FI127738B2 - Menetelmä biologista alkuperää olevan materiaalin puhdistamiseksi - Google Patents

Abstract

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

Description

Menetelma biologista alkuperaa olevan materiaalin puhdista- miseksi Keksinnon ala Esillä oleva keksintö koskee menetelmää biologista alkuperää olevan syötemateriaalin puhdistamiseksi biopolttoaineiden ja niiden komponenttien val- mistustarkoituksiin.

Keksintö koskee erityisesti menetelmää terpeenimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin seoksen 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- N 25 misen estämiseksi ja sen käyttöiän pidentämiseksi raaka-aine voidaan puhdis- N taa ja/tai esikäsitellä ennen syöttämistään vetykäsittelymenetelmään.

Biologista N alkuperää olevien raaka-aineiden puhdistaminen siten, että ne soveltuvat syö- I tettäviksi katalyyttiseen menetelmään, on myös haastavaa.

Tunnetun tekniikan a puitteissa kuvataan erilaisia tapoja tämän tekemiseksi.

Niissä kaikissa esiintyy N 30 kuitenkin ongelmia, eikä raaka-aineen laatu ole aina tarvittavalla tasolla, jotta O katalyyttinen vaihe pystyisi toimimaan tehokkaimmalla tavalla. > Yksi mahdollisuus biologista alkuperää olevan raaka-aineen, kuten katalyyttisiin vetykäsittelymenetelmiin syötettäväksi tarkoitetun raakamäntyöljyn

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

Yksi toinen mahdollisuus on käyttää sellaisia menetelmiä kuin adsor- bointi sopivalle 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.

Terpeenipohjaisia materiaaleja, kuten raakatärpättiä ja tärpätin tis- lausjäännöksiä, voidaan myös käyttää syötemateriaaleina biojalostamoissa.

Esimerkiksi massalaitoksesta tai kuumahierremenetelmistä vastaanotettujen terpeenipohjaisten materiaalien puhtaus voi nykyisin kuitenkin olla sellainen, että ne eivät aina sovellu syötemateriaaliksi katalyyttisessä konversiomenetel- mässä.

Niinpä suurinta osaa terpeenipohjaisesta materiaalista, jota ei johdeta © muihin tärpätinkonversioprosesseihin, pidetään nykyisin jätteenä ja se päätyy S poltettavaksi meesauunissa tai soodakattilassa tai missä tahansa muussa katti- N lassa, kuten kattiloissa, joissa käytetään raskasta tai kevyttä öljyä polttoaineena.

Julkaisussa WO 2009131510 A1 esitetään prosessi, missä useilla = 30 menetelmillä kuten pesu, ioninvaihto ja suodatus raakamäntyöljystä poistetaan E kontaminoivat aineet (non-oil contaminants). N US 3644179 A koskee menetelmää ja laitteistoa rasvahappojen ja S hartsihappojen erottamiseksi mäntyöljystä, missä mäntyöljy haihdutetaan en- = simmäisessä haihduttimessa, jolloin poistetaan vettä ja kevyitä komponentteja N 35 (14) ja osa tislauskolonniin kertyneistä suhteellisen helposti haihtuvista kom- ponenteista (16) ja jäljelle jää raskaampia komponentteja.

Raskaampia komponentteja käsitellään sitten laitteessa, joka on haihduttimen ja tislauskolon- nin yhdistelmä, jolloin haihtuvat komponentit erotetaan haihduttimessa ja johde- taan tislauskolonniin.

CA 2349780 Al liittyy menetelmään ja laitteistoon sterolien erotta- miseksi mäntyöljystä, missä mäntyöljy lämmitetään 100°C lämpötilaan ilmake- hän paineessa, jolloin helposti haihtuvia terpeenejä poistuu. Sen jälkeen näin käsitellylle mäntyöljylle suoritetaan lyhyttietislaus.

Tunnetun tekniikan puitteissa ei ole ehdotettu terpeenipohjaisen materiaalin ja mäntyöljypohjaisen materiaalin puhdistamista haihduttamalla ja puhdistuksesta talteen otettujen jakeiden käyttöä sen jälkeen katalyyttisen ve- tykäsittelyn syötteenä.

Keksinnön lyhyt selitys Esillä olevan keksinnön yhtenä tavoitteena on saada aikaan sellainen menetelmä, että voitetaan edellä mainitut ongelmat. Keksinnön tavoitteet saa- vutetaan menetelmällä, jolle on tunnusmerkillistä itsenäisissä patenttivaatimuk- sissa esitetty. Keksinnön edulliset suoritusmuodot esitetään epäitsenäisissä pa- tenttivaatimuksissa.

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää terpeenimateriaalin ja män- työljymateriaalin seoksen puhdistamiseksi, joka käsittää seuraavat vaiheet: (a) terpeenimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin seosta haihdutetaan ensimmäisessä haihdutusvaiheessa, jolloin tuloksena on ensimmäinen jae, joka käsittää kevyitä hiilivetyjä ja vettä, ja toinen jae, joka käsittää rasvahappoja, hart- sihappoja, neutraaliaineita ja jäännösainesosia, (b) mainittua toista jaetta haihdutetaan ainakin yhdessä lisähaihdu- tusvaiheessa (G; F, G), jolloin tuloksena on kolmas jae, joka käsittää rasvahap- = poja, hartsihappoja ja kevyitä neutraaliaineita, ja jäännösjae, ja N (c) otetaan talteen mainitut ensimmäinen jae, kolmas jae ja jään- 2 nosjae.

S Esillä oleva keksintö voidaan toteuttaa laitteistossa terpeenimateriaa- E 30 lin ja mäntyöljymateriaalin seoksen puhdistamiseksi, joka laitteisto käsittää a - ensimmäisen haihduttimen, joka on järjestetty haihduttamaan mai- N nittua seosta ja antamaan tulokseksi ensimmäisen jakeen, joka käsittää kevyitä 2 hiilivetyjä ja vettä, ja toisen jakeen, joka käsittää rasvahappoja, hartsihappoja, NN 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 terpeenimateriaalin ja mäntyöljymate- riaalin seosta säilytetään varastosäiliössä ennen ensimmäistä haihdutusvai- hetta.

Vähintään kaksi peräkkäin järjestettyä haihdutinta, edullisesti kolme peräkkäin järjestettyä haihdutinta käsittävää laitteistoa voidaan käyttää terpee- nimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin seoksen puhdistamiseen.

Esillä oleva keksintö koskee lisäksi esillä olevan keksinnön mukai- sella menetelmällä aikaansaatujen kevyiden hiilivetyjen, rasvahappojen, hartsi- happojen ja kevyiden neutraaliaineiden käyttöä biopolttoaineiden ja niiden kom- ponenttien valmistukseen. Keksintö koskee erityisesti kevyiden hiilivetyjen käyt- töä bensiinin, teollisuusbensiinin, lentopetrolin, dieselöljyn ja polttokaasujen val- © mistukseen ja rasvahappojen, hartsihappojen ja kevyiden neutraaliaineiden S käyttöä dieselöljyn, lentopetrolin, bensiinin, teollisuusbensiinin ja polttokaasujen a valmistukseen.

N Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että terpeenimateriaali ja män- = 30 työljymateriaali puhdistetaan puhdistettujen hiilivetyjakeiden aikaansaamiseksi. E Esillä olevan keksinnön mukainen puhdistus toteutetaan haihduttamalla. Tässä N menetelmässä aikaansaatuja puhdistettuja hiilivetyjakeita voidaan, valinnaisen S lisäpuhdistuksen jälkeen, käyttää raaka-aineena biopolttoaineiden, kuten bio- = bensiinin, biodieselin ja/tai niiden komponenttien, valmistamiseksi. Esillä olevan N 35 keksinnön mukainen terpeenimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin seoksen puhdistus toteutetaan monivaiheisella haihdutusmenetelmällä, edullisesti kolmi- vaiheisella menetelmällä.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä haihdutus toteu- tetaan siten, että haihdutuksesta tulevan jäännöksen määrä on hyvin pieni, tyy- 5 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 yksi toinen etu on terpeenimateriaalin, kuten raakatärpätin ja erityisesti kontaminoituneen tärpätin, tuottavan käytön lisääminen biopolttoai- neiden tuotannon raaka-aineena, sillä tavallisesti ne vain poltetaan kattilassa.

Keksinnön mukainen menetelmä tarjoaa käyttöön tehokkaan tavan hyödyntää kontaminoituneita terpeenipohjaisia materiaaleja, kuten raakatärpät- tiä.

Vaikka pesua ehdotetaan yhtenä tapana kontaminoituneen raakatärpätin puhdistamiseksi, se ei ole käytännöllistä ympäristö- ja työhygieniaongelmia ai- heuttavien suurten pesuvesimäärien ja niihin liittyvän pahan hajun vuoksi.

Yhtenä lisäetuna on, että terpeenimateriaalin, kuten tärpätin, yhdistä- minen mäntyöljymateriaaliin parantaa veden erottumista raaka-aineseoksesta.

Terpeenimateriaali, kuten tärpätti, toimii myös mäntyöljyn liuottimena ohenta- malla mäntyöljyä, ja tämä alentaa mäntyöljyn viskositeettia ja edistää veden © erottumista siita.

S Keksinnön mukaisen, monivaiheisen haihdutuksen käsittävän mene- N telmän yhtenä lisäetuna on, että kun terpeenimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin N seosta haihdutetaan, epäpuhtaudet, kuten metallit ja kiintoaineet, pidättyvät = 30 konsentraattiin ja kondensaatti on valmis syötettäväksi vetykäsittelyreaktoriin.

E Terpeenimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin seoksesta haihdutetaan ensin vettä N ja kevyitä komponentteja, mikä tehostaa jatkohaihdutusvaiheita.

Myös riski, että S epätoivottuja jäännösaineita kulkeutuu tislejakeeseen jatkohaihdutusvaiheissa, = tulee pienennetyksi kontrolloidusti.

Mainitunlaisen, monivaiheisella haihdutuk- N 35 sella tehtävän puhdistuksen yhtenä etuna on, että kiehuminen tapahtuu kontrol- loidummin, koska alhaalla kiehuvat kevyet ainesosat, so. ainesosat, joiden kiehumispiste on 150 - 210 *C, edullisesti 150 - 170 *C, normaalipaineessa, ei- vät aiheuta niin paljon ”carry over” -ilmiötä, so. sellaisten yhdisteiden, joiden kie- humispistealue on edellä mainittujen kiehumispistealueiden yläpäässä, sekä epäpuhtauksien kulkeutumista höyryyn seuraavissa haihdutusvaiheissa.

Kevyet ainesosat voidaan haluttaessa palauttaa biologista alkuperää olevaan materiaa- liin, jatkojalostaa toisissa prosesseissa tai myydä eteenpäin sellaisinaan.

Kolmivaiheisen haihdutuksen käytön vielä yhtenä lisäetuna on, että haihdutin voi toisessa haihdutusvaiheessa olla pieni ja halpa haihdutin, joka poistaa kevyitä ainesosia syötemateriaalista.

Seuraava kolmas haihdutin voi myös olla pienempi ja halvempi kuin toinen haihdutin kaksivaiheisessa haihdu- tuksessa.

Kolmivaiheinen haihdutusyksikkö voi siten olla halvempi kuin kaksi- vaiheinen haihdutusyksikkö.

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

Terpeenimateriaalissa, kuten raakatärpätissä, läsnä olevat raskaat hiilivedyt suurentavat biodieselsaantoa, kun ne syötetään katalyyttiseen vetykäsittelyyn yhdessä mäntyöljyn sisältämien raskaiden hiilivetyjen kanssa.

Terpeenimateri- aalin kevyemmät hiilivetyainesosat suurentavat biobensiinisaantoa.

Esillä ole- van keksinnön vielä yhtenä lisäetuna on, että myös siten aikaansaadun bioben- siinin laatu paranee, koska raakatärpättiraaka-aineesta peräisin olevien suu- remman oktaaniluvun aikaansaavien hiilivetyainesosien kautta saavutetaan suurempi biobensiinin oktaaniluku.

Esillä olevan keksinnön yhtenä lisäetuna on, että pihkasta syntyneet © raskaat ainesosat voidaan välttää tuotejakeissa.

S Esillä olevan keksinnön vielä yhtenä lisäetuna on, että haihdutuk- N sesta tulevan puhdistetun materiaalin saanto on jopa 65 % - 95 %, yhdessä N edullisessa suoritusmuodossa 80 % - 95 % ja yhdessä edullisimmassa suoritus- = 30 muodossa 88 % - 95 %. i Piirustusten lyhyt selitys N Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisemmin edullisten I suoritusmuotojen avulla viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa NN kuvio 1 esittää laitteistoa menetelmälle terpeenimateriaalin ja män- työljymateriaalin seoksen puhdistamiseksi, jolloin laitteisto käsittää kaksi haih- dutinta, ja esillä olevan keksinnön mukaista prosessikaaviota.

Kuvio 2 esittää laitteistoa menetelmälle terpeenimateriaalin ja män- työljymateriaalin seoksen puhdistamiseksi, jolloin laitteisto käsittää kolme haih- dutinta, ja esillä olevan keksinnön mukaista prosessikaaviota.

Keksinnön yksityiskohtainen selitys Esillä olevassa keksinnössä terpeenimateriaali tarkoittaa Cs-10-hiilive- tyjä tai niiden seoksia. Keksinnön yhdessä tyypillisessä suoritusmuodossa ter- peenimateriaali käsittää pääasiassa Cs-10-hiilivetyjä tai niiden seoksia. Esillä ole- van keksinnön yhteydessä Cs.10-hiilivedyt ovat tyydyttymättömiä syklisiä tai asyklisiä hiilivetyjä, jotka voivat sisältää myös heteroatomeja. Sykliset Cs-10-hii- livedyt ovat tyypillisesti haihtuvia mono- ja bisyklisiä hiilivetyjä. Cs-10-hiilivedyt voivat lisäksi sisältää vähäisiä määriä raskaampia hiilivetyjä epäpuhtauksina.

Terpeenimateriaali syöteseosta varten voidaan saada mistä tahansa biologisesta lähteestä, tyypillisesti kasvipohjaisesta lähteestä. Biologisista läh- töaineista synteettisesti tai kemiallisesti muodostetut terpeenit ovat myös käyt- tökelpoisia.

Keksinnön yhdessä suoritusmuodossa syöteseokseen käytetty ter- peenimateriaali on C1oH16-terpeeneistä olennaisesti koostuva materiaali, kuten raakatärpätti. Raakatärpätin on esillä olevassa keksinnössä ymmärrettävä ole- van peräisin puusta, erityisesti havupuusta.

Keksinnön yhdessä suoritusmuodossa raakatärpätti on raakasulfaat- titärpätti (CST), jota saadaan havupuukraftmassan valmistuksesta. CST koos- tuu pääasiassa haihtuvista tyydyttymättömistä CioH1e-terpeeni-isomeereista, jotka ovat peräisin pihkasta. CST:n sisältämät pääterpeeniainesosat ovat a-pi- neeni, B-pineeni ja A-3-kareeni. Pääainesosa on tyypillisesti a-pineeni. Raaka- tärpätti sisältää tyypillisesti korkeintaan 6 painoprosenttia rikkiä epäpuhtautena.

= Keksinnön yhdessä toisessa suoritusmuodossa raakatärpätti on pe- N räisin mekaanisen puumassan valmistuksesta, kuten hiokkeen ja painehiokkeen = valmistuksesta, kuumahierteen valmistuksesta tai kemimekaanisen massan val- S mistuksesta. Raakatärpätti voidaan saada kaasumaisessa muodossa näistä = 30 menetelmistä. Kaasumaisessa muodossa olevaa tärpättiä voidaan saada myös a puun haketuksesta ja sahoilta.

S Keksinnön yhdessä lisäsuoritusmuodossa raakatärpätti voi käsittää I puunjalostusteollisuudesta tulevia Cs-10-hiilivetyvirtoja tai sivuvirtoja, jotka voivat N sisältää rikkiä.

Keksinnön vielä yhdessä lisäsuoritusmuodossa syöteseoksen ter- peenimateriaalina voidaan käyttää erilaisten raakatärpättien seoksia. Keksinnön yhdessä suoritusmuodossa terpeenimateriaalina voidaan käyttää myös terpee- niseoksista, kuten raakasulfaattitärpätistä, eristettyä yhtä tai useampaa terpee- niyhdistettä (kuten a-pineeniä).

Keksinnön yhdessä tyypillisessä suoritusmuodossa syötteen terpee- nimateriaali on tärpätinjalostuslaitoksista saatavaa kontaminoitunutta tärpättiä, kuten tärpätin tislauksen pohjatuotetta ja/tai tärpätintislausjäännöksiä.

Keksinnön vielä yhdessä lisäsuoritusmuodossa syöteseoksen ter- peenimateriaalina voidaan käyttää sitrushedelmien jalostusmenetelmistä tulevia tuotteita ja sivuvirtoja. Sitrushedelmät sisältävät yhtenä pääainesosana syklistä terpeeniä D-limoneeni, jonka kaava on C10H16. Terpeenimateriaalina voidaan li- säksi käyttää terpeeniyhdisteitä, kuten p-kymeeniä ja muita biologisesta materi- aalista, kuten timjami- ja/tai kuminaöljyistä, peräisin olevia kymeeniyhdisteitä. Myös mäntyöljystä, kajeput-6ljysta ja petitgrain-öljystä peräisin oleva terpineoli on käyttökelpoista terpeenimateriaalina. Muita käyttökelpoisia materiaaleja ovat seskvi- tai suurempien terpeenien krakkauksessa muodostuvat terpeenit. Syö- teseoksen terpeenimateriaalina voidaan käyttää myös balsamitärpätin (”gum turpentine”) jalostusmenetelmistä tulevia tuotteita ja sivuvirtoja.

Keksinnön yhdessä edullisessa suoritusmuodossa syötteen terpee- nimateriaali valitaan kontaminoituneen tärpätin, kuten tärpätintislausjäännösten ja tärpätin tislauksen pohjatuotteiden, raakatärpätin, raakasulfaattitärpätin (CST), puutärpätin ja niiden seosten joukosta.

Esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän syöteseoksen toinen syötekomponentti on mäntyöljymateriaali. Mäntyöljymateriaali tarkoittaa esillä olevan keksinnön yhteydessä puu-, erityisesti havupuukraftmassan valmistuk- sen sivutuotetta. Mäntyöljymateriaali on puusta, erityisesti havupuusta, peräisin © olevien rasvahappojen, hartsihappojen, neutraalien yhdisteiden ja tärpättiai- 5 nesosien seos.

N Keksinnön yhdessä suoritusmuodossa mäntyöljymateriaali on raaka- mäntyöljy (CTO). CTO tarkoittaa sellaisista puulajeista kuin mänty, kuusi ja = 30 haapa uutettujen luonnossa esiintyvien yhdisteiden prosessoitua seosta. Sita E saadaan paperinvalmistuksessa käytetyistä kraft- ja sulfiitimassan valmistus- N menetelmistä tulevan raakamäntyöljysaippuan hapotuksesta. Raakamäntyöljy S (CTO) sisältää yleensä sekä tyydyttyneitä että tyydyttymättömiä happipitoisia = orgaanisia yhdisteitä, kuten hartsihappoja (pääasiassa abietiinihappoa ja sen N 35 isomeereja), rasvahappoja (pääasiassa linolihappoa, öljyhappoa ja Ii- 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.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä syötteenä käytettävä terpee- nimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin seos sisältää 1%- 80%, edullisesti 1%-50%, vielä edullisemmin 1 % - 15 %, terpeenimateriaalia loppuosan ol- lessa mäntyöljymateriaalia.

Keksinnön yhdessä suoritusmuodossa terpeenimateriaalin ja män- työljymateriaalin seos saadaan aikaan lisäämällä terpeenimateriaali mäntyöljy- materiaaliin.

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 S mainitunlaisista erotusmenetelmistä ovat haihdutus, flash-haihdutus ja tislaus. N Haihdutus toteutetaan edullisesti käyttämällä ohutkalvohaihdutustekniikkaa. N Keksinnön tässä suoritusmuodossa haihdutin voidaan siten valita ohutkalvo- = 30 haihduttimen, lyhyttiehaihduttimen, levymolekyylitislaimen ja minkä tahansa E muiden haihduttimien joukosta, joissa käytetään ohutkalvotekniikkaa. N Haihdutus toteutetaan tässä menetelmässä millä tahansa kaupalli- S sesti saatavissa olevilla sopivilla haihduttimilla. Haihdutus toteutetaan edullisesti = edellä määriteltyjen joukosta valitulla hauhduttimella. Keksinnön yhdessä erityi- N 35 sen edullisessa suoritusmuodossa haihdutus toteutetaan käyttämällä ohutkal- vohaihdutusta. Kaksivaiheisessa haihdutuksessa haihdutus toteutetaan edullisesti käyttämällä ohutkalvohaihdutinta ensimmäisessä haihdutusvai- heessa ja lyhyttiehaihdutinta toisessa haihdutusvaiheessa. Kolmivaiheisessa haihdutuksessa haihdutus toteutetaan edullisesti käyttämällä ohutkalvohaihdu- tinta ensimmäisessä haihdutusvaiheessa, levymolekyylitislainta tai ohutkalvo- haihdutinta toisessa vaiheessa ja lyhyttiehaihdutinta kolmannessa haihdutusvai- heessa.

Esillä olevan keksinnön yhteydessä haihduttamalla poistettavat epä- puhtaudet tarkoittavat vettä, kiintoaineita, kuten ligniiniä, hiukkasmaisia ainek- sia, erilaisia epäorgaanisia yhdisteitä, metalleja, kuten Na:a, Fe:a, P:a ja Si:tä, rikkiyhdisteitä, kuten sulfaatteja, esimerkkeinä Na2SOa ja H2SO4, ja orgaanisia yhdisteitä, kuten hiilihydraatteja. Monet näistä epäpuhtauksista (kuten metallit ja rikkiyhdisteet) ovat haitallisia myöhemmissä katalyyttisissä vetykäsittelyvai- heissa 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- S nesosat jäävät jäljelle haihdutuskonsentraattina.

N Mainitussa vähintään yhdessä lisähaihdutusvaiheessa (G; F, G) ras- vahappoja, hartsihappoja ja kevyitä neutraaliaineita käsittävät yhdisteet haihdu- = 30 tetaan pois tisleenä. Jäännösainesosat ja raskaat neutraaliaineet pidättyvät E haihdutuskonsentraattiin ja otetaan talteen ensimmäisenä jäännösjakeena. N Mäntyöljymateriaalin ja terpeenimateriaalin neutraaliaineet tarkoitta- S van esillä olevan keksinnön yhteydessä sellaisten ainesosien kuin rasvahap- = poesterien, sterolien, stanolien, dimeeristen happojen, hartsi- ja vaha-alkoho- N 35 lien, hiilivetyjen ja sterolialkoholien seosta. Rasvahapot ja hartsihapot tarkoitta- vat mäntyöljymateriaalissa ja terpeenimateriaalissa luontaisesti läsnä olevia happoja. Rasvahapot käsittävät pääasiassa linolihappoa, Öljyhappoa ja li- noleenihappoa. Hartsihapot käsittävät pääasiassa abietiinihappoa ja sen isomeerejä.

Esillä olevan keksinnön yhteydessä ensimmäisestä haihdutusvai- heesta E talteen otetut kevyet hiilivedyt tarkoittavat hiilivetyjä, joiden kiehumis- piste on korkeintaan 250 *C (NTP). Nämä hiilivedyt käsittävät pääasiassa ter- peenejä, joista suurin osa on tärpättiä.

Mainitut kevyet neutraaliaineet, jotka otetaan talteen mainitusta vä- hintään yhdestä lisähaihdutusvaiheesta (G; F, G) saatavassa tisleessä, käsittä- vätCoo-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, ja 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- S dutusvaihe (toinen haihdutusvaihe kuvion 1 suoritusmuodossa) toteutetaan yh- N dessä vaiheessa G toisessa haihduttimessa 20. Toinen haihdutusvaihe toteute- N taan edullisesti lämpötilassa 200 - 450 *C ja paineessa 0 - 50 mbar, edullisem- = 30 min lämpötilassa 300 - 390 °C ja paineessa 0,01 - 15 mbar. Tällä lämpötila- ja E painealueella minimoidaan pikijakeen (jäännösjakeen) osuus tässä haihdutus- N vaiheessa. Toisessa haihdutusvaiheessa G tehtävä haihdutus toteutetaan edul- S lisesti lyhyttiehaihdutuksella. = Kuvion 2 suoritusmuodon mukaisesti mainittu vähintään yksi lisähaih- N 35 dutusvaihe toteutetaan kahdessa vaiheessa F ja G kahdessa lisähaihduttimessa 16 ja 20. Ensimmäinen (F) mainituista kahdesta lisähaihdutusvaiheesta (toinen haihdutusvaihe kuvion 2 suoritusmuodossa) toteutetaan edullisesti lämpötilassa 180-350 *C ja paineessa 0,1- 40mbar, edullisemmin lämpötilassa 200 - 270 *C ja paineessa 0,1 - 20 mbar. Kuvion 2 suoritusmuodon toinen haih- dutusvaihe F toteutetaan edullisesti levymolekyylitislainhaihdutuksella tai ohut- kalvohaihdutuksella. Kuvion 2 suoritusmuodon kolmas haihdutusvaihe G toteu- 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- 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- S tään yhteyden 14 kautta toiseen haihdutusvaiheeseen G. Kuviossa 1 esitetty N toinen haihdutusvaihe G toteutetaan toisessa haihduttimessa 20. Kuviossa 1 N esitetty toinen haihdutusvaihe G antaa tulokseksi rasvahappoja, hartsihappoja = 30 ja kevyitä neutraaleja ainesosia käsittävän kolmannen jakeen, joka poistetaan E toisen tuoteulosmenon 18 kautta. Toinen haihdutusvaihe G antaa tulokseksi N myös ensimmäisen jäännösjakeen, joka käsittää jäännösainesosia, kuten pikeä S ja metalleja. Ensimmäinen jäännösjae poistetaan ensimmäisen jäännösulosme- = non 22 kautta. N 35 Kuvion 2 suoritusmuodon mukaisesti mainittu toinen jae, joka käsit- tää rasvahappoja, hartsihappoja, neutraaliaineita ja jäännösainesosia,

käsitellään kahdessa haihdutusvaiheessa F ja G vain yhden vaiheen G sijasta. Mainittu jae syötetään ensin yhteyden 14 kautta toiseen haihdutusvaiheeseen F. Kuviossa 2 esitetty toinen haihdutusvaihe F toteutetaan toisessa haihdutti- messa 16. Toisesta haihduttimesta 16 tuleva nestemäinen jae johdetaan yhtey- den 19 kautta kolmanteen haihdutusvaiheeseen G. Toisesta haihdutusvai- heesta 16 tuleva tislejae poistetaan yhteyden 19' kautta ja se voidaan yhdistää kolmannesta haihdutusvaiheesta G tulevan kolmannen jakeen kanssa. Kolmas haihdutusvaihe G toteutetaan kolmannessa haihduttimessa 20. Kuviossa 2 esi- tetty kolmas haihdutusvaihe G antaa tulokseksi rasvahappoja, hartsihappoja ja kevyitä neutraaliaineita käsittävän kolmannen jakeen, joka poistetaan toisen tuoteulosmenon 18 kautta. Kuvion 2 kolmas haihdutusvaihe G antaa tulokseksi myös ensimmäisen jäännösjakeen, joka käsittää jäännösainesosia, kuten pikeä ja metalleja. Samoin kuin kuviossa 1 ensimmäinen jäännösjae poistetaan en- simmäisen 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.

Terpeenimateriaali ja mäntyöljymateriaali syötetään ensimmäiseen haihdutusvaiheeseen E edullisesti ennalta muodostettuna seoksena. Ne voi- daan kuitenkin syöttää myös erillisinä virtoina, jolloin seos muodostetaan ensim- mäisessä haihduttimessa E.

Keksinnön yhdessä edullisessa suoritusmuodossa menetelmä käsit- © tää lisäksi ennen ensimmäistä haihdutusvaihetta E esikäsittelyvaiheen P, jossa S mainittua terpeenimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin seosta säilytetään varas- N tosäiliössä 6. Keksinnön tässä suoritusmuodossa terpeenimateriaalin ja män- N työljymateriaalin seos syötetään varastosäiliöstä yhteyden 8 kautta. Keksinnön = 30 tässä suoritusmuodossa terpeenimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin seosta pi- E detään varastosäiliössä tuntien - viikkojen ajan ennen syöttämistään ensimmäi- N seen haihdutusvaiheeseen E. Tämä tarjoaa sen edun, että epätoivottuja ai- S nesosia, kuten vettä ja kiintoaineita, jotka erottuvat seoksesta painovoimaisesti, = ja niihin liuenneita ja adsorboituneita/absorboituneita epäpuhtauksia tulee ero- N 35 tetuiksi seoksesta jo varastosäiliössä, ja ne voidaan poistaa helposti seoksesta 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- käsittelyvaiheissa C1, C2 siten, että sillä on kyky muuttaa puhdistetussa mate- riaalissa olevat raskaat ainesosat biopolttoainekomponenteiksi.

Viimeisen haihdutusvaiheen G (toinen haihdutusvaihe kuvion 1 suo- ritusmuodossa ja kolmas haihdutusvaihe kuvion 2 suoritusmuodossa) ja vety- käsittelyn C2 välissä voi olla lisäpuhdistusvaihe 17. Keksinnön yhdessä suoritusmuodossa ensimmäisen jakeen kevyet hiilivedyt, jotka poistetaan yhteyden 13 kautta valinnaisesta vedenpoistovai- heesta 11 tai yhdestä tai useammasta valinnaisesta lisäpuhdistusvaiheesta 11', voidaan yhdistää rasvahappoja, hartsihappoja ja kevyitä neutraaleja yhdisteitä 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 useamman suojakerroksen.

Kyseiset yksi tai useampi suojaker- ros 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- S yksiköt voivat pidättää sekä terpeenimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin seoksen N kiinteitä että solvatoituneita epäpuhtauksia, kuten mäntyöljymenetelmän piipoh- jaisia vaahtoamisenestoaineita ja haitallisia kemiallisia alkuaineita.

Suojakerros = 30 tai suojakerrosyksiköt voivat olla kuumennettuja, kuumentamattomia, paineis- E tettuja tai paineistamattomia, ja niihin voidaan syöttää tai olla syöttämättä vety- N kaasua.

Suojakerros tai suojakerrosyksiköt ovat edullisesti kuumennettuja ja S paineistettuja. = Periaatteessa on olemassa kaksi suojakerrostyyppiä, so. aktiiviset ja N 35 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- kaita haitallisia aineita ja alkuaineita vastaan. Erillisiä suojakerroksia voi olla useita, jolloin yksi tai useampi suojakerros on valmiustilassa kytkettynä rinnak- kain tai sarjaan käytössä olevan (olevien) suojakerroksen (-kerrosten) kanssa.

Haihdutuspuhdistuksen jälkeen puhdistetut jakeet syötetään vety- käsittelyyn. Jakeet voidaan käsitellä vedyllä erikseen tai samassa laitteistossa.

Esillä olevan keksinnön mukaisesta menetelmästä saadut ja ensim- mäisen ja toisen tuoteulosmenon 12, 18 kautta poistetut ensimmäinen ja kolmas jae voidaan siten syöttää edelleen vetykäsittelyyn C1, C2 valinnaisen veden- poistovaiheen 11 ja yhden tai useamman valinnaisen lisäpuhdistusvaiheen 11°, 17 jälkeen. Vetykäsittely C1, C2 käsittää vähintään yhtä katalyyttiä polttoai- nekomponenttien seoksen muodostamiseksi. Vetykäsittely voidaan tehdä yh- dessä, 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.

Laitteistoa, joka selitetään viitaten kuvioihin 1 ja 2, joita on tässä tar- kasteltava laitteiston elementteihin viittaavina, voidaan käyttää keksinnön mu- © kaisen menetelmän toteuttamiseen.

S Laitteisto käsittää N - ensimmäisen haihduttimen 10, joka on järjestetty haihduttamaan N terpeenimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin seosta ja antamaan tulokseksi en- = 30 simmäisen jakeen, joka käsittää kevyitä hiilivetyjä ja vettä, ja toisen jakeen, joka E käsittää rasvahappoja, hartsihappoja, neutraaliaineita ja jäännösainesosia, N - vähintään yhden lisähaihduttimen (20; 16, 20), joka on järjestetty S haihduttamaan mainittua toista jaetta ja antamaan tulokseksi kolmannen jakeen, = joka käsittää rasvahappoja, hartsihappoja, neutraaliaineita ja jäännösainesosia, N 35 - 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- dutin käsittää yhden haihduttimen 20. Keksinnön tässä suoritusmuodossa lait- teisto käsittää kaikkiaan kaksi peräkkäin järjestettyä haihdutinta 10 ja 20.

Kuvion 2 suoritusmuodon mukaisesti mainittu vähintään yksi lisähaih- dutin käsittää kaksi haihdutinta 16 ja 20. Keksinnön tässä suoritusmuodossa laitteisto käsittää kaikkiaan kolme peräkkäin järjestettyä haihdutinta 10, 16 ja 20. Haihduttimet 10, 16, 20 tarkoittavat tässä mitä tahansa sopivia väli- neitä kahden tai useamman ainesosan erottamiseksi toisistaan, kuten kaasujen erottamiseksi nesteestä, joka erotin hyödyntää ainesosien höyrynpaine-eroja. Erottimia ja haihduttimia kuvataan edellä keksinnön mukaisen menetelmän yh- teydessä. Kuvioiden 1 ja 2 suoritusmuodoissa ensimmäinen haihdutin on edul- lisesti 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- S meno 22 kytketään viimeiseen haihduttimeen.

A Yhdessä tyypillisessä suoritusmuodossa laitteisto käsittää lisäksi yh- N den tai useamman ensimmäisen syötesisääntulon 8, joka on järjestetty syöttä- = 30 mään terpeenimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin seosta mainittuun ensimmäi- E seen haihduttimeen 10.

N Syötesisääntulo (-tulot) voi(vat) 8 olla mikä tahansa sopivia sisääntu- S loja terpeenimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin seoksen syöttämiseksi systee- = miin, kuten putki, letku, aukko tai mika tahansa sopiva yhteys.

N 35 Yhden edullisen, kuvioissa 1 ja 2 esitetyn suoritusmuodon mukaisesti laitteisto käsittää lisäksi vähintään yhden varastosäiliön 6 terpeenimateriaalia ja mäntyöljymateriaalia varten, joka sijaitsee ennen ensimmäistä haihdutinta 10 terpeenimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin seoksen virtaussuunnassa. Varas- tosäiliö voi olla mikä tahansa sopiva kaupallisesti saatavissa oleva säiliö, astia, kontti tms.

Tässä suoritusmuodossa laitteisto voi käsittää lisäksi toisen jään- nösulosmenon 7 vettä ja epäorgaanista materiaalia käsittävän toisen jäännös- jakeen ottamiseksi talteen varastosäiliöstä 6.

Tässä suoritusmuodossa laitteisto voi käsittää lisäksi toisen syöte- sisääntulon 2 terpeenimateriaalin syöttämiseksi ja kolmannen syötesisääntulon 4 mäntyöljymateriaalin syöttämiseksi varastosäiliöön 6.

Laitteisto voi käsittää lisäksi vähintään yhden katalyyttisen vetykäsit- tely-yksikön C1, C2 ensimmäisen jakeen kevyiden hiilivetyjen muuttamiseksi yh- deksi tai useammaksi biopolttoaineeksi tai niiden komponenteiksi, jotka valitaan bensiinin, teollisuusbensiinin, lentopetrolin, dieselöljyn ja polttokaasujen jou- kosta, ja/tai rasvahappoja, hartsihappoja ja kevyitä neutraaliaineita käsittävän kolmannen jakeen muuttamiseksi yhdeksi tai useammaksi biopolttoaineeksi tai niiden komponenteiksi, jotka valitaan dieselöljyn, lentopetrolin, bensiinin, teolli- suusbensiinin 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. S - Ensimmäinen ja toinen katalyyttinen vetykäsittely-yksikkö C1,C2 esi- a tetään kuvioissa erillisinä yksiköinä/prosesseina. On kuitenkin myös mahdollista yhdistää nämä yksiköt/prosessit ja käsitellä molemmat talteen otetut hiilivetyja- = 30 keet yhdessä menetelmässä, jossa on yksi tai useampi prosessivaihe. E Viitaten kuvioihin 1 ja 2, laitteisto voi käsittää myös vedenerotusyksi- N kön 11 ja yhden tai useamman lisäpuhdistusyksikön 11°, joka on järjestetty en- S simmäisen katalyyttisen vetykäsittely-yksikön C1 eteen, ja yhden tai useamman = lisäpuhdistusyksikön 17, joka on järjestetty sijaitsemaan toisen katalyyttisen ve- N 35 tykäsittely-yksikön C2 eteen. Laitteisto voi lisäksi käsittää yhteyden 13, joka on järjestetty mainitun yhden tai useamman erotusyksikön 11’ jälkeen, talteen otettujen ensimmäisen jakeen kevyiden hiilivetyjen syöttämiseksi yhteyden 18 kautta poistettuun kolmanteen jakeeseen. 00

O N N N

I a a

N N K LO O N

Claims (18)

Patenttivaatimukset

1. Menetelmä terpeenimateriaalin ja —mäntyöljymateriaalin — seoksen puhdistamiseksi, jossa menetelmässä terpeenimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin seos saadaan aikaan lisäämällä terpeenimateriaali mäntyöljymateriaaliin, ja jossa terpeenimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin seos sisältää 1% — 80% terpeenimateriaalia loppuosan ollessa mäntyöljymateriaalia ja terpeenimateriaali valitaan kontaminoituneen — tärpätin, = kuten tärpätintislausjäännösten ja tärpätin tislauksen pohjatuotteiden, raakatärpätin, raakasulfaattitarpatin (CST), puutärpätin ja niiden seosten joukosta; ja joka menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: (a) terpeenimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin seosta 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, ja jossa ensimmäinen haihdutusvaihe (E) toteutetaan lämpötilassa 50 - 250 *C ja paineessa 5 - 100 mbar, (b) mainittua toista jaetta haihdutetaan ainakin yhdessä lisähaihdutusvaiheessa (G; F, G), jolloin tuloksena on kolmas jae, joka käsittää — rasvahappoja, hartsihappoja ja neutraaliaineita, joiden kiehumispiste on alle 500 *C (NTP), ja jäännösjae, ja (c) otetaan talteen mainitut ensimmäinen jae, kolmas jae ja jäännösjae.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu o vähintään yksi lisähaihdutusvaihe (G; F, G) toteutetaan yhdessä vaiheessa (G) O tai kahdessa vaiheessa (F, G).

S +

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu N 30 — vähintään yksi lisähaihdutusvaihe (G; F, G) toteutetaan yhdessä vaiheessa (G) E lämpötilassa 200 - 450 °C ja paineessa 0 - 50 mbar.

N 5

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu = vähintään yksi lisähaihdutusvaihe (G; F, G) toteutetaan kahdessa vaiheessa (F, N 35 G), jolloin ensimmäinen (F) mainituista kahdesta lisähaihdutusvaiheesta toteutetaan lämpötilassa 180 - 350 °C ja paineessa 0,1 - 40 mbar ja toinen (G)

mainituista kahdesta lisdhaihdutusvaiheesta = toteutetaan lämpötilassa 200 - 450 °C ja paineessa 0 - 50 mbar.

5. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että haihdutus toteutetaan ensimmäisessä haihdutusvaiheessa (E) ja mainituissa lisähaihdutusvaiheissa (G; F, G) haihdutuksella, jossa käytetään ohutkalvohaihdutustekniikkaa.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että — haihdutus toteutetaan ohutkalvohaihdutuksella, lyhyttiehaihdutuksella tai levymolekyylitislainhaihdutuksella.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että terpeenimateriaali käsittää Cs-10-hiilivetyjä, edullisesti C10H1e-hiilivetyjä.

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

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mäntyöljymateriaali valitaan mäntyöljyn, raakamäntyöljyn (CTO), saippuaöljyn ja niiden seosten joukosta.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että — mainitun kolmannen jakeen kevyet neutraaliaineet käsittävät Coo-27-hiilivetyja, S joiden kiehumispiste on alle 500 *C (NTP).

S &

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että <Q mainittu ensimmäinen jäännösjae käsittää raskaita neutraaliaineita ja N 30 —jäännösainesosia, kuten pikeä ja metalleja.

j N

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että S mainitut raskaat neutraaliaineet käsittävät hiilivetyjä, joissa on vähintään 28 = hiiliatomia ja joiden kiehumispiste on yli 500 °C (NTP).

N 35

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä — käsittää — lisäksi esikasittelyvaiheen (P), jossa mainittua terpeenimateriaalin ja mäntyöljymateriaalin seosta säilytetään varastosäiliössä ennen ensimmäistä haihdutusvaihetta (E).

14. 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°).

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

16. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää valinnaisen vedenerotusvaiheen (11) ja yhden tai useamman valinnaisen lisäpuhdistusvaiheen (11°, 17) jälkeen lisäksi yhden tai useamman vetykäsittelyvaiheen (C1, C2) talteen otettujen ensimmäisen ja kolmannen jakeen muuttamiseksi biopolttoaineiksi tai niiden komponenteiksi.

17. Patenttivaatimuksen 16 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, S lentopetrolin, dieselöljyn ja polttokaasujen joukosta.

S &

18. Patenttivaatimuksen 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että P menetelmä käsittää lisäksi yhden tai useamman vetykäsittelyvaiheen (C2), N 30 jossa kolmas jae muutetaan yhdeksi tai useammaksi biopolttoaineeksi tai niiden E komponenteiksi, = jotka valitaan dieselöljyn, lentopetrolin, = bensiinin, N teollisuusbensiinin ja polttokaasujen joukosta. 5 3