PL215958B1 - Method for obtaining second generation fuel from the glycerine fraction formed during production of biodiesel from vegetable oils or animal fats - Google Patents

Method for obtaining second generation fuel from the glycerine fraction formed during production of biodiesel from vegetable oils or animal fats

Info

Publication number
PL215958B1
PL215958B1 PL390828A PL39082810A PL215958B1 PL 215958 B1 PL215958 B1 PL 215958B1 PL 390828 A PL390828 A PL 390828A PL 39082810 A PL39082810 A PL 39082810A PL 215958 B1 PL215958 B1 PL 215958B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
generation fuel
biodiesel
obtaining
vegetable oils
formed during
Prior art date
Application number
PL390828A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL390828A1 (en
Inventor
Jan Gasiorek
Original Assignee
Jan Gasiorek
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 Jan Gasiorek filed Critical Jan Gasiorek
Priority to PL390828A priority Critical patent/PL215958B1/en
Publication of PL390828A1 publication Critical patent/PL390828A1/en
Publication of PL215958B1 publication Critical patent/PL215958B1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania paliwa drugiej generacji z surowej fazy glicerynowej otrzymywanej przy produkcji estrów metylowych wyższych kwasów tłuszczowych z olejów roślinnych wytłaczanych z nasion i owoców roślin oleistych, a także z odpadowych tłuszczów roślinnych i zwierzęcych.The subject of the invention is a method of producing a second generation fuel from the crude glycerin phase obtained in the production of methyl esters of higher fatty acids from vegetable oils extruded from seeds and fruits of oil plants, as well as from waste vegetable and animal fats.

Znane sposoby wytwarzania bioestrów (paliwa pierwszej generacji) nie zagospodarowują paliwowo powstającej przy produkcji bioestrów fazy glicerynowej otrzymywanej w postaci; stałej, quazi-stałej i płynnej. Faza glicerynowa, np.: z oleju rzepakowego zawiera ok. 50% gliceryny czystej, mono- i diglicerydy, katalizator, fosfolipidy, tokoferole, substancje barwne, mydła, alkohol alkilowy, zwykle metanol i ok. 30% wag. wody.Known methods of producing bioesters (first generation fuels) do not use the fuel of the glycerin phase obtained in the production of bioesters, obtained in the form of; solid, quasi-solid and liquid. The glycerin phase, e.g. from rapeseed oil, contains approx. 50% pure glycerin, mono- and diglycerides, catalyst, phospholipids, tocopherols, colored substances, soaps, alkyl alcohol, usually methanol, and approx. 30% by weight. water.

Zagospodarowanie fazy glicerynowej w dużych przedsiębiorstwach, zwykle polega na odzysku czystej gliceryny z przeznaczeniem surowcowym dla przemysłu kosmetycznego i farmaceutycznego. Pomimo wysokich nakładów finansowych, koniecznych do otrzymania czystej gliceryny jej ceny wciąż maleją. Gwałtowny wzrost produkcji biodiesla na świecie spowodował spadek cen gliceryny. Nasycenie rynku tym produktem zmusza producentów „bioestrów” do szukania tanich, ekologicznie bezpiecznych, nowych sposobów przetwarzania i zagospodarowania fazy glicerynowej. Oczyszczanie fazy glicerynowej na glicerynę techniczną w małych obiektach znanymi sposobami jest nieuzasadnione i nieopłacalne z powodu znacznych kosztów inwestycyjnych i energochłonnych operacji technologicznych, związanych z rafinacją fazy glicerynowej. Z drugiej strony zapotrzebowanie na małe i średnie instalacje do produkcji biopaliw jest znaczne, np. w gminach wiejskich, ale oferowane obecnie procesy i rozwiązania technologiczno-konstrukcyjne nie posiadają prostych, rozwiązań umożliwiających zagospodarowanie paliwowe fazy glicerynowej u producenta bioestrów niezależnie od rodzaju stosowanego surowca i pochodzenia tłuszczów.The management of the glycerin phase in large enterprises usually involves the recovery of pure glycerin for the raw material intended for the cosmetics and pharmaceutical industries. Despite the high financial costs necessary to obtain pure glycerine, its prices are still decreasing. The sharp increase in the production of biodiesel in the world caused the price of glycerin to fall. The saturation of the market with this product forces producers of "bioesters" to look for cheap, ecologically safe, new methods of processing and managing the glycerin phase. Purification of the glycerin phase into technical glycerin in small facilities by the known methods is unjustified and unprofitable due to the significant investment costs and energy-consuming technological operations related to the refining of the glycerin phase. On the other hand, the demand for small and medium-sized installations for the production of biofuels is significant, e.g. in rural municipalities, but the currently offered processes and technological and design solutions do not have simple solutions that would enable the fuel management of the glycerin phase at the bioester producer, regardless of the type of raw material used and the origin fats.

Aktualnie stosowane technologie produkcji „bioestrów nie posiadają prostego, tj. technologicznie nieskomplikowanego sposobu zagospodarowania paliwowego odpadowej fazy glicerynowej jaka powstaje podczas wytwarzania estrów.The currently used technologies for the production of "bioesters" do not have a simple, ie technologically uncomplicated, method of fuel management of the waste glycerin phase that arises during the production of esters.

Znane sposoby zagospodarowania odpadowej fazy glicerynowej polegają na prowadzeniu procesu eteryfikacji glicerolu zawartego w odpadowej fazie glicerynowej, np. w obecności katalizatorów stałych, takich jak: amberlit-15 w opisie patentowym US 6015440; amberlit-35 w opisie patentowym PL 206797; żywic polistyrenowych z zawartością kwasu sulfonowego Dowex-50 lub kwasów Lewisa w opisie patentowym US 5578090, a także zeolitów z wewnętrzną zawartością aluminium, np. w opisie patentowym DE 4222183.Known methods of managing the waste glycerol phase consist in carrying out the etherification process of glycerol contained in the waste glycerol phase, e.g. in the presence of solid catalysts, such as: amberlite-15 in US Patent 6,015,440; amberlite-35 in the patent description PL 206797; polystyrene resins containing Dowex-50 sulfonic acid or Lewis acids in US Patent 5,578,090, and zeolites with an internal aluminum content, e.g. in DE 4222183.

Istota sposobu wytwarzania paliwa drugiej generacji z surowej fazy glicerynowej otrzymywanej przy produkcji estrów metylowych wyższych kwasów tłuszczowych według wynalazku polega na tym, że surową fazę glicerynową zawierającą glicerynian potasu poddaje się katalitycznej eteryfikacji w układzie heterogennym ciecz-ciecz polegającej na mieszaniu siarczanu alkilowego, korzystnie metylowego lub etylowego, z nadmiarem kwasu siarkowego jako katalizatora, w stosunku objętościowym 1:1, przy czym reakcję eteryfikacji prowadzi się najkorzystniej w temperaturze 50°C, a kończy przy pH 2,5, przy którym ze środowiska reakcyjnego wydziela się osad wodorosiarczanu(VI) potasu.The essence of the second generation fuel production method from the crude glycerin phase obtained in the production of methyl esters of higher fatty acids according to the invention consists in the fact that the crude glycerin phase containing potassium glycerate is subjected to catalytic etherification in a heterogeneous liquid-liquid system consisting in mixing alkyl sulphate, preferably methyl or with an excess of sulfuric acid as a catalyst, in a 1: 1 volume ratio, the etherification reaction being most preferably carried out at a temperature of 50 ° C and ending at a pH of 2.5, at which the precipitate of potassium bisulfate is separated from the reaction medium .

W niniejszym wynalazku, proces katalitycznej eteryfikacji odpadowej, surowej fazy glicerynowej prowadzi się z udziałem alkoholu alifatycznego rozpuszczonego w nadmiarze kwasu siarkowego H2SO4 jako katalizatora, przy stosunku objętościowym zmieszania 1:1. W przypadku stosowania alkoholu alifatycznego w postaci alkoholu metylowego w nadmiarze kwasu siarkowego powstaje ester metylowy kwasu siarkowego w formie wodorosiarczanu metylu CH3O-SO3H:In the present invention, the process of catalytic etherification of the waste crude glycerol phase is carried out with an aliphatic alcohol dissolved in an excess of sulfuric acid H2SO4 as catalyst, with a mixing ratio of 1: 1. When using an aliphatic alcohol in the form of methyl alcohol in excess of sulfuric acid, sulfuric acid methyl ester is formed in the form of methyl bisulfate CH3O-SO3H:

CH3OH + HOSO3H > CH3O-SO3H + H2O (1) który w nadmiarze stężonego kwasu siarkowego ulega konwersji do następującej soli oksoniowej:CH3OH + HOSO3H> CH3O-SO3H + H2O (1) which in excess of concentrated sulfuric acid is converted to the following oxonium salt:

(CH3OH2)+ + -(OSO3H) (2)(CH3OH2) + + - (OSO3H) (2)

Zatem przebieg reakcji katalitycznej eteryfikacji glicerynianu potasowego zawartego w fazie glicerynowej najogólniej można opisać następującym równaniem reakcji:Thus, the course of the catalytic etherification reaction of potassium glycerate contained in the glycerin phase can generally be described by the following reaction equation:

+ - H + + - H +

C3H5(OK)3 + 3(CH3OH2)+ + 3(OSO3H)- ;[ [ Q CsHsCOCHsb + 3KHSO4 (3)C3H5 (OK) 3 + 3 (CH3OH2) + + 3 (OSO3H) - ; [[Q CsHsCOCHsb + 3KHSO4 (3)

W wyniku reakcji (3) otrzymuje się niejednolity produkt ciekły, zawierający alkilowe etery glicerolu: 1 metoksy 2, 3 propanodiol i 2 metoksy 1,3 propanodiol, a także estry metylowe wyższych kwasów tłuszczowych z nieprzereagowanych w procesie transestryfikacji tłuszczów, szczególnie tłuszczówAs a result of reaction (3), a non-uniform liquid product is obtained, containing glycerol alkyl ethers: 1 methoxy 2, 3 propanediol and 2 methoxy 1,3 propanediol, as well as methyl esters of higher fatty acids from fats unreacted in the transesterification process, especially fats

PL 215 958 B1 zawierających wiązania podwójne -C=C- oraz mydeł np. potasowych i wolnych kwasów tłuszczowych, a także produkt stały w postaci wodorosiarczanu(VI) potasu KHSO4.PL 215 958 B1 containing -C = C- double bonds and soaps, e.g. potassium and free fatty acids, as well as the solid product in the form of potassium bisulfate KHSO4.

Wytworzone w ten sposób paliwo nazwano paliwem drugiej generacji pozyskanym z odpadowej fazy glicerynowej. Ze względu na obecność w paliwie eterów glicerolu i estrów metylowych wyższych kwasów tłuszczowych z nieprzereagowanych glicerydów w procesie transestryfikacji paliwo to posiada znaczną wartość opałową, wynoszącą 36,185 MJ/kg.The fuel produced in this way was called the second generation fuel obtained from the waste glycerin phase. Due to the presence in the fuel of glycerol ethers and methyl esters of higher fatty acids from unreacted glycerides in the transesterification process, this fuel has a significant calorific value, amounting to 36.185 MJ / kg.

Uproszczony schemat technologiczny procesu eteryfikacji surowej fazy glicerynowej, sposobem według wynalazku, pokazano na rysunku.A simplified flow diagram of the crude glycerol etherification process according to the invention is shown in the drawing.

33

Do reaktora zaopatrzonego w układ grzewczy/chłodzący wprowadza się 1000 dm3 surowej, odpadowej fazy glicerynowej o wartości pH = 8 zawierającej 50% wag. glicerynianu potasu C3H5O3K3 wraz z nieprzereagowanymi w procesie transestryfikacji: KOH, CH3OH, mono- i diglicerydami, fosfolipidami, tokoferolami, substancjami barwnymi i mydłem potasowym, które stanowią 40% wag. fazy glicerynowej, a pozostałe 10% wag., to woda. Zawartość reaktora ogrzewa się do temperatury 50°C stale mieszając z szybkością 120 obrotów/min. Następnie do reaktora dodaje się przez 80 minut 3 1000 dm 3 of raw, waste glycerin phase with a pH value of 8, containing 50 wt. potassium glycerate C3H5O3K3 along with unreacted in the transesterification process: KOH, CH3OH, mono- and diglycerides, phospholipids, tocopherols, color substances and potassium soap, which constitute 40 wt. of the glycerol phase and the remaining 10 wt.% is water. The contents of the reactor are heated to 50 ° C while being continuously stirred at a speed of 120 rpm. Then added to the reactor over 80 minutes 3

120 dm3 roztworu zawierającego siarczan metylowy w nadmiarze kwasu siarkowego, otrzymanego przez zmieszanie 99,8% CH3OH i 96% H2SO4 w stosunku objętościowym 1:1, przy czym kwas siarkowy jest katalizatorem reakcji eteryfikacji. Reakcję eteryfikacji kończy się przy pH = 2,5, w którym ze środowiska reakcji wydziela się krystaliczny osad KHSO4, z jednoczesną zmianą barwy cieczy w reaktorze z brązowej na jasno żółtą. W końcowym etapie reakcji eteryfikacji otrzymuje się 60% obj. eterów glicerynowych: (1 metoksy 2,3 propanodiol i 2 metoksy 1,3 propanodiol), a także 20% obj. estrów metylowych wyższych kwasów tłuszczowych otrzymanych z zawartych w fazie glicerynowej glicerydów oraz frakcję wodną zawierającą 20% obj. H2O z rozpuszczonym, nieprzereagowanym glicerolem i osadem 15 kg soli krystalicznej KHSO4. Wytworzony produkt ciekły nie jest jednolity pod względem chemicznym.120 dm 3 of a solution containing methyl sulfate in excess sulfuric acid, obtained by mixing 99.8% CH3OH and 96% H2SO4 in a 1: 1 volume ratio, with sulfuric acid being the catalyst for the etherification reaction. The etherification reaction is completed at pH = 2.5, in which the crystalline KHSO4 precipitate separates from the reaction medium, with the simultaneous change of the color of the liquid in the reactor from brown to light yellow. In the final stage of the etherification reaction, 60 vol.% Is obtained. glycerin ethers: (1 methoxy 2,3 propanediol and 2 methoxy 1,3 propanediol), as well as 20 vol. methyl esters of higher fatty acids obtained from glycerides contained in the glycerol phase and a water fraction containing 20% vol. H2O with dissolved, unreacted glycerol and a precipitate of 15 kg of KHSO4 crystal salt. The produced liquid product is not chemically uniform.

Następnym etapem technologicznym jest rozdział faz, polegający na sedymentacji grawitacyjnej otrzymanego produktu stałego (osadu), lub mechanicznej z użyciem wirówki sedymentacyjnej lub prasy filtracyjnej. W ten sposób następuje oddzielenie osadu wodorosiarczanu(VI) potasu od produktów ciekłych. Osad kieruje się na tacę suszącą, a frakcję paliwową przemywa wodą. Woda nie rozpuszcza się w frakcji paliwowej.The next technological step is phase separation, consisting in gravity sedimentation of the obtained solid product (sludge), or mechanical sedimentation with the use of a sedimentation centrifuge or filter press. In this way, the precipitate of potassium hydrogen sulphate (VI) is separated from the liquid products. The sediment is directed to the drying tray and the fuel fraction washed with water. Water does not dissolve in the fuel fraction.

Otrzymany osad zawierający 29,8% wag. K2O w suchej masie, nie rozpuszcza się w środowisku estrów metylowych kwasów tłuszczowych i eterów glicerynowych i można go zagospodarować np., jako nawóz w rolnictwie.The obtained precipitate containing 29.8 wt. K2O in dry matter does not dissolve in the environment of fatty acid methyl esters and glycerin ethers and can be used, for example, as a fertilizer in agriculture.

Wytworzone paliwo drugiej generacji można rozpuszczać w dowolnym stosunku z paliwem pierwszej generacji, tj. estrami metylowymi wyższych kwasów tłuszczowych, a także z paliwami naf-The produced fuel of the second generation can be dissolved in any ratio with the fuel of the first generation, i.e. methyl esters of higher fatty acids, as well as with naphtha fuels.

Claims (1)

Sposób wytwarzania paliwa drugiej generacji z surowej fazy glicerynowej otrzymywanej przy produkcji estrów metylowych wyższych kwasów tłuszczowych, znamienny tym, że surową fazę glicerynową zawierającą glicerynian potasu poddaje się katalitycznej eteryfikacji w układzie heterogennym ciecz-ciecz polegającej na mieszaniu siarczanu alkilowego, korzystnie metylowego lub etylowego, z nadmiarem kwasu siarkowego jako katalizatora, w stosunku objętościowym 1:1, przy czym reakcję eteryfikacji prowadzi się najkorzystniej w temperaturze 50°C, a kończy przy pH 2,5, przy którym ze środowiska reakcyjnego wydziela się osad wodorosiarczanu(VI) potasu.The method of producing the second generation fuel from the crude glycerol phase obtained in the production of methyl esters of higher fatty acids, characterized in that the crude glycerin phase containing potassium glycerate is subjected to catalytic etherification in a heterogeneous liquid-liquid system consisting in mixing alkyl sulphate, preferably methyl or ethyl sulphate, with with an excess of sulfuric acid as catalyst in a 1: 1 volume ratio, the etherification reaction being most preferably carried out at a temperature of 50 ° C and ending at a pH of 2.5, in which the precipitate of potassium bisulfate is separated from the reaction medium.
PL390828A 2010-03-25 2010-03-25 Method for obtaining second generation fuel from the glycerine fraction formed during production of biodiesel from vegetable oils or animal fats PL215958B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL390828A PL215958B1 (en) 2010-03-25 2010-03-25 Method for obtaining second generation fuel from the glycerine fraction formed during production of biodiesel from vegetable oils or animal fats

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL390828A PL215958B1 (en) 2010-03-25 2010-03-25 Method for obtaining second generation fuel from the glycerine fraction formed during production of biodiesel from vegetable oils or animal fats

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL390828A1 PL390828A1 (en) 2011-09-26
PL215958B1 true PL215958B1 (en) 2014-02-28

Family

ID=44675250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL390828A PL215958B1 (en) 2010-03-25 2010-03-25 Method for obtaining second generation fuel from the glycerine fraction formed during production of biodiesel from vegetable oils or animal fats

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL215958B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL390828A1 (en) 2011-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bora et al. Sewage sludge to bio-fuel: A review on the sustainable approach of transforming sewage waste to alternative fuel
US10450533B2 (en) Methods and devices for producing biodiesel and products obtained therefrom
Suthar et al. A review on separation and purification techniques for biodiesel production with special emphasis on Jatropha oil as a feedstock
Mendow et al. Biodiesel production by two-stage transesterification with ethanol
Jansri et al. Kinetics of methyl ester production from mixed crude palm oil by using acid-alkali catalyst
EP2215195B1 (en) An improved process for the preparation of biodiesel from vegetable oils containing high ffa
Tran et al. An effective acid catalyst for biodiesel production from impure raw feedstocks
EP3026096B1 (en) Method for preparing fatty acid alkyl ester using fat
Mendow et al. Biodiesel production by two-stage transesterification with ethanol by washing with neutral water and water saturated with carbon dioxide
CA2917646C (en) Production of products from feedstocks containing free fatty acids
Samad et al. Design of portable biodiesel plant from waste cooking oil
Neha et al. Use of Sunflower and Cottonseed Oil to prepare Biodiesel by catalyst assisted Transesterification
CN103421548A (en) Preparation technology of biodiesel produced from non refined grease
Sidohounde et al. Transesterification reaction and comparative study of the fuel properties of biodiesels produced from vegetable oils: a review
CN103224836B (en) Pretreatment method of high impurity grease
PL215958B1 (en) Method for obtaining second generation fuel from the glycerine fraction formed during production of biodiesel from vegetable oils or animal fats
Demirbas Current technologies in biodiesel production
Hayyan et al. Treatment of acidic palm oil for fatty acid methyl esters production
Ferdous et al. Preparation of Biodiesel Using Sulfuric Acid as a Catalyst
Monteiro Valorization of waste cooking oils through conversion processes into biodiesel catalyzed by [HMIM][HSO4]
Ejeh et al. Production of biodiesel from shea butter oil using homogeneous catalysts
EP2896608A1 (en) Process for the purification of crude glycerin
Sakthivel et al. Biodiesel—Technical Viability for India
CN103374462A (en) Preparation method of biodiesel
Lakshmi et al. An Initial Investigation on production of biodiesel from Ayurvedic waste oil