RU2749371C1 - Method for separating fatty mass from wastewater and preparing it for biodiesel production - Google Patents

Method for separating fatty mass from wastewater and preparing it for biodiesel production Download PDF

Info

Publication number
RU2749371C1
RU2749371C1 RU2020127539A RU2020127539A RU2749371C1 RU 2749371 C1 RU2749371 C1 RU 2749371C1 RU 2020127539 A RU2020127539 A RU 2020127539A RU 2020127539 A RU2020127539 A RU 2020127539A RU 2749371 C1 RU2749371 C1 RU 2749371C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fat
unit
mass
fat mass
biodiesel
Prior art date
Application number
RU2020127539A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артем Александрович Кадревич
Юлия Андреевна Щербакова
Михаил Геннадьевич Зубов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательский центр "ЭКОТЕХ" (ООО "НИЦ "ЭКОТЕХ")
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 Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательский центр "ЭКОТЕХ" (ООО "НИЦ "ЭКОТЕХ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательский центр "ЭКОТЕХ" (ООО "НИЦ "ЭКОТЕХ")
Priority to RU2020127539A priority Critical patent/RU2749371C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2749371C1 publication Critical patent/RU2749371C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/24Treatment of water, waste water, or sewage by flotation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/03Preparation of carboxylic acid esters by reacting an ester group with a hydroxy group
    • 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
    • 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
    • C10L1/04Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons
    • C10L1/08Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons for compression ignition
    • 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
    • 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

Abstract

FIELD: waste disposal.SUBSTANCE: invention relates to the field of disposal of liquid industrial waste containing high concentrations of vegetable or animal fats with their subsequent preparation for the production of biodiesel, and can be used in municipal services and for industrial enterprises, in the industrial wastewater of which there is a high content of vegetable or animal fats, unacceptable for subsequent biological treatment of wastewater or its release into the city sewer network or water bodies. The method of separating fatty mass from wastewater and its preparation for the production of biodiesel includes the flow of wastewater after mechanical treatment to the flotation unit with the formation of flotation sludge, the flow of flotation sludge into the storage tank - homogenizer, which also receives the fatty mass from the shop or on-site grease catcher, the flow of fat mass into the macerator, the flow of homogeneous fat mass from the macerator into the melting pipe, in which the fat mass is heated and fed further to the tricanter, in which the fat mass is divided into three components - centrate, sediment, fat, the separated fat phase is fed into the separator, then, optionally, the fat is fed to the fat mass processing unit and entering the biodiesel production unit, where alcohol, catalyst and sorbent are additionally dosed, biodiesel and glycerin are formed at the outlet of the unit.EFFECT: invention improves the environmental safety of production, to reduce the operating costs of enterprises for the utilization of fatty mass, to transform production waste into a secondary material resource (SMR) - a resource for the production of biodiesel.5 cl, 1 dwg

Description

Заявленный способ относится к области утилизации жидких отходов производств, содержащих высокие концентрации растительных или животных жиров с их последующей подготовкой для получения биодизеля.The claimed method relates to the field of disposal of liquid industrial waste containing high concentrations of vegetable or animal fats with their subsequent preparation for biodiesel production.

В производственных сточных водах предприятий различных отраслей промышленности присутствуют высокие концентрации жиров (животного или растительного происхождения- масла), например:Industrial wastewater from enterprises of various industries contains high concentrations of fats (animal or vegetable origin - oils), for example:

- сточные воды кожевенных заводов содержат до 1700 мг/л (среднее значение 550 мг/л);- wastewater from tanneries contains up to 1700 mg / l (average value 550 mg / l);

- сточные воды рыбоперерабатывающих предприятий содержат до 1940 мг/л, в общем стоке 1800 мг/л;- wastewater from fish processing enterprises contains up to 1940 mg / l, in the total effluent 1800 mg / l;

- сточные вод масло-жировой промышленности содержат в общем стоке 1000 мг/л;- wastewater from the oil and fat industry contains 1000 mg / l in the total effluent;

- сточные воды предприятий парфюмерно-косметической промышленности содержат 775 мг/л;- waste water from enterprises of the perfumery and cosmetic industry contains 775 mg / l;

- сточные воды предприятий мясной промышленности содержат до 1000 мг/л- waste water from meat industry enterprises contains up to 1000 mg / l

Допустимые концентрации жиров для биологической очистки сточных вод, в зависимости от технологической схемы, составляют 50-100 мг/л, следовательно, эти вещества необходимо выделять из сточных вод, как правило этот ценный продукт как отход производства вывозится на полигоны. В масштабе страны количество жиров, как отходов производств составляет не менее 1600 т/сут. (584000 т/год).The permissible concentration of fats for biological wastewater treatment, depending on the technological scheme, is 50-100 mg / l, therefore, these substances must be separated from wastewater, as a rule, this valuable product is taken to landfills as a production waste. On a national scale, the amount of fats as industrial waste is at least 1600 t / day. (584,000 tons / year).

На сегодняшний день имеются технологии, позволяющие перерабатывать жиры растительного и животного происхождения в биодизельное топливо, однако, для того, чтобы рассматривать отход производства - жиромассу, выделенную из сточных вод как BMP для получения биодизельного топлива, необходимо разработать технологию подготовки выделенной жиромассы для дальнейшей переэтерификации.Today, there are technologies that make it possible to process fats of plant and animal origin into biodiesel fuel, however, in order to consider production waste - fatty mass separated from wastewater as BMP for biodiesel fuel production, it is necessary to develop a technology for preparing the separated fatty mass for further transesterification.

Известны традиционные способы переработки чистых растительных масел или животных жиров в сложные эфиры жирных кислот и низкомолекулярных спиртов путем проведения реакции переэтерификации с метанолом или этанолом, при этом реакцию проводят с использованием щелочного катализатора [Biodiesel production from oils and fats with high free fatty acids. / M. Canakci, J.V. Gerpen. // Trans ASAE. - 2001 - Vol. 44, No. 6. - P. 1429-1436., патент RU 2632671, опубл. 09.10.2017; патент RU 2538647, опубл. 10.01.2015; патент RU 2404230, опубл. 20.11.2010]. Однако, эти способы предусматривают использование чистого продукта и не могут быть применены непосредственно к отходам производства. Таким образом, жиры как растительного, так и животного происхождения, содержащиеся в производственных сточных водах должны быть извлечены и подготовлены как BMP. Наиболее важным показателем жиросодержащих отходов является кислотное число жира, определяющее концентрацию свободных жирных кислот. Известно, что для достижения высокого выхода продуктов переэтерификации максимальная концентрация жирных кислот в сырье не должна превышать 0,5-1% мас., Повышенное содержание жирных кислот способствует омылению жиров, в результате чего не только нейтрализуется катализатор, но и значительно затрудняется последующая сепарация продуктов реакции переэтерификации.Known traditional methods of processing pure vegetable oils or animal fats into esters of fatty acids and low molecular weight alcohols by carrying out a transesterification reaction with methanol or ethanol, while the reaction is carried out using an alkaline catalyst [Biodiesel production from oils and fats with high free fatty acids. / M. Canakci, J.V. Gerpen. // Trans ASAE. - 2001 - Vol. 44, No. 6. - P. 1429-1436., Patent RU 2632671, publ. 10/09/2017; patent RU 2538647, publ. 01/10/2015; patent RU 2404230, publ. 20.11.2010]. However, these methods involve the use of a pure product and cannot be applied directly to production waste. Thus, both vegetable and animal fats contained in industrial wastewater must be recovered and treated as BMP. The most important indicator of fatty waste is the acid number of fat, which determines the concentration of free fatty acids. It is known that in order to achieve a high yield of transesterification products, the maximum concentration of fatty acids in the raw material should not exceed 0.5-1% wt., The increased content of fatty acids promotes saponification of fats, as a result of which not only the catalyst is neutralized, but also the subsequent separation of products is significantly hampered transesterification reactions.

Из уровня техники известен способ снижения кислотного числа жира посредством его нейтрализации с необходимым количеством NaOH. Нейтрализацию проводили при температуре 50°С в течение 15 минут при постоянном перемешивании. После нейтрализации жир, содержащий мыла и остатки щелочи, направляли на промывку 10%-м раствором соли и воды с соблюдением соотношения жира и раствора 1:1. При этом промывка солевым раствором осуществлялась 1 раз, водой 2 раза (температура воды 90-95°С) общей продолжительностью 90 минут. Промывные растворы от жира отделяли методом отстаивания. Из выделенного жира удаляли остатки воды посредством кратковременного испарения при его перемешивании. Очищенный жир был направлен на переэтерификацию с добавлением 25% этанола 96%-го, катализатора - 0,75% сухой щелочи NaOH с поддержанием температуры 60°С продолжительностью 60 минут.(Способ получения биодизеля из жиросодержащих рыбных отходов методом проведения реакции переэтерефикации) Чан Ньюнг Тхи, М.Д. Мукатова, Н.А. Киричко ISSN 2073-5529. Вестник АГТУ (рыбное хозяйство) 2011. №1).The prior art discloses a method for reducing the acid number of fat by neutralizing it with the required amount of NaOH. Neutralization was carried out at a temperature of 50 ° C for 15 minutes with constant stirring. After neutralization, the fat containing soaps and alkali residues was sent for washing with a 10% solution of salt and water in compliance with the ratio of fat to solution 1: 1. In this case, washing with saline was carried out 1 time, with water 2 times (water temperature 90-95 ° C) for a total duration of 90 minutes. The washing solutions were separated from the fat by settling. The remaining water was removed from the separated fat by short-term evaporation while stirring it. The purified fat was sent for transesterification with the addition of 25% ethanol 96%, catalyst - 0.75% dry alkali NaOH with a temperature maintenance of 60 ° C for 60 minutes. (Method of producing biodiesel from fat-containing fish waste by the method of transesterification reaction) Chan Nyung Thi, M.D. Mukatova, N.A. Kirichko ISSN 2073-5529. Bulletin of ASTU (fisheries) 2011. No. 1).

Данный способ позволяет получить биодизель из жира внутренних органов сайки. Установлено, что биодизель из жира рыбы имеет высокую температуру вспышки - 120°С, низкую вязкость - 5,0 мм2/с, что соответствует требованиям ГОСТ Р 52368-2005 «Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия».This method makes it possible to obtain biodiesel from the fat of the internal organs of the crust. It was found that biodiesel from fish oil has a high flash point - 120 ° C, low viscosity - 5.0 mm2 / s, which meets the requirements of GOST R 52368-2005 “Diesel fuel EURO. Technical conditions ".

Недостатком данного способа является отсутствие устройств, обеспечивающих возможность выделения жиросодержащей массы из сточных вод. Также данные способ предполагает нейтрализацию жирных кислот и вывод их из состава жиросодержащей массы, что снижает возможное количество получаемого биодизеля.The disadvantage of this method is the lack of devices that provide the possibility of separating the fat-containing mass from wastewater. Also, this method involves the neutralization of fatty acids and their removal from the composition of the fat-containing mass, which reduces the possible amount of biodiesel produced.

Известен способ переработки жиросодержащих отходов растительного происхождения (растительных масел), проведением одностадийной операции, включающей совмещенные кислотно-катализируемые реакции этерификации свободных жирных кислот и переэтерификации триглицеридов этанолом с получением этиловых эфиров жирных кислот. Реакции проводят при температуре 70-75°С и с использованием серной кислоты в качестве катализатора, ее концентрация устанавливается в диапазоне 1,5-2% мас., при массовом отношении триглицериды: спирт от 1:6 до 1:10 и при содержании воды в этаноле до 3,8% мас. Содержание свободных жирных кислот в сырье может колебаться в пределах от 0 до 40% мас. Реакции этерификации и переэтерификации проводят в одном аппарате и в одну стадию. Отличительной особенностью предлагаемого процесса является проведение его в гомогенизированных системах, с использованием в качестве гомогенизатора смесей сложных эфиров спиртов и жирных кислот, в составе которых содержится не менее 50% полиненасыщенных углеводородных радикалов с количеством двойных связей две или более (патент RU 2720410 «Способ получения сложных эфиров жирных кислот и этанола из жиросодержащих отходов», опубликован 29.04.2020).A known method of processing fat-containing plant waste (vegetable oils), carrying out a one-stage operation, including combined acid-catalyzed reactions of esterification of free fatty acids and transesterification of triglycerides with ethanol to obtain ethyl esters of fatty acids. The reactions are carried out at a temperature of 70-75 ° C and using sulfuric acid as a catalyst, its concentration is set in the range of 1.5-2% wt., With a mass ratio of triglycerides: alcohol from 1: 6 to 1:10 and with a water content in ethanol up to 3.8% wt. The content of free fatty acids in raw materials can range from 0 to 40% wt. The esterification and transesterification reactions are carried out in one apparatus and in one stage. A distinctive feature of the proposed process is its carrying out in homogenized systems, using as a homogenizer mixtures of esters of alcohols and fatty acids, which contain at least 50% of polyunsaturated hydrocarbon radicals with two or more double bonds (patent RU 2720410 "Method for producing complex esters of fatty acids and ethanol from fat-containing waste ”, published on 29.04.2020).

Данное изобретение обеспечивает переработку жиросодержащих отходов с примесью свободных жирных кислот, при совмещении реакции этерификации и переэтерификации и получении за одну стадию эфиры жирных кислот и этанола с выходом не менее 95% и реакционным временем до 12 часов вместо 40-96 часов, однако для достижения заявляемого эффекта рассматриваемый аналог обладает недостатком, которым можно считать отсутствие устройств, обеспечивающих возможность выделения жиросодержащей массы из сточных вод и ее подготовки к совмещенной реакции этерификации и переэтерификации.This invention provides for the processing of fat-containing waste with an admixture of free fatty acids, when combining the reaction of esterification and transesterification and obtaining in one stage esters of fatty acids and ethanol with a yield of at least 95% and a reaction time of up to 12 hours instead of 40-96 hours, however, to achieve the claimed effect, the analogue under consideration has a disadvantage, which can be considered the absence of devices that provide the possibility of separating a fat-containing mass from wastewater and preparing it for the combined reaction of esterification and transesterification.

Известен способ получения биодизельного топлива. Способ предусматривает предварительную обработку мезопелагических рыб с получением липидов, трансэстерификацию полученных липидов и отделение получившегося биодизельного топлива. Из выловленных рыб механическим способом формируют биомассу. Затем прессованием получают рыбий жир, который подвергают ферментативному гидролизу в присутствии протеазы. Полученный продукт фильтруют с отделением липидов. Трансэстерификацию полученных липидов проводят обезвоженным раствором метилата калия или натрия в метаноле (патент RU 2404230 «Способ получения биодизельного топлива», опубликован 20.11.2010).A known method for producing biodiesel fuel. The method provides for pretreatment of mesopelagic fish to obtain lipids, transesterification of the obtained lipids and separation of the resulting biodiesel fuel. The caught fish is mechanically formed into biomass. Then fish oil is obtained by pressing, which is subjected to enzymatic hydrolysis in the presence of a protease. The resulting product is filtered to separate the lipids. Transesterification of the obtained lipids is carried out with a dehydrated solution of potassium or sodium methoxide in methanol (patent RU 2404230 "Method for producing biodiesel fuel", published on November 20, 2010).

Изобретение позволяет получить биодизельное топливо, которое можно использовать в автотранспорте в зимних условиях.The invention allows to obtain biodiesel fuel, which can be used in vehicles in winter conditions.

Недостатком данного аналога, не позволяющим его использовать в заявляемом способе, является то, что ферменты быстро теряют свою активность, целесообразно использовать ферменты, иммобилизованные на носителе, но они проявляют меньшую активность, по сравнению с чистыми ферментами, так же в каждом конкретном случае необходимо подбирать фермент. Также данный способ не учитывает процессы подготовки и извлечения жиров из производственных сточных вод.The disadvantage of this analogue, which does not allow it to be used in the claimed method, is that the enzymes quickly lose their activity, it is advisable to use enzymes immobilized on the carrier, but they show less activity compared to pure enzymes, it is also necessary to select enzyme. Also, this method does not take into account the processes of preparation and extraction of fats from industrial wastewater.

Известен метод переработки жиромассы с целью получения технического жира («Утилизации жиросодержащих осадков сточных вод мясокомбината "РКЗ-Тавр" К.О. Оковитая, международный научный журнал «Инновационная наука» №5/2016 ISSN 2410-6070), принятый заявителем за прототип по наибольшему количеству сходных существенных признаков, направленных на обработку жиромассы, выделенной из производственных сточных вод: использовании устройств для реализации процессов нагрева жиромассы, отделения твердых веществ, сепарировании.A known method of processing fat mass in order to obtain technical fat ("Utilization of fat-containing wastewater sludge from the meat-packing plant" RKZ-Tavr "K.O. Okovitaya, international scientific journal" Innovative Science "No. 5/2016 ISSN 2410-6070), adopted by the applicant for a prototype on the greatest number of similar essential features aimed at treating fatty mass separated from industrial wastewater: using devices to implement the processes of heating fatty mass, separating solids, and separation.

Согласно данному методу, предусматривается подготовка уловленного жира из сточных вод мясокомбината для переработки в товарный продукт, для этого уловленный в жироловках жир поступает в отстойник-декантатор, где происходит дальнейшее отстаивание и отделение жира от сточной воды и взвесей. После отстойника-декантатора всплывший жирошлам направляется в бак для сбора жира, после чего направляется в непрерывно действующую установку для вытопки жира. Массу нагревают до 70-80°С, а затем при помощи вакуум-насоса при остаточном давлении 90 кПа закачивают в напорный бачок. После заполнения напорного бачка открывают задвижку, и жировая масса самотеком поступает в грязеотделитель, в качестве которого используют отстойник жира ОЖ-1,6. Внутри грязеотделителя смонтирован фильтр. Массу в грязеотделителе нагревают, подавая пар в рубашку аппарата в течение 2-3 ч. По истечении этого времени открывают трехходовой кран и жировую массу при температуре 60-70°С с помощью насоса направляют в центрифугу ОГШ-321К-01 для дальнейшего отделения твердых веществ. Очищенная жироводная эмульсия из центрифуги самотеком поступает в машину АВЖ-245, где происходит окончательная тепловая обработка острым паром, подаваемым под давлением 0,2-0,3 МПа, далее жир очищают на сепараторах. Очищенный жир перекачивают в сборники, откуда его затаривают в бочки или насосом направляют в автоцистерну для транспортирования наливным способом. Жир, полученный из жировой массы производственных стоков, имеет темный цвет, резкий специфический запах, высокое кислотное число, и относится к техническому жиру III сорта.According to this method, it is envisaged to prepare the captured fat from the wastewater of the meat processing plant for processing into a marketable product, for this, the fat captured in the grease traps enters the decanter settler, where further settling and separation of fat from waste water and suspensions takes place. After the decanter settler, the floating fat sludge is sent to the fat collection tank, after which it is sent to a continuously operating installation for fat melting. The mass is heated to 70-80 ° C and then pumped into the pressure tank using a vacuum pump at a residual pressure of 90 kPa. After filling the pressure tank, the valve is opened, and the fat mass flows by gravity into the dirt separator, which is used as a fat sump OZH-1.6. A filter is mounted inside the dirt separator. The mass in the dirt separator is heated by supplying steam to the jacket of the apparatus for 2-3 hours.After this time, a three-way valve is opened and the fat mass at a temperature of 60-70 ° C is sent to the OGSh-321K-01 centrifuge with a pump for further separation of solids ... The purified fat-water emulsion from the centrifuge is fed by gravity into the AVZH-245 machine, where the final heat treatment with live steam supplied under a pressure of 0.2-0.3 MPa takes place, then the fat is purified on separators. The refined fat is pumped into collectors, from where it is packed into barrels or pumped into a tanker truck for bulk transportation. The fat obtained from the fat mass of industrial effluents has a dark color, a pungent specific odor, a high acid number, and belongs to grade III technical fat.

Обработка полученных жиросодержащих осадков в грязеотделителе, центрифуге, сепараторе, машине для вытопки жира АВЖ-245, позволяет получить технический жир и экологизировать производство.The processing of the obtained fat-containing sediments in a dirt separator, centrifuge, separator, machine for melting fat AVZH-245, allows you to get technical fat and green production.

Общими для заявленного и известного способов являются признаки: нагрев жиромассы, отделения твердых веществ, очистка в сепараторе.Common to the claimed and known methods are the following: heating the fat mass, separating solids, cleaning in a separator.

Недостатком принятого за прототип, известного метода, не позволяющим добиться заявляемого технического решения является отсутствие устройств, направленных на снижение концентрации свободных жирных кислот в жиромассе и возможности реализации полной подготовки жиромассы как BMP для получения биодизельного топлива.The disadvantage of the known method adopted for the prototype, which does not allow achieving the proposed technical solution, is the absence of devices aimed at reducing the concentration of free fatty acids in the fat mass and the possibility of realizing the complete preparation of the fat mass as BMP for producing biodiesel fuel.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение является повышение экологической безопасности производств, снижение эксплуатационных расходов предприятий на утилизацию жиромассы, трансформация отхода производства в ресурс для производства биодизеля.The task to be solved by the claimed technical solution is to increase the environmental safety of production, reduce the operating costs of enterprises for the utilization of fatty mass, transform the waste into a resource for the production of biodiesel.

Данная задача решается за счет того, что заявленный способ выделения жиромассы из сточных вод и ее подготовки для производства биодизеля осуществляется при помощи устройства концентрирования жиров из сточных вод (жироловки, флотаторы), усреднителя, мацератора, плавильной трубки, трикантера, сепаратора, узла реагентной обработки жиромассы (при содержании свободных жирных кислот в жиромассе от 1% до 40% мас.), установка по производству биодизеля, узел подготовки и дозирования спирта, щелочного реагента, кислотного реагента, трубопроводов и оборудования для подачи жиромассы на сооружения.This problem is solved due to the fact that the claimed method of separating fat from wastewater and its preparation for the production of biodiesel is carried out using a device for concentrating fats from wastewater (grease traps, flotation devices), an equalizer, a macerator, a melting tube, a tricanter, a separator, a reagent treatment unit fat mass (with the content of free fatty acids in the fat mass from 1% to 40% wt.), a biodiesel production unit, a unit for preparation and dosing of alcohol, an alkaline reagent, an acid reagent, pipelines and equipment for feeding the fat mass to structures.

При подготовке жиросодержащего стока для производства биодизеля при концентрации жирных кислот в жиромассе от 1% до 40% мас. может использоваться узел реагентной обработки жиромассы, включающий этерификацию свободных жирных кислот с раствором серной кислоты.When preparing a fat-containing runoff for the production of biodiesel at a concentration of fatty acids in the fat mass from 1% to 40% wt. a unit for reagent treatment of fatty mass can be used, including the esterification of free fatty acids with a solution of sulfuric acid.

При подготовке жиросодержащего стока для производства биодизеля при концентрации жирных кислот от 1% до 10% мас. может использоваться узел выделения жирных кислот из жира методом экстракции.When preparing a fat-containing effluent for the production of biodiesel at a fatty acid concentration of 1% to 10% wt. can be used for the separation of fatty acids from fat by the extraction method.

При подготовке жиросодержащего стока для производства биодизеля при наличии узла выделения жирных кислот из жира методом экстракции может использоваться узел кислотной этерификации выделенных жирных кислот и узел щелочной переэтерификации нейтрального жира.When preparing a fat-containing effluent for the production of biodiesel in the presence of a unit for the separation of fatty acids from fat by the extraction method, an acid esterification unit of the separated fatty acids and an alkaline transesterification unit of neutral fat can be used.

При подготовке жиросодержащего стока для производства биодизеля при наличии узла выделения жирных кислот из жира методом экстракции может использоваться щелочной переэтерификации нейтрального жира и узел получения моющих средств из выделенных жирных кислот.When preparing a fat-containing effluent for the production of biodiesel in the presence of a unit for the separation of fatty acids from fat by the extraction method, alkaline transesterification of neutral fat and a unit for obtaining detergents from the separated fatty acids can be used.

Проведенные патентные исследования показали, что ни в патентной, ни в научно-технической литературе нет сведений о техническом решении, предложенном в формуле изобретения, что дает основание утверждать, что предлагаемое техническое решение отвечает критерию патентоспособности «новизна».The conducted patent research showed that neither in the patent nor in the scientific and technical literature there is no information about the technical solution proposed in the claims, which gives grounds to assert that the proposed technical solution meets the criterion of patentability "novelty".

Сравнительный анализ устройств, которые используются в известных технических решениях и в том числе в прототипе, показал на существенные признаки, отличающие предлагаемое решение.Comparative analysis of devices that are used in known technical solutions, including the prototype, showed essential features that distinguish the proposed solution.

Преимущества, которые достигаются, свидетельствуют о том, что задачи, которые решаются, выполнены на изобретательском уровне, поскольку они не вытекают, явно, из известных в данной области техники решений и поэтому отвечают критерию патентоспособности «изобретательский уровень».The advantages that are achieved indicate that the tasks that are being solved are performed at an inventive level, since they do not obviously follow from the solutions known in the art and therefore meet the patentability criterion "inventive step".

Заявленный способ подготовки жиромассы производственных сточных вод поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена технологическая схема подготовки жиромассы производственных сточных вод в соответствие с заявляемым способом.The claimed method for preparing the fat mass of industrial wastewater is illustrated by a drawing, where in FIG. 1 shows a technological scheme for the preparation of industrial wastewater fat mass in accordance with the claimed method.

Обозначения позиций на чертежах, следующие:The designations of the positions in the drawings are as follows:

1 - реагентный флотатор (установка флотации);1 - reagent flotation device (flotation unit);

2 - накопитель осадка;2 - sediment accumulator;

2.1 - мешалка;2.1 - stirrer;

2.2 - насос подачи жирового стока на переработку;2.2 - pump for supplying fat waste for processing;

3 - цеховая и внутриплощадочная жироловка;3 - shop and on-site grease trap;

4 - мацератор;4 - macerator;

5 - плавильная труба;5 - melting pipe;

6 - парогенератор;6 - steam generator;

7 - трикантер;7 - tricanter;

7.1 - контейнер для кека;7.1 - cake container;

7.2 - насос подачи жирового стока на сепаратор;7.2 - pump for supplying fat drain to the separator;

8 - сепаратор;8 - separator;

8.1 - трубопровод подачи сточных вод с низким содержанием жирных кислот;8.1 - pipeline for supplying wastewater with a low content of fatty acids;

8.2 - трубопровод подачи сточных вод с высоким содержанием жирных кислот;8.2 - pipeline for supplying waste water with a high content of fatty acids;

9 - узел реагентной обработки жиромассы с содержанием свободных жирных кислот (при содержании свободных жирных кислот в жиромассе от 1% до 40% мас.);9 - unit for reagent treatment of fatty mass with a content of free fatty acids (when the content of free fatty acids in fatty mass is from 1% to 40% by weight);

10 - узел приготовления реагента;10 - reagent preparation unit;

11 - установка производства биодизеля;11 - biodiesel production unit;

12 - узел дозирования метанола/этанола;12 - unit for dosing methanol / ethanol;

13 - узел дозирования катализатора;13 - catalyst dosing unit;

14 - узел дозирования сорбента;14 - unit for dosing sorbent;

15 - биологические очистные сооружения.15 - biological treatment facilities.

Способ реализуется следующим образом: производственные сточные воды после механической очистки, поступают на установку флотации (реагентный флотатор) (1), где производится выделение жиромассы, взвешенных веществ, органических примесей и пр., образуя флотошлам влажностью 97-96%. Осветленная вода подается на дальнейшую биологическую очистку в биологические очистные сооружения (15), а флотошлам поступает в резервуар накопитель - усреднитель (накопитель осадка) (2), в который также поступает жиромасса из цехового или внутриплощадочного жироуловителя (жироловка) (3), а также другие жировые потоки с производства, в накопителе-усреднителе происходит усреднение концентрации жиромассы из резервуара накопителя-усреднителя, жиромасса влажностью 97-96% поступает в мацератор (4), в котором происходит измельчение грубодисперсных примесей, из мацератора однородная жиромасса поступает в плавильную трубу (5), в которой за счет прямой инжекции водяного пара, из установленного парогенератора (6), жиромасса нагревается до 90°С и поступает далее в трикантер (7), в котором происходит разделение жиромассы на три составляющие части - фугат, осадок, жир, при этом фугат поступает в голову сооружений по очистке производственных сточных вод, осадок выгружается в контейнеры для кека (7.1) для дальнейшей утилизации на полигоны промышленных отходов.The method is implemented as follows: industrial wastewater after mechanical treatment is fed to the flotation unit (reagent flotation device) (1), where fatty mass, suspended solids, organic impurities, etc. are separated, forming flotation sludge with a moisture content of 97-96%. Clarified water is supplied for further biological treatment to biological treatment facilities (15), and flotation sludge enters the storage tank - homogenizer (sediment accumulator) (2), which also receives fat mass from the shop or on-site grease catcher (grease trap) (3), as well as other fat streams from production, in the accumulator-homogenizer the concentration of fat mass is averaged from the reservoir of the accumulator-homogenizer, fat mass with a moisture content of 97-96% enters the macerator (4), in which coarse impurities are crushed, from the macerator the homogeneous fat mass enters the melting pipe (5 ), in which, due to direct injection of water vapor, from the installed steam generator (6), the fat mass is heated to 90 ° C and enters the tricanter (7), in which the fat mass is divided into three constituent parts - centrate, sediment, fat, at In this case, the centrate enters the head of industrial wastewater treatment plants, the sludge is discharged into containers for cake (7.1 ) for further disposal at industrial waste landfills.

Выделенная жировая фаза, насосом (7.2) подается в сепаратор (8), в котором жир отделяется от взвешенных частиц, и обезвоживается до влажности не более 1%. При наличии в жировой массе свободных жирных кислот не более 1% по мас., она через трубопровод (8.1) поступает в установку по производству биодизеля (11), куда дополнительно дозируется метанол/этанол, т.е. спирт (12), катализатор едкий калий (13) и сорбент (14), на выходе из установки образуются биодизель, а также глицерин, который в дальнейшем утилизируется.The separated fat phase is pumped (7.2) into the separator (8), in which the fat is separated from suspended particles and dehydrated to a moisture content of no more than 1%. If the fat mass contains no more than 1 wt% free fatty acids, it is fed through the pipeline (8.1) to the biodiesel production unit (11), where methanol / ethanol is additionally dosed, i.e. alcohol (12), caustic potassium catalyst (13) and sorbent (14), biodiesel is formed at the outlet of the unit, as well as glycerin, which is further utilized.

При наличии в выделенном из сепаратора жире свободных жирных кислот от 1% до 40% мае., жир, перед поступлением в установку по производству биодизеля, поступает по трубопроводу (8.2) в узел обработки жиромассы (9) с содержанием свободных жирных кислот, в котором происходит снижение концентрации свободных жирных кислот по одному из следующих приемов:In the presence of free fatty acids in the fat separated from the separator from 1% to 40% wt., The fat, before entering the biodiesel production unit, enters through the pipeline (8.2) to the fat mass processing unit (9) containing free fatty acids, in which there is a decrease in the concentration of free fatty acids in one of the following ways:

- при концентрации жирных кислот в жиромассе от 1% до 40% мас. может использоваться узел реагентной обработки жиромассы (10), включающий этерификацию свободных жирных кислот с раствором серной кислоты;- when the concentration of fatty acids in the fat mass is from 1% to 40% wt. a unit for reagent treatment of fatty mass (10) can be used, including the esterification of free fatty acids with a solution of sulfuric acid;

- при концентрации жирных кислот от 1% до 10% мас. может использоваться узел выделения жирных кислот из жира методом экстракции (10), при этом после экстрагирования, могут использоваться узлы: кислотной этерификации выделенных жирных кислот, щелочной переэтерификации нейтрального жира, щелочной переэтерификации нейтрального жира, получения моющих средств из выделенных жирных кислот.- at a concentration of fatty acids from 1% to 10% wt. a unit for separating fatty acids from fat by the extraction method (10) can be used, while after extraction, units can be used: acid esterification of isolated fatty acids, alkaline transesterification of neutral fat, alkaline transesterification of neutral fat, obtaining detergents from isolated fatty acids.

Claims (5)

1. Способ выделения жиромассы из сточных вод и ее подготовки для производства биодизеля, предусматривающий поступление сточных вод после механической очистки на установку флотации с образованием флотошлама, поступление флотошлама в резервуар накопитель - усреднитель, в который также поступает жиромасса из цехового или внутриплощадочного жироуловителя, поступление жиромассы в мацератор, поступление однородной жиромассы из мацератора в плавильную трубу, в которой жиромасса нагревается и поступает далее в трикантер, в котором происходит разделение жиромассы на три составляющие части - фугат, осадок, жир, подачу выделенной жировой фазы в сепаратор, затем необязательно подачу жира в узел обработки жиромассы и поступление в установку по производству биодизеля, куда дополнительно дозируется спирт, катализатор и сорбент, на выходе из установки образуются биодизель, а также глицерин.1. A method of separating fat mass from wastewater and its preparation for the production of biodiesel, providing for the flow of waste water after mechanical treatment to the flotation unit with the formation of flotation sludge, the flow of flotation sludge into the storage tank - homogenizer, which also receives the fat mass from the shop or on-site grease catcher, the flow of fat mass into the macerator, the flow of homogeneous fat mass from the macerator into the melting pipe, in which the fat mass is heated and fed further into the tricanter, in which the fat mass is divided into three components - centrate, sediment, fat, the separated fat phase is fed into the separator, then, optionally, the fat is fed to a fat mass processing unit and entering the biodiesel production unit, where alcohol, catalyst and sorbent are additionally dosed, biodiesel and glycerin are formed at the outlet of the unit. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при концентрации жирных кислот в жиромассе от 1 до 40 мас.% используется узел реагентной обработки жиромассы, включающий этерификацию свободных жирных кислот с раствором серной кислоты.2. The method according to claim 1, characterized in that when the concentration of fatty acids in the fat mass is from 1 to 40 wt%, a unit for reagent treatment of fat mass is used, including the esterification of free fatty acids with a solution of sulfuric acid. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при концентрации жирных кислот в жиромассе от 1 до 10 мас.% узел реагентной обработки жиромассы представляет собой узел выделения жирных кислот из жира методом экстракции.3. The method according to claim 1, characterized in that when the concentration of fatty acids in the fat mass is from 1 to 10 wt%, the unit for reagent treatment of the fat mass is a unit for separating fatty acids from fat by the extraction method. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используется узел кислотной этерификации выделенных жирных кислот и узел щелочной переэтерификации нейтрального жира.4. The method according to claim 3, characterized in that an acid esterification unit of the isolated fatty acids and an alkaline transesterification unit of neutral fat are used. 5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используется узел щелочной переэтерификации нейтрального жира и узел получения моющих средств из выделенных жирных кислот.5. The method according to claim 3, characterized in that a unit for alkaline transesterification of neutral fat and a unit for obtaining detergents from the separated fatty acids are used.
RU2020127539A 2020-08-18 2020-08-18 Method for separating fatty mass from wastewater and preparing it for biodiesel production RU2749371C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127539A RU2749371C1 (en) 2020-08-18 2020-08-18 Method for separating fatty mass from wastewater and preparing it for biodiesel production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127539A RU2749371C1 (en) 2020-08-18 2020-08-18 Method for separating fatty mass from wastewater and preparing it for biodiesel production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2749371C1 true RU2749371C1 (en) 2021-06-09

Family

ID=76301673

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020127539A RU2749371C1 (en) 2020-08-18 2020-08-18 Method for separating fatty mass from wastewater and preparing it for biodiesel production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2749371C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2538647C1 (en) * 2013-12-18 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" Method of obtaining biodiesel fuel
RU2632671C2 (en) * 2015-06-10 2017-10-09 Общество С Ограниченной Ответственностью "Дизель Для Агропрома" (Ооо "Дизагро") Method for obtaining biodiesel fuel - alkyl esters of fatty acids

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2538647C1 (en) * 2013-12-18 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" Method of obtaining biodiesel fuel
RU2632671C2 (en) * 2015-06-10 2017-10-09 Общество С Ограниченной Ответственностью "Дизель Для Агропрома" (Ооо "Дизагро") Method for obtaining biodiesel fuel - alkyl esters of fatty acids

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. Canakci et al. "Biodiesel production from oils and fats with high free fatty acids" Trans ASAE, 2001, 44, n 6, P. 1429-1436. *
Д.Г.Горохов и др. "Переработка жировых отходов в биодизельное топливо. Принципиальная технологическая схема" Все о мясе, 2, 2009, с. 45-47. *
Оковитая К.О. "Утилизация жиросодержащих осадков сточных вод мясокомбината "РКЗ-Тавр"" международный научный журнал "Инновационная наука" n 5, 2016. *
Оковитая К.О. "Утилизация жиросодержащих осадков сточных вод мясокомбината "РКЗ-Тавр"" международный научный журнал "Инновационная наука" n 5, 2016. M. Canakci et al. "Biodiesel production from oils and fats with high free fatty acids" Trans ASAE, 2001, 44, n 6, P. 1429-1436. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2597183C (en) Production of biodiesel and glycerin from high free fatty acid feedstocks
US7871448B2 (en) Production of biodiesel and glycerin from high free fatty acid feedstocks
CN102295997B (en) Processing method and system of kitchen waste grease
US20050204612A1 (en) Method and device for producing biodiesel
JP4577911B2 (en) Animal and vegetable oil waste liquid recycling system
AU2017336246B2 (en) Water treatment of lipid material
US7790044B2 (en) Method and apparatus for separation of chemical materials from feces
RU2749371C1 (en) Method for separating fatty mass from wastewater and preparing it for biodiesel production
US20140005424A1 (en) Production of Biodiesel and Glycerin from High Free Fatty Acid Feedstocks
US20170314047A1 (en) Method for the production of alkyl esters
CN1923962A (en) Technology of producing organism diesel oil utilizing city swill industrialization
JP6979656B2 (en) Methane fermentation method, methane fermentation system, waste recycling method and waste recycling system
JP2023085043A (en) Methane fermentation method, methane fermentation accelerant and method for manufacture thereof
CN109052832A (en) The processing method of the waste water generated during Preparation of biodiesel from waste oils
NZ752151B2 (en) Water treatment of lipid material
TW201432044A (en) A process for producing biodiesel from natural oil and a system thereof

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210928

Effective date: 20210928