kevyet ainesosat voidaan haluttaessa palauttaa bio-

E logista alkuperää olevaan materiaalin, jatkojalostaa toisissa prosesseissa tai 2 myydä eteenpäin sellaisinaan. s Kolmivaiheisen haihdutuksen käytön vielä yhtenä lisäetuna on, että = haihdutin voi toisessa haihdutusvaiheessa olla pieni ja halpa haihdutin, joka

N 35 poistaa kevyitä ainesosia syötemateriaalista. Seuraava kolmas haihdutin voi myös olla pienempi ja halvempi kuin toinen haihdutin kaksivaiheisessa haihdutuksessa. Kolmivaiheinen haihdutusyksikkö voi siten olla halvempi kuin kaksivaiheinen haihdutusyksikkö.

Esillä olevan keksinnön vielä yhtenä lisäetuna aiemmin tunnettuihin verrattuna on, että esillä olevan keksinnön mukaisesti puhdistettu materiaali on 5 valmista syötettäväksi vetykäsittelyyn ja vetykäsittelyllä pystytään tuottamaan polttoainekomponentteja erinomaisella saannolla, koska pikijae on minimoitu.

Esillä olevan keksinnön yhtenä lisäetuna on, että pihkasta syntyneet raskaat ainesosat voidaan välttää tuotejakeissa. Esillä olevan keksinnön vielä yhtenä lisäetuna on, että haihdutuksesta tulevan puhdistetun materiaalin saanto on jopa 65 % - 95 %, yhdessä edullisessa suoritusmuodossa 80 % - 95 % ja yhdessä edullisimmassa suoritusmuodossa 88 % - 95 %.

Piirustusten lyhyt selitys

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisemmin edullisten suoritusmuotojen avulla viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää esillä olevan keksinnön mukaista prosessikaaviota ja laitteistoa menetelmälle mäntyöljymateriaalin puhdistamiseksi, jolloin laitteisto käsittää kaksi haihdutinta.

Kuvio 2 esittää esillä olevan keksinnön mukaista prosessikaaviota ja laitteistoa menetelmälle mäntyöljymateriaalin puhdistamiseksi, jolloin laitteisto käsittää kolme haihdutinta.

Keksinnön yksityiskohtainen selitys

Mäntyöljymateriaali tarkoittaa esillä olevan keksinnön yhteydessä puu-, erityisesti havupuukraftmassan valmistuksen sivutuotetta. Mäntyöljymate- riaali on puusta, erityisesti havupuusta, peräisin olevien rasvahappojen, hartsi- © 25 happojen, neutraalien yhdisteiden ja tärpättiainesosien seos. Mäntyöljyn tärpät-

N tiaineosat koostuvat olennaisesti C1oH1s-terpeeneista. 3 Keksinnön yhdessä suoritusmuodossa mäntyöljymateriaali on raaka- 5 mäntyöljy (CTO). CTO tarkoittaa sellaisista puulajeista kuin mänty, kuusi ja

I haapa uutettujen luonnossa esiintyvien yhdisteiden prosessoitua seosta. Sitä * 30 saadaan paperinvalmistuksessa käytetyistä kraft- ja sulfiitimassan valmistus- & menetelmistä tulevan raakamäntyöljysaippuan hapotuksesta. Raakamäntyöljy 2 (CTO) sisältää yleensä sekä tyydyttyneitä että tyydyttymättömiä happipitoisia

Q orgaanisia yhdisteitä, kuten hartsihappoja (pääasiassa abietiinihappoa ja sen isomeereja), rasvahappoja (pääasiassa linolihappoa, öÖljyhappoa ja |i- noleenihappoa), neutraaliaineita, rasva-alkoholeja, steroleja ja muita alkyylihiilivetyjohdannaisia sekä epäorgaanisia epäpuhtauksia (alkalimetalliyh- disteitä, rikkiä, piitä, fosforia, kalsiumia ja rautayhdisteitä). CTO kattaa myös saippuaöljyn.

Keksinnön yhdessä suoritusmuodossa syötteenä tai sen osana käy- tetty mäntyöljymateriaali voi käsittää puhdistettua CTO:ä. CTO:n puhdistukseen voidaan käyttää pienpoistoa, pesua ja/tai tislausta.

Keksinnön yhdessä suoritusmuodossa mäntyöljymateriaalina voi- daan käyttää mäntyöljystä saatuja rasvahappoja tai vapaita rasvahappoja, yksi- nään tai seoksena muun mäntyöljymateriaalin kanssa.

Keksinnön yhdessä lisäsuoritusmuodossa syötteen mäntyöljymateri- aalina voidaan käyttää saippuaöljyä. Syötteen mäntyöljymateriaalina voidaan käyttää myös saippuaöljyn ja mäntyöljyn seoksia.

Esillä olevan keksinnön yhteydessä syöteseoksen mäntyöljymateri- aalit valitaan edullisesti esimerkiksi mäntyöljyn, raakamäntyöljyn (CTO), saip- puaöljyn ja niiden seosten joukosta.

Esillä olevan keksinnön yhteydessä haihdutus tarkoittaa mitä ta- hansa sopivaa erotusmenetelmää kahden tai useamman ainesosan erotta- miseksi toisistaan, kuten kaasujen erottamiseksi nesteestä, joka erotusmene- telmä perustuu ainesosien höyrynpaine-erojen hyödyntämiseen. Esimerkkejä mainitunlaisista erotusmenetelmistä ovat haihdutus, flash-haihdutus ja tislaus.

Haihdutus toteutetaan edullisesti käyttämällä ohutkalvohaihdutustekniikkaa.

Keksinnön tässä suoritusmuodossa haihdutin voidaan siten valita ohutkalvo- haihduttimen, lyhyttiehaihduttimen, levymolekyylitislaimen ja minkä tahansa muiden haihduttimien joukosta, joissa käytetään ohutkalvotekniikkaa.

Haihdutus toteutetaan tässä menetelmässä millä tahansa kaupalli- © sesti saatavissa olevilla sopivilla haihduttimilla. Haihdutus toteutetaan edullisesti

S edellä määriteltyjen joukosta valitulla hauhduttimella. Keksinnön yhdessä erityi-

N sen edullisessa suoritusmuodossa haihdutus toteutetaan käyttämällä ohutkal- ? vohaihdutusta. Kaksivaiheisessa haihdutuksessa haihdutus toteutetaan edulli-

O 30 sesti käyttämällä ohutkalvohaihdutinta ensimmäisessä haihdutusvaiheessa ja

E lyhyttiehaihdutinta toisessa haihdutusvaiheessa. Kolmivaiheisessa haihdutuk- 0 sessa haihdutus toteutetaan edullisesti käyttämällä ohutkalvohaihdutinta ensim-

S mäisessä haihdutusvaiheessa, levymolekyylitislainta tai ohutkalvohaihdutinta = toisessa vaiheessa ja lyhyttiehaihdutinta kolmannessa haihdutusvaiheessa.

N 35 Esillä olevan keksinnön yhteydessä haihduttamalla poistettavat epä- puhtaudet tarkoittavat vettä, kiintoaineita, kuten ligniiniä, hiukkasmaisia aineksia, erilaisia epäorgaanisia yhdisteitä, metalleja, kuten Na:a, Fe:a, P:a ja

Si:tä, rikkiyhdisteitä, kuten sulfaatteja, esimerkkeinä Na2SOs ja H2SO., ja orgaa- nisia yhdisteitä, kuten hiilihydraatteja. Monet näistä epäpuhtauksista (kuten me- tallit ja rikkiyhdisteet) ovat haitallisia myöhemmissä katalyyttisissä vetykäsittely- vaiheissa eivätkä siksi ole toivottavia vetykäsittelyyn menevässä syötteessä.

Keksinnön mukaista menetelmää selitetään seuraavassa viitaten ku- vioihin 1 ja 2, joita on tässä tarkasteltava menetelmän vuokaaviona. Kuvio 1 esittää menetelmää, joka käsittää kaksivaiheisen haihdutuksen. Kuvio 2 esittää menetelmää, joka käsittää kolmivaiheisen haihdutuksen.

Esillä olevan keksinnön mukainen haihdutus käsittää ensimmäisen haihdutusvaiheen E ja vähintään yhden lisähaihdutusvaiheen, jota merkitään kirjaimella G tai kirjaimilla F ja G. Kuvion 1 suoritusmuodon mukaisesti mainittu vähintään yksi lisähaihdutusvaihe toteutetaan yhdessä vaiheessa G, jolloin haihdutus käsittää kaikkiaan kaksi vaihetta E ja G. Kuvion 2 mukaisesti mainittu vähintään yksi lisähaihdutusvaihe toteutetaan kahdessa vaiheessa F ja G, jolloin haihdutus käsittää kaikkiaan kolme vaihetta E, F ja G.

Ensimmäisessä haihdutusvaiheessa E kevyet hiilivedyt ja vesi haih- dutetaan pois tisleenä. Rasvahapot, hartsihapot, neutraaliaineet ja jäännösai- nesosat jäävät jäljelle haihdutuskonsentraattina.

Mainitussa vähintään yhdessä lisähaihdutusvaiheessa (G; F, G) ras- vahappoja, hartsihappoja ja kevyitä neutraaliaineita käsittävät yhdisteet haihdu- tetaan pois tisleenä. Jäännösainesosat ja raskaat neutraaliaineet pidättyvät haihdutuskonsentraattiin ja otetaan talteen ensimmäisenä jäännösjakeena.

Mäntyöljymateriaalin neutraaliaineet tarkoittavan esillä olevan kek- sinnön yhteydessä sellaisten ainesosien kuin rasvahappoesterien, sterolien, © stanolien, dimeeristen happojen, hartsi- ja vaha-alkoholien, hiilivetyjen ja stero-

S lialkoholien seosta. Rasvahapot ja hartsihapot tarkoittavat mäntyöljymateriaa-

N lissa luontaisesti läsnä olevia happoja. Rasvahapot käsittävät pääasiassa li- ? nolihappoa, öljyhappoa ja linoleenihappoa. Hartsihapot käsittävät pääasiassa

O 30 abietiinihappoa ja sen isomeerejä.

E Esillä olevan keksinnön yhteydessä ensimmäisestä haihdutusvai-

O heesta E talteen otetut kevyet hiilivedyt tarkoittavat hiilivetyjä, joiden kiehumis-

S piste on korkeintaan 250 *C (NTP). Nämä hiilivedyt käsittävät pääasiassa ter- = peenejä, joista suurin osa on tärpättiä.

N 35 Mainitut kevyet neutraaliaineet, jotka otetaan talteen mainitusta vä- hintään yhdestä lisähaihdutusvaiheesta (G; F, G) saatavassa tisleessä,

käsittävät Coo-o7-hiilivetyjä, kuten hartsi- ja vaha-alkoholeja, sterolialkoholeja ja kevyitä steroleja. Kevyiden neutraaliaineiden kiehumispiste on tyypillisesti alle 500 °C (NTP).

Mainittu ensimmäinen jäännösjae käsittää raskaita neutraaliaineita ja jäännösainesosia, kuten pikeä ja metalleja ja muuta epäorgaanista materiaalia.

Tämä ensimmäinen jäännösjae käsittää tyypillisesti ainesosia, joiden kiehumis- piste on yli 500 *C (NTP).

Mainitut ensimmäisessä jäännösjakeessa talteen otetut neutraaliai- neet tarkoittavat hiilivetyjä, joissa on vähintään 28 hiiliatomia, kuten steroleja, stanoleja ja dimeerisiä happoja, joiden kiehumispiste on yli 500 *C (NTP).

Ensimmäinen haihdutusvaihe E toteutetaan ensimmäisessä haihdut- timessa 10. Haihdutus toteutetaan edullisesti lämpötilassa 50 - 250 *C ja pai- neessa 5- 100 mbar, edullisemmin lämpötilassa 120 - 200 °C ja paineessa 10 - 55 mbar. Ensimmäisessä haihdutusvaiheessa poistetaan vettä ja kevyitä — hiilivetyjä. Ensimmäisessä haihdutusvaiheessa E tehtävä haihdutus toteutetaan edullisesti ohutkalvohaihdutuksella.

Kuvion 1 suoritusmuodon mukaisesti mainittu vähintään yksi lisähaih- dutusvaihe (toinen haihdutusvaihe kuvion 1 suoritusmuodossa) toteutetaan yh- dessä vaiheessa G toisessa haihduttimessa 20. Toinen haihdutusvaihe toteute- taan edullisesti lämpötilassa 200 - 450 °C ja paineessa 0 - 50 mbar, edullisem- min lämpötilassa 300 - 390 *C ja paineessa 0,01 - 15 mbar. Tällä lämpötila- ja painealueella minimoidaan pikijakeen (jäännösjakeen) osuus tässä haihdutus- vaiheessa. Toisessa haihdutusvaiheessa G tehtävä haihdutus toteutetaan edul- lisesti lyhyttiehaihdutuksella.

Kuvion 2 suoritusmuodon mukaisesti mainittu vähintään yksi lisähaih- © dutusvaihe toteutetaan kahdessa vaiheessa F ja G kahdessa lisähaihduttimessa

S 16 ja 20. Ensimmäinen (F) mainituista kahdesta lisähaihdutusvaiheesta (toinen

N haihdutusvaihe kuvion 2 suoritusmuodossa) toteutetaan edullisesti lämpötilassa

P 180 - 350 *C ja paineessa 0,1- 40 mbar, edullisemmin lämpötilassa

O 30 200-270 °C ja paineessa 0,1 - 20 mbar. Kuvion 2 suoritusmuodon toinen haih-

E dutusvaihe F toteutetaan edullisesti levymolekyylitislainhaihdutuksella tai ohut- a kalvohaihdutuksella. Kuvion 2 suoritusmuodon kolmas haihdutusvaihe G toteu-

S tetaan edullisesti lämpötilassa 200 - 450 °C ja paineessa 0 - 50 mbar, edulli- = semmin lämpötilassa 300 - 390 °C ja paineessa 0,01 - 10 mbar. Kuvion 2 suori-

N 35 tusmuodon kolmas haihdutusvaihe toteutetaan edullisesti lyhyttiehaihdutuk- sella.

Esillä olevan keksinnön mukainen ensimmäinen haihdutusvaihe E antaa tulokseksi kevyitä hiilivetyjä ja vettä käsittävän ensimmäisen jakeen, joka poistetaan ensimmäisen tuoteulosmenon 12 kautta. Tämä jae voidaan jatkokä- sitellä erottamalla vesi vedenerotusvaiheessa 11, minkä jälkeen siten saadulle kevyelle hiilivetyjakeelle voidaan tehdä yksi tai useampi lisäpuhdistus 11°, esi- merkiksi ioninvaihdolla. Ensimmäisen jakeen kevyille hiilivedyille voidaan sitten toteuttaa katalyyttisiä menetelmiä C1 biopolttoaineiden ja niiden komponenttien, kuten bensiinin, teollisuusbensiinin, lentopetrolin, dieselöljyn ja polttokaasujen valmistamiseksi. Ensimmäisen jakeen kevyistä hiilivedyistä valmistetut biopolt- toaineet ja niiden komponentit tarkoittavat hiilivetyjä, joiden kiehumispiste on alueella 20 - 210 *C, edullisesti 20 - 170 *C normaalipaineessa.

Ensimmäinen haihdutusvaihe E antaa tulokseksi myös toisen jakeen, joka käsittää rasvahappoja, hartsihappoja, neutraaliaineita ja jäännösainesosia, kuten pikeä ja metalleja. Tämä toinen jae syötetään yhteyden 14 kautta mainit- tuun vähintään yhteen lisähaihdutusvaiheeseen (G; F, G) jatkopuhdistettavaksi.

Kuvion 1 suoritusmuodon mukaisesti mainittu toinen jae, joka käsit- tää rasvahappoja, hartsihappoja, neutraaliaineita ja jäännösainesosia, syöte- tään yhteyden 14 kautta toiseen haihdutusvaiheeseen G. Kuviossa 1 esitetty toinen haihdutusvaihe G toteutetaan toisessa haihduttimessa 20. Kuviossa 1 esitetty toinen haihdutusvaihe G antaa tulokseksi rasvahappoja, hartsihappoja ja kevyitä neutraaleja ainesosia käsittävän kolmannen jakeen, joka poistetaan toisen tuoteulosmenon 18 kautta. Toinen haihdutusvaihe G antaa tulokseksi myös ensimmäisen jäännösjakeen, joka käsittää jäännösainesosia, kuten pikeä ja metalleja. Ensimmäinen jäännösjae poistetaan ensimmäisen jäännösulosme- non 22 kautta. © Kuvion 2 suoritusmuodon mukaisesti mainittu toinen jae, joka kasit-

S tää rasvahappoja, hartsihappoja, neutraaliaineita ja jäännösainesosia, käsitel-

N lään kahdessa haihdutusvaiheessa F ja G vain yhden vaiheen G sijasta. Mainittu ? jae syötetään ensin yhteyden 14 kautta toiseen haihdutusvaiheeseen F. Kuvi-

O 30 ossa?2 esitetty toinen haihdutusvaihe F toteutetaan toisessa haihduttimessa 16.

E Toisesta haihduttimesta 16 tuleva nestemäinen jae johdetaan yhteyden 19 a kautta kolmanteen haihdutusvaiheeseen G. Toisesta haihdutusvaiheesta 16 tu-

S leva tislejae poistetaan yhteyden 19’ kautta ja se voidaan yhdistää kolmannesta = haihdutusvaiheesta G tulevan kolmannen jakeen kanssa. Kolmas haihdutus-

N 35 vaihe G toteutetaan kolmannessa haihduttimessa 20. Kuviossa 2 esitetty kol- mas haihdutusvaihe G antaa tulokseksi rasvahappoja, hartsihappoja ja kevyitä neutraaliaineita käsittävän kolmannen jakeen, joka poistetaan toisen tuoteulos- menon 18 kautta. Kuvion 2 kolmas haihdutusvaihe G antaa tulokseksi myös en- simmäisen jäännösjakeen, joka käsittää jäännösainesosia, kuten pikeä ja me- talleja. Samoin kuin kuviossa 1 ensimmäinen jäännösjae poistetaan ensimmäi- sen jäännösulosmenon 22 kautta.

Kuvioiden 1 ja 2 suoritusmuodoissa toisen tuoteulosmenon kautta poistetulle kolmannelle jakeelle voidaan sitten toteuttaa katalyyttisiä menetelmiä

C2 biopolttoaineiden ja niiden komponenttien, kuten dieselöljyn, lentopetrolin, bensiinin, teollisuusbensiinin ja polttokaasujen valmistamiseksi. Kolmannesta jakeesta valmistetut biopolttoaineet tai niiden komponentit tarkoittavat hiilivetyjä, joiden kiehumispiste on alueella 150 - 380 *C normaalipaineessa.

Keksinnön yhdessä edullisessa suoritusmuodossa menetelmä käsit- tää lisäksi ennen ensimmäistä haihdutusvaihetta E esikäsittelyvaiheen P, jossa mainittua mäntyöljymateriaalia säilytetään varastosäiliössä 6. Keksinnön tässä suoritusmuodossa mäntyöljymateriaali syötetään varastosäiliöstä yhteyden 8 kautta. Keksinnön tässä suoritusmuodossa mäntyöljymateriaalia pidetään va- rastosäiliössä tuntien - viikkojen ajan ennen syöttämistään ensimmäiseen haih- dutusvaiheeseen E. Tämä tarjoaa sen edun, että epätoivottuja ainesosia, kuten vettä ja kiintoaineita, jotka erottuvat mäntyöljystä painovoimaisesti, ja niihin liuenneita ja adsorboituneita/absorboituneita epäpuhtauksia tulee erotetuiksi mäntyöljymateriaalista jo varastosäiliössä, ja ne voidaan poistaa helposti män- työljymateriaalista esimerkiksi dekantoimalla toisen jäännösulosmenon 7 kautta ennen syöttämistä ensimmäiseen haihdutusvaiheeseen E.

Sen lisäksi, että valitaan haihdutusmenetelmän optimaaliset olosuh- teet haihdutusvaiheissa E, F, G, voidaan katalyytti valita myöhemmissä vety- © kasittelyvaiheissa C1, C2 siten, että sillä on kyky muuttaa puhdistetussa mate-

S riaalissa olevat raskaat ainesosat biopolttoainekomponenteiksi.

N Viimeisen haihdutusvaiheen G (toinen haihdutusvaihe kuvion 1 suo-

P ritusmuodossa ja kolmas haihdutusvaihe kuvion 2 suoritusmuodossa) ja vety- 0 30 käsittelyn C2 välissä voi olla lisäpuhdistusvaihe 17.

E Keksinnön yhdessä suoritusmuodossa ensimmäisen jakeen kevyet

O hiilivedyt, jotka poistetaan yhteyden 13 kautta valinnaisesta vedenpoistovai-

S heesta 11 tai yhdestä tai useammasta valinnaisesta lisäpuhdistusvaiheesta 11’, = voidaan yhdistää rasvahappoja, hartsihappoja ja kevyitä neutraaleja yhdisteitä

N 35 käsittävään kolmanteen jakeeseen, joka poistetaan toisen tuoteulosmenon 18 kautta viimeisestä haihduttimesta 20. Nämä jakeet voidaan yhdistää joko ennen kolmannen jakeen lisäpuhdistusvaihetta 17 tai sen jälkeen.

Lisäpuhdistusvaihe 17 voidaan toteuttaa käyttämällä esimerkiksi suo- jakerrosta, so. erillistä esikäsittely-/puhdistuskerrosta, ennen vetykäsittelyä C2.

Lisäpuhdistus 17 voidaan toteuttaa myös vetykäsittelyreaktorin yhteydessä si- jaitsevalla puhdistuskerroksella tai vyöhykkeellä. Vetykäsittely käsittää valinnai- sesti yhden tai useamaan suojakerroksen. Kyseiset yksi tai useampi suojakerros voidaan järjestää erillisiin suojakerrosyksiköihin ja/tai vetykäsittelyreaktoriin.

Suojakerroksen tehtävänä on toimia syötteessä olevia haitallisia ai- neita vastaan. Suojakerros on tyypillisesti aktivoitua gamma-alumiinioksidia tai jotakin kaupallisesti saatavissa olevaa puhdistuskatalyyttiä. Suojakerrosmateri- aali voi olla katalyyttisesti aktiivista tai inaktiivista. Suojakerros tai suojakerros- yksiköt voivat pidättää sekä terpeenimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin seoksen kiinteitä että solvatoituneita epäpuhtauksia, kuten mäntyöljymenetelmän piipoh- jaisia vaahtoamisenestoaineita ja haitallisia kemiallisia alkuaineita. Suojakerros tai suojakerrosyksiköt voivat olla kuumennettuja, kuumentamattomia, paineis- tettuja tai paineistamattomia, ja niihin voidaan syöttää tai olla syöttämättä vety- kaasua. Suojakerros tai suojakerrosyksiköt ovat edullisesti kuumennettuja ja paineistettuja.

Periaatteessa on olemassa kaksi suojakerrostyyppiä, so. aktiiviset ja inaktiiviset suojakerrokset. Aktiiviset suojakerrokset ottavat osaa syötteen puh- distukseen ja syötteen kemiallisen koostumuksen muuttamiseen, ja ne voidaan sijoittaa joko erillisiin suojakerrosyksiköihin tai itse vetykäsittelyreaktoriin sisään.

Inaktiiviset suojakerrokset ottavat osaa vain syötteen puhdistukseen. Nämä suo- jakerrokset käsittävät sopivia passiivisia tai inerttejä materiaaleja, jotka eivät © merkitsevästi muuta syötteen ainesosien molekyylirakennetta mutta ovat tehok-

S kaita haitallisia aineita ja alkuaineita vastaan. Erillisiä suojakerroksia voi olla

N useita, jolloin yksi tai useampi suojakerros on valmiustilassa kytkettynä rinnak-

P kain tai sarjaan käytössä olevan (olevien) suojakerroksen (-kerrosten) kanssa.

O 30 Haihdutuspuhdistuksen jälkeen puhdistetut jakeet syötetään vety-

E käsittelyyn. Jakeet voidaan käsitellä vedyllä erikseen tai samassa laitteistossa.

O Esillä olevan keksinnön mukaisesta menetelmästä saadut ja ensim-

S mäisen ja toisen tuoteulosmenon 12, 18 kautta poistetut ensimmäinen ja kolmas = jae voidaan siten syöttää edelleen vetykasittelyyn C1, C2 valinnaisen veden-

N 35 poistovaiheen 11 ja yhden tai useamman valinnaisen lisäpuhdistusvaiheen 11°, 17 jälkeen. Vetykäsittely C1, C2 käsittää vähintään yhtä katalyyttiä polttoainekomponenttien seoksen muodostamiseksi. Vetykäsittely voidaan tehdä yhdessä, kahdessa tai useammassa vaiheessa yhdessä laitteistossa tai useissa laitteistoissa.

Ensimmäisen tuoteulosmenon 12 kautta poistetun ensimmäisen ja- keen kevyet hiilivedyt käsitellään vedyllä bensiinin, teollisuusbensiinin, lentopet- rolin, dieselöljyn ja polttokaasujen aikaansaamiseksi.

Toisen tuoteulosmenon 18 kautta poistetut rasvahapot, hartsihapot ja kevyet neutraaliaineet käsitellään vedyllä dieselöljyn, lentopetrolin, bensiinin, te- ollisuusbensiinin ja polttokaasujen aikaansaamiseksi.

Keksintö koskee myös laitteistoa mäntyöljymateriaalin puhdista- miseksi. Keksinnön mukaista laitteistoa voidaan käyttää keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen. Keksinnön mukaista laitteistoa selitetään nyt viita- ten kuvioihin 1 ja 2, joita on tässä tarkasteltava laitteiston elementteihin viittaa- vina.

Laitteisto käsittää - ensimmäisen haihduttimen 10, joka on järjestetty haihduttamaan mäntyöljymateriaalia ja antamaan tulokseksi ensimmäisen jakeen, joka käsittää kevyitä hiilivetyjä ja vettä, ja toisen jakeen, joka käsittää rasvahappoja, hartsi- happoja, neutraaliaineita ja jäännösainesosia, - vähintään yhden lisähaihduttimen (20; 16, 20), joka on järjestetty haihduttamaan mainittua toista jaetta ja antamaan tulokseksi kolmannen jakeen, joka käsittää rasvahappoja, hartsihappoja, neutraaliaineita ja jäännösainesosia, - ensimmäisen yhteyden 14, joka on järjestetty syöttämään toinen jae mainittuun vähintään yhteen lisähaihduttimeen (20; 16, 20), ja - valinnaisesti yhden tai useamman yhteyden 19 mainittujen lisähaih- duttimien 16, 20 välillä. = Kuvion 1 suoritusmuodon mukaisesti mainittu vähintään yksi lisähaih-

N dutin käsittää yhden haihduttimen 20. Keksinnön tässä suoritusmuodossa lait-

P teisto käsittää kaikkiaan kaksi peräkkäin järjestettyä haihdutinta 10 ja 20. 0 30 Kuvion 2 suoritusmuodon mukaisesti mainittu vähintään yksi lisähaih-

E dutin käsittää kaksi haihdutinta 16 ja 20. Keksinnön tässä suoritusmuodossa

O laitteisto käsittää kaikkiaan kolme peräkkäin järjestettyä haihdutinta 10, 16 ja 20.

S Haihduttimet 10, 16, 20 tarkoittavat tässä mitä tahansa sopivia väli- = neitä kahden tai useamman ainesosan erottamiseksi toisistaan, kuten kaasujen

N 35 erottamiseksi nesteestä, joka erotin hyödyntää ainesosien höyrynpaine-eroja.

Erottimia ja haihduttimia kuvataan edellä keksinnön mukaisen menetelmän yhteydessä. Kuvioiden 1 ja 2 suoritusmuodoissa ensimmäinen haihdutin on edullisesti ohutkalvohaihdutin. Kuvion 1 suoritusmuodossa toinen haihdutin 20 on edullisesti lyhyttiehaihdutin. Kuvion 2 suoritusmuodossa toinen haihdutin 16 on edullisesti levymolekyylitislain tai ohutkalvohaihdutin ja kolmas haihdutin 20 on edullisesti lyhyttiehaihdutin.

Laitteisto käsittää lisäksi ensimmäisen tuoteulosmenon 12 kevyitä hii- livetyjä ja vettä käsittävän jakeen ottamiseksi talteen ensimmäisestä haihdutti- mesta 10, toisen tuoteulosmenon rasvahappoja, hartsihappoja ja kevyitä neut- raaliaineita käsittävän kolmannen jakeen ottamiseksi talteen mainitusta vähin- tään yhdestä lisähaihduttimesta (20; 16, 20) ja ensimmäisen jäännösulosmenon 22 pikeä ja metalleja sisältävän ensimmäisen jäännösjakeen ottamiseksi talteen mainitusta vähintään yhdestä lisähaihduttimesta (20; 16, 20).

Viitaten kuvioon 2, kun mainittu vähintään yksi lisähaihdutin käsittää kaksi haihdutinta 16, 20, toinen tuoteulosmeno 18 ja ensimmäinen jäännösulos- meno 22 kytketään viimeiseen haihduttimeen.

Keksinnön yhdessä tyypillisessä suoritusmuodossa laitteisto käsittää lisäksi yhden tai useamman ensimmäisen syötesisääntulon 8, joka on järjestetty syöttämään mäntyöljymateriaalia mainittuun ensimmäiseen haihduttimeen 10.

Syötesisääntulo (-tulot) voi(vat) 8 olla mikä tahansa sopivia sisääntu- loja mäntyöljymateriaalin syöttämiseksi systeemiin, kuten putki, letku, aukko tai mikä tahansa sopiva yhteys.

Keksinnön yhden edullisen, kuvioissa 1 ja 2 esitetyn suoritusmuodon mukaisesti laitteisto käsittää lisäksi vähintään yhden varastosäiliön 6 mäntyöljy- materiaalia varten, joka sijaitsee ennen ensimmäistä haihdutinta 10 terpeenima- teriaalin ja mäntyöljymateriaalin seoksen virtaussuunnassa. Esillä olevan kek- © sinnön mukainen varastosäiliö voi olla mikä tahansa sopiva kaupallisesti saata-

S vissa oleva säiliö, astia, kontti tms.

N Keksinnön tässä suoritusmuodossa laitteisto voi käsittää lisäksi toi-

P sen jäännösulosmenon 7 vettä ja epäorgaanista materiaalia käsittävän toisen

O 30 jäännösjakeen ottamiseksi talteen varastosäiliöstä 6.

E Keksinnön tässä suoritusmuodossa laitteisto voi käsittää lisäksi toi-

O sen syötesisääntulon 8 mäntyöljymateriaalin syöttämiseksi varastosäiliöön 6.

S Keksinnön mukainen laitteisto voi käsittää lisäksi vähintään yhden ka- = talyyttisen vetykäsittely-yksikön C1, C2 ensimmäisen jakeen kevyiden hiilivety-

N 35 jen muuttamiseksi yhdeksi tai useammaksi biopolttoaineeksi tai niiden kom- ponenteiksi, jotka valitaan bensiinin, teollisuusbensiinin, lentopetrolin,

dieselöljyn ja polttokaasujen joukosta, ja/tai rasvahappoja, hartsihappoja ja ke- vyitä neutraaliaineita käsittävän kolmannen jakeen muuttamiseksi yhdeksi tai useammaksi biopolttoaineeksi tai niiden komponenteiksi, jotka valitaan diesel-

Öljyn, lentopetrolin, bensiinin, teollisuusbensiinin ja polttokaasujen joukosta.

Ensimmäisestä haihduttimesta 10 ensimmäisen tuoteulosmenon 12 kautta talteen otetun ensimmäisen jakeen kevyet hiilivedyt voidaan siten syöttää ensimmäiseen katalyyttiseen vetykäsittely-yksikköön C1 tai toiseen katalyytti- seen vetykäsittely-yksikköön C2.

Mainitusta vähintään yhdestä lisähaihduttimesta 20 toisen tuoteulos- menon 18 kautta talteen otettu kolmas jae, joka käsittää rasvahappoja, hartsi- happoja ja kevyitä neutraaliaineita, voidaan syöttää toiseen katalyyttiseen vety- käsittely-yksikköön C2.

Ensimmäinen ja toinen katalyyttinen vetykäsittely-yksikkö C1, C2 esi- tetään kuvioissa erillisinä yksiköinä/prosesseina. On kuitenkin myös mahdollista yhdistää nämä yksikötprosessit ja käsitellä molemmat talteen otetut hiilivetyja- keet yhdessä prosessissa, jossa on yksi tai useampi prosessivaihe.

Viitaten kuvioihin 1 ja 2, keksinnön mukainen laitteisto voi käsittää myös vedenerotusyksikön 11 ja yhden tai useamman lisäpuhdistusyksikön 11°, joka on järjestetty ensimmäisen katalyyttisen vetykäsittely-yksikön C1 eteen, ja yhden tai useamman lisäpuhdistusyksikön 17, joka on järjestetty toisen katalyyt- tisen vetykäsittely-yksikön C2 eteen. Laitteisto voi lisäksi käsittää yhteyden 13, joka on järjestetty mainitun yhden tai useamman erotusyksikön 11' jälkeen, tal- teen otettujen ensimmäisen jakeen kevyiden hiilivetyjen syöttämiseksi yhteyden 18 kautta poistettuun kolmanteen jakeeseen.

Esimerkit = Seuraavissa esimerkeissä 1 ja 2 poistettiin biologista alkuperää ole-

N vassa materiaalissa esiintyviä epäpuhtauksia kahdella erilaisella haihdutusyksi- 3 köllä. Esimerkissä 1 haihdutusyksikkö koostui kahdesta haihduttimesta, ja esi- 0 merkissä 2 haihdutusyksikkö käsitti kolme haihdutinta. Biologista alkuperää

E 30 oleva materiaali oli raakamäntyöljy. & Esimerkki 1 2 Raakamäntyöljyä (CTO) syötettiin varastosta lämpötilassa 60 °C

Q haihdutusyksikköön, joka sisälsi ohutkalvohaihduttimen ja lyhyttiehaihduttimen.

Raakamäntyöljyn syöttönopeus haihdutusyksikköön oli alueella 30 - 80 kg/h.

Ensimmäisen haihdutusvaiheen lämpötila oli 137 *C ja paine 18 mbar. Raaka- mäntyöljysyötteestä poistettiin ensimmäinen jae, joka käsitti vettä ja tärpättiä.

Ensimmäinen haihdutusvaihe toteutettiin ohutkalvohaihduttimella.

Ensimmäisessä haihduttimessa alkuperäisestä raakamäntyöljymäärästä haih- dutettiin yhteensä 3 %, josta 2 % oli tärpättiä ja muita kevyitä hiilivety-yhdisteitä ja 1 % vettä. 97 % alkuperäisen raakamäntyöljysyötteen määrästä otettiin tal- teen ensimmäisestä haihduttimesta kondensaattina, so. toisena jakeena, ja syö- tettiin edelleen toiseen haihduttimeen. Toinen haihdutusvaihe toteutettiin lyhyt- tiehaihduttimella lämpötilassa 315 °C ja paineessa 0,3 mbar. 5% alkuperai- sestä syötemäärästä poistettiin toisesta haihdutusvaiheesta ensimmäisenä jäännösjakeena, joka käsitti pikeä. Toisesta haihdutusvaiheesta otettiin talteen tisle, kolmas jae, ja sen määrä oli 92 % alkuperäisen raakamäntyöljysyötteen määrästä. Toisesta haihduttimesta poistettu ensimmäinen jäännösjae sisälsi yh- teensä 1 600 ppm metalleja, jotka koostuivat pääasiassa Na:sta, Fe:sta, P:sta ja 10 - 20 muusta metallista, ja metallien lisäksi myös SO4?:a Na2SO4:n muo- dossa ja ligniiniä.

Esimerkki 2

Raakamäntyöljyä (CTO), jonka metallipitoisuus oli 72 ppm, syötettiin varastosta lämpötilassa 60 *C haihdutusyksikköön, joka sisälsi ohutkalvohaih- duttimen, levymolekyylitislaimen ja lyhyttiehaihduttimen. Raakamäntyöljyn syöt- tönopeus haihdutusyksikköön oli alueella 30 - 80 kg/h. Ensimmäisen haihdutus- vaiheen lämpötila oli 137 *C ja paine 18 mbar. Raakamäntyöljysyötteestä pois- tettiin ensimmäinen jae, joka käsitti vettä ja tärpättiä.

Ensimmäinen haihdutusvaihe toteutettiin ohutkalvohaihduttimella.

Ensimmäisessä haihduttimessa alkuperäisestä raakamäntyöljymäärästä haih- = dutettiin yhteensä 3 %, josta 2 % oli tärpättiä ja muita kevyitä hiilivety-yhdisteitä

N ja 1 % vettä. 97 % alkuperäisen raakamäntyöljysyötteen määrästä otettiin tal-

S teen ensimmäisestä haihduttimesta kondensaattina, so. toisena jakeena, ja syö-

O tettiin edelleen toiseen haihduttimeen. Toinen haihdutusvaihe toteutettiin le- = 30 vymolekyylitislaimella lämpötilassa 220 *C ja paineessa 1 mbar. 50 % alkupe-

N räisen raakamäntyöljysyötteen määrästä poistettiin toisesta haihdutusvaiheesta

S nestemäisenä jakeena. Toisesta haihdutusvaiheesta otettiin talteen tislejae, ja

I sen määrä oli 47 % alkuperäisen raakamäntyöljysyötteen määrästä. Toisesta

NN haihdutusvaiheesta peräisin oleva nestemäinen jae syötettiin kolmanteen haih- dutusvaiheeseen. Kolmas haihdutusvaihe toteutettiin lyhyttiehaihduttimella läm- pötilassa 330 *C ja paineessa 0,1 mbar. Kolmannesta haihduttimesta poistetun ensimmäisen jäännösjakeen määrä oli 5,5 % alkuperäisestä syötteestä, ja se sisälsi yhteensä 1 550 ppm metalleja, jotka koostuivat pääasiassa Na:sta,

Fe:sta, P:sta ja 10 - 20 muusta metallista, ja metallien lisäksi myös SO4?':a

Na2SO4:n muodossa ja ligniiniä. Toisesta haihdutusvaiheesta otettiin talteen myös tislettä, kolmas jae. Haihdutusvaiheista 2 ja 3 tulevat tisleet kerättiin ja sekoitettiin yhteen. Puhdistetun CTO:n metallipitoisuus oli 5 ppm.

Edellä esitettyjen esimerkkien perusteella on ilmeistä, että keksinnön mukaisen monivaiheisen haihdutuksen käyttö CTO:n puhdistamiseen on hyvin tehokas menetelmä epäpuhtauksien poistamiseksi CTO:sta. On myös ilmeistä, että käyttämällä keksinnön mukaista menetelmää voidaan erottaa kevyitä neut- raaleja ainesosia käsiteltäviksi arvokkaiden liikennepolttoainetuotteiden raaka- aineiksi ja minimoidaan ensimmäisen jäännösjakeen, pien, määrä.

Ammattilaiselle lienee ilmeistä, että teknologian edistyessä tämä kek- sinnöllinen ajatus voidaan toteuttaa erilaisin tavoin. Keksintö ja se suoritusmuo- dot eivät rajoitu edellä kuvattuihin esimerkkeihin vaan voivat vaihdella patentti- vaatimusten suojapiirin puitteissa. 00

O

N

LÖ

<Q n

I a a

O

N

K

LO

O

N

Claims

Patenttivaatimukset

1. Menetelmä mäntyöljymateriaalin puhdistamiseksi, joka menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: (a) mäntyöljymateriaalia haihdutetaan ensimmäisessä haihdutusvaiheessa (E), jolloin tuloksena on ensimmäinen jae, joka käsittää hiilivetyjä, joiden kiehumispiste on korkeintaan 250 °C (NTP) ja vettä, ja toinen jae, joka käsittää rasvahappoja, hartsihappoja, neutraaliaineita ja jäännösainesosia, missä haihdutusvaihe (E) toteutetaan lämpötilassa 50 - 250 *C ja paineessa 5 - 100 mbar, (b) — mainittua = toista jaetta = haihdutetaan = ainakin = yhdessä lisähaihdutusvaiheessa (F, G), jolloin tuloksena on kolmas jae, joka käsittää rasvahappoja, hartsihappoja ja neutraaliaineita, jotka käsittävät C2o-27-hiilivetyjä, joiden kiehumispiste on alle 500 *C (NTP), ja jäännösjae, (c) otetaan talteen mainitut ensimmäinen jae, kolmas jae ja jäännösjae, ja — haihdutuksessa käytetään ohutkalvohaihdutustekniikkaa, tunnettu siitä, että mainittu vähintään yksi lisähaihdutusvaihe (F, G) toteutetaan kahdessa vaiheessa (F, G), jolloin ensimmäinen (F) mainituista kahdesta lisähaihdutusvaiheesta toteutetaan lämpötilassa 200 - 270 °C ja paineessa 0,1 - 20 mbar ja toinen (G) mainituista kahdesta lisähaihdutusvaiheesta toteutetaan lämpötilassa 300-390*C ja paineessa 0,01 - 10 mbar ja yhden tai useamman vetykäsittelyvaiheen (C2), jossa kolmas jae muutetaan yhdeksi tai useammaksi biopolttoaineeksi tai niiden komponenteiksi, jotka valitaan dieselöljyn, lentopetrolin, bensiinin, teollisuusbensiinin ja polttokaasujen joukosta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että —haihdutus toteutetaan — ohutkalvohaihdutuksella, — lyhyttiehaihdutuksella — tai levymolekyylitislainhaihdutuksella.

-

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että N mäntyöljymateriaali on puu-, erityisesti havupuukraftmassan valmistuksen sivutuote.

a

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että S 30 — mäntyöljymateriaali valitaan mäntyöljyn, raakamäntyöljyn (CTO), saippuaöljyn ja = niiden seosten joukosta.

z

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että * mainittu — ensimmäinen — jäännösjae = käsittää raskaita = neutraaliaineita ja & jäännösainesosia, kuten pikeä ja metalleja. 2 35

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että > mainitut raskaat neutraaliaineet käsittävät hiilivetyjä, joissa on vähintään 28 hiiliatomia ja joiden kiehumispiste on yli 500 *C (NTP).

7. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisävaiheen (11), jossa erotetaan vettä ensimmäisestä jakeesta ja jota seuraa yksi tai useampi valinnainen lisäpuhdistusvaihe (11).

8. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu = siitä, että menetelmä käsittää lisäksi yhden tai useamman puhdistusvaiheen (17) kolmatta jaetta varten.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi yhden tai useamman vetykäsittelyvaiheen (C1), jossa — ensimmäinen jae muutetaan yhdeksi tai useammaksi biopolttoaineeksi tai niiden komponenteiksi, jotka valitaan bensiinin, teollisuusbensiinin, lentopetrolin, dieselöljyn ja polttokaasujen joukosta.

10. Laitteisto mäntyöljymateriaalin puhdistamiseksi, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää - ensimmäisen haihduttimen (10), joka on järjestetty haihduttamaan mainittua mäntyöljymateriaalia lämpötilassa 50 - 250 °C ja paineessa 5 - 100 mbar ja antamaan tulokseksi ensimmäisen jakeen, joka käsittää hiilivetyjä, joiden kiehumispiste on korkeintaan 250 *C (NTP), ja vettä, ja toisen jakeen, joka käsittää rasvahappoja, hartsihappoja, neutraaliaineita ja jäännösainesosia, - vähintään yhden lisähaihduttimen (16, 20), joka käsittää kaksi haihdutinta (16, 20) ja joka on järjestetty haihduttamaan mainittua toista jaetta ja antamaan tulokseksi kolmannen jakeen, joka käsittää rasvahappoja, hartsihappoja ja neutraaliaineita, jotka käsittävät C2o-27-hiilivetyjä, joiden kiehumispiste on alle 500 °C (NTP), ja jäännösjakeen, - ensimmäisen yhteyden (14), joka on järjestetty syöttämään toinen jae mainittuun vähintään yhteen lisähaihduttimeen (16, 20), ja - valinnaisesti yhden tai useamman lisäyhteyden (19) mainittujen N lisähaihduttimien (16, 20) välillä, N missä haihduttimet (10, 16, 20) valitaan haihduttimien joukosta, joissa 3 30 — käytetään ohutkalvohaihdutustekniikkaa tunnettu siitä, että ensimmäinen ~ haihdutin on ohutkalvohaihdutin, — ensimmäinen — lisähaihdutin (16) on z ohutkalvohaihdutin ja toinen lisähaihdutin on lyhyttiehaihdutin (20) ja > laitteisto käsittää lisäksi vähintään yhden katalyyttisen vetykäsittely-yksikön & (C1, C2) ensimmäisen jakeen hiilivetyjen, joiden kiehumispiste on korkeintaan 250 °C O 35 (NTP), muuttamiseksi yhdeksi tai useammaksi biopolttoaineeksi tai niiden > komponenteiksi, jotka valitaan bensiinin, teollisuusbensiinin, lentopetrolin, dieselöljyn ja polttokaasujen joukosta, ja/tai rasvahappoja, hartsihappoja ja neutraaliaineita, jotka käsittävät Coo-o7-hiilivetyjä joiden kiehumispiste on alle 500 °C (NTP), käsittävän kolmannen jakeen muuttamiseksi yhdeksi tai useammaksi biopolttoaineeksi tai niiden komponenteiksi, jotka valitaan dieselöljyn, lentopetrolin, bensiinin, teollisuusbensiinin ja polttokaasujen joukosta.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että — laitteisto käsittää lisäksi ensimmäisen tuoteulosmenon (12) € hiilivetyjä, joiden kiehumispiste on korkeintaan 250 *C (NTP) ja vettä käsittävän ensimmäisen jakeen ottamiseksi talteen ensimmäisestä haihduttimesta (10), toisen tuoteulosmenon (18) kolmannen = jakeen = ottamiseksi talteen mainitusta — vähintään — yhdestä lisähaihduttimesta (16, 20) ja ensimmäisen jäännösulosmenon 22 ensimmäisen —jäännösjakeen ottamiseksi talteen mainitusta vähintään yhdestä lisähaihduttimesta (16, 20).

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää lisäksi yhden tai useamman ensimmäisen syötesisääntulon (8), joka on — järjestetty syöttämään mäntyöljymateriaalia — mainittuun — ensimmäiseen — haihduttimeen (10). <t N O AN LÖ <Q Nn I [an a O AN K LO O N