PL205836B3

PL205836B3 - Sposób otrzymywania biopaliwa do silników z zapłonem samoczynnym

Info

Publication number: PL205836B3
Application number: PL359907A
Authority: PL
Inventors: Jacek A. Kijeński; Andrzej W. Lipkowski; Wiesława Walisiewicz-Niedbalska; Hanna Gwardiak; Krzysztof Różycki; Irena Pawlak
Original assignee: Inst Chemii Przemys & Lstrok O
Priority date: 2003-04-29
Filing date: 2003-04-29
Publication date: 2010-06-30
Also published as: PL359907A3

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania biopaliwa do silników z zapłonem samoczynnym, stanowiący ulepszenie sposobu według opisu patentowego PL 197 375 pt. „Biopaliwo do silników z zapłonem samoczynnym i sposób otrzymywania biopaliwa do silników z zapłonem samoczynnym.

Według polskiego opisu patentowego PL 197 375 biopaliwo do silników z zapłonem samoczynnym, zawierające estry alkoholi jednowodorotlenowych C1-C6 z kwasami tłuszczowymi pochodzenia roślinnego i/lub zwierzęcego w ilości 0,1-99,9% wagowych, estry gliceryny z kwasami karboksylowymi C1-C7 w ilości 0,1-99,9% wagowych oraz ewentualnie inne estry gliceryny z kwasami karboksylowymi, wolne kwasy tłuszczowe i alkohole C1-C6 w łącznej ilości 0-10% wagowych, olej napędowy w ilości 0-70%, środki antyutleniające, depresujące, konserwujące w łącznej ilości 0-5%, otrzymuje się w wyniku reakcji tłuszczu roślinnego i/lub zwierzęcego z estrem kwasu karboksylowego C1-C7 i alkoholu C1-C6, wziętych w stosunku molowym odpowiednio od 1:3 do 1:9, wobec katalizatora o charakterze kwaśnym, prowadzonej w temperaturze od 40°C do 200°C i ewentualnie dodanie do uzyskanego produktu oleju napędowego i/lub środków pomocniczych.

Nieoczekiwanie okazało się, że prowadzenie procesu otrzymywania biopaliwa według powyższego sposobu na kwaśnym katalizatorze heterogenicznym pozwala uzyskać biopaliwo o bardzo korzystnej liczbie cetanowej 58, charakteryzującej zdolność biopaliwa do samozapłonu i określającej proces spalania.

Sposób otrzymywania biopaliwa do silników z zapłonem samoczynnym, zawierającego estry alkoholi jednowodorotlenowych C1-C6 z kwasami tłuszczowymi pochodzenia roślinnego i/lub zwierzęcego w ilości 0,1-99,9% wagowych, estry gliceryny z kwasami karboksylowymi C1-C7 w ilości 0,1-99,9% wagowych, oraz ewentualnie inne estry gliceryny z kwasami karboksylowymi, wolne kwasy tłuszczowe, alkohole C1-C6 w łącznej ilości 0-10% wagowych, olej napędowy w ilości 0-70% wagowych, środki antyutleniające, depresujące, konserwujące w łącznej ilości 0-5% wagowych, przez reakcję tłuszczu roślinnego i/lub zwierzęcego z estrem kwasu karboksylowego C1-C7 i alkoholu C1-C6, wziętych w stosunku molowym odpowiednio od 1:3 do 1:9, wobec katalizatora o charakterze kwaśnym, prowadzonej w temperaturze od 40°C do 200°C i ewentualnie dodanie do uzyskanego produktu oleju napę dowego i/lub środków pomocniczych według patentu PL 197 375 charakteryzuje się tym, że reakcję prowadzi się wobec kwaśnego katalizatora heterogenicznego.

Korzystnie stosuje się katalizator w postaci czynnika kwaśnego zaadsorbowanego na nośniku.

Stwierdzono, że korzystnie jest stosować jako katalizatory kwaśne kwasy mineralne zwłaszcza kwas siarkowy lub fosforowy, zaadsorbowane na nośnikach o silnie rozwiniętych powierzchniach np. tlenki krzemu lub glinu lub magnezu, lub glinokrzemiany lub ich mieszaniny.

Niezależnie od efektu uzyskania paliwa o korzystnej liczbie cetanowej, otrzymywanie biopaliwa sposobem według wynalazku wpływa na znaczące obniżenie kosztów jego wytwarzania przez prowadzenie reakcji bez konieczności usuwania katalizatora po jej zakończeniu.

Ponadto prowadzenie reakcji otrzymywania biopaliwa sposobem według wynalazku powoduje zminimalizowanie ilości usuwanych do środowiska szkodliwych zanieczyszczonych frakcji gliceryny, a tym samym wpł ywa na ochronę ś rodowiska naturalnego.

Zastosowanie katalizatora heterogenicznego pozwala na prowadzenie procesu sposobem ciągłym

Z mieszaniny poreakcyjnej można odzyskiwać, przez destylację, nadmiar estru kwasu C1-C7 i alkoholu C1-C6 i zawracać go do procesu otrzymywania biopaliwa. Usunięcie nadmiaru jednego z reagentów z mieszaniny poreakcyjnej i ponowne wykorzystanie go w procesie obniża koszty zużycia surowców.

Sposób według wynalazku otrzymywania biopaliwa zilustrowano w przykładach.

P r z y k ł a d I. Do 10 części wagowych osuszonego oleju rzepakowego w temperaturze 30°C dodano 30 części wagowych octanu metylu i rozpoczęto podawanie na kolumnę wypełnioną katalizatorem, który stanowił tlenek krzemu z zaadsorbowanym kwasem siarkowym w ilości 5% w stosunku do nośnika. Reakcję prowadzono w temperaturze 52-57°C. Mieszaninę po reakcji, zawierającą 30 części wagowych estrów metylowych kwasów tłuszczowych, 20 części wagowych octanu gliceryny i 10 części wagowych octanu metylu, podawano w sposób cią g ł y na kolumnę destylacyjną . Usuwany w sposób ciąg ł y octan metylu zawracano do reakcji przeestryfikowania. Otrzymane biopaliwo, zawierające 80 części wagowych estrów metylowych kwasów oleju rzepakowego i 20 części wagowych octanu gliceryny, ma postać ciekłej klarownej jednorodnej mieszaniny o liczbie cetanowej 58, temperaturze zapłonu 113°C, zawartości siarki 1 ppm, zawartości wolnych kwasów tłuszczowych 0.2%, zawartości fosforu 0.5 ppm.

PL 205 836 B3

P r z y k ł a d II. Do 10 części wagowych oleju rzepakowego dodano 6 części wagowych octanu metylu i po wymieszaniu w temperaturze 25°C dodano katalizator, który stanowił tlenek krzemu z zaadsorbowanym kwasem siarkowym. Reakcję prowadzono w temperaturze 55°C. Mieszaninę po reakcji, zawierającą 78 części wagowych estrów metylowych kwasów tłuszczowych, 19 części wagowych octanu gliceryny i 3 części wagowe octanu metylu, podawano w sposób ciągły na kolumnę destylacyjną, w której usuwano octan metylu i następnie zawracano go do reakcji. Otrzymano mieszaninę zawierającą 81.0 części wagowych estrów metylowych kwasów oleju rzepakowego i 17.4 części wagowych octanu gliceryny, 0.20 części wagowych wolnych kwasów tłuszczowych, 0.02 części wagowych octanu metylu. Otrzymana mieszanina ma postać ciekłej klarownej jednorodnej mieszaniny o liczbie cetanowej 57, temperaturze zapłonu 114°C, zawartości siarki 1 ppm, zawartości wolnych kwasów tłuszczowych 0.2%, zawartości fosforu 0.5 ppm.

P r z y k ł a d III. Do 10 części wagowych oleju rzepakowego dodano 10 części wagowych octanu etylu, ogrzano do temperatury 50°C i wprowadzano w przeciwprądzie grawitacyjnym na kolumnę wypełnioną katalizatorem. Katalizator stanowił silikażel z zaadsorbowanym kwasem siarkowym. Reakcję prowadzono w temperaturze 75-77°C. Mieszaninę po reakcji, zawierającą 77 części wagowych estrów etylowych kwasów tłuszczowych, 17.2 części wagowych octanu gliceryny i 10 części wagowe octanu etylu, podawano na kolumnę destylacyjną, w której pod ciśnieniem obniżonym do 4 kPa usuwano octan etylu i następnie zawracano go do reakcji. Otrzymano mieszaninę zawierając ą

81.2 części wagowych estrów etylowych kwasów oleju rzepakowego i 18.4 części wagowych octanu gliceryny, 0.15 części wagowych wolnych kwasów tłuszczowych, 0.02 części wagowych octanu etylu. Otrzymana mieszanina ma postać ciekłej klarownej jednorodnej mieszaniny o liczbie cetanowej 58, temperaturze zapłonu 113°C, zawartości siarki 2 ppm, zawartości wolnych kwasów tłuszczowych 0.2%, zawartości fosforu 0.5 ppm.

P r z y k ł a d IV. Do 10 części wagowych oleju rzepakowego dodano 4 części wagowe octanu metylu, ogrzano do temperatury 30°C i podawano w sposób ciągły na kolumnę wypełnioną sitami molekularnymi w celu usunięcia resztek wilgoci. Następnie do mieszaniny dodawano katalizator i prowadzono reakcję przeestryfikowania w temperaturze 50-57°C. Katalizator stanowił tlenek magnezu z zaadsorbowanym kwasem fosforowym. Mieszaninę po reakcji, zawierając ą 78 części wagowych estrów metylowych kwasów tłuszczowych, 19 części wagowych octanu gliceryny i 3 części wagowe octanu metylu, podawano na kolumnę destylacyjną, w której usuwano octan metylu i następnie zawracano go do reakcji.

Otrzymano mieszaninę zawierającą 81.2 części wagowych estrów metylowych kwasów oleju rzepakowego i 18.4 części wagowych octanu gliceryny, 0.20 części wagowych wolnych kwasów tłuszczowych, 0.02 części wagowych octanu metylu. Otrzymana mieszanina ma postać ciekłej klarownej jednorodnej mieszaniny o liczbie cetanowej 58, temperaturze zapłonu 114°C, zawartości siarki 1 ppm, zawartości wolnych kwasów tłuszczowych 0.2%, zawartości fosforu 0.5 ppm.

P r z y k ł a d V. Do 10 części wagowych oleju rzepakowego dodano 4 części wagowe octanu etylu, ogrzano do temperatury 50°C i podawano na kolumnę wypełnioną sitami molekularnymi w celu usunięcia resztek wilgoci. Następnie do mieszaniny dodawano katalizator i prowadzono reakcję przeestryfikowania w temperaturze 70-75°C. Katalizator stanowił tlenek glinu z zaadsorbowanym kwasem siarkowym. Mieszaninę po reakcji zawierającą 78 części wagowych estrów metylowych kwasów tłuszczowych, 19 części wagowych octanu gliceryny i 3 części wagowe octanu metylu, podawano na kolumnę destylacyjną, w której usuwano octan metylu i następnie zawracano go do reakcji.

Otrzymano mieszaninę zawierającą 81.3 części wagowych estrów etylowych kwasów oleju rzepakowego i 18.4 części wagowych octanu gliceryny, 0.20 części wagowych wolnych kwasów tłuszczowych, 0.02 części wagowych octanu metylu. Otrzymana mieszanina ma postać ciekłej klarownej jednorodnej mieszaniny o liczbie cetanowej 58, temperaturze zapłonu 114°C, zawartości siarki 1 ppm, zawartość wolnych kwasów tłuszczowych 0.2%, zawartości fosforu 0.5 ppm.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób otrzymywania biopaliwa do silników z zapłonem samoczynnym, zawierającego estry alkoholi jednowodorotlenowych C1-C6 z kwasami tłuszczowymi pochodzenia roślinnego i/lub zwierzęcego w ilości 0,1-99,9% wagowych, estry gliceryny z kwasami karboksylowymi C1-C7 w ilości 0,1-99,9% wagowych, oraz ewentualnie inne estry gliceryny z kwasami karboksylowymi, wolne kwasy

PL 205 836 B3 tłuszczowe, alkohole C1-C6 w łącznej ilości 0-10% wagowych, olej napędowy w ilości 0-70% wagowych, środki antyutleniające, depresujące, konserwujące w łącznej ilości 0-5% wagowych, przez reakcję tłuszczu roślinnego i/lub zwierzęcego z estrem kwasu karboksylowego C1-C7 i alkoholu C1-C6, wziętych w stosunku molowym odpowiednio od 1:3 do 1:9, wobec katalizatora o charakterze kwaśnym, prowadzonej w temperaturze od 40°C do 200°C i ewentualnie dodanie do uzyskanego produktu oleju napędowego i/lub środków pomocniczych, według patentu PL 197 375, znamienny tym, że reakcję prowadzi się wobec kwaśnego katalizatora heterogenicznego.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako kwaśny katalizator heterogeniczny stosuje się czynnik kwaśny zaadsorbowany na nośniku o rozwiniętej powierzchni.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako czynnik kwaśny stosuje się kwas mineralny.
4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że jako kwas mineralny stosuje się kwas siarkowy lub fosforowy.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako nośnik stosuje się tlenek krzemu lub tlenek glinu lub tlenek magnezu lub ich mieszaniny.
6. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że jako nośnik stosuje się glinokrzemian.