CZ2005404A3 - Zpusob výroby pohonných hmot pro výbušné a vznetové motory na bázi "kafilerního tuku" - Google Patents

Abstract

Je popsán zpusob výroby pohonných hmot pro výbušné a vznetové motory. Surovinou pro tuto výrobu je ,,kafilerní tuk" vznikající v kafilériích. Pri tomto zpracování je možno vyrábet nejen motorovou naftu, ale i benzíny. Motorová nafta vyrobená z této suroviny vyhovuje normám pro bionaftu na obsah nenasycených látek, neobsahuje síru, má vyšší oxidacní stabilitu, neobsahuje vyšší mastné kyseliny, které se hure odparují. K tepelnému štepení kafilerního tuku jsou vhodná stávající zarízení kafilerií, jako napr. pyrolýza, krakování a visbreaking.

Description

Způsob výroby pohonných hmot pro výbušné a vznětové motory na bázi „kafílerního tuku“

Oblast techniky

Vynález se týká výroby pohonných hmot pro výbušné a vznětové motory na bázi „kafilcrního tuku“. Takto vyrobená paliva patří do skupiny paliv alternativních.

Dosavadní stav techniky

Pohonné hmoty pro nejrůznější druhy spalovacích motorů se doposud vyrábějí téměř výhradně jen na bázi ropy. Protože však zásoby ropy nejsou nevyčerpatelné, začala se ve výrobě paliv prosazovat tendence náhrady ropy neustále se obnovujícími surovinami. Průmyslové řešení bylo nalezeno v přepracování rostlinných tuků na paliva. Nejduležítějším tukem používaným při výrobě těchto tzv. biopaliv je řepkový olej. Při tomto způsobů sc řepkový olej. který je triglyceridem mastných kyselin s převážně 16 a 18 uhlíky převádí působením metanolu za katalytického působení draselného louhu 11a metylesterv kyselin obsažených ve výchozí surovině. Tyto metylesterv se potom používají k pohonu vznětových motorů. Živočišné tuky, které jsou chemicky stejným nebo podobným triglyceridem. jako rostlinné tuky. by bylo možno rovněž, takto přepracovat. Experimentálně to bylo mnohokráte potvrzeno. K průmyslové výrobě však tímto způsobem nedochází, protože čisté živočišné tuky jsou důležitou složkou potravy. Jejich relativně vysoká ceny brání jejich využití na paliva.

Pozornost výrobců se proto obrátila k odpadním živočišným tukům. Sběr odpadních potravinářských tuků a jejich přepracování na metylestery je neekonomický, protože jejich zdroje jsou rozptýleny po celé republice.

Vhodným odpadním tukem se ukázal být především tzv. „kafilerní tuk“. Je to produkt, který vzniká při zpracování kadaverů v kafilcriích. Ve středné velkých kafilériích jej vzniká ročně 4 ()()() - 7 OCR) tun. Tento „kaťilerní luk“ vzniká v technologii používané v kafilcriích, kde se rozdrcené kadavery a odpad z masokombinátů sterilizují při teplotě 135°C a tlaku 0,6 MPa. Produkty kafilerií jsou: masokostní moučka a „kaťilerní luk“. Při jejich výrobě odpadá velké množství silně znečištěné biologické vody. Kaťilerní tuk se ve velmi omezené míře zpracovává na tzv. štěpiěkách tuku, kde se z něho vyrábějí mastné kyseliny, které se po destilaci prodávají jako oleín nebo slearín. Velká většina kafílerního tuku se však spaluje.

Po zkušenostech s převedením řepkového oleje na metylestery mastných kyselin vhodné k pohonu vznětových motorů nabízela se i možnost zpracovat podobným způsobem i tento „kafilerní tuk“. Přes ohromné množství pokusů, které trvaly více než 10 let. se však nej různějším výzkumným organizacím tato přeměna nepodařila. Pokud k reesterifikaci došlo, pak byl procentuální výtěžek metylesterů velmi nízký.

Podstata vynálezu

Uvedenou nepříjemnou zkušenost řeší náš vynález. Při pokusech o reesterifikaci jsme zjistili, že v tzv. „kafilerním tuku jsou přítomny inhibující látky. Podle vynálezu bylo zjištěno, že jejich eliminací, se obdrží čistá triglyccridová komponenta, kterou lze snadno reesterifikovat podobně jako řepkový olej. K odstranění sc podle vynálezu používají různé látky. Účinným prostředkem k odstranění těchto inhibujících látek se ukázal být plynný amoniak, který převádí inhibující látky do pevné a snadno odstranitelné podoby. Odstranění se podle vynálezu provádí v roztaveném kafilerním luku při vyšší teplotě uváděním plynného amoniaku. Okamžité se začnou vylučovat pevné podíly, které se dají snadno odstranil nejrůznějšimi známými způsoby a kapalný podíl po separaci podílu pevného lze přímo použít obdobným způsobem jako olej řepkový k výrobě metylesterú mastných kyselin.

Inhibující podíly však pro výrobu není nutno odstraňovat. Je možno postupovat také lak, že sc směs amoniakem rafinovaného tuku s inhibujíeími podíly podrobí přímo reesterifikaci.

Druhou možností, jak zpracovat kafilerní tuk je podle vynálezu jeho hydrogenace vodíkem za přítomnosti sirníkových katalyzátorů za studeného tlaku vodíku nad 10 MPa a teploty 320 - 360°C. V tomto případě se převádějí mastné kyseliny obsažené v tuku na hexadekan a oktadekan a na malá množství uhlovodíků s počtem uhlíků nižším než 16, nejčastěji však s počtem uhlíků 14 a 12, které vznikají z nižších mastných kyselin, než je kyselina palmilová. Tyto nižší kyseliny jsou podle druhu použitých kadaverů v kafilerním tuku rovněž vázány estericky na glycerin.

Uvedenými způsoby lze tedy „kafilerní tuk přepracovat na palivo pro vznětové motory. Kafilerní tuk lze však zpracovat i na paliva pro výbušné motory. Při této operaci je nutno využít skutečností, že mastné kyseliny v luku obsažené jsou tvořeny dlouhým alifatickým řetězcem, který je velice podobným ropným uhlovodíkům. Rozdíl je pouze ve vysoké molekulární váze kafilerního tuku, což způsobuje jeho nedestilovatelnost a prakticky mizivou odpařivost. Při D I A a GTA (viz obrázek 1) však bylo zjištěno, že „kafilerní tuk“ je stálý pouze do teploty 187°C a pak nastává jeho rychlý rozklad. Po tomto zjištění byla směs mastných kyselin C16 a CIS vystavena teplotě 450°C po dobu 0,5 hod. Došlo k jejich tepelnému rozkladu na malé množství plynu a na níževroucí produkty obsahující nasycené a nenasycené nižší uhlovodíky odpovídající destilačnímu rozmezí benzínu a motorvé nafty. Poměr mezi váhovým množstvím benzínu a motorové nafty je závislý na výši použité teploty a délky krakování.

Po těchto zjištěních byl vypracován způsob převedení „kafilerního tuku“ na benzínové uhlovodíky. Podle vynálezu se používá k tomuto převedeni zařízení stejná jako v průmyslů na zpracování ropy především krakování, pyrolýza a visbreaking za vyšších teplot. Použití druhu zařízení je závislé na požadovaných vlastnostech výsledného produktu. Je samozřejmé, že výsledný produkt lze upravit nejrůznějšimi palivářskými pochody jako např. izomerizací. aby se zlepšily jeho vlastnosti.

• 9

Příklad provedení vynálezu

Příklad 1:

„Kafilerní tuk“ z kadavcru (cca 45% skoíu a 55% prasat) byl sycen plynným amoniakem při teplotě 50°C'. Vyloučil se pevný podíl, který byl odstraněn. Kapalný produkt zbývající po odstranění pevných součástí byl podroben reesterifikaei s 10% přebytkem metanolu a za katalytického působení KO1I, Produkt obsahoval 100% metylesterú mastných kyselin původně přítomných v „kafilerním tuku“.

Příklad 2:

„Kafilerní tuk“ stejného složení jako v příkladě 1. byl rozdělen obecně známými postupy na čistý tuk a mastné kyseliny vzniklé jeho štěpením. Čistý tuk byl podroben reesterifíkaci s metanolem za katalýzy KOH. Byl získán 98% výtěžek matylestcrů mastných kyselin. Převládaly v něm melylestery kyseliny palmitové a stearové.

Příklad 3:

Ikg „kafilerního tuku“ byl hydrogenován na katalyzátoru sirníku molybdeničitém při teplotě 330°C a pracovním tlaku vodíku 18 MPa. Bylo získáno 850 g kapalného produktu obsahujícího převážně n-hexadekan a n-oktadekan.

Příklad 4:

Mastné kyseliny z „kafilerního tuku“ byly krakovány při teplotě 450°C po dobu 30 minut. V průběhu krakováni byla průměrná teplota 451 °C a průběh tlaku při této teplotě je charakterizován v tabulce 1.

Tabulka /.

—Ό---T-

Cas(min)	0	5	10	15	20	25	30
Tr f°C)	445	451	448	449	456	454	Γ 456
Pr(MPa)	1,69	2,96	3,61	3,10	3,41	3,61	3,77

Deslilační křivka štěpného produktu vyplývá z obrázku 2. brakem složení produktu štěpení přináší tabulka 3.

Tabulka 3

Frakce

Obsah frakce (% hm.)

IBP -200	29,2
200 - 360	48,9
360 - 460	14.1
460 - 525	3,4
525 - FBP	4,4

.lak z této tabulky vyplývá, při krakování mastných kyselin z „kafilerního tuku, získává se přibližně 50% uhlovodíkové směsi odpovídající dešti lačním rozmezí motorové naftě a přibližně 30% štěpného produktu s destilačním rozmezím odpovídající benzínu..

Ve výsledném produktu krakování byly identifikovány nasycené a nenasycené sloučeniny.

Claims (5)

1. Patentově nároky

   1. Způsob výroby pohonných hmot vyznačeny tím. že se na pohonné hmoty přepracovává „kafilerní tuk“.
2. 2. Způsob výroby pohonných hmot podle bodu I vyznačený tím. že se „kafilerní tuk před vlastní reesterifikací podrobí reakci s činidly odstraňujícími inhibitory reesterifikace.
3. 3. Způsob výroby pohonných hmot podle bodu 1 a 2 vyznačený tím. že rafinujícím činidlem je amoniak.
4. 4. Způsob výroby metylesteru mastných kyselin obsažených v tuku vyznačený tím. že se z tuku před jeho reesterifikací odstraní mastné kyseliny.
5. 5. Způsob výroby pohonných hmot podle bodu I vyznačený tím, že se kafilerní tuk hydrogenuje výhodně v přítomnosti sirníkových katalyzátorů při teplotě 320 - 360°C a za studeného tlaku vodíku přes 10 MPa.