CZ2008567A3 - Zpusob výroby bionafty z rostlinných oleju, zejména z repkového oleje - Google Patents
Zpusob výroby bionafty z rostlinných oleju, zejména z repkového oleje Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2008567A3 CZ2008567A3 CZ20080567A CZ2008567A CZ2008567A3 CZ 2008567 A3 CZ2008567 A3 CZ 2008567A3 CZ 20080567 A CZ20080567 A CZ 20080567A CZ 2008567 A CZ2008567 A CZ 2008567A CZ 2008567 A3 CZ2008567 A3 CZ 2008567A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- biodiesel
- oil
- molecular weight
- alkali metal
- low molecular
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Fats And Perfumes (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Abstract
Vynález se zabývá zpusobem výroby bionafty z rostlinných oleju, zejména z repkového oleje, zahrnující kroky reesterifikace rostlinného oleje jednosytným nízkomolekulárním alkoholem v prítomnosti katalyzátoru, jímž je hydroxid alkalického kovu, následného odstranení katalyzátoru, odstranení nezreagovaného prebytku jednosytného nízkomolekulárního alkoholu a poté rozdelení vzniklé finální reakcní smesi na horní fázi bionafty a spodní surovou glycerolovou fázi, jehož podstata spocívá v tom, že hydroxid alkalického kovu se rozpustí v jednosytném nízkomolekulárním alkoholu za vzniku roztoku, který se smísí s rostlinným olejem a tato smes se intenzivne míchá po celou dobu reesterifikace pomocí dispergacního zarízení tak, aby vznikla emulze roztoku s olejem s cásticemi v jednotlivých fázích o prumeru menším než 1 mikron.
Description
Způsob výroby bionafty z rostlinných olejů, zejména z řepkového oleje
Oblast techniky
Vynález se týká zlepšení způsobu výroby bionafty z rostlinných olejů, zejména z řepkového oleje.
Dosavadní stav techniky
Zásaditě katalyzovaná reesterifikace (alkoholýza, především methanolýza) rostlinných olejů se provádí zejména za účelem výroby tzv. bionafty, tj. směsi alkylesterů, především methylesterů, mastných kyselin příslušného oleje.
Různé postupy výroby bionafty jsou předmětem celé řady patentů, např. DE 3149170, DE 3150988, DE 3122453, US 2360844, US 2383632, US 2383633, FR 2492402, CZ 278110, CZ 278914 a CZ 289417. Obecně zahrnuje postup výroby bionafty následující kroky: reesterifikaci rostlinného oleje jednosytným nízkomolekulámím alkoholem v přítomnosti katalyzátoru, jímž je hydroxid alkalického kovu, odstranění katalyzátoru, odstranění nezreagovaného přebytku jednosytného nízkomolekulámího alkoholu, rozdělení vzniklé finální reakční směsi (FRS) na horní fázi bionafty (FAME, MERO) a spodní surovou glycerolovou fázi (SGF). Dosud známé postupy výroby bionafty se od sebe liší reakční teplotou, druhem oleje, druhem alkoholu, druhem katalyzátoru, poměrem výchozích komponent, provedením metanolýzy či alkoholýzy, provedením separace bionafty od glycerinové fáze, čištěním bionafty od zbytku katalyzátorů, alkoholu, glycerolu a dalších látek a zpracováním glycerolové fáze.
Pro reesterifikaci rostlinného oleje jednosytným nízkomolekulámím alkoholem se jako suroviny používají hlavně olej řepkový, slunečnicový, sojový a palmový, v Evropě pak především řepkový a upotřebené fritovací oleje a tuky, jednosytné nízkomolekulámí alkoholy, především methanol a ethanol, a jako katalyzátory hydroxidy alkalických kovů, zejména hydroxid draselný a hydroxid sodný.
Odstranění katalyzátoru je možno provést několika způsoby, například s pomocí přídavku kyseliny fosforečné (CZ 278914) nebo vhánění oxidu uhličitého (CZ 289417).
Odstranění nezreagovaného přebytku jednosytného nízkomolekulámího alkoholu je také možno provést různými způsoby, například evakuací směsi či desorpcí plynem, nejčastěji vzduchem.
Rozdělení finální reakční směsi na horní kapalnou bionaftu a spodní kapalnou surovou glycerolovou fázi je možné provádět buď na odstředivce, což vyžaduje náročnější technické vybavení, nebo je možno ponechat směs samovolně (gravitačně) rozdělit, což ovšem trvá několik hodin. Rozděleni lze výrazně urychlit přídavkem kyseliny fosforečné (CZ 278914) nebo přídavkem vody (CZ PV 2007-267), takže se vrstvy rozdělí v průběhu půl hodiny.
Rychlost limitujícím krokem se pak stává vlastní reesterifikace. Předložený vynález navrhuje postup vhodný k urychlení této reakce.
Podstata vynálezu
Předmětem vynálezu je způsob výroby bionafty z rostlinných olejů, zejména z řepkového oleje, zahrnující kroky reesterifikace rostlinného oleje jednosytným nízkomolekulámím alkoholem v přítomnosti katalyzátoru, jímž je hydroxid alkalického kovu, následného odstranění katalyzátoru, odstranění nezreagovaného přebytku jednosytného nízkomolekulámího alkoholu a poté rozdělení vzniklé finální reakční směsi na horní fázi bionafty a spodní surovou glycerolovou fázi, jehož podstata spočívá v tom, že hydroxid alkalického kovu se rozpustí vjednosytném nízkomolekulámím alkoholu za vzniku roztoku, který se smísí s rostlinným olejem a tato směs se intenzivně míchá po celou dobu reesterifikace pomocí dispergačního zařízení tak, aby vznikla emulze roztoku s olejem s částicemi v jednotlivých fázích o průměru menším než 1 mikron.
Vhodným dispergačním zařízením je např. vysokovýkonný dispergátor T 25 digital ULTRA-TURRAX© firmy IKA® Werke Staufen/Germany vybavený dispergačním nástavcem S 25 KV- 25 G s nastavitelným počtem otáček 3 400 - 24 000 za minutu.
Význakem vynálezu je, že hydroxid alkalického kovu je hydroxid draselný a jednosytný nízkomolekulámí alkohol je methanol.
Výchozí látky, rostlinný olej, jednosytný nízkomolekulámí alkohol a hydroxid alkalického kovu se do reaktoru přivádějí v poměrech olej: alkohol = 1 : 4,5 - 5,7 mol, hydroxid 0,8 1,0 hm.%, vztaženo na olej. Hydroxid alkalického kovu se předem rozpustí v alkoholu za vzniku roztoku hydroxidu alkalického kovu v alkoholu. Tento roztok a výchozí olej se velmi intenzivně míchá pomocí dispergačního zařízení tak, aby vznikla emulze roztoku s olejem s částicemi v jednotlivých fázích o průměru menším než 1 mikron. Tím dojde ke zvětšení styčného povrchu reagujících látek a tedy ke značnému zvýšení reakční rychlosti a k zvýšení produkce bionafty. Reakce se provádí při teplotě 20 - 65 °C a za atmosférického tlaku. Za 20 až 60 minut se reakce zastaví, například tak, že se do reakční směsi zavádí plynný oxid uhličitý, který zneutralizuje přebytečný katalyzátor na uhličitany (patent CZ 289417). Potom se vakuovým odpařením nebo vybubláváním vzduchem za teploty 40 60 °C odstraní přebytečný methanol, jehož páry se jímají v kondenzátoru. Po ochlazení neintenzivně míchané reakční směsi na cca 30 °C se přidá vhodné množství demineralizované vody. Pak se v klidu samovolně nebo pomocí odstředivky po určité době reakční směs rozdělí na horní fázi - bionaftu a dolní glycerinovou fázi (směs glycerolu, draselných solí mastných kyselin, uhličitanů, vody a malého množství methanolu a bionafty).
Vstupní rostlinný, zejména řepkový, olej musí mít číslo kyselosti (čk) menší než 2 mg KOH na 1 g oleje. Alkoholýza se podle tohoto vynálezu provádí s výhodou při poměru olej : methanol = 1 : 5,6; je tedy použito o 10 - 15 % methanolu méně než je obvyklé. Optimální množství katalyzátoru se vypočte dle vztahu (0,65 + 0,1-čk) hm.% na olej. Toto optimální množství platí pro běžně používané rostlinné oleje, např. řepkový, slunečnicový, sojový, palmový, ricinový, hořčičný apod. Reakční komponenty, rostlinný olej a roztok hydroxidu draselného v methanolu, jsou předehřátý na 50 - 60 °C a po smíchání je reakční směs intenzivně míchána po dobu 20 - 60 minut. Míchání je prováděno po celou dobu alkoholýzy speciálním dispergačním nástavcem tak, aby částice roztoku s olejem měly průměr menší než 1 mikron. Takto zajištěný průběh alkoholýzy znamená snížení počátečního množství alkoholu a katalyzátoru minimálně o 10%, ale hlavně zkrácení reakční doby o více než 50 % oproti postupu bez dispergačního nástavce.
Příklad provedení vynálezu
Do nerezového vsádkového reaktoru o objemu 2 litry s temperací, který je opatřen míchadlem a speciálním dispergačnim nástavcem (Ultra Turrax, firma IKA-Werke), byl předložen 1 litr (910 g, 1,035 mol) surového filtrovaného řepkového oleje s číslem kyselosti 1,1 mg KOH na 1 g oleje. Tento olej byl míchán dispergačnim nástavcem a současně zahříván na 60 °C. Proces zahřívání oleje trval přibližně 15 minut. Poté byl jednorázově přidán roztok KOH v methanolu: 0,71 hm.% čistého KOH vztaženo na olej v 239 ml methanolu (182,4 g, 5,7 mol). Tato reakční směs za neustálé emulgace reaguje cca 40 minut, reakční teplota je udržována kolem 60 °C. Poté se dispergace vypne, zapne se běžné míchadlo a do reakční směsi je zaváděn asi 10 minut plynný oxid uhličitý za kontroly pH reakční směsi kombinovanou skleněnou elektrodou. Hodnota pH klesne cca na 8,5, která se již dalším vháněním oxidu uhličitého nemění. Pak se k reaktoru připojí vodní vývěva a za míchání je odstraněn přebytečný methanol při tlaku 14,33 kPa a teplotě okolo 60 °C, který je jímán do kondenzátoru. Po ochlazení reakční směsi na 30 °C se přidá 20 ml demineralizované vody za mírného míchání. Po 15 minutách je pak celá reakční směs vpravena do děličky a ponechána v klidu 1-24 hodin. Vytvoří se dvě čiré fáze, horní obsahuje methylestery mastných kyselin - bionaftu o objemu kolem 970 ml, dolní fázi o objemu cca 160 ml tvoří směs glycerolu, draselných mýdel, uhličitanů draselných, vody a malého množství methanolu a bionafty. Doba potřebná ke stejně dokonalému rozdělení téže reakční směsi (na bionaftu a glycerinovou fázi) se při provedení na stolní odstředivce rychlostí 5000 otáček za minutu o průměru 20 cm se zkrátí na cca 10 minut.
Získané produkty po 16 hodinách separace měly tyto vlastnosti:
Esterová fáze: výtěžek 97 obj.% vztaženo na řepkový olej, konverze > 98.5 hm.% na olej [stanoveno HPLC metodou: vysokotlaké izokratické čerpadlo HPP 5001, diferenciální refraktometr RIDK-102 (obojí Laboratorní potřeby Praha, CZ), silikagelová kolona (Cromasil 60 Silica, 250 x 4.6 mm, průměr částic 7 pm, Ecom Praha), mobilní fáze hexan : isopropanol = 97 : 3 objemově, průtok 0.5 cm3 min'1, dávkované množství 5 μΐ vzorku zředěného 1 : 10 objemově mobilní fází, retenční čas řepkového oleje 5.4 - 5.6 min], methylestery mastných kyselin řepkového oleje (MEŘO) 98,5 hm.% [stanoveno GC metodou: GC chromatograf Chrom 5 (Laboratorní přístroje Praha), kovová kolona 1200 x 3 mm, náplň Porapac Q (Waters Ass., USA), teplota kolony 142°C, nosný plyn helium, rychlost 36 cm min , dávkované množství vzorku 1 μΐ, eluční čas MERO 0.9 - 1 min, detekce pomocí FID], číslo kyselosti 0,15 mg KOH na Ig bionafty, Condradsonův karbonizační zbytek 0,019 hm.%, hustota 0,878 g/cm3, bod vzplanutí nad 130 °C, 5-6 mg draselných iontů na 1 kilogram bionafty, volný glycerol 0,019-0,025 hm.%, voda 600 ppm. Glycerinová fáze: hustota 1,17 g/cm3, glycerol cca 60 hm.%, obsah mýdel 19 - 20 hm.%, uhličitany 1,4 - 1,7 hm.%, methanol 2 - 3 hm.%, voda 9-11 hm.% a cca 5 hm.% bionafty.
Po 24 hodinách všechny parametry esterové fáze splňují evropskou normu EN 14214:2003 pro bionaftu jako palivo do dieselových motorů kromě vody. Jako další krok je sušení bionafty.
Průmyslová využitelnost
Postup tohoto vynálezu vede k přeměně rostlinného oleje, zejména řepkového oleje, s využitím emulgace reakční směsi na dva prakticky využitelné a ekologické produkty: Bionaftu jako palivo pro dieselové motory a vysoce koncentrovaný glycerol s příměsí vody, uhličitanů alkalického kovu a mýdel. Dále se získá prakticky zpět všechen nezreagovaný alkohol, který lze použít k další alkoholýze. To vše probíhá s menším vstupem reakčních komponent a v podstatně kratším čase. Všechny uvedené produkty vznikají odděleně, v téměř teoretickém výtěžku a odpovídající normě. Glycerinovou fázi lze snadno převést na čistý glycerol a přitom získat vedlejší produkty (směs volných mastných kyselin či jejich estery). Postup tohoto vynálezu představuje tedy prakticky bezodpadovou technologii.
PATENTOVÉ NÁROKY
Claims (3)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob výroby bionafty z rostlinných olejů, zejména z řepkového oleje, zahrnující kroky reesterifikace rostlinného oleje jednosytným nízkomolekulámím alkoholem v přítomnosti katalyzátoru, jímž je hydroxid alkalického kovu, následného odstranění katalyzátoru, odstranění nezreagovaného přebytku jednosytného nízkomolekulámího alkoholu a poté rozdělení vzniklé finální reakční směsi na horní fázi bionafty a spodní surovou glycerolovou fázi, vyznačený tím, že hydroxid alkalického kovu se rozpustí v jednosytném nízkomolekulámím alkoholu za vzniku roztoku, který se smísí s rostlinným olejem a tato směs se intenzivně míchá po celou dobu reesterifikace pomocí dispergačního zařízení tak, aby vznikla emulze roztoku s olejem s částicemi v jednotlivých fázích o průměru menším než 1 mikron.
- 2. Způsob výroby bionafty dle nároku 1, vyznačený tím, že v průběhu reesterifikace je reakční směs neustále emulgována po dobu 20 - 60 minut.
- 3. Způsob výroby bionafty podle nároku 1, vyznačený tím, že hydroxid alkalického kovu je hydroxid draselný ajednosytný nízkomolekulámí alkohol je methanol.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2008-567A CZ305086B6 (cs) | 2008-09-16 | 2008-09-16 | Způsob výroby bionafty z rostlinných olejů, zejména z řepkového oleje |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2008-567A CZ305086B6 (cs) | 2008-09-16 | 2008-09-16 | Způsob výroby bionafty z rostlinných olejů, zejména z řepkového oleje |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ2008567A3 true CZ2008567A3 (cs) | 2010-03-24 |
CZ305086B6 CZ305086B6 (cs) | 2015-04-29 |
Family
ID=42035506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2008-567A CZ305086B6 (cs) | 2008-09-16 | 2008-09-16 | Způsob výroby bionafty z rostlinných olejů, zejména z řepkového oleje |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ305086B6 (cs) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ308681B6 (cs) * | 2018-12-18 | 2021-02-17 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Způsob zvyšování výtěžku řepkového oleje při jeho výrobě z řepkového semene |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19908978B4 (de) * | 1999-03-02 | 2005-12-29 | L.U.T. Labor- Und Umwelttechnik Jena Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Fettsäuremethylestern aus Triglyceriden und Fettsäuren |
US20070039239A1 (en) * | 2003-09-15 | 2007-02-22 | Forester David R | Low temperature operable fatty acid ester fuel composition and method thereof |
RU2256695C1 (ru) * | 2004-02-24 | 2005-07-20 | Жирноклеев Игорь Анатольевич | Способ получения топлива (варианты) |
US20070175092A1 (en) * | 2005-11-28 | 2007-08-02 | Ames Randall S | Continuous flow biodiesel processor |
FI20060005A0 (fi) * | 2006-01-02 | 2006-01-02 | Greenvironment Oy | Järjestelmä ja menetelmä biodieselin valmistamiseksi ultraäänen ja vetyperoksidin avulla |
-
2008
- 2008-09-16 CZ CZ2008-567A patent/CZ305086B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ305086B6 (cs) | 2015-04-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dasari et al. | Noncatalytic alcoholysis kinetics of soybean oil | |
JP4990455B2 (ja) | トリグリセリドおよび脂肪酸の混合物から脂肪酸メチルエステルを生成する単相プロセス | |
Guan et al. | Tri-potassium phosphate as a solid catalyst for biodiesel production from waste cooking oil | |
RU2373260C2 (ru) | Аппарат для получения топлива (варианты) и система для получения сложного алкилового эфира (варианты) | |
US6712867B1 (en) | Process for production of fatty acid methyl esters from fatty acid triglycerides | |
US20090023938A1 (en) | Process for production of fatty acid alkyl ester and production apparatus for fatty acid alkyl ester | |
Moradi et al. | Kinetic comparison of two basic heterogenous catalysts obtained from sustainable resources for transesterification of waste cooking oil | |
KR20040084515A (ko) | 바이오디젤유의 제조방법 | |
Jiang et al. | Sodium phosphate as a solid catalyst for biodiesel preparation | |
NZ565402A (en) | Method for production of carboxylate alkyl esters | |
CN106906194A (zh) | 一种偏甘油酯脂肪酶及富含pufa的油脂的酶法脱酸方法 | |
Mahajan et al. | Standard biodiesel from soybean oil by a single chemical reaction | |
Tang et al. | Transesterification of rapeseed oil catalyzed by liquid organic amine in supercritical methanol in a continuous tubular‐flow reactor | |
WO2006016492A1 (ja) | バイオディーゼル燃料用組成物の製造方法およびバイオディーゼル燃料製造装置 | |
CZ2008567A3 (cs) | Zpusob výroby bionafty z rostlinných oleju, zejména z repkového oleje | |
JPWO2008001934A1 (ja) | 脂肪酸アルキルエステルの製造方法、並びにその製造システム | |
Boonyubol et al. | Effect of alumina particles on simultaneous lipid extraction and biodiesel production from microalgae under ultrasonic irradiation | |
US20070049763A1 (en) | Methods for preparation and use of strong base catalysts | |
Demirbas | Biodiesel from triglycerides via transesterification | |
Peter et al. | Methanolysis of triacylglycerols by organic basic catalysts | |
EP2454225A2 (en) | Systems and methods for removing catalyst and recovering free carboxylic acids from transesterification reaction | |
JP5378001B2 (ja) | 脂肪酸アルキルエステルの精製方法 | |
Sasipa et al. | E ect of Alumina Particles on Simultaneous Lipid Extraction and Biodiesel Production from Microalgae under Ultrasonic Irradiation | |
WO2013076813A1 (ja) | バイオディーゼル燃料の製造方法 | |
CZ289417B6 (cs) | Způsob výroby bionafty z rostlinných olejů, zejména z řepkového oleje |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20150916 |