CZ22804U1 - Emulzní reaktor - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká emulzního reaktoru, zejména extraktoru a/nebo transesterifikačního reaktoru pro zpracování odpadních tuků a olejů (např. z koželužského průmyslu - tzv. mázdry, z odpadních kafilemích tuků a odpadních kyselých tuků a olejů z potravinářského a masného průmyslu).

Dosavadní stav techniky

Hlavní surovinou pro výrobu bionafty v Evropě je v současné době řepkový olej. Uvádí se, že výsledná cena bionafty vyrobené z řepkového oleje je více než dvakrát vyšší než cena klasické nafty a tvoří více než 70 % ceny biodieselu. Bionaftu lze ale vyrobit i z podstatně levnějších surovin, především odpadních tuků a olejů produkovaných potravinářským, masným a koželužským průmyslem. Zejména odpadní tuky z koželužen, vznikající při mízdření surových kůží (mázdra) jsou vhodnou výchozí surovinou pro výrobu bionafty. Jejich hlavní výhoda je v tom, že likvidace mázdry je zatížena poplatky a tudíž její cena je záporná což činí mázdru po ekonomic15 ké stránce velmi výhodnou jako surovinu pro výrobu bionafty. Kůže jatečných a lovných zvířat jsou hlavní surovinou pro výrobu usní a ty pak slouží jako vstupní surovina pro obuvnický, textilní a galantemí průmysl. Surová kůže přicházející z jatek do koželužen se zbavuje konzervační soli v procesu námoku a po ní následuje mechanická operace mízdření, kdy se odstraňuje podkožní tuk a část nevláknité bílkoviny a vznikající odpad - mázdra obsahuje podle druhu zpraco20 váné kůže 70 až 90 % tuku vhodného pro energetické využití. Vedle přímého spalování, anaerobního rozkladu je mázdra nejvíce zhodnocena pri výrobě bionafty.

Výhoda nízké vstupní ceny odpadních tuků a olejů je však vyvážena nutností jejich rafínace, zejména snížení obsahu volných masných kyselin, které značně snižují výtěžnost bionafty a někdy značně komplikují zpracování reakční směsi obsahující metyl estery příslušných mastných kyselin a glycerinu spočívající v obtížné separaci glycerinu. Vzniklá mýdla působí jako detergenty, čímž reakční směs může být stabilizována a tak nedojde k oddělení glycerinové a metylesterové fáze. Z tohoto důvodu je třeba volné mastné kyseliny odstranit - odpadní tuky odkyselit a bezprostředně potom provést transesterifíkaci. Pro tento proces je zapotřebí vhodný reaktor, nejlépe s duální funkcí extraktoru a transesterifikačního reaktoru. Doposud známé reaktory nejsou z tohoto pohledu optimální. Problémem je zejména dloubá doba procesu rafínace v nich.

Podstata technického řešení

K odstranění tohoto nedostatku přispívá do značné míry emulzní reaktor podle předloženého technického řešení, zejména s funkcí extraktoru a/nebo transesterifikačního reaktoru pro zpracování odpadních tuků a olejů. Podstata řešení spočívá v tom, že ve vnitřním prostoru tohoto reak35 toru je umístěno turbulentní míchadlo.

Emulzní reaktor podle technického řešení může být dále s výhodou vybaven systémem přímého nebo nepřímého vyhřívání svého vnitřního prostoru, případně dávkovacím zařízením alkalického katalyzátoru do vnitřního prostoru reaktoru a dále řídicím a regulačním systémem otáček míchadla, řídicím a regulačním systémem teploty reakční směsi a/nebo řídicím a regulačním systémem pH reakční směsi.

Řídicí a regulační systémy obsahují s výhodou diskrétní regulátory a příslušná čidla měření teploty a/nebo pH reakční směsi.

Hlavní přínos emulzního reaktoru podle předloženého technického řešení spočívá v tom, že se při jeho použití běžný proces rafínace a transesterifikace odpadních tuků a olejů podstatně urychlí. Proces se zkrátí z hodin na minuty a po jeho ukončení dojde k rychlé separaci vrstev.

-1 CZ 22804 Ut

Příklad provedeni technického řešeni

Emulzní reaktor v příkladném provedení, který může mít duální funkci extraktoru i transesterifikačního reaktoru, je vybaven turbulentním míchadlem, které zajišťuje vznik a udržení velmi jemné disperze heterogenní náplně reaktoru.

Vnitřní prostor reaktoru je vyhříván přímým nebo nepřímým ohřevem, je vybaven čidly na měření teploty a/nebo pH reakční směsi a dávkovacím zařízením alkalického katalyzátoru do vnitřního prostoru reaktoru. Teplota, pH hodnota a otáčky míchadla jsou regulovány diskrétními regulátory PLC SAHA. Řídicí systém je řešen jako „otevřený“ s případnou možností rozšíření pro navazující technologické operace výrobního postupu.

Při praktické aplikaci emulzního reaktoru jako extraktoru bylo do jeho vnitrního prostoru vloženo 50 kg odpadního koželužského tuku čísla kyselosti 31 mg KOH/g tuku a obsahu vlhkosti

1,1 % hmotn., dále 51 kg čistého metylalkoholu a 8,2 kg 25% metanolického roztoku tetrametylamoniumhydroxidu na neutralizaci volných mastných kyselin. Teplota směsi byla 55 °C. Po 10 minutách separovaný tuk neobsahoval žádné volné mastné kyseliny.

Při praktické aplikaci stejného emulzního reaktoru jako transesterifikačního reaktoru bylo do jeho vnitřního prostoru vloženo 40 kg odkyselených odpadních tuků, přidáno 8 kg čistého metylalkoholu a 1,5 kg 25% metanolického roztoku tetrametylamoniumhydroxidu. Teplota transesterifikační reakce byla 50 °C a reakční doba 50 min. Po ochlazení a provedené separaci metylesterové (homí) fáze a dolní glycerinové fáze a po oddestilování přebytečného metylalkoholu se získal prakticky bezvodý glycerin a kvalitní surová bíonafta.

Claims (5)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Emulzní reaktor, zejména extraktor a/nebo transesterifikační reaktor pro zpracování odpadních tuků a olejů, vyznačující se tím, že v jeho vnitřním prostoru je umístěno turbulentní míchadlo.

   25
2. 2. Emulzní reaktor podle nároku 1, vyznačující se tím, že je vybaven systémem přímého nebo nepřímého vyhřívání svého vnitřního prostoru.
3. 3. Emulzní reaktor podle nároku 1, vyznačující se tím, že je vybaven dávkovacím zařízením alkalického katalyzátoru do vnitřního prostoru reaktoru.
4. 4. Emulzní reaktor podle nároků 1 a 2, v y z n a č u j í c í se t í m , že je vybaven řídicím a 30 regulačním systémem otáček míchadla, řídicím a regulačním systémem teploty reakční směsi a/nebo řídicím a regulačním systémem pH reakční směsi.
5. 5. Emulzní reaktor podle nároku 4, vyznačující se tím, že řídicí a regulační systémy obsahují diskrétní regulátory a příslušná čidla pro měření teploty a/nebo pH reakční směsi.