FI116903B - Menetelmä ja laite pyrolyysiöljyn valmistamiseksi - Google Patents

Description

MENETELMÄ JA LAITE PYROLYYSIÖLJYN VALMISTAMISEKS

Keksinnön kohteena on patenttivaatimu johdanto-osassa määritelty menetelmä ja patentt: muksen 12 johdanto-osassa määritelty laite 5 lyysiöljyn valmistamiseksi siten, että raaka-ai: joka sisältää uuteaineyhdisteitä, muodostetaan pyrolyysillä pyrolyysihöyryä, joka kondensoidaai lyysinesteeksi.

Uuteaineella tarkoitetaan tässä yhti 10 esim. hartsihappoja, rasvahappoja, steroleja, lyserideja, tai vastaavia aineita.

Nopeapyrolyysimenetelmiä pyrolyysine; ja kemikaalien valmistamiseksi tunnetaan useit säksi tunnetaan nopeapyrolyysimenetelmiä pyrol; 15 jyn valmistamiseksi polttokäyttöön. Esim. pate: kemuksesta FI 19992180 tunnetaan menetelmä ja pyrolyysiöljyn valmistamiseksi ja patenttihakern FI 19992181 tunnetaan menetelmä ja laite pyroly teen laadun parantamiseksi.

20 Pyrolyysineste koostuu useista kymmeniä sadoista kemiallisista yhdisteistä, jotka vaiki tuotteen ominaisuuksiin, esim. varastoitavm.

• * · poltto-ominaisuuksiin.

Aiemmin tunnettujen pyrolyysinesteide: 25 tossa ongelmana on ollut karstan ja liimamaist * * neiden muodostuminen kattiloissa ja moottoreiss; « * ^ .··· loin niiden suutinten toiminta häiriintyy ja i * * 'Hl suuttimia pitää puhdistaa kesken polton. Puhdisi • « voidaan suorittaa esim. syöttämällä liuotinta, 3 0 alkoholia, suuttimiin, mikä on kallis ja aikae ratkaisu.

« · · li * ...

2 vassa laadultaan parannettua pyrolyysiöljyä varten.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle j teelle on tunnusomaista se, mikä on esitetty p 5 vaatimuksissa.

Keksintö perustuu pyrolyysiöljyn vai seen siten, että raaka-aineesta, joka sisäl teaineyhdisteitä, muodostetaan nopeapyrolyysil! lyysihöyryä, joka kondensoidaan pyrolyysine 10 Keksinnön mukaisesti pyrolyysin jälkeisestä lyysinesteestä erotetaan pääosa uuteaineperäis; disteistä laadultaan parannetun pyrolyysiöljyn miseksi. Ainakin osa erotetusta uuteainepitois< keesta talteenotetaan, jatkokäsitellään ja/ta: 15 käytetään.

Raaka-aineen sisältämistä uuteaineyhd osa saattaa muuttua pyrolysoinnin aikana toise si yhdisteiksi. Tällöin pyrolyysineste voi uuteaineyhdisteitä ja/tai niistä peräisin ole 20 disteitä, joita kutsutaan tässä yhteydessä y mellä uuteaineperäiset yhdisteet. Uuteainepi jakeella tarkoitetaan tässä yhteydessä pyrol teestä erotettua osaa, joka sisältää uuteaine • yhdisteitä. Uuteainepi toinen jae voi edullise 25 sältää myös muita yhdisteitä.

Keksinnön eräässä sovelluksessa pyrol * · eI..e teestä erotetaan uuteaineperäisiä yhdisteitä s ;;; erillinen faasi, edullisesti pintafaasi. Eräc i * *·*·* velluksessa erillinen faasi voi olla keskifaasi 30 Keksinnön eräässä sovelluksessa pyrol

•M

teestä erotetaan uuteaineperäisiä yhdisteitä ··* 3

Keksinnön eräässä sovelluksessa uut räisiä yhdisteitä erotetaan liuotinuutolla n-heksaanilla. Liuotinuuttoa voidaan vaihteet käyttää yhdessä mekaanisen erottamisen kanssa 5 kin osan erottamiseen mekaanisesti erotetu teainepitoisesta jakeesta.

Keksinnön eräässä sovelluksessa erote teainepitoista jaetta käsitellään tislaamalla tioihin. Fraktioita voidaan jatkokäsitellä te 10 erillään tai osittain yhdessä.

Keksinnön eräässä sovelluksessa uut toisesta jakeesta valmistetaan kemikaaleja, es teluaineita, korroosionestoaineita tms. Ken valmistuksessa käytettävä uuteainepitoinen jae 15 osa on voitu erottaa mekaanisesti ja/tai liuot la.

Keksinnön eräässä sovelluksessa uut toisen jakeen hartsi- ja/tai rasvahapoista tr taan emulgaattoria esteröimällä. Eräässä sovel 20 muodostettuun pyrolyysiöljyyn sekoitetaan uut toisesta jakeesta muodostettua emulgaattoria kevyttä polttoöljyä muodostamaan emulsio ja II» maan pyrolyysiöl jyn laatua. Lisäksi pyrolyj j\. voidaan sekoittaa haluttaessa sopivaa kemikaa f*·’· 25 lymeeriä tai sen tapaista ainetta.

* ·

Keksinnön eräässä sovelluksessa aine • » ft .···. uuteainepitoisesta jakeesta, edullisesti jatke • « lll^ lyn jälkeen, sekoitetaan pyrolyysiöljyyn par • · ·*· sen polttoainelaatua. Vaihtoehtoisesti käsitt 30 uuteainepitoinen jae tai sen osa voidaan sekoi rolyysiöljyyn.

4 ka-aineita ovat edullisesti kuori, turve, ; ja/tai puu tai näiden seokset tai näiden ja r teen seokset tms.

Keksinnön mukaiseen laitteeseen kuul 5 lysaattori, jossa muodostetaan uuteaineyhdist sältävästä raaka-aineesta nopeapyrolyysilli lyysihöyryä, lauhdutuslaite pyrolyysihöyryn k< miseksi pyrolyysinesteeksi, vähintään yksi er< uuteaineperäisten yhdisteiden erottamiseksi p^ 10 jälkeisestä pyrolyysinesteestä ja vähintään y\ ne erotetun uuteainepitoisen jakeen talteenol si, jatkokäsittelemiseksi ja/tai hyötykäyttämi

Keksinnön mukaisen menetelmän ansio daan tuottaa laadultaan, esim. polttoaineom: 15 siltaan, parannettua pyrolyysiöljyä. Edelleen non ansiosta uuteainepitoista jaetta voidaan tää, esim. kemikaalin valmistuksessa ja/t« lyysiöljyn laadun parantamisessa.

Käytettäessä keksinnön mukaisella me] 20 lä valmistettua pyrolyysiöljyä polttoaineena 1 den ja moottoreiden suuttimien karstanmuodosti daan vähentää, sillä erityisesti hartsihaj il» * ί karstaa aiheuttavia. Edelleen keksinnön mukaii Γ\. lyysiöljyn polton yhteydessä ei muodostu me: ;"·*· 25 määriä liimamaisia yhdisteitä.

* ·

Edelleen keksinnön mukaisella men< t · ,···, voidaan parantaa muodostettavan pyrolyysiölj^ * · IV.' arvoa. Lisäksi pyrolyysiöljyn kiintoainepitoii *·· siten sen polton yhteydessä syntyviä pölypääst 30 daan vähentää.

···

Edelleen keksinnön mukaisen meneteln « m* 5 esim. sellaisenaan tai emulsiona kevyen pol kanssa.

Keksinnön mukaisen laitteen etuna on sinkertaisuus ja helppo toteutettavuus.

5 Keksinnön mukaista menetelmää voidaan esim. pyrolyysiöljyn valmistuksen ja kemikaal mistuksen yhteydessä tai sellutehtaalla raakas mäntyöljyn prosessoinnin yhteydessä.

Keksintöä selostetaan seuraavassa y 10 kohtaisten sovellusesimerkkien avulla viitatc siin kuviin, joissa kuvat 1-2 esittävät eräitä keksii kaisten laitteiden sovelluksia kaaviokuvina.

Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukai 15 te laadultaan parannetun pyrolyysiöljyn tuotta

Laitteeseen kuuluu sinänsä tunnetut pyrolysae ja lauhdutuslaite 2 sekä erotuslaite 3 uuteain ten yhdisteiden erottamiseksi. Lisäksi lai kuuluu poistoputki 4, tislauslaite 5, syöttöla 20 sekoituslaite 7 uuteainepitoisen jakeen taltee seksi, käsittelemiseksi ja hyödyntämiseksi.

Pyrolysaattorissa 1 valmistetaan uut a aa toisesta raaka-aineesta 11 pyrolyysihöyryä ne j\, lyysillä 300 - 800 °C lämpötilassa 0,1 - 10 ;*·*· 25 viiveaj alla. Muodostunut pyrolyysihöyry j a a lauhdutuslaitteeseen 2, joka tässä sovelluks .···. pesuri. Pesurissa pyrolyysihöyry kondensoida* • * ϊ·1' lyysinesteeksi. Pyrolyysihöyrystä ja/tai n • · **· voidaan poistaa esim. kiintoainetta suodattama 30 rolysaattorin ja/tai pesurin yhteydessä tai ni *···* Iillä. Pyrolysaattorina voidaan käyttää kier 6 disteiden erottamiseksi ja välineet 4,5,6,7 uuteainepitoisen jakeen talteenottamiseksi, ki miseksi ja/tai hyödyntämiseksi, esim. johtamis kaisin pyrolyysiöljyn joukkoon.

5 Kuvan 1 laitesovelluksessa pyrolyysin sestä pyrolyysinesteestä erotetaan erotuslait uuteaineperäisiä yhdisteitä sisältävä jae, joi kaansaadaan uuteainepitoinen jae 13 ja pyrol 14. Pyrolyysiöljy 14 voidaan käyttää sella 10 esim. polttoaineena, tai johtaa sekoituslaitt edelleen parannetun pyrolyysiöljyn 15 muodosta Erotuslaitteenä 3 käytetään sinänsä tunnettua kertaista laitetta, esim. selkeytysallasta, c ria, sentrifugia tai muuta uuttolaitetta tai 15 paista. Tässä sovelluksessa erotuslaite on tysallas. Erotuslaite on sijoitettu pesurin 2 Vaihtoehtoisesti erotuslaite voidaan sijoitti naisesti pesurin yhteyteen.

Erotuslaite 3 on järjestetty toimimaa 20 että uuteaineperäisten yhdisteiden erotus sue tietyn viipymäajan kuluttua pyrolyysinesteen soinnista 2. Viipymäaika voi riippua käyte * *« ·(„ϊ erotuslaitteesta, erotettavan uuteainepitoise] Γ\· ja muodostettavan pyrolyysiöljyn halutuista "·*· 25 suuksista tai vastaavasta. Pyrolyysinesteen ve * » suus saattaa ratkaista viipymäajan pituuder .··*. vettä saattaa olla aluksi pyrolyysinesteen p * · lllt sissa, josta se suurelta osin painuu hitaasti, • · *' vrk aikana, pohjafaasiin so. pyrolyysiöljyyn.

30 Kuvan 1 laitteeseen kuuluu lisäksi oh ***** *··.* te 17 esim. sopivan viipymäajan, erotetta\ 7 johdetaan tislauslaitteeseen 5, jossa se t fraktioihin. Tislauslaitteesta 5 yksi tai fraktioista johdetaan syöttöputken 6 kautta s laitteeseen 7, jossa ne sekoitetaan pyrolyyε 5 keen kanssa muodostamaan edelleen parannetti lyysiöljyä 15. Sekoituslaite on tässä sovel säiliö, johon kuuluu sinänsä tunnetut sekoitu Osa tislauksessa 5 syntyvistä fraktioista 12 johtaa kemikaalinvalmistukseen tai polttaa s 10 naan esim. polttokattilassa 10 energian tuott pyrolyysiprosessiin. Tislauslaitteen 5 ja syc teen 6 väliin on voitu sijoittaa vaihtoehtois velluksessa haluttu tislausfraktioiden jatkoka laite.

15 Laitteeseen kuuluu lisäksi sinänsä polttokattila 10. Polttokattilana voidaan käyt jukerroskattilaa tai muuta sinänsä tunnettua k;

Pyrolysoitava raaka-aine 11 voidaar ennen pyrolysaattoria 1 erilliseen kuivuriin h 20 vaksi alentamaan muodostuvan pyrolyysiöljyn ve suutta. Kuivurina voidaan käyttää minkälaista alalla tunnettua kuivuria, jota ei kuvata yksi taisemmin tässä yhteydessä.

Kuvan 2 sovelluksessa keksinnön mukai * ;v, 25 te vastaa muilta osin kuvassa 1 esitettyä 1 ....· mutta siihen ei kuulu tislauslaitetta 5. Erot teainepitoinen jae 13 johdetaan poistoputken * ·

Hl emulgaattorin valmistusyksikköön 8, joka on yfc • · ’···* keksinnön mukaiseen laitteeseen. Emulgaattorin 30 tusyksiköstä 8 muodostettu emulgaattori j *·· syöttöputken 6 kautta sekoituslaitteeseen 7.

8

Kuvien l ja 2 laitesovelluksissa käyttää minkälaisia tahansa alalla tunnettuja mia( poistoputkia, tislauslaitteita, syöttöla sekoituslaitteita ja ohjauslaitteita, joita e: 5 tässä yhteydessä yksityiskohtaisemmin.

Eräässä vaihtoehtoisessa sovelluksei teainepitoinen jae 13 tislataan ensin tislausl sa 5, minkä jälkeen ainakin osa fraktioista j emulgaattorin valmistusyksikköön 8, joka on yh 10 keksinnön mukaiseen laitteeseen. Emulgaattorin tusyksiköstä johdetaan muodostettu emulgaattor; tuslaitteeseen 7 laadultaan parannetun pyroly valmistamiseksi.

Eräässä sovelluksessa laitteeseen voi 15 talteenottoyksikkö erotetun uuteainepitoisen j; taiteenottamiseksi mahdollista myöhempää hyödy varten.

Muodostettavan pyrolyysiöljyn vesipit voidaan pienentää ja stabiilisuutta parantaa p 20 hakemuksessa FI 19992181 esitetyllä menetelmälJ

Esimerkki 1 f · i * • « Γ\, Kokeessa valmistettiin pyrolyysineste 25 van 1 mukaisella laitteistolla metsätähteestä, • · havaittiin pyrolyysinesteen faasierottuminei faasiöljyksi faasien polaarisuuseroista johtue: * * 11',' lyysinesteen pinnalle erottui uuteainepitoine ·*** kovempana vaahtomaisena aineksena. Ko. pintaf; 30 sitti noin 30 til-% pyrolyysinesteen tilavuudi se sisälsi noin 90 - 95 % pyrolyysinesteen uut I A . _ _ „ _ 9 neulasista. Metsätähteestä valmistettu pyrol} sisälsi uuteaineperäisten yhdisteiden lisäks rasva-alkoholeja, dikarboksyylihappoja ja 3 monomeereja. Uuteainepitoinen jae sisälsi 5 pienimolekyylisiä selluloosan ja hemisellulo< joamistuotteita, sillä ne edullisesti haihtui^; goivat tai liukenivat pohjaöljyyn so. tuotetta rolyysiöljyyn. Vesiliukoiset yhdisteet es: erotuksen jälkeen edullisemmin pyrolyysiölj} 10 sen korkeamman vesipitoisuuden takia. Pinta oli veteen niukkaliukoisten metoksifenolien οε rempi. Metoksifenolien on havaittu aiheuttavar mien tukkeentumista. Lisäksi pintafaasi sisäl toainetta ja tuhkaa.

15 Taulukossa 1 on esitetty erotetun uut toisen pintafaasin ja pyrolyysiöljyn polttoair suudet.

Taulukko 1; Polttoaine-ominaisuudet 20 ____

Ominaisuus__Pintafaasi Pyrolyys:

Kosteus__p-%__8^__24j

Kiintoaines__jM?__1__(M

j’\. Tuhka__p-%__0,22__0J

Hiili p-% 61,7 43, • ·--*. .......— - ·:·*: Vety__£2%__7J_8__7j_

Typpi__p-%__< 0,1__< 0 .·*·. Happi (erotuksena) p-% 30,5 48, • ·--*--- Lämpöarvo (HHV) MJ/kg__27__16^ ... Viskositeetti, CSt 150 2< 40 °c 10 suuresta hartsihappomäärästä. Sen sijaan uut toinen faasi sopii hyvin käytettäväksi emulgac detergenttien, voiteluaineiden ja korroosd aineiden lähtöaineena.

5

Esimerkki 2

Kokeessa erotettiin jähmeä pintafaasi na mekaanisesti erilleen juoksevasta pyrolyysi 10 so. pohjafaasista. Tällöin saatiin erotettu; poltossa karstaa muodostavista aineista.

Pintafaasi johdettiin emulgaattorin tukseen, jossa uuteainepitoisen pintafaasin hs rasvahapot esteröitiin alkoholilla emulgaatt 15 Alkoholina käytettiin metanolia tai edullisen kolia, jolla on mm. hyvä voitelevuusominais' miissa pyrolyysiöljytuotteessä. Muodostunut € tori sekoitettiin metanoliliuoksena pyroly} yhdessä tietyn polymeerin ja kevyen polttoölj 20 sa, jolloin aikaansaatiin laadultaan vielä pc pyrolyysiöljy.

Esimerkki 3; Emulgaattorin valmistus ... 25 Uut eainepi toi seen jakeeseen (40 g) ] I;*** 50 ml metanolia, ja seosta refluksoitiin s€ i *" lämpölevyllä. Seokseen lisättiin 10 g kiinteäc • * « ; ja seosta refluksoitiin edelleen 24 h. Uuteai *·*·! sen jakeen rasvahapot reagoivat Na-suoloiks: 30 vettä oli läsnä. Seokseen lisättiin vähitellf • · · rikkihappoa (48 %) jatkaen samalla refluksoin 11 sisälsi runsaasti erilaisten orgaanisten happ tyyliestereitä. Myös uuteainepitoisen jakeen mät muurahais- ja etikkahappo olivat esteröity: Rikkihappoa voidaan korvata esim. mv 5 hapolla tai tislefraktion hapoilla emulgaatto mistuksessa.

Keksinnön mukainen menetelmä ja lait tuvat erilaisina sovelluksina erilaisten pyrc 10 jyjen valmistamiseen, erityisesti sellaisten taan parannettujen pyrolyysiöljyjen valmist joiden karstanmuodostus polton yhteydessä on tu. Edelleen keksinnön mukainen menetelmä ja 1 veituvat uuteaineperäisten yhdisteiden erot 15 pyrolyysinesteestä ja niiden jatkokäsittelemisi Keksinnön sovellukset eivät rajoitu tyihin esimerkkeihin, vaan ne voivat vaihdell ten patenttivaatimusten puitteissa.

• ♦ ··· • » ♦ · • I· «« · • I « • · « * • i « ♦ · • · • « * · * · • *

Claims (11)

12

1. Menetelmä pyrolyysiöljyn valmista! siten, että raaka-aineesta, joka sisältää uute, disteitä, muodostetaan nopeapyrolyysillä 5 lyysihöyryä, joka kondensoidaan pyrolyysines tunnettu siitä, että pyrolyysin jälkeisestä lyysinesteestä erotetaan pääosa uuteaineperäisiä disteistä laadultaan parannetun pyrolyysiöljyn miseksi ja ainakin osa erotetusta uuteainepib 10 jakeesta talteenotetaan, jatkokäsitellään ja/tai käytetään.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen men< tunnettu siitä, että pyrolyysinesteestä eri uuteaineperäisiä yhdisteitä sisältävä faasi, edu 15 ti pintafaasi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainei telmä, tunnettu siitä, että pyrolyysine! erotetaan uuteaineperäisiä yhdisteitä 5-60 edullisesti 20-40 til-%, pyrolyysinesteen tila^ 20 ta.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 • I1 nen menetelmä, tunnettu siitä, että uute; • tt |.β·β räisiä yhdisteitä erotetaan mekaanisesti dekantti • « * 1. selkeytysaltaassa, sentrifugissa, uuttolaitteesi 25 sen tapaisessa laitteessa. * φ *···“ 5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 • 1« '...· nen menetelmä, tunnettu siitä, että uute< räisiä yhdisteitä erotetaan liuotinuutolla. *:·: 6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 3. nen menetelmä, tunnettu siitä, että erotett • · · teainenihoisha iaetta käsitellään tislaamalla se 1 · 13 toisen jakeen hartsi- ja/tai rasvahapoista muodc emulgaattoria esteröimällä.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 nen menetelmä, tunnettu siitä, että muodos 5 pyrolyysiöljyyn sekoitetaan uuteainepitoisesta j muodostettua emulgaattoria ja/tai kevyttä polt muodostamaan emulsio ja parantamaan pyrolyysiölj tua.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 10 nen menetelmä, tunnettu siitä, että aina] uuteainepitoisesta jakeesta sekoitetaan pyrolyys parantamaan sen laatua.

11. Jonkin patenttivaatimuksista 1 - kainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 lyysineste on valmistettu metsätähteestä, ku turpeesta, puusta ja/tai jätemuovista.

12. Laite pyrolyysiöljyn valmistamiseki hon laitteeseen kuuluu pyrolysaattori (1), joss dostetaan uuteaineyhdisteitä sisältävästä 20 aineesta (11) nopeapyrolyysillä pyrolyysihöyr ... lauhdutuslaite (2) pyrolyys i höyryn kondensoii 0 *;··' pyrolyysinesteeksi, tunnettu siitä, että 1, 0 0 • 1 seen kuuluu vähintään yksi erotuslaite (3) uute. * · * : V räisten yhdisteiden erottamiseksi pyrolyysin jäi! 25 tä pyrolyysinesteestä laadultaan parannetun lyysiöljyn (14,15,16) tuottamiseksi ja vähintäs :***; väline (4,5,6,7) erotetun uuteainepitoisen jake€ *♦· teenottamiseksi, jatkokäsittelemiseksi ja/tai käyttämiseksi. * · ... 30 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen • 0 « 11 tunnettu siitä, että erotuslaite (3) on de] 14 teaineperäisten yhdisteiden määrän ja/tai halu teainepitoisen jakeen erotuksen säätämiseksi.

15. Jonkin patenttivaatimuksista 12 - kainen laite, tunnettu siitä, että lait 5 kuuluu tislauslaite (5) uuteainepitoisen jakeen oimiseksi.

16. Jonkin patenttivaatimuksista 12 - kainen laite, tunnettu siitä, että lait kuuluu syöttölaite (6) uuteainepitoisen jakeen 10 osan ja/tai siitä muodostetun emulgaattorin ja/t kemikaalin johtamiseksi pyrolyysiöljyn joukkoon tamaan sen laatua. * » « • ft · • 1 « v * «· · f · ♦ • » * 1 • 1 • « 1 a · *«« ·«· • « ft1· i « # « * » v| 15 PATENT KRAV