CZ308818B6

CZ308818B6 - Způsob výroby alternativního biopaliva z odpadních tukových kalů

Info

Publication number: CZ308818B6
Application number: CZ2019795A
Authority: CZ
Inventors: Zdeněk Řičica; Zdeněk Ing. Řičica; Jana Kývalová; Hulín CZ Kývalová Jana Bc Řičica Zdeněk Ing.; Pavel Bezděk; Pavel Ing Bezděk
Original assignee: Zdeněk Ing. Řičica; Kývalová Jana Bc.
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2021-06-09
Also published as: SK1332020A3; CZ2019795A3; SK289021B6

Abstract

Způsob výroby alternativního biopaliva z odpadních tukových kalů spočívá ve dvojstupňové až třístupňové přímé esterifikaci znečištěného tukového kalu jednofunkčními alkoholy. Reakce je katalyzovaná alkalickým hydroxidem dávkovaným podle znečištění tukových kalů v množství od 2 do 10 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost tukového kalu. Doba reakce je od 2 do 8 hodin podle použitého alkoholu nebo kombinace alkoholů a reakční teplota je v rozmezí od 65 °C do 85 °C, odvozena od teploty varu příslušného alkoholu nebo kombinace alkoholů. Po ukončení esterifikace se začne od původního materiálu oddělovat směs esterů vyšších mastných kyselin. Následně se reakční směs rozdělí na filtračním nebo dekantačním zařízení, načež směs esterů vyšších mastných kyselin ve filtrátu pokračuje k destilaci, kde se získává zpět přebytečný alkohol a jako destilační zbytek alternativní biopalivo. Pevný filtrační koláč jako vedlejší produkt směřuje k následnému zpracování, zejména ke kompostování nebo využití na výrobu hnojiv.

Description

Způsob výroby alternativního biopaliva z odpadních tukových kalů

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby alternativního biopaliva z odpadních tukových kalů, jako jsou tukové kaly ze zpracování masa a VZP III. kategorie.

Dosavadní stav techniky

Biopaliva se vyrábí dobře známým a popsaným způsobem esterifikace tuků, zejména olejů a rafinovaných živočišných tuků. Vznikají zejména methylestery olejů, např. řepkového, známé pod názvem bionafta.

Na konci výrobního procesu zpracování masa a VZP III. kategorie obvykle bývá tukolapač - lapol nebo flotační zařízení, které separuje z odpadních vod tukové částice, které by následně způsobovaly problémy při čištění odpadních vod.

Je známo, že v tukovém kalu mohou být obsaženy především vyšší mastné kyseliny (VMK) následujícího složení:

VMK	počet C	vepřový tuk % hmota.	hovězí tuk % hmota.	drůbeží tuk % hmota.
laurová	12	0,1 až 0,6	0,1 až 0,6	0,2 až 0,8
myristová	14	1,4 až 2,4	2 až 3	1,2 až 2,2
palmitová	16	24 až 30	24 až 31	18 až 27
stearová	18	12 až 19	21 až 27	15 až 22
olejová	18	38 až 46	38 až 48	30 až 41
linolová	18	4,2 až 9,4	1,7 až 3	10 až 20
ostatní	8 až 10; 20 až 22	0,1 až 2	0,2 až 4	1 až 3

Kal z těchto zařízení lze ale obtížně čistit a dále zpracovávat. Někdy se využívá jako vstup do bioplynových stanic. Je ale zřejmé, že tento způsob využití není příliš efektivní.

Podstata vynálezu

K odstranění výše uvedeného nedostatku přispívá do značné míry způsob výroby alternativního biopaliva z odpadních tukových kalů podle vynálezu. Jeho podstata spočívá ve dvojstupňové až třístupňové přímé esterifikaci znečištěného tukového kalu jednofunkčními alkoholy. Reakce je katalyzovaná alkalickým hydroxidem dávkovaným podle znečištění tukových kalů v množství od 2 do 10 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost tukového kalu, doba reakce je od 2 do 8 hodin podle použitého alkoholu nebo kombinace alkoholů a reakční teplota je v rozmezí od 65 °C do 85 °C, odvozena od teploty varu příslušného alkoholu nebo kombinace alkoholů. Po ukončení esterifikace v prvním, případně i druhém stupni se od původního materiálu oddělí směs esterů vyšších mastných kyselin všeobecného vzorce R1-COOR2, kde Ri je uhlovodíkový řetězec příslušné vyšší mastné kyseliny obsažené v nerafinovaném tukovém kalu z flotace a R2 je uhlovodíkový řetězec příslušného jednofimkčního alkoholu použitého jako esterifikační činidlo. Po přídavku dalšího podílu alkoholu nebo kombinace alkoholů a alkalického hydroxidu následuje druhý, resp. třetí stupeň esterifikace. Po skončení posledního stupně esterifikace se pak reakční směs rozdělí na filtračním zařízení, směs esterů vyšších mastných kyselin ve filtrátu se spojí s oddělenou frakcí směsi esterů vyšších mastných kyselin z prvního, popř. i druhého stupně esterifikace a pokračuje k destilaci, kde se získává zpět přebytečný alkohol a jako destilační zbytek

-1 CZ 308818 B6 alternativní biopalivo, zatím co pevný filtrační koláč jako vedlejší produkt směřuje k následnému zpracování, zejména ke kompostování nebo využití na výrobu hnojiv.

Jako jednofiinkční alkoholy připadají k použití v úvahu především methanol, ethanol, propanol a jeho izomer, butanol a jeho izomery, pentanol a jeho izomery, případně jejich libovolné směsi.

Jako znečištěný tukový kal se použije především tukový kal z tukolapače ze zpracování vepřového a/nebo hovězího masa a/nebo drůbeže a ryb.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

Z tukolapače ze zpracování vepřového masa se načerpá tukový kal 11 do duplikátorového reaktoru, který je opatřen míchadlem. Obsah reaktoru se ohřeje na 65 °C a přidá se 1000 1 methanolu. Přidá se 50 kg hydroxidu draselného, změří a upraví se pH na rozsah 7 až 7,5. Za stálého míchání se směs nechá reagovat 2 hodiny.

Poté se zastaví míchání a směs se nechá cca 1 hodinu sedimentovat. Shora se odpustí směs esterů vyšších mastných kyselin všeobecného vzorce R1-COOR2, kde Ri je uhlovodíkový řetězec příslušné vyšší mastné kyseliny obsažené v nerafinovaném tukovém kalu z flotace a R2 je uhlovodíkový řetězec příslušného jednofimkčního alkoholu použitého jako esterifikační činidlo, v konkrétním případě methanolu.

Přidá se cca 500 1 methanolu a 10 až 30 kg hydroxidu draselného a nechá se reagovat za stálého míchání 1 hodinu. Poté se obsah reaktoru přefiltruje např. přes kalolis.

Filtrát se spojí s první odtaženou frakcí a postupuje na destilaci, kde se za teploty 80 až 90 °C oddestiluje methanol, který se dále použije opět k esterifikaci.

Destilační zbytek lze použít jako alternativní palivo v kotelně, nebo může být prodán velké lince na výrobu bionafty.

Konkrétní složení připraveného biopaliva (v % hmota.) je uvedeno v následující tabulce:

Methylester kyseliny laurové	0,1 až 0,6
Methylester kyseliny myristové	2 až 3
Methylester kyseliny palmitové	24 až 31
Methylester kyseliny stearové	21 až 27
Methylester kyseliny olejové	38 až 48
Methylester kyseliny linolové	1,7 až 3
Ostatní methylestery	0,2 až 4

Příklad 2

Z tukolapače ze zpracování vepřového a hovězího masa se načerpá 11 tukového kalu do duplikátorového reaktoru obdobného jako v příkladu č. 1. Přidá se 500 1 methanolu a 5001 ethanolu, dále se přidá 5 kg hydroxidu sodného, změří a upraví se pH na rozsah 7 až 7,5. Za stálého míchání při teplotě 72 °C se nechá směs reagovat 4 hodiny.

Poté se zastaví míchání a směs se nechá 1 hodinu sedimentovat. Shora se odpustí směs esterů vyšších mastných kyselin všeobecného vzorce R1-COOR2, kde Ri je uhlovodíkový řetězec příslušné vyšší mastné kyseliny obsažené v nerafinovaném tukovém kalu z flotace a R2 je

- 2 CZ 308818 B6 uhlovodíkový řetězec příslušného jednofunkčního alkoholu použitého jako esterifikační činidlo, v konkrétním případě methanolu a ethanolu.

Přidá se cca 200 1 methanolu a 300 1 ethanolu a 10 až 30 kg hydroxidu sodného a nechá se reagovat 5 za stálého míchání 3 hodiny. Poté se obsah reaktoru přefiltruje např. přes kalolis.

Filtrát se spojí s první odtaženou frakcí a postupuje na destilaci, kde se za teploty 80 až 90 °C oddestiluje směs methanolu a ethanolu, která se opětovně využije při esterifikaci.

ίο Destilační zbytek lze využít jako alternativní palivo v kotelně, nebo může být prodán velké lince na výrobu bionafty.

Methylester kyseliny laurové	0,1 až 0,6
Methylester kyseliny myristové	1,4 až 3
Methylester kyseliny palmitové	24 až 31
Methylester kyseliny stearové	12 až 27
Methylester kyseliny olejové	38 až 48
Methylester kyseliny linolové	1,7 až 9,4
Ostatní methylestery	0,1 až 4

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby alternativního biopaliva z odpadních tukových kalů, jako je tukový kal z tukolapače ze zpracování vepřového a/nebo hovězího masa a/nebo drůbeže a ryb, vyznačující setím, že spočívá ve dvojstupňové až třístupňové přímé esterifikaci znečištěného tukového kalu jednofunkčními alkoholy, přičemž reakce je katalýzo váná alkalickým hydroxidem dávkovaným podle znečištění tukových kalů v množství od 2 do 10 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost tukového kalu, doba reakce je od 2 do 8 hodin podle použitého alkoholu nebo kombinace alkoholů a reakční teplota je v rozmezí od 65 °C do 85 °C, odvozena od teploty varu příslušného alkoholu nebo kombinace alkoholů, s tím, že po ukončení esterifikace v prvním, případně i druhém stupni se od původního materiálu oddělí směs esterů vyšších mastných kyselin všeobecného vzorce R1-COOR2, kde Ri je uhlovodíkový řetězec příslušné vyšší mastné kyseliny obsažené v nerafinovaném tukovém kalu z flotace a R2 je uhlovodíkový řetězec příslušného jednofůnkčního alkoholu použitého jako esterifikační činidlo, načež po přídavku dalšího podílu alkoholu nebo kombinace alkoholů a alkalického hydroxidu následuje druhý, resp. třetí stupeň esterifikace s tím, že po skončení posledního stupně esterifikace se směs rozdělí na filtračním zařízení, přičemž směs esterů vyšších mastných kyselin ve filtrátu se spojí s oddělenou frakcí směsi esterů vyšších mastných kyselin z prvního, popř. i druhého stupně esterifikace a pokračuje k destilaci, kde se získává zpět přebytečný alkohol a jako destilační zbytek alternativní biopalivo, zatímco pevný filtrační koláč jako vedlejší produkt směřuje k následnému zpracování, zejména ke kompostování nebo využití na výrobu hnojiv.