CZ303070B6 - Zpusob výroby bionafty z tuku a oleju - Google Patents

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 báze nebo smes organických bází. Pokud vstupní surovina nemá vyhovující kvalitu (napr. odpadní živocišné tuky) podrobí se, pred vlastní alkoholýzou v prostredí organické báze, rafinaci spocívající v zonálním tavení, které je rízeno programovým ohrevem. Organickou bází, resp. bázemi, 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

Způsob výroby bionafty z tuků a olejů

Oblast techniky

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

io Dosavadní stav techniky

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

is Rostlinné oleje, zejména řepkový, se např. zpracovávají alkoholýzou katalyzovanou hydroxidem alkalického kovu, přičemž 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 reakč2ϋ ní směsi se provádí evakuací nebo desorpci 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.

V dokumentu WO 2004 031 119 je popsán způsob reesterifíkace tuků nebo olejů jednosytným alkoholem za přítomnosti katalyzátoru ze skupiny zahrnující iminosloučeniny, butylamin, diethylamin, dipropylamin, terciární aminy s -OH nebo NIL skupinou nebo kvarterní aminy s teplotou varu mezi 55 a 160 °C. Terciární aminy reagují také s prip. volnými mastnými kyselinami. Katalyzátor se odstraňuje z reakční směsi destilací.

V dokumentu DE 195 42 035 je popsána reesterifíkace esterů kyseliny mravenčí hydroxylovou sloučeninou, zvláště jednosytným alkoholem, za přítomnosti terciárního aminu. V příkladu provedení se jako příklad aminu uvádí triethylamin. Reakce probíhá při 65 °C a katalyzátor se odstraňuje z reakční směsi destilací. Terciární amin se přidává v množství 0,01 až 10% mol., vztaženo na ester kyseliny mravenčí, což odpovídá 0,02 až 16 hmotn. %.

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 reesterifíkaci předběžně atomizovaných rostlinných olejů a živočišných tuků, Či kysele nebo zásaditě katalyzované reesterifíkace v prostředí mikrovln.

Výše uvedené způsoby přípravy bionafty mají ale nevýhody, zejména v případě vstupních suro45 vin 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 reesterifíkačních katalyzátorů, které jsou anorganické povahy. Zejména při použití hydroxidů alkalických kovů je třeba po skončení reakč50 ní 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.

-1 CZ 303070 B6

Podstata vynálezu

K odstranění těchto nedostatků do značné míry přispívá způsob výroby bionafty z odpadních 5 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 báze nebo směs organických bází, přičemž se vstupní surovina před vlastní alkoholýzou v prostředí organické báze podrobí io rafinaci spočívající v zonálním tavení, které je řízeno programovým ohřevem.

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

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

Amin, resp. směs aminů dávkovaná k vytvoření alkalického prostředí a katalýze metanolýzy 2o může být alespoň zčásti nahrazena kondenzátem, obsahujícím recyklovaný amin z předchozí metanolické 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 normu číslo kyselosti a zbytkový amin působí jako stabilizátor bionafty. Další výhoda pak spočívá v možnosti zpracování odpadních živočišných tuků podřadné kvality.

Příklady 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 (hmotn. % při 103 °C) dusík (podle Kjeldahla) teplota tání (°C) £Opel (%)

Číslo zmýdelnění (mg KOH/1 g vzorku)

Číslo kyselosti (mg KOH/1 g vzorku)

1,5

1,5

129

Po provedené rafinaci spočívající v zonálním tavení, které je řízeno programovým ohřevem, byly stanovené hodnoty následující:

těkavé látky (hmotn. % při 103 °C) nezjištěny dusík (podle Kjeldahla) nezjištěn teplota 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 (h):	5

io Po skončení uvedené reakční doby byla směs destilována (při 67 °C) a bylo získáno 4882 g metanolu - rozdíl 118 g odpovídá prakticky 100% konverzi reesterifikace. Pri následném zvýšení teploty varu reakční směsi (na 78 °C) bylo získáno 1,5 g regenerovaného n-butylaminu. Po následné separaci glycerinové vrstvy vykázala chromatografická analýza následující složení bionafty ve hmotn. %):

metylester kyseliny palmitové 36 metylester kyseliny stearové 10 metylester kyseliny olejové 44 zbytek (nižší metylestery mastných kyselin Cg až Cu) 10

Při použití cyklohexylaminu jako alkalického katalyzátoru byly výsledky analogické.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby bionafty z tuků a olejů, včetně odpadních, spočívající v alkoholýze tuků .io v alkalickém prostředí a následném oddělení fáze vzniklé bionafty od glycerinové fáze, vyznačující se tím, žek vytvoření alkalického prostředí a ke katalýze alkoholýzy se použije organická báze nebo směs organických bází, přičemž se vstupní surovina před vlastní alkoholýzou v prostředí organické báze podrobí rafinaci spočívající v zonálním tavení, které je řízeno programovým ohřevem.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že organickou bází, resp. bázemi je amin s teplotou varu při normálním tlaku do 200 °C, resp. směs takových aminů.
3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že se použije alespoň jeden amin 40 vybraný ze skupiny zahrnující izopropylamin, diizopropy lamin, triety lamin, n-butyl amin a cyklohexy lamin.
4. 4. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že amin nebo směs aminů se dávkuje v množství 1 až 8 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost vstupní suroviny.
5. 5. 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,