RU2676485C1 - Способ получения биодизтоплива в среде сверхкритического диметилкарбоната - Google Patents

Способ получения биодизтоплива в среде сверхкритического диметилкарбоната Download PDF

Info

Publication number
RU2676485C1
RU2676485C1 RU2018114622A RU2018114622A RU2676485C1 RU 2676485 C1 RU2676485 C1 RU 2676485C1 RU 2018114622 A RU2018114622 A RU 2018114622A RU 2018114622 A RU2018114622 A RU 2018114622A RU 2676485 C1 RU2676485 C1 RU 2676485C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carried out
dimethyl carbonate
transesterification
temperature
oil
Prior art date
Application number
RU2018114622A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Николаевич Евстафьев
Надежда Павловна Тигунцева
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ")
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 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ")
Priority to RU2018114622A priority Critical patent/RU2676485C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2676485C1 publication Critical patent/RU2676485C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11CFATTY ACIDS FROM FATS, OILS OR WAXES; CANDLES; FATS, OILS OR FATTY ACIDS BY CHEMICAL MODIFICATION OF FATS, OILS, OR FATTY ACIDS OBTAINED THEREFROM
    • C11C3/00Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom
    • C11C3/04Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom by esterification of fats or fatty oils
    • C11C3/10Ester interchange
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Fats And Perfumes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области химических технологий, в частности к способу получения биодизельного топлива из растительных масел, и может найти применение в отраслях промышленности, использующих дизельные двигатели. Способ получения биодизтоплива в среде сверхкритического диметилкарбоната включает метилирование растительного масла. Процесс проводится в одну стадию с использованием нетоксичного метилирующего агента (ДМК), причем переэтерификацию проводят диметилкарбонатом в сверхкритических условиях при температуре 225-325°С и давлении 20-30 МПа в течение 3-20 мин. Технический результат: повышение степени переэтерификации масла. 7 пр.

Description

Изобретение относится к области химических технологий, в частности к способу получения биодизельного топлива из растительных масел, и может найти применение в отраслях промышленности, использующих дизельные двигатели.
Традиционный способ получения биодизтоплива представляет собой многостадийный процесс, включающий переэтерификацию триглицеридов масла метанолом в присутствии катализатора (КОН или NaOH), сепарацию полученных продуктов (разделение на фракции) и очистку. Недостатком способа является сложность получения продукта необходимой чистоты (удаление катализатора и продуктов омыления), что требует дополнительных затрат на очистку и отражается на стоимости биодизельного топлива. При этом очистка сопровождается образованием токсичных отходов. Поэтому разработка экологически безопасной технологии получения биодизельного топлива является актуальной.
Известен способ получения биодизельного топлива (RU №2412236, МПК С11С 3/04, опубликовано 20.02.2011), включающий переэтерификацию растительного масла спиртом, разделения полученных продуктов экстракцией диоксидом углерода в сверхкритических условиях. В описываемом способе рапсовое масло смешивают с этиловым спиртом в объемном соотношении 0,5-1,0:10-15 до гомогенного состояния, полученную смесь подвергают переэтерификации при температуре 250-280°С, давлении 15-20 МПа, в течение 5-10 минут, реакционную смесь охлаждают и подают в экстрактор, где проводят экстракцию диоксидом углерода в сверхкритических условиях при расходе диоксида углерода 20-35 л/ч, температуре 250-280°С, давлении 15-20 МПа, полученную гомогенную смесь подают в первый сепаратор для отделения глицерина при давлении 0,2-0,3 МПа и температуре 5-10°С, затем во второй сепаратор для отделения биодизельного топлива от диоксида углерода при давлении 0,1-0,15 МПа и температуре 15-20°С. Предпочтительно выделенный во втором сепараторе диоксид углерода рециркулируют в процесс.
Признаком, совпадающим с существенным признаком заявляемого способа, является проведение процесса переэтерификации растительного масла в сверхкритических условиях. В известном аналоге, в процессе переэтерификации растительное масло обрабатывают спиртом, реакционную смесь охлаждают и подают в экстрактор, где проводят экстракцию диоксидом углерода и разделение полученных продуктов в сверхкритических условиях. Заявляемый способ основывается на использовании диметилкарбоната при сверхкритических условиях в качестве метилирующего реагента, обеспечивающий высокую степень переэтерификации масла.
Недостатками известного способа является многостадийность процесса.
Известен способ получения жидкого биотоплива (RU №2385900, МПК С11С 3/04, опубликовано 10.04.2010), включающий подготовку сырья, нагревание при температуре 55-60°С с последующей обработкой путем одновременной реакции этерификации и трансэтерификации при смешивании сырья со спиртом в соотношении 5:1-7:1 соответственно и добавлением гетерогенного кислотного катализатора (дифосфат лантанума, и/или силикат магния, и/или дифосфат алюминия, и/или сульфатированный цирконий) в количестве 5-10% к массе, при этом процесс ведут при температуре 120-150°С в течение 60-120 мин при турбулентном перемешивании с добавлением глицерина и с последующим отстаиванием, полученного субстрата в течение 6 часов с разделением на топливо и глицерин. В качестве сырья используют жировое сырье с содержанием свободных жирных кислот 10-100% и/или растительное сырье масленичных культур. Признаком, совпадающим с существенным признаком заявляемого способа, является использование переэтерификации.
Недостатком данного способа является длительность процесса, трудоемкость, использование кислотного катализатора, остаточное количество которого может остаться в конечном продукте и негативно повлиять на его качество.
Известен способ получения биотоплива (RU №2440405, МПК, C10L 5/42, С11С 3/10, опубликовано 20.01.2012), включающий подготовку сырья, его поэтапную обработку и получение топлива, при этом в качестве сырья используют технический рыбий жир с кислотным числом выше 4 мг КОН/г, подготовку сырья осуществляют путем рафинации, а обработку сырья ведут в три этапа, на первом из которых рыбий жир смешивают с абсолютизированным этанолом или метанолом при соотношении 1:2-1:5 соответственно, на втором этапе в полученную смесь вносят концентрированную серную кислоту в количестве 2-10% к массе смеси и проводят реакцию переэтерификации при температуре не более 40°С в течение 20-60 мин, а на третьем этапе температуру смеси доводят до температуры кипения и выдерживают при этой температуре в течение 60-480 мин с разделением на глицерин и смесь этиловых или метиловых эфиров жирных кислот. После чего полученную смесь этиловых или метиловых эфиров жирных кислот нейтрализуют 1 н спиртовым раствором едкой щелочи (гидрооксид калия или натрия) до рН=5, промывают водой, отстаивают и отделяют примеси путем центрифугирования с получением топлива (метиловых или этиловых эфиров жирных кислот) с последующими его обезвоживанием безводным сернокислым натрием и очисткой окисью алюминия.
К недостаткам вышеуказанного способа можно отнести высокие температурные режимы, использование токсичного, взрыво- и пожароопасного метанола, применение повышенного количества концентрированной серной кислоты, остаточное количество которой может остаться в конечном продукте, а использование щелочного катализатора ведет к образованию мыла, которое снижает эффективность действия самого катализатора, что в целом снижает качество топлива, кроме того, способ является длительным.
За прототип принят способ получения биодизеля» (заявка на изобретение RU №2012129652, МПК С11С 3/00, опубликовано 20.01.2014), основанный на переэтерификации рапсового масла в сверхкритическом метаноле.
Признаком прототипа, совпадающим с существенным признаком заявляемого способа, является получение метиловых эфиров жирных кислот биодизельного топлива в сверхкритической среде.
В способе, принятом за прототип, переэтерификацию рапсового масла проводят в сверхкритическом метаноле (температура 200-300°С, давление 20-30 МПа), тогда как в заявляемом способе получения биодизтоплива переэтерификацию растительного масла рекомендуется проводить диметилкарбонатом. Недостатком аналога является токсичность метанола.
Задачей заявляемого изобретения является разработка экологически безопасной технологии получения биодизельного топлива. В качестве сырья может быть использовано любое растительное масло.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении степени переэтерификации масла.
Технический результат достигается тем, что способ получения биодизтоплива в среде сверхкритического диметилкарбоната, включающий метилирование растительного масла, согласно изобретению, процесс проводится в одну стадию с использованием диметилкарбоната, причем переэтерификацию проводят диметилкарбонатом в сверхкритических условиях при температуре 225-325°С и давлении 20-30 МПа в течение 3-20 мин. При переэтерификации не образуется побочных продуктов, поэтому не требуется стадия очистки дизтоплива. Кроме того, достоинством заявляемого способа является заметное ускорение процесса переэтерификации с нескольких часов до нескольких минут, использование диметилкарбоната при сверхкритических условиях позволяет получить более высокий выход дизтоплива за счет метилирования свободных жирных кислот, повышается экологическая безопасность производства.
В известных решениях, в отличие от заявленного способа, сокращение продолжительности времени и использование диметилкарбоната не замечено. Следовательно, заявляемое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Пример 1
Переэтерификацию проводили в автоклаве пакетного типа, объемом 8 см3, изготовленном из нержавеющей стали. В автоклав дозатором загружали растительное масло и диметилкарбонат (ДМК) в мольном соотношении 1:9. При этом суммарный объем масла и ДМК был равен 8 см3. Автоклав герметично закрывали, встряхивали для получения гомогенного раствора и помещали в предварительно нагретую до 650°С керамическую печь. Исследования проводили при 225°С, давлении 30 МПа и продолжительности изотермической выдержки 10 мин. Скорость нагрева автоклава до заданной температуры составляла 20°С в минуту.
После выдержки при заданной температуре автоклав помещали в холодную воду для охлаждения до комнатной температуры. Скорость охлаждения 50°С в минуту. Затем автоклав разгружали, ДМК отгоняли в вакууме на роторном испарителе. Выход биодизтоплива составил 1,3 мас. %.
Пример 2
Процесс проводили аналогично описанному в примере 1. Отличается только температурным режимом (280°С). Остальные процессы проводили аналогично первому примеру. Выход биодизтоплива составил 90,6 мас. %.
Пример 3
Процесс проводили аналогично описанному в примере 1. Отличается только температурным режимом (325°С). Остальные процессы проводили аналогично первому примеру. Выход биодизтоплива составил 87,9 мас. %.
Пример 4
Процесс проводили аналогично описанному в примере 2. Отличается только давлением обработки (20 МПа). Остальные процессы проводили аналогично первому примеру. Выход биодизтоплива составил 71,2 мас. %.
Пример 5
Процесс проводили аналогично описанному в примере 2. Отличается только продолжительностью обработки (3 мин). Остальные процессы проводили аналогично первому примеру. Выход биодизтоплива составил 78,5 мас. %.
Пример 6
Процесс проводили аналогично описанному в примере 2. Отличается только продолжительностью обработки (20 мин). Остальные процессы проводили аналогично первому примеру. Выход биодизтоплива составил 80,3 мас. %.
Пример 7
Процесс проводили аналогично описанному в примере 2. Отличается только мольным соотношением масло: ДМК (1:6). Остальные процессы проводили аналогично первому примеру. Выход биодизтоплива составил 33,8 мас. %.
Максимальный выход дизтоплива (90,6%) был получен при 280°С, давлении 30 МПа в течение 10 мин. При переэтерификации не образуется побочных продуктов, поэтому не требуется стадия очистки дизтоплива.

Claims (1)

  1. Способ получения биодизтоплива в среде сверхкритического диметилкарбоната, включающий метилирование растительного масла, отличающийся тем, что процесс проводится в одну стадию с использованием нетоксичного метилирующего агента (ДМК), причем переэтерификацию проводят диметилкарбонатом в сверхкритических условиях при температуре 225-325°С и давлении 20-30 МПа в течение 3-20 мин.
RU2018114622A 2018-04-19 2018-04-19 Способ получения биодизтоплива в среде сверхкритического диметилкарбоната RU2676485C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018114622A RU2676485C1 (ru) 2018-04-19 2018-04-19 Способ получения биодизтоплива в среде сверхкритического диметилкарбоната

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018114622A RU2676485C1 (ru) 2018-04-19 2018-04-19 Способ получения биодизтоплива в среде сверхкритического диметилкарбоната

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2676485C1 true RU2676485C1 (ru) 2018-12-29

Family

ID=64958596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018114622A RU2676485C1 (ru) 2018-04-19 2018-04-19 Способ получения биодизтоплива в среде сверхкритического диметилкарбоната

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2676485C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6887283B1 (en) * 1998-07-24 2005-05-03 Bechtel Bwxt Idaho, Llc Process for producing biodiesel, lubricants, and fuel and lubricant additives in a critical fluid medium
RU2412236C2 (ru) * 2008-12-15 2011-02-20 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Российский Государственный Университет Нефти И Газа Им. И.М. Губкина" Способ получения биодизельного топлива
RU2012129652A (ru) * 2012-07-13 2014-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет инженерной экологии" Министерства образования и науки Российской Федерации (ФГБОУ ВПО "МГУИЭ") Способ получения биодизеля
RU2533419C1 (ru) * 2013-09-05 2014-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Способ производства биодизеля
US20160281029A1 (en) * 2013-12-11 2016-09-29 Biogts Oy Process and system for producing liquid biofuel from bio-based oils and/or fats

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6887283B1 (en) * 1998-07-24 2005-05-03 Bechtel Bwxt Idaho, Llc Process for producing biodiesel, lubricants, and fuel and lubricant additives in a critical fluid medium
RU2412236C2 (ru) * 2008-12-15 2011-02-20 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Российский Государственный Университет Нефти И Газа Им. И.М. Губкина" Способ получения биодизельного топлива
RU2012129652A (ru) * 2012-07-13 2014-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет инженерной экологии" Министерства образования и науки Российской Федерации (ФГБОУ ВПО "МГУИЭ") Способ получения биодизеля
RU2533419C1 (ru) * 2013-09-05 2014-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Способ производства биодизеля
US20160281029A1 (en) * 2013-12-11 2016-09-29 Biogts Oy Process and system for producing liquid biofuel from bio-based oils and/or fats

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2615712C (en) Method for production of carboxylic alkyl esters
JP2010516627A (ja) 飽和及び不飽和脂肪酸の分離方法
US9938487B2 (en) Method for preparing fatty acid alkyl ester using fat
US20180355276A1 (en) Method to recover free fatty acids from fats and oils
WO2015031857A2 (en) Methods and industrial processes for the production of free fatty acids and derivatives thereof from soapstocks
CA2891246A1 (en) Method to recover free fatty acids from fats and oils
US8692008B2 (en) Use of methanesulfonic acid for preparing fatty acid esters
RU2676485C1 (ru) Способ получения биодизтоплива в среде сверхкритического диметилкарбоната
EP1477551A1 (en) Method for the trans-esterification of triglycerides with monoalcohols having a low molecular weight in order to obtain light alcohol esters using mixed catalysts
CN102311307A (zh) 一种以米糠蜡为原料制取二十八烷醇、三十烷醇的方法
CN111187800A (zh) 一种酶法高效合成植物甾醇酯的方法
WO2011088373A1 (en) Production of alkyl esters from high free fatty acid sources
RU2404230C1 (ru) Способ получения биодизельного топлива
EP2896608A1 (en) Process for the purification of crude glycerin
US2367050A (en) Production of hydroxy fatty acids
RU2471769C2 (ru) Способ переработки сивушного масла
US8378133B2 (en) Method for producing fatty acid alkyl ester
RU2717106C1 (ru) Способ получения моноглицеридов жирных кислот
RU2385900C1 (ru) Способ получения жидкого биотоплива
CN103804130A (zh) 蜂蜡常压还原法制备高级烷醇的方法
RU2440405C1 (ru) Способ получения биотоплива
JP2002241786A (ja) 植物の種子および/または果実から脂肪酸エステルを製造する方法
UA108829U (uk) Спосіб отримання метилових ефірів з олії білої редьки
Shawkat Optimization process of biodiesel synthesis using heterogeneous base catalysts
UA108811U (uk) Спосіб отримання дизельного біопалива з відпрацьованих олій

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200420