CZ200818A3

CZ200818A3 - Zpusob výroby bionafty z tuku a oleju

Info

Publication number: CZ200818A3
Application number: CZ20080018A
Authority: CZ
Inventors: Kolomazník@Karel; Klein@Karel; Vašek@Vladimír; Janácová@Dagmar; Jelínek@Miloš
Original assignee: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíne
Priority date: 2008-01-14
Filing date: 2008-01-14
Publication date: 2010-01-27
Also published as: CZ303070B6

Abstract

Zpusob spocívá v alkoholýze tuku v alkalickém prostredí a následném oddelení fáze vzniklé bionafty od glycerinové fáze. K vytvorení alkalického prostredí a ke katalýze alkoholýzy se použije organická baze nebo smes organických bazí. Pokud vstupní surovina nemá vyhovující kvalitu (napr. odpadní živocišné tuky) podrobí se, pred vlastní alkoholýzou v prostredí organické baze, rafinaci spocívající v zonálním tavení, které je rízeno programovým ohrevem. Organickou bazí, resp. bazemi, je s výhodou amin s teplotou varu pri normálním tlaku do 200 .degree.C, resp. smes takových aminu. Konkrétne se jedná zejména o amin vybraný ze skupiny zahrnující izopropylamin, diizopropylamin, trietylamin, n-butylamin a cyklohexylamin.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby bionafty z odpadních tuků, zejména pak tuků z odpadu živočišného původu.

Oblast techniky

V současné době se bionafta vyrábí prakticky výhradně reesterifikací rostlinných olejů nebo živočišných tuků.

Rostlinné oleje, zejména řepkový, se např. zpracovávají alkoholýzou katalyzovanou hydroxidem alkalického kovu, při čemž se a do reakční směsi vzniklé po alkoholýze během intenzivního míchání vhání plynný oxid uhličitý tak dlouho, až se dosáhne hodnoty pH 8 až 9. Ze vzniklé reakční směsi pak po skončení vhánění oxidu uhličitého odstraní alkohol a zbývající kapalná reakční směs po dealkoholizaci se rozdělí na bionaftu a glycerinovou fázi. Dealkoholizace reakční směsi se provádí evakuací nebo desorpcí za zvětšování jejího povrchu, výhodně jejím mícháním nebo rozstřikováním - vzniká kapalná fáze a zkondenzovaný plynný alkohol, který se jímá. Dealkoholizovaná kapalná směs se rozdělí buď během 1 až 5 hodin samovolně, nebo během 5 až 30 minut na odstředivce do dvou fází, lehčí bionafty a těžší glycerinové fáze.

Reesterifikací metanolem nebo etanolem v alkalickém prostředí vytvořeném anorganickými zásadami se na bionaftu zpracovává také živočišný tuk.

Jsou ale známy i nové vysoce speciální a účinné reesterifikační reakce. Jedná se např. o reesterifikací předběžně atomizovaných rostlinných olejů a živočišných tuků, či kysele nebo zásaditě katalyzované reesterifikace v prostředí mikrovln.

Výše uvedené způsoby přípravy bionafty mají ale nevýhody zejména v případě vstupních surovin na bázi odpadních živočišných tuků, které jsou produkovány ve velkých množstvích masným, koželužským i textilním průmyslem. Tyto nevýhody spočívají ve vysokých požadavcích stávajících výrobních procesů na kvalitu a homogenitu vstupních surovin, což u odpadů není možno spolehlivě zajistit. Další velkou nevýhodou je použití reesterifikačních katalyzátorů, které jsou anorganické povahy. Zejména při použití hydroxidů alkalických kovů je třeba po skončení reakční doby katalyzátor neutralizovat a vzniklá sůl pak zvyšuje obsah popele ve směsi. To potom značně snižuje kvalitu výsledné bionafty. V některých případech je nutné provést odsolení, což zvyšuje výrobní náklady.

• · · 4 949 ·· · * 44*4 * · 9 I» ♦ ·· 444 ^4444

Podstata vynálezu

K odstraněni těchto nedostatků do značné míry přispívá způsob výroby bionafty z odpadních tuků, zejména pak tuků z odpadu živočišného původu, podle vynálezu. Tento způsob spočívá, obdobně jako doposud známé způsoby, v alkoholýze tuků v alkalickém prostředí a následném oddělení fáze vzniklé bionafty od glycerinové fáze. Podstata vynálezu je v tom, že se k vytvoření alkalického prostředí a ke katalýze alkoholýzy použije organická baze nebo směs organických baží.

Pokud vstupní surovina nemá vyhovující kvalitu (např. odpadní živočišné tuky) podrobí se, před vlastní alkoholýzou v prostředí organické baze, rafinaci spočívající v zonálním tavení, které je řízeno programovým ohřevem.

Organickou baží, resp. bázemi, je s výhodou amin s teplotou varu při normálním tlaku do 200 ’C, resp. směs takových aminů. Konkrétně se jedná zejména o amin vybraný ze skupiny zahrnující izopropylamin, diizopropylamin, trietylamin, n-butylamin a cyklohexylamin.

Amin nebo směs aminů se dávkuje v množství 1 až 8 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost vstupní suroviny.

Amin, resp. směs aminů dávkovaná k vytvoření alkalického prostředí a katalýze metanolýzy může být alespoň zčásti nahrazena kondenzátem, obsahujícím recyklovaný amin z předchozí metanolytické reakce.

V porovnání se stávajícími postupy je hlavní výhodou způsobu podle vynálezu zlepšení kvality vyrobené bionafty - prakticky s nulovým obsahem popele. Zároveň se sníží na požadovanou nommu číslo kyselosti a zbytkový amin působí jako stabilizátor bionafty. Další výhoda pak spočívá v možnosti zpracování odpadních živočišných tuků podřadné kvality.

Příklad provedení vynálezu

V příkladném provedení byl jako vstupní surovina použit odpadní tuk z koželužny, z hlediska dosavadních výrobních procesů nevyhovující kvality. Jeho analýzou byly zjištěny následující hodnoty:

těkavé látky (hmot. % při 103 °C) dusík (podle Kjeldahla) bod tání (°C) popel (%) • · f · · · ·1«

V · 44« «····· • I « · T > * ·« fit 9 4« ♦·· ->*·♦·

Číslo zmýdelnění (mg KOH/1 g vzorku) 129

Číslo kyselosti (mg KOH/1 g vzorku)13

Po provedené rafinaci spočívající v zonálním tavení, které je řízeno programovým

ohřevem, byly stanovené hodnoty následující:
těkavé látky (hmot. % při 103 °C)	nezjištěny
dusík (podle Kjeldahla)	nezjištěn
bod tání (°C)	20
popel (%)	0,1
Číslo zmýdelnění (mg KOH/1 g vzorku)	181
Číslo kyselosti (mg KOH/1 g vzorku)	9

Takto rafinovaný tuk byl podroben alkoholýze metanolem za katalýzy n-butylaminu, Reakční podmínky byly následující:

násada reakční směsi:

rafinovaný tuk (g)1000 metanol (g)5000 n-butylamin (g)20 reakční teplota (°C):66 reakční doba (hod.):5

Po skončení uvedené reakční doby byla směs destilována (při 67 °C) a bylo získáno 4882 g metanolu - rozdíl 118 g odpovídá prakticky 100 %-ní konverzi reesterifíkace. Při následném zvýšení bodu varu reakční směsi (na 78 °C) bylo získáno 1,5g regenerovaného nbutylaminu. Po následné separaci glycerinové vrstvy vykázala chromatografická analýza následující složení bionafty (ve hmot. %):

metyester kyseliny palmitové36 metyester kyseliny stearové10 metyester kyseliny olejové44 zbytek (nižší metylestery mastných kyselin Ce až C14)10

Pří použití cyklohexylaminu jako alkalického katalyzátoru byly výsledky analogické.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby bionafty z tuků a olejů, včetně odpadních, spočívající valkoholýze tuků v alkalickém prostředí a následném oddělení fáze vzniklé bionafty od glycerinové fáze, vyznačující se tím, že k vytvoření alkalického prostředí a ke katalýze alkoholýzy se použije organická baze nebo směs organických baží.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že vstupní surovina nevyhovující kvality, jako jsou odpadní živočišné tuky se před vlastní alkoholýzou v prostředí organické baze podrobí rafinaci spočívající v zonálním tavení, které je řízeno programovým ohřevem.
3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že organickou baží, resp. bázemi je amin s teplotou varu při normálním tlaku do 200 °C, resp. směs takových aminů.
4. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že se použije alespoň jeden amin vybraný ze skupiny zahrnující izopropylamin, diizopropylamin, trietylamin, n-butylamin a cyklohexylamin,
5. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že amin nebo směs aminů se dávkuje v množství i až 8 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost vstupní suroviny.
6. Způsob podle nároků 2 až 4 vyznačující se tím, že amin, resp. směs aminů dávkovaná k vytvoření alkalického prostředí a katalýze alkoholýzy se alespoň zčásti nahradí kondenzátem, obsahujícím recyklovaný amin z předchozí alkoholytické reakce.