RO121991B1 - Procedeu şi instalaţie de obţinere a combustibilului biodiesel - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu ?i o instalaţie de obţinere a combustibilului biodiesel. Procedeul conform invenţiei constă în aceea că uleiurile brute sunt încălzite la temperatura de 38...42°C, se adaugă o soluţie alcoolică de catalizator, în proporţie de 18-22% faţă de ulei,urmează reacţia de transesterificare la temperatura de 45-50°C, separarea gravimetrică a glicerinei brute, urmată de rectificarea excesului de alcool ?i a glicerinei tehnice, purificarea biodieselului prin tratarea acestuia succesiv, cu o soluţie apoasă de acid fosforic, soluţie apoasă de amoniac, ?i o spălare finală, cu apă dublu demineralizată, se adaugă în masa lichidului antioxidant N-izopropil-N-fenil-p-fenilen diamină ?i produsul final obţinut este supus filtrării la rece, la temperaturi sub 20...25°C.

Description

Invenția se referă la un procedeu și la o instalație de obținere a combustibilului biodiesel.

Sunt cunoscute procedee și instalații de obținere a biodieselului, cu funcționare discontinuă, șarjă cu șarjă, însă, pentru a fi viabile economic, sunt constituite din multe reactoare, multe unități de separare (de exemplu vase de separare, centrifuge, aparate de purificare), coloane de distilare și alte componente sau o rețea de astfel de unități de mică capacitate, deci sisteme de producție care nu pot funcționa independent și care necesită investiții masive.

>

Sunt de asemenea cunoscute instalații și procedee de obținere a biodieselului, cu funcționare continuă, dar care, în cele mai multe cazuri, sunt unite cu unități de presare sau rafinării, pentru a fi eficiente.

Sunt de asemenea cunoscute procedee și instalații de obținere a biodieselului în două faze (esterificare în mediu acid plus transesterifîcare în mediu bazic) și într-o singură fază (transesterifîcare în mediu bazic), instalații și procedee cu utilizare de solvenți și cosolvenți organici, instalații și procedee care permit obținerea biodieselului din uleiuri vegetale și acizi grași, instalații și procedee cu modalități diferite de spălare și purificare (umedă sau uscată) etc.

Aceste procedee prezintă dezavantajul fie al unor investiții foarte mari, fie al unor consumuri mari de materii prime și auxiliare, precum și energetice, sau impun restricții mari privind calitatea materiei prime principale (uleiuri rafinate sau conținut redus de acizi grași, maximum 3...6 mg KOH/g) pentru obținerea eficientă a produsului.

Problema tehnică, pe care o rezolvă invenția, constă în elaborarea unor etape de procedeu și a unei instalații de obținere a biodieselului, adaptată la funcționarea intermitentă, care prelucrează uleiuri brute cu un conținut ridicat de acizi grași (indice de aciditate 10...12 mg KOH/g) și impurități, astfel încât produsul obținut să prezinte caracteristici tehnice și de comportament adecvate pentru utilizarea acestuia drept combustibil.

Procedeul de obținere a biodieselului, conform invenției, elimină dezavantajele menționate, prin aceea că uleiurile brute sunt încălzite sub agitare continuă la temperatura de 38...42°C, se adăugă o soluție alcoolică de catalizator, metoxid sau etoxid de sodiu de concentrație 4...6% masa, în proporție 18...22% față de ulei, urmează reacția de transesterifîcare la temperatura de 45...50°C, sub agitare continuă, timp de 40...75 min, la presiune atmosferică, separarea gravimetrică a glicerinei brute, urmată de recuperarea excesului de alcool și a glicerinei tehnice, rectificarea alcoolului recuperat până la o concentrație de minimum 97,5%, purificarea biodieselului prin tratarea acestuia succesiv cu o soluție apoasă (apă dublu demineralizată) de acid fosforic de concentrație 1,0... 1,8% masă acid fosforic, soluție apoasă (apă dublu demineralizată) de amoniac de concentrație 0,3...0,55% masă amoniac, și o spălare finală, cu apă dublu demineralizată la temperatura ambiantă 15...30°C, și presiune de minimum 2 at, în proporție de 20...25% volume față de biodiesel, amestecul este uscat cu aer la temperatura de 6O...7O°C și este supus la două operații de filtrare, una la cald, la temperatura de minimum 50°C, se adaugă în masa lichidului 0,01...0,05% masă față de biodiesel, antioxidant N-izopropil-N-fenil-p-fenilen diamină sau alt antioxidant compatibil, și în final, produsul obținut este supus filtrării la rece, la temperaturi sub 2O...25°C.

Instalația pentru aplicarea procedeului, conform invenției, elimină dezavantajele menționate, prin aceea că este alcătuită dintr-un vas de amestecare pentru obținerea soluției de catalizator, două vase de reacție care funcționează simultan, dar decalate în operare, cu

30...60 min unul față de altul și care sunt totodată vase de spălare, separare și uscare, un rezervor-evaporator pentru recuperarea excesului de alcool și a glicerinei, prevăzut cu o

RO 121991 Β1 serpentină de încălzire cu abur, un condensator de alcool, o unitate de concentrare a 1 alcoolului recuperat, o unitate de filtrare la cald, un vas tampon pentru răcire și depozitare intermediară și o unitate de filtrare la rece, formată dintr-o pompă și două filtre de 3...5 μ, cu 3 o suprafață filtrantă de 1 m² fiecare, legate în paralel.

Prin aplicarea invenției, se obțin următoarele avantaje; 5

- permite utilizarea uleiurilor vegetale sau amestecurilor de uleiuri vegetale, brute (nerafinate), cu un conținut ridicat de acizi grași (indice de aciditate 10...12 mg KOH/g) și 7 impurități, prin transesterificare într-o singură fază, în mediu bazic;

- procedeul asigură purificarea produsului în timpul operațiilor de spălare, fără a fi 9 necesare operații suplimentare, reducând durata totală a procesului tehnologic;

- procedeul permite utilizarea combinată a alcoolului pur (concentrație minimum 99%) 11 cu alcool recuperat, reducând în plus cheltuielile;

- instalația de producție a biodieselului se realizează cu investiții minime, vasele de 13 reacție fiind simultan vase de separare, purificare, spălare, uscare, care poate funcționa independent sau cu extinderi pentru mărirea capacității și poate fi adaptată atât la procese 15 umede cât și uscate; după orice operație amestecul lichid din vasele de reacție poate fi transvazat într-un vas adițional pentru continuarea operațiilor, vasul de reacție rămânând dispo- 17 nibil pentru o nouă șarjă;

- recuperează energia condensului din instalațiile de încălzire;19

- consum redus de energie ca urmare a dispunerii pe două niveluri pe verticală a utilajelor, separările de faze sau transvazarea făcându-se prin cădere liberă;21

- asigură recuperarea unui procent ridicat din excesul de alcool (metanol sau etanol), la o concentatie de minimum 97,5%;23

- asigură obținerea unei glicerine cu o puritate avansată, aptă pentru a fi utilizată în scopuri tehnice fără prelucrări ulterioare;25

- asigură un combustibil pentru motoarele diesel cu cifră cetanică superioară combus- tibililor diesel clasici, cu un nivel de poluare a aerului la jumătate față de aceștia, simultan cu 27 o reducere substanțială a costurilor în cazul utilizării în propria societate sau conduce la beneficii importanate în cazul vânzării spre alți consumatori. 29

Un prim obiectiv al invenției este un procedeu de obținere a combustibului biodiesel, care constă din transesterificarea trigliceridelor într-o singură fază și cuprinde: 31

a) alimentarea vaselor de reacție cu cantitatea de ulei sau amestecuri de uleiuri (sau amestecuri de uleiuri și grăsimi) stabilită și încălzirea acesteia sub agitare continuă la tempe- 33 ratura de 38...42°C (se folosesc uleiul de floarea soarelui, uleiul de soia, uleiul de rapiță, uleiul de palmier, ulei de măsline, ulei de peste, uleiuri vegetale uzate); 35

b) dozarea alcoolului și aducerea catalizatorului în forma activă (alcooxidul cataliza- torului) prin amestecarea unei cantități de alcool (metanol sau etanol), concentrație minimum 37 99%, în proporție de 18...22% volume față de ulei (sau un amestec de două treimi alcool de concentrație minimum 99% cu o treime alcool recuperat cu o concentrație de minimum 39 97,5%), cu hidroxid de sodiu, de concentrație minimum 98%, în proporție de 0,5...1,5% masa față de ulei, sau hidroxid de potasiu, de concentrație minimum 98%, în proporție de 41 0,7...2,1 % masa față de ulei, în funcție de aciditatea uleiului. în cazurile în care se lucrează cu amestecuri de uleiuri, determinarea cantității de hidroxid se face pe fiecare șarjă. Se 43 formează o soluție de metoxid (sau etoxid) de sodiu sau potasiu în metanol. Reacția este exotermă și conduce la ridicarea temperaturii lichidului până la 5O...6O’C. Soluția omogenă 45 de catalizator este introdusă în unul din vasele de reacție, în cantitatea necesară, cu aceeași pompă cu care s-a făcut agitarea, temperatura lichidului în vasul de reacție B urcând la 47

45...46°C.

RO 121991 Β1

c) Efectuarea reacției de transesterificare a uleiului cu alcoolul în prezența catalizatorului în vasele de reacție are loc la temperatura de 45...50’C, sub agitare continuă, turația agitatorului fiind de minimum 500 rot/min, timp de 40...75 min, la presiune atmosferică. Vaporii dealcool (metanol sau etanol), corespunzător temperaturii menționate, condensează în condensatorul cu aer de pe capacul vasului de reacție, se reîntorc în lichid, menținând astfel proporția stabilită.

d) Separarea gravimetrică a glicerinei, în același vas de reacție, prin oprirea încălzirii și agitării, o perioadă de timp de 60...150 min. în vasul de reacție se vor forma două straturi distincte: glicerina brută va forma stratul inferior al lichidului din vasul de reacție de culoare maro până la brun închis; stratul superior va fi format din esterii metilici sau etilici ai acizilor grași proveniți din trigliceridă (ulei), adică biodieselul, impur în această fază.

e) Eliminarea glicerinei brute din vasul de reacție prin intermediul unui ansamblului cu trei ventile și tub transparent din PVC (dar poate fi și polimetacrilat de metil sau policarbonați), astfel încât în tubul trasparent să se poată vedea apariția stratului de biodiesel. în acest moment se include ventilul principal de golire al vasului de reacție și conținutul tubului transparent (3...4 I amestec glicerină/biodiesel) se golește într-un vas separat (o pâlnie de separare de 50...2001) pentru recuperarea componentelor. Rolul ansamblului cu trei ventile și tub transparent este de a asigura o separare completă a fazelor și de a reduce astfel posibilitatea de impurificare a produsului final. în vasul de reacție rămâne biodieselul care trebuie purificat. Glicerina impură ajunge, prin cădere liberă, în rezervorul-evaporator pentru recuperarea alcoolului și glicerinei, unde este încălzită până la temperatura de 90...110°C, rezultând, după condensare, un alcool cu o concentrație 90...92% alcool pur, restul până la 100% fiind apă rezultată din proces sau alte componente volatile. Acest alcool ajunge într-o unitate de concentrare unde este încălzit la 65...85°C și prin rectificare se obține un alcool de concentrație minimum 97,5%, în rezervorul de alcool. Glicerina tehnică, cu un conținut de 68...80% glicerină pură, este evacuată pe la baza unui rezervor-evaporator.

f) Purificarea biodieselului se realizează prin operații de spălare/separare, uscare și filtrare. Spălările/separările și uscarea se realizează în aceleași vase de reacție, astfel:

- se efectuează o primă spălare cu o soluție apoasă de acid fosforic de concentrație 1,0...1,8% masă acid fosforic, în funcție de aciditatea uleiul folosit în reacția de transesterificare; soluția se obține in situ prin trecerea a 20...25% volume apă dublu demineralizată față de biodiesel, la temperatură ambiantă (15...30°C, în funcție de anotimp) și presiune minimum 2 at, printr-un rezervor, alimentat anterior cu o cantitate de 0,55...0,75% masă acid fosforic de concentrație 85% masă, față de cantitatea de cantitatea de catalizator solid (hidroxid) și introducerea acesteia, prin sistemul de spălare, în vasul de reacție, după care, prin același sistem de spălare se mai introduc 20...25% volume condens retur din instalațiile de încălzire, la temperatura de 85...98Ό și presiune de minimum 2 at. Din momentul alimentării vasului de reacție cu soluția apoasă de acid fosforic, se pornește agitarea. Temperatura amestecului lichid din vasul de reacție ajunge la 55...70’C. Se agită

20...25 min la această temperatură. Se oprește agitarea și se lasă în repaus amestecul lichid timp de 40...90 min. Apa de spălare se separă gravimetric la partea inferioară a vasului de reacție.

Eliminarea apei de spălare, după expirarea timpului menționat, se face prin intermediul aceluiași ansamblu cu trei ventile și tub transparent, astfel încât în tubul transparent să apară interfața apă de spălare/biodiesel. Apa de spălare este dirijată spre stația de tratare apă.

Se efectuează o a doua spălare cu o soluție apoasă de amoniac de concentrație 0,3...0,55% masă amoniac, în funcție aciditatea uleiul folosit în reacția de transesterificare; soluția se obține in situ prin trecerea a 20...25% volume apă dublu demineralizată față de biodiesel, la temperatură ambiantă (15.. ,30’C, în funcție de anotimp) și presiune de minimum 2 at, prin rezervorul alimentat anterior cu o cantitate de 0,55...0,75% masă amoniac 25% față

RO 121991 Β1 de cantitatea de catalizator (hidroxid) și introducerea acesteia, prin sistemul de spălare, în 1 vasul de reacție, după care, prin același sistem de spălare se mai introduc 20...25% volume condens retur din instalațiile de încălzire, la temperatura de 85.. ,98°C și presiune de minimum 3 at. Din momentul alimentării vasului de reacție cu soluția de amoniac, se pornește agitarea. Temperatura amestecului lichid din vasul de reacție ajunge la 6O...7O°C. Se agită 20...25 min 5 la această temperatură. Se oprește agitarea și se lasă în repaus amestecul lichid timp de

40...90 min. Apa de spălare se separă gravimetric la partea inferioară a vasului de reacție. 7 Eliminarea apei de spălare se face în același fel ca la prima spălare. Se efectuează o a treia spălare (finală) prin alimentarea sistemului de spălare de la partea superioară a reactorului, 9 cu apă dublu demineralizată la temperatură ambiantă (15...30°C, în funcție de anotimp) și presiune de minimum 2 at, în proporție de 20...25% volume față de biodiesel și cu condens 11 retur din instalațiile de încălzire (apă demineralizată caldă) la temperatura de 85...98°C și presiune de minimum 2 at, în proporție de 20...25% volume, față de biodiesel, temperatura 13 amestecului lichid din vasul de reacție ajungând la 65...70°C. Sistemul de spălare dirijează apa pe capacul reactorului de unde cade peste biodiesel sub formă de picături, fără a 15 emulsiona amestecul apă/biodiesel. Apa de spălare se separă gravimetric la partea inferioară a vasului de reacție în timp de 30...60 min. Eliminarea apei de spălare se face în același fel 17 ca la prima spălare. Uscarea se realizează cu aer uscat la presiunea de minimum 2 at, prin dispozitivul de barbotare aer, plasat pe fundul vasului de reacție, timp de 30...60 min, la 19 temperatura de 6O...7O°C. Bulele de aer străbat masa de biodiesel, antrenând ultimile urme de apă și părăsesc vasul de reacție printr-un condensator, funcționând în această fază ca 21 țeavă de evacuare a gazelor sau produc coalescența lor și separarea la partea inferioară a vasului de reacție, de unde se îndepărtează prin același ansamblu cu trei ventile și tub 23 transparent.

g) Filtrarea la cald (5O...7O°C) a biodieselului se face prin niște filtre, după ce s-a format 25 traseul de golire prin același ansamblu cu trei ventile și tub transparent C, vehicularea lichidului făcându-se cu o pompă, într-un vas tampon pentru răcire și depozitare intermediară. în vasul 27 tampon se pot efectua diferite operații de aditivare. Imediat după golirea biodieselului în vasul tampon, când biodieselul are încă o temperatura de peste 40°C, se adaugă în masa lichidului 29 0,01 ...0,05% masă față de biodiesel, antioxidant N-izopropil-N-fenil-p-fenilen diamină sau alt antioxidant compatibil, 31

h) Filtrarea la rece se realizează în timpul livrării biodieselului spre depozitul de combustibil.33

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, cu referire la fig. 1 la 5, care reprezintă:35

-fig. 1, vedere schematică a instalației pentru obținerea combustibilului biodiesel;

- fig. 2, sistemul de spălare cu apă demineralizată și condens retur;37

- fig. 3, secțiune prin ansamblul cu trei ventile și tub transparent din PVC;

- fig. 4, secțiune în sistemul de purificare (concentrare a alcoolului);39

- fig. 5, reprezentarea schematică a fluxului tehnologic din instalație, conform procedeului.41

I nstalația conform invenției este alcătuită dint-un vas de amestecare A pentru dozarea metanolului și aducerea catalizatorului în formă activă, din polipropilenă de 7001, culoare natur, 43 cu fund conic și pâlnie cu ventil pentru alimentarea catalizatorului solid, plasată pe capacul vasului, agitarea realizându-se prin intermediul unei pompe 1 rezistentă la acizi și baze, care 45 aspiră lichidul prin intermediul a două ventile, unul pe la fundul vasului conic și altul la 100 mm sub baza cilindrică a vasului de amestecare și îl refulează printr-o țeavă 2 plasată sub 47 nivelul lichidului din vas, aruncândjetul de lichid tangențial față de peretele vasului, menținând în suspensie granulele de catalizator până la dizolvare, obținând o soluție omogenă, două 49

RO 121991 Β1 vase B de reacție cu fund semisferic, din oțel inoxidabil, prevăzute fiecare cu agitator 3 cu palete, acționat de un motor electric prin intermediul unui cuplaj, o serpentină 4 de încălzire din țeavă din otel inoxidabil, cu abur sau apă caldă, un condensator 5 cu aer din țeavă cu diametrul interior de 60 mm și lungimea pe verticală 2 m, un sistem 6 de spălare în picături (fig. 2), sub formă de spirală, din țeavă de cupru, cu găuri de 1,5 mm îndreptate spre capacul vaselor B de reacție cu amestec de apă dublu demineralizată și condens retur de la instalațiile de încălzire cu abur, plasat la partea superioară a vasului de reacție, la 50...80 mm față de capacul vasului de reacție, sistem 8 de uscare cu aer, plasat paralel cu fundul vasului de reacție, la distanța de 20...30 mm față de acesta, cu găuri de 1,5 mm îndreptate spre masa de lichid din vasul de reacție, ansamblu cu trei ventile 9,10,11 și tub C transparent (fig. 3), pentru vizualizarea și separarea fazelor, format dintr-un tub 25 transparent din PVC, cu diametrul interior de 105 mm și grosimea peretelui de 5,3 mm, fixat între două flanșe 26 prin 4 prezoane 27 și etanșat la partea superioară și inferioară prin două garnituri 28 din cauciuc rezistente la produse petroliere, un rezervor-evaporator D pentru recuperarea alcoolului și glicerinei, din oțel inoxidabil, prevăzut cu o serpentină 12 de încălzire, din țeava din oțel inoxidabil, un condensator 13 de vapori de alcool, o unitate E de concentrare a alcoolului, formată dintr-un rezervor 14, de 3001 din oțel inoxidabil, prevăzut cu o serpentină 15 din țeavă din oțel inoxidabil, încălzită cu abur, o coloană 16 de distilare pentru concentrarea alcoolului recuperat (fig. 4) din oțel inoxidabil, cu înălțimea de 805 mm, diametrul interior 150 mm, cu 9 talere, 29, din sită de oțel inoxidabil, și umplutură din inele ceramice (Rashig), 30, talerul 2 fiind prevăzut cu deversor pentru apa condensată, condensatorul 17 de vapori de alcool, cu apă rece, unitatea F de filtrare la cald alcătuită dintr-un filtru de 40 μ cu suprafața de filtrare de 0,5.. .0,6 m^a, 19, pe aspirația pompei 20 și două filtre de 5 μ cu suprafață filtrantă de 0,6...0,7 m² fiecare, din polipropilenă, plasate în paralel pe refularea pompei 21, un vas G tampon pentru răcire și depozitare intermediară, de 5000 I, din polietilenă de înaltă densitate, o pompă 22 și o unitate H de filtrare finală la rece, alcătuită din două filtre 23 de 3...5 μ, cu suprafață filtrantă de 1 m fiecare, funcționând în paralel.

Se alimentează vasul de amestecare pentru obținerea catalizatorului în formă activă, cu pompa 1, cu 330 I metanol de concentrație 99% și 14500 g hidroxid de sodiu, solzi sau pastile, prin pâlnia de alimentare. Hidroxidul de sodiu se adaugă în trei tranșe, în părți egale, pompa fiind în permanență pornită pe recirculare. Reacția este exotermă, temperatura lichidului ajungând la final la 5O...6O°C.

Se alimentează în același timp unul din vasele B de reacție cu 15001 ulei de brut de floarea soarelui (indice de aciditate 9,5 mg KOH/g) și apoi se pornește agitatorul și încălzirea vasului de reacție până la 36...40°C.

în această perioadă de timp (20...30 min), soluția de metanol cu catalizator în forma activă (metoxid de sodiu) s-a omogenizat și se descarcă apoi, prin aceeași pompă 1, în vasul B de reacție cu uleiul încălzit la temperatura de 36...40’C, sub agitare continuă. Temperatura urcă la 45...48°C. Se menține masa de lichid sub agitare continuă la această temperatură timp de 40 min, pentru efectuarea reacției de transesterificare.

După terminarea reacției se oprește agitarea și se lasă masa de lichid în repaus, timp de 90 min, pentru separarea gravimetrică a glicerinei de biodiesel. Golirea glicerinei brute din vasul de reacție se realizează prin ansamblul cu trei ventile și tub transparent din PVC (fig. 3) astfel: se deschide parțial ventilul ν_ή general al vasului de reacție până la umplerea completă a tubului transparent, după care, cu ventilul ν_ήgeneral complet deschis se deschide ventilul 10 care conduce glicerina în rezervorul evaporatorD, prin cădere liberă. în momentul în care în tubul transparent se schimbă culoarea lichidului de la maro la galben, se închide

RO 121991 Β1 ventilul 10, se așteaptă 3...5 min până la separarea completă a straturilor de lichid, se deschide 1 progresiv ventilul 10 până la apariția în tubul transparent, a unei linii clare de separare între glicerină și biodiesel. Se închide ventilul 10 și apoi ventilul V₁ general al vasului de reacție. 3 Conținutul ansamblului C cu trei ventile și tub transparent (3...41) se colectează prin ventilul într-un vas, pentru a recupera biodieselul din acest amestec, într-o pâlnie de separare. 5 Glicerina brută din rezervorul evaporator D este încălzită prin serpentina 12 la temperatura de 69...70°C, prin intermediul unui regulator de temperatură, timp de o oră. Vaporii de alcool 7 condensează în condensatorul 13 cu apa și ajung în rezervorul 14 al unității E de concentrare a alcoolului recuperat. La fiecare 15...20 min se ridică temperatura în masa de lichid din 9 rezervorul-evaporatorDcu 1O...15°C, până se ajunge la 105...110°C, când, practic încetează recuperarea alcoolului în rezervorul 14, fapt ce se constată în tubul de nivel cu care este prevă- 11 zut rezervorul 14. Puritatea alcolului recuperatîn rezervorul 14 al unității de concentrare este de 90...92% alcool pur. Concentrarea alcolului până la concentrația de 97,5...98% alcool pur 13 se realizează prin fierberea lichidului din rezervorul 14 la temperatura de 65...85°C, rectificarea în coloana 16 de rectificare și eliminarea apei la nivelul talerului 2 al coloanei de rectificare. 15 Se obțin 120 I metanol de concentrație 97,5%. Glicerina tehnică din rezervorul evaporator D este golită în rezervoare sau butoaie, de unde va avea diferite destinații. Se obțin 230 kg 17 glicerină tehnică. Urmează operația de purificare a biodieselului, care se realizează astfel:

- se efectuează o primă spălare cu o soluție apoasă de acid fosforic de concentrație 19 1,45% masă acid fosforic, soluția obținându-se in situ, prin trecerea a 3251 apă dublu demineralizată, la temperatură ambiantă și presiune de 2 at, prin rezervorul 24, alimentat anterior 21 cu o cantitate de 9,425 kg acid fosforic de concentrație 85% masa și introducerea acesteia, prin sistemul de spălare în vasul de reacție, după care, prin același sistem de spălare se mai 23 introduc 3251 condens returdin instalațiile deîncălzire, la temperatura de 9O...92°C și presiune 2 at. Din momentul alimentării vasului de reacție cu soluția apoasă de acid fosforic, se pornește 25 agitarea. Temperatura amestecului lichid din vasul de reacție ajunge la 55...70°C. Se agită 25 min la această temperatură. Se oprește agitarea și se lasă în repaus amestecul lichid timp 27 de 90 min. Apa de spălare se separă gravimetric la partea inferioară a vasului de reacție. Eliminarea apei de spălare, după expirarea timpului menționat, se face prin intermediul 29 aceluiași ansamblu cu trei ventile și tub transparent, prin manipularea ventilului V₁ general al vasului de reacție și al ventilului 11, astfel încât în tubul transparent să apară interfața apă 31 de spălare/biodiesel. Apa de spălare este dirijată spre stația de tratare apă;

- se efectuează o a doua spălare cu o soluție apoasă de amoniac de concentrație 33

0,31 %, soluția obținându-se in situ, prin trecerea a 3251 apă dublu demineralizată, la temperatură ambiantă și presiune de 2 at, prin rezervorul 24, alimentat anterior cu o cantitate de 8 35 kg amoniac 25% și introducerea acesteia, prin sistemul de spălare în vasul de reacție, după care, prin același sistem de spălare se mai introduc 325 I condens retur din instalațiile de 37 încălzire, la temperatura de 9O...92°C și presiune de 2 at. Din momentul alimentării vasului de reacție cu soluția de amoniac, se pornește agitarea. Temperatura amestecului lichid din 39 vasul de reacție ajunge la 6O...7O°C. Se agită 25 min la această temperatură, după care se oprește agitarea și se lasă în repaus amestecul lichid timp de 90 min. Apa de spălare se separă 41 gravimetric la partea inferioară a vasului de reacție. Eliminarea apei de spălare se face în același fel ca la prima spălare; 43

- se efectuează o a treia spălare (spălarea finală), prin alimentarea sistemului de spălare de la partea superioară a reactorului, cu 325 I apă dublu demineralizată la temperatură 45 ambiantă și presiune de 2 at și cu 3251 condens returdin instalațiile de încălzire la temperatura de 9O...92°C și presiune de 2 at, temperatura amestecului lichid din vasul de reacție ajungând 47

RO 121991 Β1 la 65...70°C. Sistemul de spălare aruncă apa pe capacul reactorului de unde cade peste biodiesel sub formă de picături, fără a emulsiona amestecul apă/biodiesel, permițând scurtarea duratei de spălare. Apa de spălare se separă gravimetric la partea inferioară a vasului de reacție în timp de 40 min. Eliminarea apei de spălare se face în același fel ca la primele spălări.

Uscarea se realizează introducând aer uscat la presiunea de 2 at prin dispozitivul de barbotare aer, plasat pe fundul vasului de reacție, timp de 30 min, temperatura lichidului fiind de 65...70°C. Urmează filtrarea la cald a biodieselului, care se face prin filtrele 19 și 21, după ce s-a format traseul de golire prin același ansamblu C cu trei ventile și tub transparent, deschizând ventilul și ansamblul C cu trei ventile și tub transparent, deschizând ventilul general și ventilul 9, vehicularea lichidului făcându-se cu pompa 20, în vasul G tampon pentru răcire și depozitare intermediară. Se obțin 1460 I biodiesel.

Imediat după golirea biodieselului în vasul tampon G, când biodieselul are încă o temperatură de peste 40°C, se adaugă în masa lichidului 292 g antioxidant N-izopropil-Nfenil-p-fenilen diamină. Filtrarea la rece se face odată cu livrarea biodieselului la depozitul de combustibil, după 30 h de depozitare în vasul tampon G, cu pompa 22, prin filtrele 23.

Revendicări

Claims (4)

1. Procedeu de obținere a combustibilului biodiesel, din uleiuri brute având conținut ridicat de acizi grași cu indice de aciditate 10...12 mg KOH/g, prin transesterificare în mediu bazic într-o singură fază, caracterizat prin aceea că uleiurile brute sunt încălzite sub agitare continuă la temperatura de 38...42°C, se adaugă o soluție alcoolică de catalizator, metoxid sau etoxid de sodiu de concentrație 4...6% masa, în proporție 18...22% față de ulei, urmează reacția de transesterificare la temperatura de 45...50°C, sub agitare continuă, timp de 40...75 min, la presiune atmosferică, separarea gravimetrică a glicerinei brute, urmată de recuperarea excesului de alcool și a glicerinei tehnice, rectificarea alcoolului recuperat până la o concentrație de minimum 97,5%, purificarea biodieselului prin tratarea acestuia succesiv cu o soluție de acid fosforic în apă dublu demineralizată de concentrație 1,0...1,8% masă acid fosforic, soluție de amoniac în apă dublu demineralizată de concentrație 0,3...0,55% masă amoniac, și o spălare finală, cu apă dublu demineralizată la temperatura ambiantă 15...30°C, și presiune de minimum 2 at, în proporție de 20...25% volume față de biodiesel, amestecul este uscat cu aer la temperatura de 6O...7O°C și este supus la două operații de filtrare, una la cald la temperatura de minimum 50°C, se adaugă în masa lichidului 0,01...0,05% masă față de biodiesel, antioxidant N-izopropil-N-fenil-p-fenilen diamină sau alt antioxidant compatibil, și în final, produsul obținut este supus filtrării la rece la temperaturi sub 2O...25°C.

2. Instalație pentru aplicarea procedeului definit la revendicarea 1, caracterizată prin aceea că este alcătuită dintr-un (A) vas de amestecare pentru obținerea soluției de catalizator, două vase (B) de reacție care funcționează simultan, dar decalate în operare, cu

30...60 min unul față de altul, un rezervor-evaporator (D) pentru recuperarea excesului de alcool și a glicerinei, prevăzut cu o serpentină 12 de încălzire cu abur, un condensator (13) de alcool, o unitate (E) de concentrare a alcoolului recuperat, o unitate (F) de filtrare la cald, un vas (G) tampon pentru răcire și depozitare intermediară, o unitate (H) de filtrare la rece formată dintr-o pompă (22) și două filtre de 3...5 μ cu o suprafață filtrantă de 1 m² fiecare, legate în paralel.

3. Instalație conform revendicării 2, caracterizată prin aceea că vasele (B) de reacție sunt echipate cu agitator (3) cu palete, serpentină (4) de încălzire, condensator (5) cu aer, sistem de spălare în picături, plasat la partea superioară a vasului de reacție, cu amestec de

RO 121991 Β1 apă dublu demineralizată și condens retur de apă caldă demineralizată de la niște instalații 1 (6) de încălzire cu abur, un sistem (8) de uscare cu aer, un ansamblu cu trei ventile (9,10,

11) și tub (C) transparent pentru vizualizarea și separarea fazelor cu importanță deosebită 3 pentru puritatea produsului final, vasele de reacție fiind în același timp și vase de separare, spălare și uscare. 5

4. Instalație conform revendicărilor 1 la 3, caracterizată prin aceea că unitatea (E) de concentrare a alcoolului recuperat este formată dintr-un rezervor (14) prevăzut cu o 7 serpentină (15) de încălzire cu abur, o coloană (16) de rectificare cu un diametru de 150 mm și o înălțime de 800 mm, cu 9 talere și umplutura din inele ceramice 15x15x10 mm, un 9 condensator de vapori de alcool (17) cu apă rece și un rezervor (18) de metanol concentrat.