DE10245758A1

DE10245758A1 - Verfahren zur Herstellung von Biodiesel mit verbesserter Kältestabilität

Info

Publication number: DE10245758A1
Application number: DE10245758A
Authority: DE
Inventors: Klemens Rethmann
Original assignee: RTR RECYCLAT TIERISCHER ROHSTO; RTR RECYCLAT TIERISCHER ROHSTOFFE GmbH
Current assignee: RTR RECYCLAT TIERISCHER ROHSTO; RTR RECYCLAT TIERISCHER ROHSTOFFE GmbH
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2004-04-15

Abstract

Zur Herstellung von Biodiesel in Form von Fettsäurenalkylestern ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem Öl oder Fett als einwertiger Alkohol an Stelle des üblichen Methanols ein verzweigter Alkohol sowie Kalium- oder Natriumhydroxid als Katalysator zugegeben wird. Die erreichte chemische Veränderung des Biodiesels führt zu einer deutlich verbesserten Kälteeigenschaft (niedrigerer CFPP-Wert) und einer günstigeren Zündwilligkeit (höhere Cetanzahl).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Biodiesel in Form von Fettsäurenalkylester, wobei zu Öl oder Fetten ein einwertiger Alkohol sowie Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid als Katalysator zugegeben werden und wobei als einwertiger Alkohol ein verzweigter Alkohol und Fette mit einem niedrigen Gehalt an ungesättigten Fettsäuren verwendet wird.

Aus der DE 198 07 519 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung von Dieselkraftstoffsubstituten, bestehend aus Methylestern und Fettsäuren mit einer überwiegenden Kettenlänge von 10 bis 24 C-Atomen und einem Gehalt an ungesättigten Säuren von mindestens 40 %, aus Altölen und fetten bekannt, wobei das wasserfreie Öl oder Fett ggf. mit einem Lösungsmittel mit einem Siedepunkt zwischen 55 und 120 °C aufgenommen, auf 80 bis 120 °C unter Normaldruck erwärmt, filtriert und das Lösungsmittel abdestilliert, die so erhaltene Fettphase isoliert und dann mit der 2- bis 5-fachen Menge Methanol unter saurer Katalyse bei Normaldruck auf 40 bis 65 °C erwärmt, dann bei Drücken von 50 bis 250 mm Hg vom überschüssigen Methanol und Reaktionswasser abgetrennt und die Reaktionsmischung bei Drücken von 1 bis 10 mm Hg destilliert oder rektifiziert wird. Bekannt ist aus der DE 44 43 549 A1 und DE 40 40 317 A1 bei der konventionellen Herstellung von Biodiesel Öle und Fette zu verwenden, die durch Zugabe von Alkohol und Katalysatoren zu Biodiesel in Form von Fettsäurenmethylester umzuwandeln. Bei diesen bekannten Verfahren ist von Nachteil, dass der erhaltene Biodiesel nur eine sehr begrenzte Kältestabilität aufweist. Außerdem ist von Nachteil, dass die entstehenden Rückstände nur schwer zu entsorgen sind.

Es sind auch diverse Verfahren zur Herstellung von Dieselkraftstoffsubstituten, bestehend aus Fettsäurenalkylestern mit einer überwiegenden Kettenlänge von 10 bis 24 C-Atomen und einem Gehalt an ungesättigten Fettsäuren von > 40 % sowie aus Altölen und -fetten bekannt, wobei das wasserfreie Öl oder Fett ggf. mit einem Lösungsmittel mit einem Siedepunkt zwischen 55 bis 120 °C aufgenommen, auf 80 bis 120 °C unter Normaldruck erwärmt, filtriert und das Lösungsmittel abdestilliert, die so erhaltene Fettphase isoliert und dann mit der 2- bis 5fachen Menge eines einwertigen Alkohols unter alkalischer bzw. saurer Katalyse bei Normaldruck auf 40 bis 65 °C erwärmt, dann bei Drücken von 50 bis 250 mm Hg vom überschüssigen Alkohol und Reaktionswasser abgetrennt und die Reaktionsmischung bei Drücken von 1 bis 10 mm Hg destilliert und rektifiziert wird. Bei den bekannten Verfahren ist von Nachteil, dass der aus Fetten mit geringem Anteil an ungesättigten Fettsäuren erhaltene Biodiesel eine geringe Kältestabilität aufweist. Ein so hergestellter Biodiesel aus Tierfett beginnt bereits bei + 10°C auszukristallisieren und zu erstarren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Biodiesels mit einer deutlichen Verbesserung der Kälteeigenschaften vorzuschlagen, bei dem außerdem nur umweltfreundlich zu entsorgende Rückstände entstehen.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass als einwertiger Alkohol ein verzweigter Alkohol zur Umesterung von Fetten mit niedrigem Gehalt an ungesättigten Fettsäuren verwendet wird. Als Nebenprodukt entstehen Rückstände in Form von Rohglycerin und Kalium- bzw. Natriomsulfat. Ersteres findet nach Destillation Verwendung als Rohstoff in der chemischen Industrie, letzteres kann als Sekundärrohstoffdünger eingesetzt werden. Die ersten Versuche haben gezeigt, dass bei Verwendung von Isopropanol als verzweigter Alkohol der Biodiesel im Vergleich zu Methylesterbei gleichem Fett oder Öl als Rohstoff die Kältefestigkeit, gemessen als CFPP-Wert (Cold Filter Pluging Point) um absolut 10 ° verbessert wird. Da die Seitenkette für die verbesserten Kälteeigenschaften des Biodiesels verantwortlich ist, ist davon auszugehen, dass auch andere verzweigte Alkohole eine vergleichbare Wirkung zeigen. Weiterhin wird die Zündwilligkeit, gemessen als Cetanzahl, sowohl vom Anteil an gesättigten Fettsäurenestern, als auch vom verwendeten Alkohol beeinflusst. Es wird erwartet, dass ein nach dem beschriebenen Verfahren hergestellter Biodiesel mit geringem Gehalt an ungesättigten Fettsäurenalkylestern eine wesentlich verbesserte Zündwilligkeit bzw. höhere Cetanzahl aufweist.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn Fette zugegeben werden, die Gehalte von < 20 % an ungesättigten Fettsäuren aufweisen. Solche Rohstoffbasis ist ausreichend vorhanden, wobei gemäß der Endung als Fette mit geringem Anteil an ungesättigten Fettsäuren insbesondere Tierfette, Altspeisefette/Fritürenfette oder Magarinen zum Einsatz kommen sollen. Außerdem hat sich herausgestellt, dass insbesondere ein einwertiger Alkohol in Form von verzweigtem Isopropanol bei der Umesterung vorteilhafte Ergebnisse erbringt, insbesondere bezüglich der Kältefestigkeit, die weiter vorne angesprochen ist.

Aufgrund der veränderten Molekülstruktur können vorteilhafterweise die Additive zugegeben werden, die zur Verbesserung der Kälteeigenschaften von Biodiesel, die bei bekannten Verfahren auf die ungesättigten Fettsäuren des Rapsmethylesters wirken, auf Fettsäurenalkylester mit Seitekette wirkend eingesetzt werden. Über solche bisher zur Senkung des CFPP-Wertes in Rapsmethylester eingesetzten Additive wird eine zusätzliche Verbesserung der Kälteeigenschaften um ca. 10 °C erreicht.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein Verfahren geschaffen ist, das ausgesprochen umweltfreundlich ist, zumal die entstehenden Rückstände Rohglycerin und Kalium- bzw. Natriumsulfat weitere Verwendung finden und bei dem eine Kältefestigkeit erreicht wird, die diesem Biodiesel als interessantes Substitut für Erdöldiesel darstellt.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Biodiesel in Form von Fettsäurenalkylester, wobei zu Öl oder Fett ein einwertiger Alkohol sowie Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid als Katalysator zugegeben werden und wobei als einwertiger Alkohol ein verzweigter Alkohol und Fette mit einem niedrigen Gehalt an ungesättigten Fettsäuren verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Fette zugegeben werden, die Gehalte von < 20 % an ungesättigten Fettsäuren aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fette mit geringem Anteil an ungesättigten Fettsäuren Tierfette, Altspeisefette/Fritürenfette und Magarinen eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als einwertiger Alkohol anstatt des üblichen Methanols ein verzweigter Alkohol, vorzugsweise Isopropanol bei der Umesterung eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Additive zur Verbesserung der Kälteeigenschaften von Biodiesel, die bei bekannten Verfahren auf die ungesättigten Fettsäuren des Rapsmethylesters wirken, auf Fettsäurenalkylester mit Seitenkette wirkend eingesetzt werden.