PL206797B1 - Biofuel production method for self-ignition engines - Google Patents

Biofuel production method for self-ignition engines

Info

Publication number
PL206797B1
PL206797B1 PL379655A PL37965506A PL206797B1 PL 206797 B1 PL206797 B1 PL 206797B1 PL 379655 A PL379655 A PL 379655A PL 37965506 A PL37965506 A PL 37965506A PL 206797 B1 PL206797 B1 PL 206797B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
glycerin
isobutene
transesterification
tert
alcohol
Prior art date
Application number
PL379655A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL379655A1 (en
Inventor
Jacek Kijeński
Małgorzata Jamróz
Witold Tęcza
Małgorzata Jarosz
Wiesława Walisiewicz-Niedbalska
Antoni Migdał
Original Assignee
Inst Chemii Przemys & Lstrok O
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inst Chemii Przemys & Lstrok O filed Critical Inst Chemii Przemys & Lstrok O
Priority to PL379655A priority Critical patent/PL206797B1/en
Publication of PL379655A1 publication Critical patent/PL379655A1/en
Publication of PL206797B1 publication Critical patent/PL206797B1/en

Links

Description

C10L 1/10 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 10.05.2006C10L 1/10 (2006.01) (22) Date of notification: 10.05.2006

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (54) Sposób wytwarzania biopaliwa do silników z zapłonem samoczynnym (73) Uprawniony z patentu:Patent Office of the Republic of Poland (54) Method of producing biofuel for compression ignition engines (73) The right holder of the patent:

INSTYTUT CHEMII PRZEMYSŁOWEJ IM. PROF. IGNACEGO MOŚCICKIEGO, Warszawa, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:INSTITUTE OF INDUSTRIAL CHEMISTRY PROF. IGNACEGO MOŚCICKIEGO, Warszawa, PL (43) Application was announced:

12.11.2007 BUP 23/07 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:12.11.2007 BUP 23/07 (45) The following was announced about the grant of the patent:

30.09.2010 WUP 09/10 (72) Twórca(y) wynalazku:30.09.2010 WUP 09/10 (72) Inventor (s):

JACEK KIJEŃSKI, Warszawa, PL MAŁGORZATA JAMRÓZ, Warszawa, PL WITOLD TĘCZA, Raszyn, PLJACEK KIJEŃSKI, Warsaw, PL MAŁGORZATA JAMRÓZ, Warsaw, PL WITOLD TĘCZA, Raszyn, PL

MAŁGORZATA JAROSZ, Warszawa, PL WIESŁAWA WALISIEWICZ-NIEDBALSKA, Warszawa, PLMAŁGORZATA JAROSZ, Warsaw, PL WIESŁAWA WALISIEWICZ-NIEDBALSKA, Warsaw, PL

ANTONI MIGDAŁ, Radom, PL (74) Pełnomocnik:ANTONI MIGDAŁ, Radom, PL (74) Representative:

rzecz. pat. Królikowska Anna Instytut Chemii Przemysłowej im. prof. Ignacego Mościckiegoitem. stalemate. Królikowska Anna Industrial Chemistry Research Institute prof. Ignacy Mościcki

PL 206 797 B1PL 206 797 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania biopaliwa do silników z zapłonem samoczynnym, zawierającego jako główne składniki estry alkilowe C1-C2 kwasów tłuszczowych i etery tertbutylowych lub tert-amylowe gliceryny.The subject of the invention is a method of producing a biofuel for compression ignition engines, containing as main components C1-C2 alkyl esters of fatty acids and tert-butyl or tert-amyl glycerol ethers.

Estry metylowe lub etylowe kwasów tłuszczowych stosowane są bezpośrednio lub w mieszaninie z frakcjami węglowodorowymi pochodzenia petrochemicznego, jako biopaliwo dla pojazdów napędzanych silnikami Diesla. Estry te w procesach przemysłowych otrzymywane są głównie z triglicerydów kwasów tłuszczowych między innymi zawartych w olejach roślinnych, w reakcji ich transestryfikacji z alkoholami alifatycznymi. Typowymi katalizatorami reakcji transestryfikacji triglicerydów są mocne zasady np. bezwodne wodorotlenki sodu lub potasu rozpuszczone w odpowiednich alkoholach.Fatty acid methyl or ethyl esters are used directly or in mixture with hydrocarbon fractions of petrochemical origin as biofuel for diesel vehicles. In industrial processes, these esters are obtained mainly from triglycerides of fatty acids, including those contained in vegetable oils, in the reaction of their transesterification with aliphatic alcohols. Typical catalysts for triglyceride transesterification reactions are strong bases, e.g., anhydrous sodium or potassium hydroxides dissolved in the corresponding alcohols.

W wyniku reakcji transestryfikacji triglicerydów kwasów tł uszczowych z alkoholami, otrzymuje się obok produktu głównego jakim są estry alkilowe kwasów tłuszczowych, produkt uboczny - glicerynę. Gliceryna z mieszaniny reakcyjnej wydzielana jest w postaci zawodnionej frakcji glicerynowej, zanieczyszczonej solami nieorganicznymi oraz solami wolnych kwasów tłuszczowych (mydłami). Zawartość gliceryny w tych frakcjach waha się w szerokich granicach 40-80%. Ekonomicznie uzasadniony wtórny przerób i zagospodarowanie frakcji glicerynowej, stanowi główny problem do rozwiązania jaki wiąże się z efektywnością przemysłowej produkcji biopaliwa dla silników Diesla.As a result of the transesterification reaction of fatty acid triglycerides with alcohols, apart from the main product being fatty acid alkyl esters, a by-product - glycerin is obtained. Glycerin from the reaction mixture is separated in the form of a watered glycerin fraction, contaminated with inorganic salts and salts of free fatty acids (soaps). The glycerin content in these fractions varies widely between 40-80%. Economically justified secondary processing and management of the glycerin fraction is the main problem to be solved related to the efficiency of industrial production of biofuel for diesel engines.

Przykładem rozwiązań technologicznych procesów transestryfikacji triglicerydów kwasów tłuszczowych, zawartych w olejach roślinnych, w obecności ciekłych (homogennych) alkalicznych katalizatorów, jest sposób wytwarzania mieszaniny C1-C4 alkilowych estrów kwasów tłuszczowych, przedstawiony w polskim opisie patentowym 163 379. Wymieniony powyżej sposób transestryfikacji triglicerydów kwasów tłuszczowych jest wieloetapowy i wymaga stosowania różnych zabiegów technologicznych, niezbędnych do otrzymywania paliwa dieslowskiego o jakości odpowiadającej wymaganiom rynku. Operacje technologiczne konieczne do efektywnego przeprowadzenia procesu transestryfikacji triglicerydów według omawianego sposobu, to między innymi wstępna obróbka wyjściowych triglicerydów alkoholami C1-C4 w obecności kwaśnych katalizatorów, neutralizacja i odwodnienie mieszaniny reakcyjnej, a następnie transestryfikacja wstępnie oczyszczonych triglicerydów alkoholami C1-C4 w obecnoś ci homogennych katalizatorów alkalicznych.An example of technological solutions for the transesterification of fatty acid triglycerides contained in vegetable oils in the presence of liquid (homogeneous) alkaline catalysts is the method of producing a mixture of C1-C4 alkyl fatty acid esters, presented in Polish patent specification 163 379. The above-mentioned method of transesterification of fatty acid triglycerides it is multi-stage and requires the use of various technological procedures necessary to obtain diesel fuel of a quality corresponding to the market requirements. The technological operations necessary to effectively carry out the triglyceride transesterification process according to the discussed method include pre-treatment of the starting triglycerides with C1-C4 alcohols in the presence of acid catalysts, neutralization and dehydration of the reaction mixture, and then transesterification of pre-purified triglycerides with C1-C4 alcohols in the presence of homogeneous catalysts alkaline.

W ostatnich latach opracowano proces katalitycznej transestryfikacji triglicerydów kwasów tłuszczowych alifatycznymi alkoholami, z zastosowaniem heterogennych katalizatorów o charakterze alkalicznym takich jak węglan potasu, fluorek potasu i azotan litu (Chemical Engineering vol. 111, nr 1, str. 15, 2004). Proces ten zapewnia wysoką konwersję triglicerydów (92 - 94%) i umożliwia wydzielanie z mieszaniny reakcyjnej czystej gliceryny z pominięciem energochłonnych procesów jej oczyszczania.In recent years, a process has been developed for the catalytic transesterification of fatty acid triglycerides with aliphatic alcohols using heterogeneous alkaline catalysts such as potassium carbonate, potassium fluoride and lithium nitrate (Chemical Engineering vol. 111, No. 1, p. 15, 2004). This process ensures a high conversion of triglycerides (92-94%) and enables the separation of pure glycerin from the reaction mixture without energy-consuming purification processes.

Jednym ze znanych sposobów zagospodarowania gliceryny jest proces jej eteryfikacji przy użyciu węglowodorów olefinowych, przedstawiony w niemieckim zgłoszeniu patentowym DE 4222183. Proces eteryfikacji gliceryny węglowodorami olefinowymi C3-C14 według tego sposobu prowadzi się w temperaturze 50-120°C i pod ciś nieniem 0,5-2,5 MPa, w obecno ś ci katalizatorów kwaś nych takich jak kationit, kwas p-toluenosulfonowy, kwas sulfonowobursztynowy i kwas dodecylobenzenosulfonowy. Proces eteryfikacji gliceryny węglowodorami olefinowymi C3-C10 przedstawiony w polskim zgłoszeniu patentowym P-371 959 przebiega w temperaturze 55-120°C w obecności znanych katalizatorów kwaśnych (kationit Amberlyst 35) w sposób dwustopniowy, przy czym w pierwszym stopniu reakcję eteryfikacji prowadzi się w temperaturze wyższej niż w drugim stopniu. Taki sposób prowadzenia reakcji eteryfikacji, zapewnia wyższą konwersję gliceryny w porównaniu do innych znanych sposobów.One of the known methods of glycerin management is the process of its etherification with the use of olefinic hydrocarbons, presented in the German patent application DE 4222183. The process of glycerin etherification with C3-C14 olefinic hydrocarbons according to this method is carried out at a temperature of 50-120 ° C and a pressure of 0.5 -2.5 MPa, in the presence of acid catalysts such as cation exchanger, p-toluenesulfonic acid, sulfonosuccinic acid and dodecylbenzene sulfonic acid. The glycerin etherification process with C3-C10 olefinic hydrocarbons presented in the Polish patent application P-371 959 takes place at a temperature of 55-120 ° C in the presence of known acid catalysts (Amberlyst 35 cation exchanger) in a two-stage manner, with the first stage of etherification being carried out at a temperature of higher than the second degree. This method of carrying out the etherification reaction provides a higher conversion of glycerin compared to other known methods.

Produktami reakcji eteryfikacji gliceryny węglowodorami olefinowymi są tri-, di- i monoetery alkilowe gliceryny, które stosowane są między innymi jako wysokojakościowe komponenty, polepszające właściwości użytkowe olejów napędowych stosowanych w silnikach wysokoprężnych.The products of the glycerin etherification reaction with olefinic hydrocarbons are glycerol tri-, di- and monoethers, which are used, inter alia, as high-quality components improving the performance properties of diesel oils used in diesel engines.

W amerykańskim opisie patentowym 6 015 440 przedstawiono nowy sposób wytwarzania biopaliwa dla pojazdów napędzanych silnikami Diesla. Proces oparty jest na reakcji transestryfikacji triglicerydów kwasów tłuszczowych alkoholem metylowym w obecności homogennych alkalicznych katalizatorów KOH lub NaOH, a następnie wydzieleniu z mieszaniny reakcyjnej za pomocą specjalnych energochłonnych zabiegów technologicznych, czystej gliceryny i jej eteryfikacji izobutenem w obecności kwaśnych katalizatorów takich jak sulfokationity.US Patent 6,015,440 describes a new method of producing biofuel for diesel powered vehicles. The process is based on the transesterification of fatty acid triglycerides with methyl alcohol in the presence of homogeneous alkaline KOH or NaOH catalysts, and then the separation of pure glycerin from the reaction mixture by means of special energy-consuming technological procedures and its etherification with isobutene in the presence of acidic catalysts such as sulfation exchangers.

Otrzymane w tym procesie biopaliwo, składa się z estrów metylowych kwasów tłuszczowych (ok. 88%) oraz tri- i dieterów tert-butylowych gliceryny (ok. 12%). Paliwo to w porównaniu do typowego olejuThe biofuel obtained in this process consists of fatty acid methyl esters (approx. 88%) and glycerol tri and tert-butyl diethers (approx. 12%). This fuel is compared to typical oil

PL 206 797 B1 napędowego produkowanego z ropy naftowej, charakteryzuje się bardzo dobrymi własnościami użytkowymi, między innymi odpowiednio niską temperaturą krystalizacji, zmniejszoną lepkością oraz obniżoną emisją do atmosfery takich szkodliwych produktów spalania paliwa jak tlenek węgla i aldehydy.The diesel fuel produced from crude oil is characterized by very good operational properties, including a suitably low crystallization temperature, reduced viscosity and reduced emission to the atmosphere of such harmful products of fuel combustion, such as carbon monoxide and aldehydes.

Pomimo wysokiej jakości biopaliwa wytwarzanego sposobem przedstawionym w amerykańskim opisie patentowym, należy stwierdzić, że proces technologiczny jego wytwarzania jest wieloetapowy i skomplikowany. Charakteryzuje się on między innymi, wstępnym rozdziałem mieszaniny reakcyjnej, otrzymanej w procesie transestryfikacji triglicerydów kwasów tłuszczowych, na frakcję estrów metylowych kwasów tłuszczowych oraz na frakcję glicerynową zawierającą, obok gliceryny nie przereagowany alkohol i zużyty katalizator. W celu otrzymania czystej gliceryny i estrów metylowych kwasów tłuszczowych pozbawionych śladów alkalicznego katalizatora, obydwa strumienie technologiczne poddawane są oddzielnie procesowi oczyszczania, w skład którego wchodzi między innymi węzeł mycia wodą i neutralizacji alkalicznego katalizatora.Despite the high quality of the biofuel produced by the method described in the US patent, it should be stated that the technological process of its production is multi-stage and complicated. It is characterized, inter alia, by the initial separation of the reaction mixture obtained in the process of transesterification of fatty acid triglycerides into a fraction of fatty acid methyl esters and a glycerin fraction containing, in addition to glycerin, unreacted alcohol and spent catalyst. In order to obtain pure glycerol and fatty acid methyl esters devoid of traces of alkaline catalyst, both technological streams are separately subjected to a purification process, which includes, among others, a unit for washing with water and neutralization of the alkaline catalyst.

Niedogodnością wyżej omówionego sposobu wytwarzania biopaliwa jest również to, że otrzymywany w procesie eteryfikacji gliceryny produkt, zawiera obok di- i trieterów tert-butylowych gliceryny, nieprzereagowaną glicerynę i dużą ilość niekorzystnego składnika -monoeteru tert-butylowego gliceryny (21%), który trzeba z mieszaniny usuwać. Zarówno gliceryna jak i monoeter tert-butylowy gliceryny, muszą być z niego usunięte za pomocą ekstrakcji wodą i destylacji, a następnie zawrócone do węzła eteryfikacji gliceryny.Another disadvantage of the above-mentioned method of biofuel production is also the fact that the product obtained in the process of glycerol etherification contains, apart from glycerol tert-butyl di- and triethers, unreacted glycerin and a large amount of the unfavorable component - glycerol tert-butyl monoether (21%), which is needed for remove the mixture. Both glycerin and glycerol tert-butyl monoether must be removed from it by extraction with water and distillation, and then returned to the glycerin etherification node.

Stwierdzono, że można otrzymywać biopaliwo do silników - zapłonem samoczynnym, zawierające mieszaniny estrów metylowych lub etylowych kwasów tłuszczowych i eterów tert-butylowych lub tert-amylowych gliceryny, sposobem pozbawionym wyżej wymienionych niedogodności, jeżeli proces technologiczny jego wytwarzania prowadzi się według sposobu będącego przedmiotem niniejszego wynalazku.It was found that biofuel for self-ignition engines containing mixtures of fatty acid methyl or ethyl esters and glycerol tert-butyl or tert-amyl ethers can be obtained, with a method devoid of the above-mentioned disadvantages, if the technological process of its production is carried out according to the method being the subject of the present invention. .

Istota procesu według wynalazku polega na tym, że w pierwszym etapie proces transestryfikacji triglicerydów kwasów tłuszczowych zawartych w olejach roślinnych lub tłuszczach pochodzenia roślinnego i zwierzęcego alkoholem metylowym lub etylowym, prowadzi się w obecności ciekłych alkalicznych katalizatorów KOH lub NaOH lub w obecności stałych katalizatorów o charakterze alkalicznym takich jak np. fluorek potasu. Mieszanina reakcyjna otrzymywana w procesie transestryfikacji triglicerydów, po oddestylowaniu nieprzereagowanego alkoholu i zobojętnieniu alkalicznego katalizatora kwasem nieorganicznym lub organicznym, zawierająca estry metylowe lub etylowe kwasów tłuszczowych, glicerynę i niewielką ilość wolnych kwasów tłuszczowych, w drugim etapie poddawana jest bezpośrednio reakcji z izobutenem lub izoamylenami (2-metyIobuten-1 i 2-metylobuten-2) w obecności znanych katalizatorów o charakterze kwaśnym (kationity, kwas p-toluenosulfonowy, wysokokrzemowe zeolity i inne).The essence of the process according to the invention consists in the fact that, in the first stage, the transesterification of fatty acid triglycerides contained in vegetable oils or fats of vegetable and animal origin with methyl or ethyl alcohol is carried out in the presence of liquid alkaline KOH or NaOH catalysts or in the presence of solid alkaline catalysts such as, for example, potassium fluoride. The reaction mixture obtained in the process of transesterification of triglycerides, after distilling the unreacted alcohol and neutralizing the alkaline catalyst with an inorganic or organic acid, containing methyl or ethyl esters of fatty acids, glycerin and a small amount of free fatty acids, is directly reacted in the second stage with isobutene or isoamylenes (2 - methylobutene-1 and 2-methylbutene-2) in the presence of known acidic catalysts (cation exchangers, p-toluenesulfonic acid, high-silicon zeolites and others).

W czasie kontaktowania wyż ej wymienionej mieszaniny reakcyjnej z izobutenem lub izoamylenami, zachodzi reakcja eteryfikacji gliceryny z wytworzeniem eterów tert-butylowych lub tert-amylowych gliceryny. Otrzymane w drugim etapie produkty reakcji po oddestylowaniu nieprzereagowanego izobutenu (lub izoamylenów) nie zawierają praktycznie gliceryny i po wydzieleniu dimerów izobutenu są gotowym wysokojakościowym biopaliwem do silników Diesla, składającym się z estrów metylowych lub etylowych kwasów tłuszczowych i mieszaniny di- i trieterów tert-butylowych (lub tertamylowych) gliceryny.When the above-mentioned reaction mixture is contacted with isobutene or isoamylenes, a glycerol etherification reaction takes place to form glycerol tert-butyl or tert-amyl ethers. The reaction products obtained in the second stage after the distillation of unreacted isobutene (or isoamylenes) contain practically no glycerin and, after isolating isobutene dimers, they are a ready-made high-quality biofuel for diesel engines, consisting of fatty acid methyl or ethyl esters and a mixture of tert-butyl di- and triethers ( or tertamyl) glycerin.

Sposób wytwarzania biopaliwa do silników z zapłonem samoczynnym, zawierającego jako główne składniki estry metylowe lub etylowe kwasów tłuszczowych i etery tert-butylowe lub tert-amylowe gliceryny, przez transestryfikację triglicerydów kwasów tłuszczowych alkoholem metylowym lub etylowym w obecności ciekłych lub stałych katalizatorów o charakterze alkalicznym, charakteryzuje się tym, że otrzymaną po transestryfikacji mieszaninę reakcyjną zawierającą estry metylowe lub etylowe kwasów tłuszczowych, glicerynę, nieprzereagowany alkohol oraz alkaliczny katalizator, poddaje się neutralizacji lub usuwa się stały katalizator a następnie oddziela się z niej alkohol, albo najpierw oddziela się alkohol a następnie poddaje się neutralizacji lub usuwa się stały katalizator, po czym mieszaninę poddaje się reakcji z izobutenem lub izoamylenami w obecności katalizatora o charakterze kwaśnym.The method of producing biofuel for compression ignition engines, containing as main components methyl or ethyl esters of fatty acids and tert-butyl or tert-amyl ethers of glycerol, by transesterification of triglycerides of fatty acids with methyl or ethyl alcohol in the presence of liquid or solid alkaline catalysts, is characterized by is that the reaction mixture obtained after transesterification, containing fatty acid methyl or ethyl esters, glycerin, unreacted alcohol and alkaline catalyst, is neutralized or the solid catalyst is removed and then the alcohol is separated from it, or the alcohol is first separated and then subjected to neutralization or removal of the solid catalyst, and the mixture is reacted with isobutene or isoamylenes in the presence of an acid catalyst.

Korzystnie jest otrzymaną po transestryfikacji mieszaninę reakcyjną, po oddzieleniu nieprzereagowanego alkoholu i neutralizacji lub usunięciu alkalicznego katalizatora, poddać reakcji z izobutenem lub izoamylenami w temperaturze 50-110°C, w czasie 1-10 godzin, przy stosunku molowym izobutenu lub izoamylenów do zawartej w mieszaninie gliceryny 2-6:1.Preferably, the reaction mixture obtained after transesterification, after separating off the unreacted alcohol and neutralizing or removing the alkaline catalyst, is reacted with isobutene or isoamylenes at a temperature of 50-110 ° C, for 1-10 hours, with the molar ratio of isobutene or isoamylenes to that contained in the mixture. glycerin 2-6: 1.

PL 206 797 B1PL 206 797 B1

Dzięki takiemu sposobowi wytwarzania biopaliwa upraszcza się znacznie schemat technologiczny procesu, uzyskuje się wysoki stopień przereagowania gliceryny, a wytworzona mieszanina eterów tert-butylowych lub tert-amylowych gliceryny, charakteryzuje się bardzo niską zawartością niekorzystnego monoeteru, w porównaniu do mieszaniny eterów otrzymywanych w procesie eteryfikacji samej gliceryny. Zaletą sposobu wytwarzania biopaliwa według wynalazku jest również to, że wolne kwasy tłuszczowe występujące ewentualnie w produktach transestryfikacji triglicerydów, ulegają w reakcji z izobutenem estryfikacji z wytworzeniem estrów tert-butylowych, bę d ą cych cennym skł adnikiem otrzymywanego tym sposobem biopaliwa.Thanks to this method of biofuel production, the technological scheme of the process is significantly simplified, a high degree of glycerol conversion is obtained, and the resulting mixture of glycerol tert-butyl or tert-amyl ethers is characterized by a very low content of unfavorable monoether, compared to the mixture of ethers obtained in the process of etherification alone. glycerin. Another advantage of the biofuel production method according to the invention is that free fatty acids, possibly present in triglyceride transesterification products, are esterified in reaction with isobutene to form tert-butyl esters, which are a valuable component of the biofuel obtained in this way.

Sposób otrzymywania biopaliwa dla silników z zapłonem samoczynnym według wynalazku, przedstawiony w uproszczeniu na rys. 1 polega na tym, że w pierwszym etapie mieszaninę alkoholu metylowgo lub etylowego (A) i triglicerydów kwasów tłuszczowych (B) zawartych w olejach roślinnych lub tłuszczach pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, poddaje się procesowi transestryfikacji w reaktorze (1) w obecnoś ci ciekł ych lub stał ych katalizatorów o charakterze alkalicznym. Proces transestryfikacji prowadzi się w temperaturze 30-90°C przy stosunku molowym alkoholu do triglicerydów 3-10:1 iw czasie 1-3 godzin. Z otrzymanej mieszaniny reakcyjnej (C) najpierw oddziela się nieprzereagowany alkohol w aparaturze destylacyjnej (2) i zawraca do reaktora transestryfikacji (1), a następnie całą mieszaninę reakcyjną pozbawiona alkoholu (D), poddaje się w znany sposób procesowi zobojętniania alkalicznego katalizatora w aparaturze (3).The method of obtaining biofuel for compression ignition engines according to the invention, presented in a simplified manner in Fig. 1, consists in the fact that in the first stage a mixture of methyl or ethyl alcohol (A) and triglycerides of fatty acids (B) contained in vegetable oils or fats of vegetable origin or animal, is subjected to the transesterification process in the reactor (1) in the presence of liquid or solid alkaline catalysts. The transesterification process is carried out at a temperature of 30-90 ° C with a molar ratio of alcohol to triglycerides of 3-10: 1 and for 1-3 hours. From the obtained reaction mixture (C), first the unreacted alcohol is separated in the distillation apparatus (2) and returned to the transesterification reactor (1), and then the entire reaction mixture, free of alcohol (D), is subjected in a known manner to the process of neutralizing the alkaline catalyst in the apparatus ( 3).

Alternatywnym rozwiązaniem przerobu mieszaniny reakcyjnej otrzymywanej w reaktorze (1) w procesie transestryfikacji triglicerydów jest to, że mieszaninę tę najpierw poddaje się procesowi zobojętniania alkalicznego katalizatora w aparaturze (3'), a następnie oddestylowuje się z niej nieprzereagowany alkohol.An alternative solution for the processing of the reaction mixture obtained in the reactor (1) in the process of transesterification of triglycerides is that this mixture is first subjected to the alkaline catalyst neutralization process in the apparatus (3 ') and then the unreacted alcohol is distilled off therefrom.

Otrzymane po zobojętnieniu alkalicznego katalizatora produkty reakcji transestryfikacji (E), zawierające estry metylowe lub etylowe kwasów tłuszczowych i glicerynę, poddaje się w drugim etapie reakcji eteryfikacji gliceryny izobutenem lub izoamylenami (F) w reaktorze (4). Proces eteryfikacji gliceryny prowadzi się w obecności katalizatorów o charakterze kwaśnym takich jak np. sulfokationity, kwas p-toluenosulfonowy, zeolity i inne w temperaturze 50-110°C, przy stosunku molowym izobutenu lub amylenów do gliceryny 1-6:1 i w czasie 1-10 godzin.The products of the transesterification reaction (E) obtained after neutralization of the alkaline catalyst, containing fatty acid methyl or ethyl esters and glycerin, are subjected to the second stage of glycerin etherification with isobutene or isoamylenes (F) in the reactor (4). The glycerin etherification process is carried out in the presence of acidic catalysts such as sulfocationites, p-toluenesulfonic acid, zeolites and others at a temperature of 50-110 ° C, with a molar ratio of isobutene or amylenes to glycerin 1-6: 1 and time 1-6. 10 hours.

Z otrzymanej w reaktorze (1) mieszaniny reakcyjnej (G) oddestylowuje się nieprzereagowany węglowodór olefinowy (F) (izobuten lub izoamyleny) w aparacie (5), który zawraca się do reaktora eteryfikacji gliceryny (4). Następnie z otrzymanej mieszaniny (H) w urządzeniu (6) oddziela się za pomocą destylacji powstałe ubocznie oligomery izobutenu lub izoamylenów (I), otrzymując wysokojakościowe biopaliwo dla silników Diesla (J). Paliwo to składa się z estrów metylowych lub etylowych kwasów tłuszczowych, mieszaniny di- i trieterów tert-butylowych lub tert-amylowych gliceryny i niewielkiej ilości monoeteru.From the reaction mixture (G) obtained in the reactor (1), unreacted olefinic hydrocarbon (F) (isobutene or isoamylenes) is distilled off in the apparatus (5), which is returned to the glycerol etherification reactor (4). Then, from the obtained mixture (H) in the device (6), the by-products of isobutene or isoamylenes by-products (I) are separated by distillation, thus obtaining high-quality biofuel for diesel engines (J). This fuel consists of fatty acid methyl or ethyl esters, a mixture of glycerol tert-butyl or tert-amyl di- and triethers, and a small amount of monoether.

Otrzymane ubocznie w procesie eteryfikacji gliceryny oligomery izobutenu (2.4,4-trimetylopenten-1 i 2,4,4,-trimetylopenten-2), mogą być bezpośrednio lub po uwodornieniu do izooktanu zagospodarowane jako wysokojakościowe komponenty benzyn motorowych.The isobutene oligomers (2.4,4-trimethylpentene-1 and 2,4,4, -trimethylpentene-2) obtained by bypassing in the glycerol etherification process can be used directly or after hydrogenation to isooctane as high-quality motor gasoline components.

Sposób wytwarzania biopaliwa do silników z zapłonem samoczynnym według wynalazku przedstawiają poniższe przykłady.The method of producing a biofuel for compression ignition engines according to the invention is shown in the following examples.

P r z y k ł a d I.P r z x l a d I.

Do reaktora szklanego o pojemności 500 ml, wyposażonego w chłodnicę zwrotną i mieszadło wprowadzono 100 g alkoholu metylowego i 5 g katalizatora zawierającego 18,9% fluorku potasu osadzonego na tlenku glinu i charakteryzującego się powierzchnią właściwą 74,7 m2/g. Po włączeniu mieszadła i podgrzaniu zawartości reaktora do temperatury 40°C, wkroplono do reaktora 150 g oleju rzepakowego o ciężarze właściwym 0,911 g/cm2 i zawartości wolnych kwasów tłuszczowych 0,1%, a nastę pnie cał o ść mieszano w temperaturze 40-45°C w czasie 1 godziny. Po zakoń czeniu reakcji i schłodzeniu zawartości reaktora do temperatury pokojowej, całą mieszaninę reakcyjną poddawano procesowi odstawania w czasie 1 godziny, a następnie oddzielono z niej przez dekantację 0,2 g stałego katalizatora. Z otrzymanej mieszaniny reakcyjnej wydzielono za pomocą destylacji 84 g nieprzereagowanego alkoholu metylowego, otrzymując jako pozostałość podestylacyjną 164 g produktu zawierającego 90,2% mas. estrów metylowych kwasów tłuszczowych i 9,8% mas. gliceryny. Otrzymaną powyżej w procesie transestryfikacji mieszaninę reakcyjną w ilości 164 g wprowadzono do autoklawu o pojemności 1000 ml, do którego wprowadzono również 82 g frakcji izobutenowej zawierającej 60% mas. izobutenu, 28,4% mas. butenu-1 i 11,6% mas izobutanu oraz 4 g katalizatora Amberlyst 35. Całość intensywnie mieszając ogrzewano w temperaturze 90°C przez 6 godzin. Po ochłodzeniu zawartoPL 206 797 B1 ści reaktora do temperatury pokojowej, usunięto nadmiar nieprzereagowanej frakcji izobutenowej, a nastę pnie ciekły, jednofazowy produkt reakcji w ilości 182,4 g poddano analizie chromatograficznej. Otrzymany produkt zawierał 83,2% mas estrów metylowych kwasów tłuszczowych, 12,1% mas dii trieterów tert-butylowych gliceryny, 0,7% mas monoeteru tert-butylowego gliceryny, 0,1% mas gliceryny i 3,9% mas dimerów izobutenu (2,4,4-trimetylopenten-1 i 2,4,4-trimetylopenten-2). Po oddestylowaniu powstałych ubocznie dimerów izobutenu, otrzymano biopaliwo zawierające 86,6% mas. estrów metylowych kwasów tłuszczowych, 12,6% mas. di- i trieterów tert-butylowych gliceryny, 0,7% mas. monoeteru tert-butylowego gliceryny i 0,1% mas. gliceryny. Otrzymane biopaliwo charakteryzowało się lepkością kinematyczną w 20°C - 5,86 mm2/s i liczbą cetanową -54.To a glass reactor of 500 ml capacity equipped with a reflux condenser and a stirrer were added 100 g of methyl alcohol and 5 g of a catalyst containing 18.9% potassium fluoride supported on alumina, and characterized by a surface area of 74.7 m 2 / g. After switching on the stirrer and heating the contents of the reactor to the temperature of 40 ° C, 150 g of rapeseed oil with a specific weight of 0.911 g / cm 2 and a free fatty acid content of 0.1% were added dropwise to the reactor, and then the whole mixture was stirred at a temperature of 40-45 ° C for 1 hour. After completion of the reaction and cooling the contents of the reactor to room temperature, the entire reaction mixture was allowed to stand for 1 hour and then separated therefrom by decanting 0.2 g of solid catalyst. From the reaction mixture obtained, 84 g of unreacted methyl alcohol were isolated by distillation to give 164 g of a product containing 90.2 wt.% As a distillation residue. % fatty acid methyl esters and 9.8 wt. glycerin. The reaction mixture obtained above in the transesterification process in the amount of 164 g was introduced into a 1000 ml autoclave, to which also 82 g of the isobutene fraction containing 60 wt.% Were introduced. % of isobutene, 28.4 wt. -butene-1 and 11.6% by weight of isobutane, and 4 g of Amberlyst 35 catalyst. The mixture was heated at 90 ° C for 6 hours while stirring vigorously. After cooling the contents of the reactor to room temperature, the excess of unreacted isobutene fraction was removed, and then the liquid, one-phase reaction product in the amount of 182.4 g was subjected to chromatographic analysis. The obtained product contained 83.2% by weight of fatty acid methyl esters, 12.1% by weight of glycerol tert-butyl trieter, 0.7% by weight of glycerol tert-butyl ether, 0.1% by weight of glycerin and 3.9% by weight of isobutene dimers. (2,4,4-trimethylpentene-1 and 2,4,4-trimethylpentene-2). After distilling the by-products of isobutene dimers, a biofuel containing 86.6 wt.% Was obtained. fatty acid methyl esters, 12.6 wt.% of glycerol tert-butyl di- and triethers, 0.7 wt. % of glycerol tert-butyl monoether and 0.1 wt. glycerin. The obtained biofuel was characterized by a kinematic viscosity at 20 ° C - 5.86 mm 2 / s and a cetane number of -54.

P r z y k ł a d II.P r z x l a d II.

Do reaktora szklanego opisanego w przykładzie I, wprowadzono 150 g alkoholu etylowego i 8 g katalizatora scharakteryzowanego w przykładzie I. Po włączeniu mieszadła i podgrzaniu zawartości reaktora do temperatury 60°C, wkroplono do reaktora 150 g oleju rzepakowego o własnościach jak w przykł adzie I, a nastę pnie cał ość intensywnie mieszano w temperaturze 75-80°C w czasie 2 godzin. Po zakończeniu reakcji i schłodzeniu zawartości reaktora do temperatury pokojowej, całą mieszaninę reakcyjną poddano procesowi odwirowania w celu oddzielenia niewielkich ilości 0,15 g stałego katalizatora. Z otrzymanej mieszaniny reakcyjnej wydzielono za pomocą destylacji 128 g nieprzereagowanego alkoholu etylowego, otrzymując jako pozostałość podestylacyjną 169 g produktu zawierającego 90,8% mas. estrów etylowych kwasów tłuszczowych i 9,2% mas. gliceryny. Następnie do autoklawu o pojemnoś ci 1000 ml wprowadzono 169 g produktu z procesu transestryfikacji, 85 g frakcji izobutenowej o składzie przedstawionym w przykładzie I oraz 4g katalizatora Amberlyst 35. Całość intensywnie mieszając ogrzewano w temperaturze 90°C przez 6 godzin. Po ochłodzeniu zawartości reaktora do temperatury pokojowej, usunięto nadmiar nieprzereagowanej frakcji izobutenowej, a następnie ciekły, jednofazowy produkt reakcji w ilości 187,6 g poddano analizie chromatograficznej. Otrzymany produkt zawierał 84,0% mas estrów etylowych kwasów tłuszczowych, 11,3% mas di- i trieterów tertbutylowych gliceryny, 0,3% mas monoeteru tert-butylowego gliceryny, 0,1% mas gliceryny i 4,3% mas dimerów izobutenu. Po oddestylowaniu dinerów izobutenu, otrzymano biopaliwo o następującym składzie: 87,8% mas. estrów etylowych kwasów tłuszczowych, 11,8% mas. di- i trieterów tert-butylowych gliceryny, 0,3% mas. monoeteru tert-butylowego gliceryny i 0,1% mas. gliceryny. Biopaliwo charakteryzowało się lepkością kinematyczną w 20°C - 5,92 mm2/s i liczbą cetanową -55.To the glass reactor described in Example 1, 150 g of ethyl alcohol and 8 g of the catalyst described in Example 1 were introduced. After the stirrer was turned on and the contents of the reactor heated to 60 ° C, 150 g of rapeseed oil with the properties as in Example 1 were added dropwise to the reactor, then it was intensively stirred at the temperature of 75-80 ° C for 2 hours. After completion of the reaction and cooling the contents of the reactor to room temperature, the entire reaction mixture was subjected to a centrifugation process to separate small amounts of 0.15 g of solid catalyst. From the reaction mixture obtained, 128 g of unreacted ethyl alcohol were isolated by distillation to obtain 169 g of a product containing 90.8% by mass as a distillation residue. % fatty acid ethyl esters and 9.2 wt. glycerin. Then 169 g of the product from the transesterification process, 85 g of the isobutene fraction with the composition presented in Example 1 and 4 g of Amberlyst 35 catalyst were introduced into the autoclave with a capacity of 1000 ml. The whole was heated at 90 ° C for 6 hours while stirring intensively. After cooling the contents of the reactor to room temperature, the excess of unreacted isobutene fraction was removed, and then the liquid, single-phase reaction product in the amount of 187.6 g was subjected to chromatographic analysis. The obtained product contained 84.0% by weight of fatty acid ethyl esters, 11.3% by weight of glycerol tert-butyl di- and triethers, 0.3% by weight of glycerine tert-butyl monoether, 0.1% by weight of glycerol and 4.3% by weight of isobutene dimers. . After distilling the isobutene diners, a biofuel with the following composition was obtained: 87.8 wt.%. fatty acid ethyl esters, 11.8 wt.% of glycerol tert-butyl di- and triethers, 0.3 wt.% % of glycerol tert-butyl monoether and 0.1 wt. glycerin. The biofuel was characterized by a kinematic viscosity at 20 ° C - 5.92 mm 2 / s and a cetane number of -55.

P r z y k ł a d III.P r x l a d III.

Do reaktora szklanego o pojemności 500 ml, wyposażonego w chłodnicę zwrotną i mieszadło wprowadzono 100 g oleju rzepakowego o własnościach jak w przykładzie I i podgrzano zawartość reaktora do temperatury około 30°C a następnie, wkroplono do reaktora mieszaninę 30 g alkoholu metylowego i 5 g wodorotlenku sodu i całość intensywnie mieszano w temperaturze 30°C w czasie 1 godziny. Po zakoń czeniu reakcji i schł odzeniu zawartoś ci reaktora do temperatury pokojowej, mieszaninę reakcyjną zobojętniono metanolowym roztworem stężonego kwasu siarkowego, a następnie z otrzymanej mieszaniny reakcyjnej oddestylowano 16 g nieprzereagowanego alkoholu metylowego, otrzymując jako pozostałość podestylacyjną 112 g produktu zawierającego 89,8% mas estrów metylowych kwasów tłuszczowych, 9,1% mas. gliceryny powyżej 0,5% mas wody. Następnie do autoklawu o pojemności 1000 ml wprowadzono 112 g produktu z procesu transestryfikacji, 50 g frakcji izobutenowej o składzie przedstawionym w przykładzie I oraz 3 g katalizatora Amberlyst 35. Całość intensywnie mieszając ogrzewano w temperaturze 90°C przez 6 godzin. Po ochłodzeniu zawartości reaktora do temperatury pokojowej, usunięto nadmiar nieprzereagowanej frakcji izobutenowej, a następnie ciekły, jednofazowy produkt reakcji w ilości 125,9 g poddano analizie chromatograficznej. Otrzymany produkt zawierał 83,1% mas estrów metylowych kwasów tłuszczowych, 11,9% mas di- i trieterów tert-butylowych gliceryny, 0,5% mas monoeteru tert-butylowego gliceryny, 0,1% mas gliceryny, i 4,4% mas dimerów izobutenu. Po oddestylowaniu dimerów izobutenu, otrzymano biopaliwo o składzie: 86,9% mas. estrów etylowych kwasów tłuszczowych, 12,5% mas. di- i trieterów tert-butylowych gliceryny, 0,5% mas. monoeteru tert-butylowego gliceryny i 0,1% mas. gliceryny. Biopaliwo charakteryzowało się lepkością kinematyczną w 20°C - 5,89 mm2/s i liczbą cetanową -55.100 g of rapeseed oil with the properties as in Example 1 was introduced into a glass reactor with a capacity of 500 ml, equipped with a reflux condenser and a stirrer, and the contents of the reactor were heated to a temperature of about 30 ° C, and then a mixture of 30 g of methyl alcohol and 5 g of hydroxide was added dropwise to the reactor. of sodium, and the mixture was vigorously stirred at 30 ° C for 1 hour. After completion of the reaction and cooling the contents of the reactor to room temperature, the reaction mixture was neutralized with a methanolic solution of concentrated sulfuric acid, and then 16 g of unreacted methyl alcohol were distilled from the reaction mixture obtained, yielding 112 g of a product containing 89.8% by mass of esters as a distillation residue. % of methyl fatty acids, 9.1 wt.% glycerin over 0.5% by weight of water. Then 112 g of the product from the transesterification process, 50 g of the isobutene fraction with the composition presented in Example 1 and 3 g of Amberlyst 35 catalyst were introduced into the autoclave with a capacity of 1000 ml. The mixture was heated at 90 ° C for 6 hours while stirring intensively. After cooling the contents of the reactor to room temperature, the excess of unreacted isobutene fraction was removed, and then the liquid, single-phase reaction product in the amount of 125.9 g was subjected to chromatographic analysis. The obtained product contained 83.1% by weight of fatty acid methyl esters, 11.9% by weight of glycerol tert-butyl di- and triethers, 0.5% by weight of glycerol tert-butyl ether, 0.1% by weight of glycerol, and 4.4% by weight masses of isobutene dimers. After distilling the isobutene dimers, a biofuel was obtained with the composition: 86.9 wt.%. fatty acid ethyl esters, 12.5 wt.% of glycerol tert-butyl di- and triethers, 0.5 wt.% % of glycerol tert-butyl monoether and 0.1 wt. glycerin. The biofuel was characterized by a kinematic viscosity at 20 ° C - 5.89 mm 2 / s and a cetane number of -55.

PL 206 797 B1PL 206 797 B1

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Sposób wytwarzania biopaliwa do silników z zapłonem samoczynnym, zawierającego jako główne składniki estry metylowe lub etylowe kwasów tłuszczowych i etery tert-butylowe lub tert-amylowe gliceryny, przez transestryfikację triglicerydów kwasów tłuszczowych alkoholem metylowym lub etylowym w obecności ciekłych lub stałych katalizatorów o charakterze alkalicznym, znamienny tym, że otrzymaną po transestryfikacji mieszaninę reakcyjną zawierającą estry metylowe lub etylowe kwasów tłuszczowych, glicerynę, nieprzereagowany alkohol oraz alkaliczny katalizator, poddaje się neutralizacji lub usuwa się stały katalizator a następnie oddziela się z niej alkohol, albo najpierw oddziela się alkohol a następnie poddaje się neutralizacji łub usuwa się stały katalizator, po czym mieszaninę poddaje się reakcji z izobutenem lub izoamylenami w obecności katalizatora o charakterze kwaśnym.1. Process for the production of biofuel for compression ignition engines, containing as main components methyl or ethyl esters of fatty acids and tert-butyl or tert-amyl ethers of glycerol, by transesterification of triglycerides of fatty acids with methyl or ethyl alcohol in the presence of liquid or solid alkaline catalysts , characterized in that the reaction mixture obtained after transesterification, containing fatty acid methyl or ethyl esters, glycerin, unreacted alcohol and alkaline catalyst, is neutralized or the solid catalyst is removed and then the alcohol is separated from it, or the alcohol is first separated and then subjected to is neutralized or the solid catalyst is removed and the mixture is reacted with isobutene or isoamylenes in the presence of an acid catalyst. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że otrzymaną po transestryfikacji mieszaninę reakcyjną, po oddzieleniu nieprzereagowanego alkoholu i neutralizacji lub usunięciu alkalicznego katalizatora, poddaje się reakcji z izobutenem lub izoamylenami w temperaturze 50-110°C, w czasie 1-10 godzin, przy stosunku molowym izobutenu lub izoamylenów do zawartej w mieszaninie gliceryny 2-6:1.2. The method according to p. A process according to claim 1, characterized in that the reaction mixture obtained after transesterification, after separation of unreacted alcohol and neutralization or removal of the alkaline catalyst, is reacted with isobutene or isoamylenes at a temperature of 50-110 ° C, for 1-10 hours, at a molar ratio of isobutene or isoamylenes to the glycerin 2-6: 1 contained in the mixture.
PL379655A 2006-05-10 2006-05-10 Biofuel production method for self-ignition engines PL206797B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL379655A PL206797B1 (en) 2006-05-10 2006-05-10 Biofuel production method for self-ignition engines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL379655A PL206797B1 (en) 2006-05-10 2006-05-10 Biofuel production method for self-ignition engines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL379655A1 PL379655A1 (en) 2007-11-12
PL206797B1 true PL206797B1 (en) 2010-09-30

Family

ID=42941089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL379655A PL206797B1 (en) 2006-05-10 2006-05-10 Biofuel production method for self-ignition engines

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL206797B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL379655A1 (en) 2007-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101819244B1 (en) Methods of refining and producing fuel from natural oil feedstocks
US4695411A (en) Process for manufacturing a composition of fatty acid esters useful as gas oil substitute motor fuel with hydrated ethyl alcohol and the resultant esters composition
EP0781265B1 (en) Process for preparing a synthetic ester from a vegetable oil
WO2009007234A1 (en) New process for producing esters from vegetable oils and/or animal fats by using heterogeneous catalysts, particularly in the presence of free acidity and water
CA2634819A1 (en) Process for the preparation of biodiesel
BRPI1010343A2 (en) integrated biodiesel production process
WO2009117044A2 (en) Preparation of glycerol tert-butyl ethers
US8481771B2 (en) Biodiesel process
JP2006515376A (en) Use of a mixture of esters of fatty acids as fuel or solvent
CA2774343A1 (en) A process for conversion of low cost and high ffa oils to biodiesel
WO2006127839A2 (en) Process for production of esters from olefin-containing hydrocarbon streams and vegetable or animal oils
RU2478091C2 (en) Method of producing primary alkyl ethers of glycerol, suitable as biofuel additive, from glycerol
JP2014210800A (en) Process for preparation of primary alkyl glycerol ether useful as biofuel additive from glycerol
PL206797B1 (en) Biofuel production method for self-ignition engines
TW202319370A (en) Multiple product pathway from renewable oils to petroleum alternatives and lubricants comprising same
WO2010043013A2 (en) A method for the production of biodiesel fuel
WO2009115274A1 (en) Process for the production of a composition useful as fuel
WO2010016441A1 (en) Process for producing fatty acid alkyl ester composition, and method for treating oil-and-fat
TWI498315B (en) A process for the preparation of primary alkyl glycerol ethers useful as biofuel additive from glycerol
RU2405627C1 (en) Catalyst for production of methyl ethers of fat acids ("biodiesel")
EP2470492A1 (en) Process for the production of biodiesel by transesterification of triglycerides
KR20050088297A (en) Method for production of alkyl esters
AU2002347198B2 (en) Process for production of fatty acid esters
PL203713B1 (en) Method for management of glycerine fractions
US20110056122A1 (en) Stable alkoxylated fatty acid alkyl esters from transesterification-alkoxylation of vegetable oils

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20120510