SK287202B6 - Fuel mixture - Google Patents
Fuel mixture Download PDFInfo
- Publication number
- SK287202B6 SK287202B6 SK71-2006A SK712006A SK287202B6 SK 287202 B6 SK287202 B6 SK 287202B6 SK 712006 A SK712006 A SK 712006A SK 287202 B6 SK287202 B6 SK 287202B6
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- glycerol
- production
- fuel
- methyl ester
- methanol
- Prior art date
Links
Landscapes
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Oblasť technikyTechnical field
Vynález sa týka palivovej zmesi najmä do cementárskych rotačných pecí, pecných agregátov na výrobu skla, výrobkov zo skla a na báze skla, smaltov, glazúr, na výrobu vápna, sadrových a anhydritových spojív, dekarbonizáciu sideritu, dehydratáciu, dehydroxiláciu a výpal hydroxidov hliníka, kalcináciu A12O3, magnezitového slinku a výrobkov z neho, magnéziovospinelových, magnéziovochromitých a iných výrobkov na báze MgO a jeho zlúčenín, šamotových, sillimanitových, mullitových, korundových a dinasových výrobkov, žiaruvzdorných materiálov a tvaroviek, výrobkov z taveného čadiča, hrnčiarskych výrobkov, kameninových výrobkov, porcelánu, póroviny, keramiky, keramickej krytiny, obkladov a dlažieb, tehál a tvaroviek a iných produktov silikátového a chemického priemyslu, do kúrenísk tepelných elektrární a teplární, prípadne sušiarní v daných odvetviach.The invention relates to a fuel mixture in particular for cement kilns, glass furnaces, glass and glass products, enamels, glazes, lime, gypsum and anhydrite binders, siderite decarbonisation, dehydration, dehydroxilization and aluminum hydroxide firing, calcination A1 2 O 3 , magnesite clinker and products thereof, magnesium -ospinel, magnesium-chromium and other products based on MgO and its compounds, fireclay, sillimanite, mullite, corundum and dinas products, refractory materials and fittings, products of fused basalt, pottery products, pottery products, porcelain, earthenware, ceramics, ceramic coverings, wall and floor tiles, bricks and fittings and other products of the silicate and chemical industries, for heating plants of thermal power plants and heating plants, or of drying plants in the given sectors.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Na posilnenie energetickej sebestačnosti, členské krajiny EU kladú čoraz väčší dôraz na využívanie obnoviteľných zdrojov energie. Ambicióznym cieľom EU do roku 2010 je dosiahnuť 12 %-ný podiel obnoviteľných zdrojov energie na celkovej spotrebe energie v energetike, doprave a priemyselnej výrobe v zmysle stratégie trvalo udržateľného rozvoja.To strengthen energy self-sufficiency, EU Member States are increasingly placing emphasis on the use of renewable energy sources. The EU's ambitious target for 2010 is to achieve a 12% share of renewable energy sources in total energy consumption in energy, transport and industrial production in line with the Sustainable Development Strategy.
Ďalším cieľom EÚ je redukcia emisií skleníkových plynov v období rokov 2008 - 2012 o 8 % v porovnaní s rokom 1990 v zmysle záväzku Kjótskeho protokolu, aby sa zamedzilo problémom s klimatickými zmenami spôsobujúcimi globálne otepľovanie zemskej atmosféry. Medzi skleníkové plyny patria fluorované uhľovodíky, N2O, SF6 a najmä CH4 a CO2. Metán CH4 sa tvorí a uvoľňuje vo veľkých množstvách pri rozklade organických biodegradovateľných látok uložených na skládkach komunálneho a priemyselného odpadu. Zdrojom veľkej časti oxidu uhličitého CO2 je energetika (tepelné elektrárne, teplárne, vykurovanie domácností), doprava, priemyselná činnosť, výroba stavebných spojív (cement a vápno), keramiky a skla, hutníctvo, výroba ocele.Another EU objective is to reduce greenhouse gas emissions by 8% over the period 2008-2012 compared to 1990 under the commitment of the Kyoto Protocol to avoid climate change problems causing global warming of the Earth's atmosphere. Greenhouse gases include fluorinated hydrocarbons, N 2 O, SF 6 and especially CH 4 and CO 2 . Methane CH 4 is formed and released in large quantities by the decomposition of organic biodegradable substances deposited in landfills for municipal and industrial waste. The source of much of the CO2 is energy (thermal power plants, heating plants, domestic heating), transportation, industrial activity, production of building binders (cement and lime), ceramic and glass, metals, steel production.
Jedným z riešení týchto globálnych energetických a environmentálnych problémov je využitie biomasy a odpadov s jej obsahom ako obnoviteľného zdroja energie a CO2 neutrálneho paliva v priemysle, energetike a doprave. Spaľovanie biomasy ako obnoviteľného zdroja energie je podporené aj legislatívou EU - smernicou 2001/77/EC. Veľký prínos biopalív na báze biomasy tkvie hlavne v znižovaní emisií CO2, keďže spaľovaním biopalív CO2 emisie nestúpajú, ale sú relatívne rýchlo spotrebované na vznik a rast ďalšej biomasy. Celoročne sa viaže do organickej hmoty na zemi asi 100 miliárd ton CO2, čo je asi 1/7 obsahu CO2 v ovzduší a ďalších 100 miliárd iba rastlinami „prebehne“ ako energetický zdroj pre zachovávanie ich života. Všetok CO2 viazaný v rastlinách sa však opäť skôr či neskôr do ovzdušia vracia - v menšej miere spálením, vo väčšej miere hnilobou, čím sa udržuje kolobeh CO2. Biopalivá môžu účinne nahrádzať prírodné neobnoviteľné fosílne palivá tak v priemysle, ako aj energetike a dnes už aj v doprave. Využitie biopalív v doprave podporí zníženie závislosti od ropy pri výrobe motorových palív. Podpora používania biopalív alebo iných obnoviteľných palív v doprave je právne zahrnutá v smernici č. 2003/30/ES. Indikatívne ciele využívania biopalív vyplývajúce z uvedenej smernice predstavujú 2 % na konci roka 2005 a 5,75 % na konci roka 2010, vypočítaných na základe energetického obsahu motorových palív, pričom sa predpokladá, že po roku 2010 sa podiel biopalív bude i naďalej zvyšovať. Právne predpisy v SR upravujúce oblasť energetiky už zohľadňujú všetky v súčasnosti platné právne predpisy EÚ, čo vyústilo aj do realizácie „Národného programu rozvoja biopalív“. Podľa svetových prognóz sa bude zvyšovať úloha poľnohospodárstva ako výrobcu obnoviteľných zdrojov energie.One of the solutions to these global energy and environmental problems is to use biomass and waste containing it as a renewable energy source and CO 2 neutral fuel in industry, energy and transport. The combustion of biomass as a renewable energy source is also supported by EU legislation - Directive 2001/77 / EC. Biofuel-based biofuels have a major contribution to reducing CO 2 emissions, as CO 2 emissions do not increase, but are consumed relatively quickly to generate and grow additional biomass. About 100 billion tons of CO 2 are bound to organic matter on earth all year round, which is about 1/7 of the CO 2 content in the air, and an additional 100 billion will only "pass" through the plants as an energy source to sustain their lives. However, all plant-bound CO 2 is returned to the air sooner or later - to a lesser extent by burning, to a greater extent by rotting, thus maintaining the CO 2 cycle. Biofuels can effectively replace natural non-renewable fossil fuels in both industry and energy, and now in transport. The use of biofuels in transport will promote a reduction in dependence on oil in the production of motor fuels. The promotion of the use of biofuels or other renewable fuels in transport is legally included in Directive. 2003/30 / EC. The indicative biofuel targets under the Directive are 2% at the end of 2005 and 5.75% at the end of 2010, calculated on the basis of the energy content of motor fuels, and it is expected that the share of biofuels will continue to increase after 2010. Energy legislation in the Slovak Republic already takes into account all currently valid EU legislation, which resulted in the implementation of the “National Program for the Development of Biofuels”. According to global forecasts, the role of agriculture as a producer of renewable energy sources will increase.
Takýmito biopalivami v zahraničí bežne používanými v doprave sú metanol, etanol, bionafta - metylester alebo etylester vyšších mastných kyselín z rastlinných olejov. Bioplyn skladajúci sa hlavne z metánu (60 - 70 %) a oxidu uhličitého (30 - 40 %) predstavuje hodnotné palivo a vyrába sa procesom anaeróbneho vyhrávania organických zvyškov, prebieha v nádržiach bez prístupu vzduchu, ale bioplyn má v doprave len okrajový význam, jeho potenciál je využiteľný najmä v energetike. Uvedená výroba je perspektívna hlavne pre poľnohospodárske družstvá, čističky odpadových vôd alebo skládky komunálneho odpadu, kde vzniká tzv. kalový plyn.Such biofuels commonly used in transport abroad are methanol, ethanol, biodiesel methyl ester or ethyl ester of higher fatty acids from vegetable oils. Biogas consisting mainly of methane (60-70%) and carbon dioxide (30-40%) is a valuable fuel and is produced by the process of anaerobic extraction of organic residues, takes place in tanks without access to air, but biogas is of marginal importance in transport; potential is particularly useful in the energy sector. This production is promising especially for agricultural cooperatives, sewage treatment plants or municipal waste dumps, where so-called. sludge gas.
Výroba alkoholu (metanolu a etanolu) z biomasy na technické účely je známa už od 30-tych rokov 20. storočia. Bioetanol sa vyrába z odrezkov bohatých na škrob a cukor, alebo z biomasy obsahujúcej celulózu. Viac ako 20-ročné skúsenosti s etanolom v Brazílii a USA svedčia o tom, že jeho používanie prinieslo viacero výhod nielen v doprave, ale aj v priemyselnej a sociálnej sfére. Výroba biometanolu z dreva je vo svete známa už veľmi dlho. Metanol je možné vyrobiť nielen z biomasy, ale aj z niektorých fosílnych palív ako napr. zo zemného plynu alebo z uhlia. Skúsenosti s rám majú v USA.The production of alcohol (methanol and ethanol) from biomass for technical purposes has been known since the 1930s. Bioethanol is produced from starch and sugar rich cuttings, or from cellulose-containing biomass. More than 20 years of experience with ethanol in Brazil and the US have shown that its use has brought several benefits not only in transport but also in the industrial and social spheres. The production of biomethanol from wood has been known for a long time in the world. Methanol can be produced not only from biomass, but also from some fossil fuels such as. from natural gas or coal. They have experience with the frame in the US.
V krajinách EÚ má z hľadiska biopalív najväčší potenciál bionafta, najmä pokiaľ sa zoberie do úvahy skutočnosť, že až 90 % prepravy tovarov a osôb sa v súčasnosti vykonáva dopravnými prostriedkami spaľu júcimi naftu (nákladné vozidlá, autobusy, lokomotívy, lode, traktory atď.). Navyše existuje veľký počet osobných motorových vozidiel s naftovými motormi, ktoré by taktiež mohli využívať bionaftu. V krajinách EU sa ich podiel na celkovom počte vozidiel pohybuje od 15 - 40 %.Biodiesel has the greatest potential for biofuels in the EU countries, especially considering that up to 90% of goods and passenger transport is currently carried out by means of diesel - fueled vehicles (trucks, buses, locomotives, ships, tractors, etc.) . In addition, there are a large number of diesel-powered passenger cars that could also use biodiesel. In the EU countries, their share in the total number of vehicles ranges from 15 to 40%.
Bionafta - metylester rastlinných olejov sa vyrába esterifikáciou vyšších mastných kyselín získaných z olejnín. Medzi významné olejniny v SR patrí repka olejná, slnečnica, sója, horčica a mak, pričom najvýznamnejšou olejninou v SR je jednoznačne repka olejná. Vo svete sú významnejšie olejniny sója, oliva, palma olejná a kokosovník. Produkcia oleja z rastlín je nepomeme lacnejšia v porovnaní s produkciou zo živočíchov a nezanedbateľné sú aj zdravotné a dietetické výhody, ako je napr. absencia cholesterolu pri rastlinných olejoch, preto pestovanie olejnín dodnes vykazovalo a vykazovať bude iba dynamický rast. V SR sa používa na výrobu bionafty iba olej z repky olejnej.Biodiesel - methyl ester of vegetable oils is produced by esterification of higher fatty acids derived from oilseeds. Significant oilseeds in the SR include oilseed rape, sunflower, soy, mustard and poppy, while the most important oilseed in the SR is clearly oilseed rape. Soybean, olive, oil palm and coconut are more important in the world. Oil production from plants is not less expensive compared to animal production, and health and dietary benefits such as e.g. the absence of cholesterol in vegetable oils, therefore the cultivation of oilseeds to date and will only show dynamic growth. In the SR, only oil from rapeseed is used for biodiesel production.
Obsah a zloženie repkového oleja ho predurčuje na výrobu bionafty. Repkový olej je tvorený približne z 97 % triglyceridmi, zbytok predstavujú diglyceridy a monoglyceridy, voľné mastné kyseliny atď. Triglyceridy (triacylglyceroly) sú zlúčeniny - estery glycerínu a nasýtených a nenasýtených vyšších mastných karboxylových kyselín, ktoré reprezentujú 95 - 98 % z lipidickej frakcie. Tuky a oleje obsahujú 7 - 13 % glycerínu. Repkový olej obsahuje vysoký podiel nenasýtených mastných kyselín, preto je tekutý, na rozdiel od živočíšnych tukov, kde prevažujú nasýtené mastné kyseliny a sú tuhé. O kvalite tukov a olejov rozhoduje zloženie daných mastných kyselín. Ďalej sú v repkovom oleji obsiahnuté steroly (0,3 - 0,5 %), fosfolipidy (0,05 -The content and composition of rapeseed oil makes it suitable for the production of biodiesel. Rape oil consists of approximately 97% triglycerides, the remainder being diglycerides and monoglycerides, free fatty acids, etc. Triglycerides (triacylglycerols) are compounds - esters of glycerin and saturated and unsaturated higher fatty carboxylic acids, which represent 95-98% of the lipid fraction. Fats and oils contain 7 - 13% glycerin. Rapeseed oil contains a high proportion of unsaturated fatty acids and is therefore liquid, unlike animal fats where saturated fatty acids predominate and are solid. The composition of the fatty acids determines the quality of fats and oils. Furthermore, sterols (0,3 - 0,5%), phospholipids (0,05 - 0,5%)
- 3,00 %), pigmenty (24 - 50 ppm), voľné mastné kyseliny (1-2 %), tokoferoly a dalšie sprievodné látky. Vysoký obsah pigmentov, najmä chlorofylu, aj obsah voľných mastných kyselín zhoršuje kvalitu tuku a je preto nežiaduci. Z nasýtených je zastúpená hlavne kyselina palmitová (Ci6:0) a stearová (C18:0), z nenasýtených kyselina olejová (Cis;I), linolová (C18:2), linolenová (CI8;3), eikosenová (C2o:i) a eruková (C22:i).- 3.00%), pigments (24 - 50 ppm), free fatty acids (1-2%), tocopherols and other accompanying substances. The high content of pigments, especially chlorophyll, as well as the content of free fatty acids deteriorates fat quality and is therefore undesirable. Saturated are mainly palmitic acid (C16 : 0 ) and stearic acid ( C18: 0 ), unsaturated oleic acid (C18 ; I ), linoleic acid ( C18: 2 ), linolenic acid (C18 ; 3 ), eicosene ( C 2 o: (i) and erucic (C 22: i).
Repkový olej sa získava z repkových semien lisovaním a následne extrakciou výliskov extrakčným benzínom. Takto získaný surový repkový olej sa na potravinárske účely podrobuje obvyklým rafinačným postupom.Rapeseed oil is obtained from rapeseed by pressing and then extracting the moldings with extraction gasoline. The crude rapeseed oil thus obtained is subjected to conventional refining processes for food purposes.
Pre oleochémiu je významná možnosť rozkladu olejov a tukov buď hydrolýzou, alebo alkoholýzou. Hydrolýzou sa získavajú mastné kyseliny, alkoholýzou estery mastných kyselín a spoločným rozkladným produktom je glycerol. Veľký význam majú hydrolýzou uvoľnené mastné kyseliny, vzhľadom na prítomnosť ich reaktívnych dvojitých väzieb a karboxylových skupín. Je známe, že chemické reakcie, kde jedným z reaktantov je molekula mastnej kyseliny, sa odohrávajú buď na karboxylovej skupine, alebo na dvojitej väzbe. Riadené chemické reakcie na dvojitej väzbe a na karboxylovej skupine vedú k rozmanitosti oleochemických produktov. Reakciou karboxylovej skupiny mastných kyselín s hydroxidmi vznikajú soli mastných kyselín -For oleochemistry, the possibility of decomposing oils and fats by either hydrolysis or alcoholysis is important. Hydrolysis yields fatty acids, alcoholysis by fatty acid esters, and a common breakdown product is glycerol. The fatty acids released by hydrolysis are of great importance due to the presence of their reactive double bonds and carboxyl groups. It is known that chemical reactions, where one of the reactants is a fatty acid molecule, take place either on the carboxyl group or on a double bond. Controlled chemical reactions at the double bond and at the carboxyl group lead to a variety of oleochemical products. Reaction of the carboxylic group of fatty acids with hydroxides creates salts of fatty acids -
- mydlá, s alkoholmi estery mastných kyselín, reakciou na dvojitej väzbe napr. s vodíkom - hydrogenáciou vznikajú nasýtené mastné kyseliny a proces je stužovanie olejov.soaps, fatty acid esters of alcohols, by a double bond reaction e.g. with hydrogen - hydrogenation, saturated fatty acids are formed and the process is oil hardening.
Tuky možno enzýmami lipázami alebo silnými minerálnymi kyselinami hydrolyticky (naviazaním molekuly vody) rozložiť na glycerol a karboxylové kyseliny (1):Fats can be hydrolyzed hydrolytically (by binding of a water molecule) to glycerol and carboxylic acids (1) by lipase enzymes or strong mineral acids (1):
Hydrolýzu možno uskutočniť aj pomocou alkalických hydroxidov. Pôsobením hydroxidu sodného (NaOH) alebo draselného (KOH) na triacylglyceroly vznikajú mydlá (2). Preto sa alkalická hydrolýza nazýva zmydelňovanie. Mydlá sú sodné alebo draselné soli vyšších mastných karboxylových kyselín. Sodné mydlá sú tuhé a používajú sa ako čistiace alebo pracie prostriedky. Draselné mydlá sú mazľavé a používajú sa na prípravu dezinfekčných prostriedkov.Hydrolysis can also be carried out with alkali hydroxides. Treatment of triacylglycerols with sodium hydroxide (NaOH) or potassium (KOH) results in soaps (2). Therefore, alkaline hydrolysis is called saponification. Soaps are sodium or potassium salts of higher fatty carboxylic acids. Sodium soaps are solid and are used as cleaning or laundry detergents. Potassium soaps are cuddly and are used to prepare disinfectants.
CH2 —O —CO —RCH 2 —O — CO — R
II
CH —O —CO —RCH — O — CO — R
II
CH2 —O —CO —R + 3NaOHCH 2 —O — CO — R + 3 NaOH
CH2 —OHCH 2 —OH
II
-* CH —OH- * CH - OH
II
CH2 —OH + 3 R — COONa (2) triacylglycerol (tuk) (R - uhľovodíkový reťazec) glycerol (1,2,3, - propántriol) sodná soľ karboxyl. kyseliny (sodné mydlo)CH 2 —OH + 3 R - COONa (2) triacylglycerol (fat) (R - hydrocarbon chain) glycerol (1,2,3, - propanetriol) sodium carboxyl. acids (sodium soap)
Reakciou triacylglycerolov, resp. z nich uvoľnených karboxylových kyselín v nadbytku metanolu CH3OH v prítomnosti malého množstva hydroxidu NaOH, alebo KOH sa dá vyjadriť výroba metylesteru z rastlinných olejov, príp. živočíšnych tukov - bionafty, pri ktorej je vedľajším produktom glycerol a malé množstvo solí karboxylových kyselín sodných, alebo draselných (3). Esterifikácia môže prebiehať aj v kyslom prostredí.The reaction of triacylglycerols, respectively. the carboxylic acids released in an excess of CH 3 OH in the presence of a small amount of NaOH or KOH can be used to express the production of the methyl ester from vegetable oils, respectively. animal fats - biodiesel, in which the by-product is glycerol and a small amount of sodium or potassium salts of carboxylic acids (3). Esterification can also take place in an acidic environment.
R-COOH + R'-OH -* R-COO-R' + H2O (3) karboxylová kyselina alkohol ester karboxylovej kyseliny (R -, R'- uhľovodíkové reťazce)R-COOH + R'-OH - * R-COO-R '+ H 2 O (3) carboxylic acid alcohol carboxylic ester (R -, R'- hydrocarbon chains)
Nevýhodou čistých rastlinných olejov na ich použitie ako motorových palív je, že majú vysokú viskozitu (až 40-krát vyššiu ako nafta) a počas ich skladovania dochádza k znižovaniu ich kvality. Preto sa rastlinné oleje upravujú esterifikáciou na metylester podľa reakcie (3). Výťažnosť metylesteru z rastlinného oleja je od 95 % do 99 %, podľa chemických parametrov daného vstupujúceho oleja. Esterifikácia znižuje viskozitu rastlinného oleja a prináša mnoho výhod. Chod motora, výroba paliva, doprava a jeho skladovanie nie sú po esterifikácii problémom. Takýto ester je potom možné bez problémov primiešavať do nafty, čo sa na chode motora nijako negatívne neprejaví, navyše to má pozitívny vplyv na zníženie emisií pri spaľovaní.A disadvantage of pure vegetable oils for their use as motor fuels is that they have a high viscosity (up to 40 times higher than diesel) and their quality is reduced during storage. Therefore, the vegetable oils are esterified to the methyl ester according to reaction (3). The yield of the vegetable oil methyl ester is from 95% to 99%, according to the chemical parameters of the incoming oil. Esterification reduces the viscosity of the vegetable oil and brings many advantages. Engine operation, fuel production, transport and storage are not a problem after esterification. Such an ester can then be blended into diesel without any problems, which will not have a negative effect on the engine operation, but it also has a positive effect on the reduction of combustion emissions.
V snahe obísť problémy s úpravou naftových motorov, ktorá je nevyhnutná pri použití čistého metylesteru, sa využíva hlavne zmesové palivo. Takýmto zmesovým palivom je bionafta, ktorá obsahuje 30 % metylesteru a zvyšok tvorí nafta. Pre toto zmesové palivo sú všetky problémové vlastnosti čistého metylesteru (znehodnocovanie gumených tesnení, motorového oleja, pokles výkonu motora) odstránené, resp. výrazne redukované. Prítomnosť 10 % metylesteru v nafte navyše prináša až 30 % zníženie opotrebovania motora. Vyššie zastúpenie metylesteru v nafte ako 30 % vedie k problémom s oxidačnou stabilitou, tvorbou živíc a usadenín v motore, a preto sa takáto zmes nepoužíva. Pri súčasných podmienkach by výrobná kapacita mohla pokryť asi 5 % spotreby nafty vo vyspelých krajinách. V USA sa presadzuje palivo s 20 % zastúpením, vo Francúzsku, kde je používanie bionafty najrozšírenejšie z krajín EU, sa predáva zmes 5 % metylesteru a nafty. V Nemecku okrem poľnohospodárov bionaftu bežne využívajú aj vozidlá taxi služby. S jej použitím je možné sa stretnúť aj v niektorých lodiach a člnoch, čo súvisí s tým, že bionafta neznečisťuje vodu. Okrem metylesterov používaných v Európe sa z rastlinných olejov vyrába (hlavne v USA) aj etylester.In order to circumvent the problems of modifying diesel engines, which are necessary when using pure methyl ester, blended fuel is mainly used. Such a blended fuel is biodiesel which contains 30% methyl ester and the remainder is diesel. For this blended fuel, all problematic properties of pure methyl ester (degradation of rubber seals, engine oil, engine power drop) are eliminated, respectively. significantly reduced. In addition, the presence of 10% methyl ester in diesel brings up to 30% reduction in engine wear. Higher proportions of methyl ester in diesel than 30% lead to problems with oxidation stability, formation of resins and deposits in the engine, and therefore such a mixture is not used. Under current conditions, production capacity could cover about 5% of diesel consumption in developed countries. In the US fuel with a 20% share is promoted, in France, where biodiesel is the most widespread of the EU, a mixture of 5% methyl ester and diesel is sold. In Germany, in addition to biodiesel farmers, taxi services are also commonly used. Its use can also be found in some ships and boats, which is related to the fact that biodiesel does not pollute water. In addition to the methyl esters used in Europe, the ethyl ester is produced (mainly in the USA) from vegetable oils.
Výhodou metylesteru je vysoká bezpečnosť pri zaobchádzaní s ním, na rozdiel od klasickej nafty, metylester je tak bezpečný ako potravinársky olej. Metylester má približne rovnaké cetánové číslo ako nafta, čo znamená, že je ho možné priamo použiť v naftovom motore bez prísad. Rastlinný olej navyše neobsahuje takmer žiadnu síru a nespôsobuje emisie oxidu siričitého. Bionafta má porovnateľný energetický obsah ako nafta, a preto postačuje rovnako veľká nádrž ako pri bežnom vozidle. Výkon motora s týmto palivom je rovnaký ako pri nafte. Hoci výrobná cena metylesteru je vyššia ako výrobná cena nafty, podľa údajov z Nemecka bývajú náklady na esterifikáciu pokryté ziskom z predaja glycerínu, ktorý pri výrobe vzniká ako vedľajší produkt. Glycerol predstavuje približne 11 % výťažku, pri štiepení olejov. Je to veľmi dôležitý trojsýtny alkohol, ktorý po rafinácii je surovinou na ďalšie dôležité odvetvie organickej technológie. Ďalšími vedľajšími produktmi sú výlisky získané lisovaním rastlinných semien, z ktorých extrakciou tuku vznikajú extrahované šroty, obsahujú veľké množstvo bielkovín a iných živín a sú cennou krmovinovou zmesou vo výžive hospodárskych zvierat.The advantage of the methyl ester is its high safety in handling it, unlike conventional diesel, the methyl ester is as safe as food oil. The methyl ester has approximately the same cetane number as diesel, which means that it can be used directly in a diesel engine without additives. In addition, vegetable oil contains almost no sulfur and does not cause sulfur dioxide emissions. Biodiesel has a comparable energy content to diesel and therefore a tank as large as a conventional vehicle is sufficient. Engine power with this fuel is the same as diesel. Although the production price of methyl ester is higher than the production price of diesel, according to data from Germany, the costs of esterification are covered by the profit from the sale of glycerin, which is produced as a by-product in production. Glycerol represents approximately 11% yield when digested by oils. It is a very important trihydric alcohol, which after refining is a raw material for another important sector of organic technology. Other byproducts are squeezes obtained by pressing plant seeds, from which fat extraction yields extracted meal, contains large amounts of protein and other nutrients, and is a valuable compound feed in livestock nutrition.
Glycerol, ako technický produkt sa nazýva glycerín, je najjednoduchší trojsýtny alkohol chemicky 1,2,3-propántriol HOCH2-CHOH-CH2OH, je to viskózna kvapalina sirupovitej konzistencie, bezfarebná, bez zápachu, nasládlej chuti, netoxická, hygroskopická - naberá vlhkosť zo vzduchu, čím sa samovoľne zrieďuje, je dobre rozpustná vo vode a v alkoholoch, no v organických rozpúšťadlách ako acetón, technický benzín, éter, chloroform a v tukoch, olejoch a mastných karboxylových kyselinách sa prakticky nerozpúšťa, chemicky je úzko príbuzný propylénglykolu. Vzniká aj v organizmoch ako produkt trávenia.Glycerol, as a technical product is called glycerin, is the simplest trihydric alcohol chemically 1,2,3-propanetriol HOCH 2 -CHOH-CH 2 OH, it is a viscous liquid of syrup-like consistency, colorless, odorless, sweetish taste, non-toxic, hygroscopic - scooping moisture from the air, thereby spontaneously diluting, is well soluble in water and alcohols, but practically insoluble in organic solvents such as acetone, industrial gasoline, ether, chloroform and in fats, oils and fatty carboxylic acids, chemically closely related to propylene glycol. It also occurs in organisms as a product of digestion.
Glycerol má využitie vo viac než 1 000 spôsoboch, a slúži na výrobu viac ako 2000 výrobkov. Celosvetová spotreba glycerínu predstavovala už pred desiatimi rokmi v roku 1997, keď sa začínalo s výrobou bionafty, asi 800 tisíc ton. Glycerol sa používa v potravinárstve, farmácii pri výrobe liečiv, v chemickom priemysle, vo výrobe kozmetiky, pracích, mycích a čistiacich prostriedkov, papiera, textilu, výbušnín a mnohých iných aplikáciách. Vyrábajú sa z neho pleťové a vlasové vody a ošetrovacie prostriedky, mydlá, krémy, kde po aplikácii pokožku zvlhčuje, zvláčňuje, zjemňuje a vyhladzuje, zubné pasty a ústne vody, parfumy, šampóny, sprchovacie prípravky, tenzidy a detergenty, používa sa ako rozpúšťadlo pre ochucovadlá a farbivá v potravinárstve, ako sladidlo, ako konzervačná látka pri spracovaní mäsa a ovocia, ako zjemňujúca prísada, ako plnivo pre sušienky a koláče so zníženým obsahom tuku, vo výrobe nápojov, sirupov, vín, likérov, cukroviniek, čokolád, ako prísada pri výrobe krmív pre domáce zvieratá, ošípané a hydinu, na úpravu tabaku (zvlhčovanie), do nemrznúcich zmesí pre automobily, chladiarenských kvapalín, tlačiarenských atramentov a farieb v polygrafii, ako zmäkčovadlo a plastifíkátor do celofánu a papiera, obaľovacích fólií, pri výrobe textilu (zahusťovadlá a potlačové farby), plastov a gúm (zmäkčovadlo), vyrábajú sa z neho pružné a aj tuhé penové hmoty (polyuretánová pena), alkydové živice, elektronické komponenty, používa sa na výrobu mazadiel, rozpúšťadiel, do intenzifikátorov mletia cementov, vyrába sa z neho nitroglycerín, principiálna zložka dynamitu, no nitroglycerín sa používa aj ako komponent do liekov pre chronicky chorých na srdce, pri liečivách sa využíva aj do liečivých sirupov (napr. proti kašľu) atď.Glycerol is used in more than 1,000 processes and is used to produce more than 2000 products. Worldwide, glycerine consumption was about 800,000 tons ten years ago in 1997, when biodiesel production began. Glycerol is used in the food, pharmaceutical, pharmaceutical, chemical, cosmetics, laundry, detergent, paper, textile, explosive and many other applications. It is used to make skin and hair lotions and care products, soaps, creams, where after application moisturizes, softens, softens and smooths, toothpastes and mouthwashes, perfumes, shampoos, showers, surfactants and detergents, it is used as a solvent for flavorings and colorings in the food industry, as a sweetener, as a preservative in meat and fruit processing, as a refining ingredient, as a filler for reduced-fat biscuits and cakes, in the manufacture of beverages, syrups, wines, liqueurs, confectionery, chocolates production of pet food, pigs and poultry, tobacco treatment (humidification), antifreeze for cars, cooling liquids, printing inks and inks in printing, such as plasticizer and plasticizer for cellophane and paper, wrapping foils, in the manufacture of textiles (thickeners) and printing inks), plastics and rubber (plasticizer) to make a spring and rigid foams (polyurethane foam), alkyd resins, electronic components, used for the production of lubricants, solvents, cement intensifiers, nitroglycerin, a principal component of dynamite, but nitroglycerin is also used as a component in medicaments for chronic heart disease, the drug is also used in medicinal syrups (e.g. cough), etc.
Každá jednotlivá aplikácia glycerínu v daných smeroch si vyžaduje rôznu čistotu a koncentráciu glycerolu od tzv. surového glycerolu cca 80 až 90 %, cez 96 % (technický) až nad 99,5 % čistotu. Najčistejší glycerol sa vyžaduje vo farmácii (nad 99,7 %) a v potravinárstve, chemický priemysel v rôznych aplikáciách vyžaduje rôzne koncentrácie glycerínu.Each single application of glycerin in given directions requires different purity and concentration of glycerol from so-called. 80 to 90%, over 96% (technical) to above 99.5% purity. The purest glycerol is required in pharmacy (over 99.7%) and in the food industry, and the chemical industry requires different concentrations of glycerin in different applications.
V strednej Európe sa používa na výrobu metylesteru technológia transesterifikácie za studená lisovaného repkového oleja s metanolom a alkalickým akcelerátorom bežne v dvojfázovom cykle. Transesterifikácia je premena jedného typu esteru (triacylglycerolu) na nový typ esteru (metylesteru rastlinného oleja).In Central Europe, cold pressed rapeseed oil transesterification technology with methanol and an alkaline accelerator is commonly used for the production of methyl ester in a two-phase cycle. Transesterification is the conversion of one type of ester (triacylglycerol) into a new type of ester (vegetable oil methyl ester).
Glycerol ako vedľajší produkt transesterifikácie je v pôvodnom stave ťažko spracovateľný. Surový glycerol je po vychladnutí v tuhom stave, čo komplikuje jeho dopravu a skladovanie. Súčasťou modernej rafinérie na výrobu bionafty je preto aj blok rafinácie daného glycerolu. Získaný rafinovaný produkt má podobu vodného roztoku a je ľahko manipulovateľný. Tento blok môže obsahovať aj vákuovú odparku, ktorá umožňuje rafináciu surového glycerolu na čistý 99,5 %-ný glycerol. Export surového glycerínu s koncentráciou cca 80 - 90 % predstavuje zatiaľ silnú ekonomickú stránku výroby bionáft.Glycerol, as a by-product of transesterification, is difficult to process in its original state. The crude glycerol is solid after cooling, which complicates its transport and storage. A modern refinery for the production of biodiesel therefore includes a refining block of the glycerol. The refined product obtained is in the form of an aqueous solution and is easy to handle. This block may also contain a vacuum evaporator which allows refining of crude glycerol to pure 99.5% glycerol. Export of crude glycerine with a concentration of about 80-90% represents the strong economic aspect of biodiesel production.
Existujú dve technológie výroby metylesteru z rastlinných olejov, a to bezvodá a vodná s použitím premývacej vody pri čistení metylesteru. Od technológie výroby potom závisí zloženie glycerínovej fázy.There are two technologies for the production of methyl ester from vegetable oils, namely anhydrous and aqueous, using washing water to purify the methyl ester. The composition of the glycerol phase then depends on the production technology.
Technológia výroby metylesteru s použitím premývacej vody pozostáva zo stupňa ohrevu oleja a katalyzátora v homogenizátore zmesi, t. j. v reaktore, usadzovacích stupňov na oddelenie vrstiev metylesteru a glycerolu, ktoré sa vzájomne oddelia na základe rozdielnej hustoty na dve fázy a rafinačných stupňov na oddeľovanie metanolu, ktorý nevstúpil do reakcie a čistenia metylesteru, príp. aj glycerolovej fázy. Katalyzátor NaOH, resp. KOH sa rozpúšťa v metanole a metanol je dávkovaný do rafinovaného repkového oleja v nadbytku. Surový metylester sa upravuje teplou vodou, čím sa z neho odstraňuje nezreagovaný metanol. Sekcia prania a sušenia metylesteru pozostáva z dvoch stupňov, kde metylester je v homogenizátore miešaný s pracou vodou. Zmes je privedená na usadzovanie, kde voda po usadení je odpustená mimo linku. Rozpojenie mydiel - solí mastných kyselín je prevedené vstrekovaním kyseliny fosforečnej H3PO4 alebo kyseliny chlorovodíkovej HC1, čím vznikajú mastné kyseliny a anorganické soli. Metanol vypieraný do vody je v podtlakovej krúžkovej kolóne z vody odparovaný a vedený do rektifikačnej kolóny, kde je zbavený zvyškovej vody a určený na spätné použitie do výroby. Sušenie je realizované v podtlakovej sušiacej kolóne, kde je metylester zbavený vody na kvalitatívne vlastnosti požadované normou STN EN 14 214, Potom takto upravený metylester ide do homogenizátora, kde sa doň dávkujú aditíva a je vhodný do náft.The washing-water-methyl ester production technology consists of an oil and catalyst heating step in a blend homogenizer, ie in a reactor, settling steps to separate the methyl ester and glycerol layers, which are separated from each other based on different density to two phases and refining steps for methanol separation. did not participate in the reaction and purification of the methyl ester; the glycerol phase. The NaOH catalyst, respectively. KOH is dissolved in methanol and methanol is metered into the refined rapeseed oil in excess. The crude methyl ester is treated with warm water to remove unreacted methanol. The methyl ester washing and drying section consists of two stages, where the methyl ester is mixed with the washing water in a homogenizer. The mixture is brought to settling where the water after settling is drained off the line. Disconnection of soaps - salts of fatty acids is carried out by injection of phosphoric acid H 3 PO 4 or hydrochloric acid HCl, resulting in fatty acids and inorganic salts. The methanol washed into the water is evaporated from the water in a vacuum ring column and fed to a rectification column, where it is free of residual water and intended for reuse in production. The drying is carried out in a vacuum drying column, where the methyl ester is dehydrated to the qualitative properties required by the standard STN EN 14 214. Then the modified methyl ester goes to a homogenizer, where additives are dosed therein and is suitable for oil.
Oddelená glycerínová fáza je odsávaná z výroby do prvého stupňa, kde je vedená späť do reakcie ako zdroj aktívneho katalyzátora a metanolu. Potom je z prvého stupňa odsávaná na ďalšie spracovanie. Čistenie glycerínovej fázy zahrnuje: oddelenie nezreagovaného metanolu, neutralizáciu, premytie s prúdom premývacej kvapaliny pochádzajúcej z prania metylesteru, rozštiepenie mydiel a skoncentrovanie. Glycerolová fáza z prvého stupňa transesterifikácie je privedená do krúžkovej podtlakovej kolóny, kde je zbavená metanolu, potom putuje do miešadla s dávkovaním kyseliny HC1 alebo H3PO4 a v roztoku je upravená na hodnotu pH zodpovedajúcu disociačnej konštante mydiel v roztoku glycerolovej fázy. Po docielení tejto kyslosti je prepustená do deličky, kde sa od glycerolu oddelia mastné kyseliny. Zloženie glycerolovej fázy sa môže pohybovať podľa technológie výroby na úrovni cca 30 - 40 % hmotn. glycerolu, 2 - 4 % NaCl (alebo KC1, K3PO4, Na3PO4), metanolu max. 0,1 %, mastných kyselín max. 0,5 %, stotiny % mydiel a má pH cca 6. Táto sa spracováva na finálnu koncentráciu 80 %-ný glycerín. Takto čiastočne očistený glycerín je možné ďalej skoncentrovať destiláciou nad 90 %.The separated glycerol phase is suctioned from production to the first stage, where it is recycled to the reaction as a source of active catalyst and methanol. It is then extracted from the first stage for further processing. Purification of the glycerin phase includes: separation of unreacted methanol, neutralization, washing with a flow of washing liquid originating from the washing of the methyl ester, cleavage of the soaps and concentration. The glycerol phase from the first stage of transesterification is fed to a ring vacuum column where it is free of methanol, then passed to a stirrer with HCl or H 3 PO 4 feed and adjusted to a pH corresponding to the dissociation constant of the soaps in the glycerol phase solution. Upon reaching this acidity, it is released into a separator where fatty acids are separated from glycerol. The composition of the glycerol phase can vary, depending on the production technology, at a level of about 30-40% by weight. glycerol, 2-4% NaCl (or KCl, K 3 PO 4 , Na 3 PO 4 ), methanol max. 0.1%, fatty acids max. 0.5%, one hundredth% of soaps and has a pH of about 6. This is processed to a final concentration of 80% glycerin. The partially purified glycerin can be further concentrated by distillation above 90%.
Podstatným rozdielom pri technológii výroby metylesteru bez použitia premývacej vody je, že pri výrobe nevzniká žiadna odpadová voda, a tak nie je potrebné jej nákladné čistenie a glycerolová fáza je koncentrovanejšia. Pred transesterifikáciou sa vstupný olej upravuje, je odkyslený, odvodnený a obohatený o triglyceridy, metylester a metanol, ktoré pri vodnom výrobnom postupe sú nenávratne stratené, odchádzajú s glycerolovou fázou. V linke je vstupný olej ohrievaný na pracovnú teplotu 60 až 70°C. Premývanie vodou je nahradené destilačnou kolónou na oddestilovanie metanolu, následné ochladenie a odstredenie vypadnutých produktov. Oddestilovaný metanol sa môže bez úpravy znovu použiť vo výrobnom procese, čo podstatne znižuje prevádzkové náklady na nákup nového metanolu, prípadne jeho nákladnú rektifikáciu.A significant difference in the technology of producing the methyl ester without the use of washing water is that no waste water is produced in the production process, so that it is not expensive to purify and the glycerol phase is more concentrated. Prior to transesterification, the feed oil is treated, de-acidified, dewatered and enriched with triglycerides, methyl ester and methanol, which are irreversibly lost in the aqueous manufacturing process, leaving with the glycerol phase. In the line, the inlet oil is heated to an operating temperature of 60 to 70 ° C. The water wash is replaced with a distillation column to distill off the methanol, followed by cooling and centrifuging the precipitated products. The distilled methanol can be reused in the manufacturing process without modification, which significantly reduces the operating costs of purchasing new methanol or costly rectifying it.
Transesterifikácia prebieha v dvoch stupňoch v transesterifikačných reaktoroch. Do upraveného vstupného oleja sa dávkuje presne stanovené množstvo katalytického roztoku, čo je hydroxid sodný NaOH, alebo draselný KOH rozpustený v metanole, zmes je dostatočne premiešaná, upokojená a odseparovaná glycerolová fáza sa odpustí. Po druhom stupni je metylester prečerpaný do separačných nádrží, kde je v pokoji 10 až 12 hodín a tu dobieha celý proces transesterifikácie. Metanol je dávkovaný vo väčšom množstve, pre hladký priebeh reakcie, než je potrebné na chemickú reakciu. Prebytočný metanol v sebe rozpúšťa prakticky všetkyTransesterification takes place in two stages in transesterification reactors. A precisely determined amount of a catalytic solution, which is sodium hydroxide or potassium KOH dissolved in methanol, is metered into the treated feed oil, the mixture is sufficiently mixed, soothed and the separated glycerol phase is drained. After the second stage, the methyl ester is pumped into separation tanks where it is at rest for 10 to 12 hours, where the entire transesterification process is completed. Methanol is dosed in greater amounts for a smooth reaction than is necessary for the chemical reaction. Excess methanol dissolves virtually all
SK 287202 Β6 nežiaduce prímesi, ako sú mydlá, glycerol a iné organické látky prítomné v triglyceroloch. Metanol je oddestilovaný v špeciálnom aparáte - dlhocestnej molekulovej odparke. Destilácia prebieha vo vákuu. Uvedené nežiaduce prímesi po oddestilovaní metanolu začínajú postupne vypadávať, čo sa značne urýchli keď sa metylester ochladí vo vinterizačnej nádobe chladenej ľadovou vodou. Odtiaľ je metylester prepravený do odstredivky. Po odstredení je potrebné ešte vykonať konečnú úpravu vyrobeného metylesteru, ako je zníženie obsahu alkálii a zníženie obsahu vody, čo sa vykonáva v špeciálnych vákuových aparátoch. Vyrobený metylester spĺňa príslušné normy pre uvedenie na trh ako samostatné palivo pre vznetové motory, alebo ako prímes do motorovej nafty. Na použitie v olejochémii je však potrebný ešte oveľa čistejší produkt, ktorý sa dá získať destiláciou metylesteru.Undesirable impurities such as soaps, glycerol and other organic substances present in triglycerols. Methanol is distilled off in a special apparatus - long-distance molecular evaporator. Distillation is carried out under vacuum. Said undesirable impurities begin to drop off gradually after the methanol has been distilled off, which is greatly accelerated when the methyl ester is cooled in an ice water-cooled interinter vessel. From there the methyl ester is transported to the centrifuge. After centrifugation, the final treatment of the methyl ester produced, such as a reduction in the alkali content and a reduction in the water content, has to be carried out in special vacuum apparatuses. The methyl ester produced complies with the relevant marketing standards as a separate fuel for compression-ignition engines or as an admixture for diesel. For use in oil chemistry, however, a much more pure product is required, which can be obtained by distilling the methyl ester.
Vedľajší produkt - glycerolová fáza, ktorá je odpúšťaná v procese transesterifikácie sa upravuje. Prvotná glycerolová fáza obsahuje okrem glycerolu 2 - 3 % vody, 3 % mydiel, 10 - 12 % metanolu a 10 % metylesteru. Do prvotnej glycerolovej fázy sú pridávané aj odstredené produkty z odstredivky. V odstredivke sa od metylesteru odstredia glycerol, mydlá, zvyšky metylesterov mastných kyselín, ktoré sa dajú do prvotnej glycerolovej fázy, čím vzniká druhotná glycerolová fáza. Glycerolová fáza je tmavá hnedozelená hmota, v prípade K-katalyzátora pri laboratórnej teplote viskózna kvapalina, v prípade Na-katalyzátora polotuhej konzistencie. Podiel glycerolovej fázy predstavuje 16 - 18 % hmotn. z hmotnosti vstupného oleja. Zloženie glycerolovej fázy nie je ustálené a závisí od viacerých faktorov, najmä od čísla kyslosti vstupného oleja. Glycerolová fáza obsahuje asi 56 - 60 % glycerolu, 14 - 16 % alkálii vo forme alkalických mydiel a hydroxidov, 18 - 20 % metylesterov, 10 - 12 % metanolu, 2 - 3 % vody a ďalšie zložky. Základným krokom pri spracovaní glycerolovej fázy je jej rozklad silnou minerálnou kyselinou v špeciálnom reaktore. Pôsobením minerálnej kyseliny sa rozštiepia alkalické mydlá, ktoré prejdú na voľné vyššie mastné kyseliny, nemiešajúce sa s polárnym glycerolom a vodou a ktoré vytvoria samostatnú fázu. Rozkladom mydiel zaniká v systéme emulgátor, a tak metylestery strhnuté pri transesterifikácii z esterovej fázy do glycerolovej fázy sa deemulgujú a vytvoria spolu s vyššími mastnými kyselinami samostatnú tzv. organickú vrstvu s nižšou hustotou. Prítomný voľný metanol sa potom podľa zložitých rozdeľovacích rovnováh rozdelí medzi organickú vrstvu a medzi glycerolovú vrstvu s vyššou hustotou. V priemere sa z glycerolovej fázy po jej rozklade vytvorí asi 2/3 obj. glycerolovej vrstvy a asi 1/3 obj. organickej vrstvy. Množstvo strhnutých metylesterov do glycerolovej fázy a tým následne do organickej vrstvy sa prejaví na čísle kyslosti organickej vrstvy, ktoré sa pohybuje od 70 do 100, obvyklé hodnoty sú 80 - 85 mg KOH/g. Organická vrstva je v podstate zmesou voľných mastných kyselín a metylesteru, obsahuje asi 60 % metylesterov, 35 % vyšších mastných kyselín, 5 % metanolu a je to tmavá kvapalina. Voľné mastné kyseliny sa môžu podrobiť ešte špeciálnej náročnej kyslej esterifikácii, čo vylepšuje celkovú ekonomickú bilanciu výroby bionafty.By-product - the glycerol phase, which is discharged in the transesterification process, is treated. The initial glycerol phase contains, in addition to glycerol, 2-3% water, 3% soap, 10-12% methanol and 10% methyl ester. Centrifuged products from the centrifuge are also added to the initial glycerol phase. In the centrifuge, glycerol, soaps, fatty acid methyl ester residues are centrifuged from the methyl ester into the initial glycerol phase to form a secondary glycerol phase. The glycerol phase is a dark brown-green mass, in the case of a K-catalyst at room temperature a viscous liquid, in the case of a Na-catalyst of semi-solid consistency. The proportion of glycerol phase is 16-18% by weight. by weight of the input oil. The composition of the glycerol phase is not stable and depends on several factors, in particular the acid number of the feed oil. The glycerol phase contains about 56-60% glycerol, 14-16% alkali in the form of alkaline soaps and hydroxides, 18-20% methyl esters, 10-12% methanol, 2-3% water and other ingredients. The basic step in the processing of the glycerol phase is its decomposition by a strong mineral acid in a special reactor. The action of the mineral acid breaks down alkaline soaps, which convert to free higher fatty acids, not mixed with polar glycerol and water, and form a separate phase. By breaking down the soaps, the emulsifier disappears in the system and thus the methyl esters entrained in the transesterification from the ester phase to the glycerol phase are deemulsified and form together with higher fatty acids a separate so-called. lower density organic layer. The free methanol present is then partitioned between the organic layer and the higher density glycerol layer according to complex partitioning equilibria. On average, about 2/3 vol. Of the glycerol phase is decomposed after its decomposition. glycerol layer and about 1/3 vol. organic layer. The amount of entrained methyl esters into the glycerol phase and consequently into the organic layer is reflected in the acid number of the organic layer, which ranges from 70 to 100, the usual values being 80-85 mg KOH / g. The organic layer is essentially a mixture of free fatty acids and methyl ester, containing about 60% methyl esters, 35% higher fatty acids, 5% methanol, and is a dark liquid. The free fatty acids may be subjected to a special, difficult acidic esterification, which improves the overall economic balance of biodiesel production.
Pri rozklade glycerolovej fázy minerálnymi kyselinami (HC1, H3PO4, H2SO4) jednoznačne dominuje HC1 rýchlosťou a ostrosťou delenia vrstiev a ich pomeru. Ekologicky vhodnejšia je H3PO4, ale je tu problém s glycerolovou vrstvou, kde sa pozoruje oklúzia soli glycerolom. Podobne je to aj v prípade H2SO4, no v súčasnosti je už tento problém do značnej miery vyriešený a ostrosť delenia je dostatočná. Veľkou výhodou H3PO4 je tá skutočnosť, že v procesoch sa nevytvára vysoké korozívne prostredie tak, ako je to v prípade HC1.In the decomposition of the glycerol phase by mineral acids (HCl, H 3 PO 4 , H 2 SO 4 ), HCl clearly dominates by the speed and sharpness of layer separation and their ratio. H 3 PO 4 is more environmentally preferable, but there is a problem with the glycerol layer where glycerol salt occlusion is observed. The same is true for H 2 SO 4 , but at present the problem is already largely solved and the sharpness of the division is sufficient. A great advantage of H 3 PO 4 is that the processes do not create a high corrosive environment, as is the case with HCl.
Vodný roztok glycerolovej vrstvy sa rafinuje, voľný metanol a voda sa oddelia destilačné pri zníženom tlaku, čím sa získa 80 % kyslý glycerol s pH = cca. 5,5 - 6. Zloženie vodného roztoku glycerolu sa pohybuje asi 78 - 85 % hmotn. glycerolu, 6 - 8 % Na3PO4, 10 - 12 % vody, 1 - 2 % organických látok, najmä metanolu. Tento glycerol sa môže neutralizovať vodným roztokom KOH do pH 8 až 9. Neutralizujú sa minerálne kyseliny a zvyšky vyšších mastných kyselín do formy alkalických mydiel. Po oddestilovaní vody sa zníži rozpustnosť solí a po ochladení dochádza k ich vypadávaniu. Soli možno odstrániť odstredením aj reverznou osmózou pomocou osmóznych membrán. Materiál po odstránení vypadnutých solí je možné nazvať ako surový glycerol a jeho zloženie je: 91 - 94 % glycerolu, 0,5 % solí, 1 - 2 % vody, zvyšok sú farebné zložky a živice. Vratný metanol z úpravy glycerolovej vrstvy je možné ďalej zušľachtiť. Oddestilovaním metanolu sa vylepšujú úžitkové aj obchodné parametre surového glycerolu. Rafinovaný cca 90 % glycerol s nízkym obsahom solí je už možné ďalej rafinovať v odparke na čistý glycerol s obsahom glycerolu nad 99 %. Z obchodného hľadiska sa glycerol z výrob metylesterov môže vyrábať ako kyslý 80 % glycerol, neutrálny 90 % glycerol a destilovaný glycerol 99,8 %.The aqueous glycerol layer solution is refined, free methanol and water are separated by distillation under reduced pressure to give 80% acid glycerol with pH = ca. The composition of the aqueous glycerol solution is about 78-85% by weight. glycerol, 6 - 8% Na 3 PO 4 , 10 - 12% water, 1 - 2% organic substances, especially methanol. This glycerol can be neutralized with an aqueous KOH solution to a pH of 8-9. Neither the mineral acids and the higher fatty acid residues are neutralized to form alkaline soaps. After the water has been distilled off, the solubility of the salts is reduced and, upon cooling, they precipitate. Salts can be removed by centrifugation and reverse osmosis using osmosis membranes. The material after removal of precipitated salts can be called crude glycerol and its composition is: 91 - 94% glycerol, 0,5% salts, 1-2% water, the rest are colored components and resins. The return methanol from the glycerol layer treatment can be further refined. Distillation of methanol improves the performance and commercial parameters of crude glycerol. Refined approximately 90% glycerol with low salt content can be further refined in the evaporator to pure glycerol with a glycerol content above 99%. Commercially, glycerol from methyl ester production can be produced as acidic 80% glycerol, neutral 90% glycerol and distilled glycerol 99.8%.
Produkty musia byť neutrálne s pH medzi 7-8. Pod pH 7 sa rozpúšťajú kovy, agresívne sú aj kyslé pary (karboxylové kyseliny pri 20 °C oceľ nerozpúšťajú, no pri ohreve nad 60 °C je už oceľ rozpúšťaná).Products must be neutral with a pH between 7-8. Below pH 7 metals dissolve, acid vapors are also aggressive (carboxylic acids do not dissolve the steel at 20 ° C, but when heated above 60 ° C the steel is already dissolved).
Glycerol vzniká aj ako odpadný produkt aj pri výrobe mydla a voľných karboxylových kyselín.Glycerol is also produced as a waste product in the production of soap and free carboxylic acids.
Mydlá (sodné nebo draselné soli vyšších mastných kyselín) sa vyrábajú alkalickou hydrolýzou triacylglycerolov podľa reakcie (2). Základnými surovinami sú okrem triacylglycerolov, hydroxid alkalického kovu a NaCl. Zmydeľnenie prebieha za zvýšenej teploty a tlaku (teplota okolo 100 °C), po skončení alkalickej hydrolýzy sa mydlo vysoľuje chloridom sodným, potom sa ochladením zmes rozdelí na dve vrstvy, horná vrstva je mydlo a spodná kvapalná vrstva, silne alkalická (spodný lúh), obsahuje nadbytočný hydroxid, NaCl, glycerol a nečistoty pochádzajúce z tukov. Spodné lúhy z výroby mydla sú vodné roztoky s obsahom 4 - 15 % gly cerolu, 8 až 20 % NaCl, do 0,3 % voľných alkálií a mnoho ďalších látok, ako sú Na2SO4, zvyšky mydla, mydlá oxidovaných mastných kyselín a mydlá živičných kyselín, slizy, bielkoviny, farbivá, uhľovodíky, produkty rozkladu tukov a glycerolu a.i.Soaps (sodium or potassium salts of higher fatty acids) are produced by alkaline hydrolysis of the triglycerides of reaction (2). The basic raw materials are in addition to triacylglycerols, alkali metal hydroxide and NaCl. The saponification is carried out at elevated temperature and pressure (temperature about 100 ° C), after the alkaline hydrolysis, the soap is added with sodium chloride, then the mixture is divided into two layers by cooling, the upper layer being soap and the lower liquid layer, strongly alkaline, contains excess hydroxide, NaCl, glycerol and fat-based impurities. Bottoms of soap production are aqueous solutions containing 4-15% glycerol, 8-20% NaCl, up to 0.3% free alkali and many other substances such as Na 2 SO 4 , soap residues, oxidized fatty acid soaps and bituminous acid soaps, mucilages, proteins, dyes, hydrocarbons, fat and glycerol breakdown products, etc.
Glycerínové vody z hydrolytického štiepenia tukov pri výrobe mastných kyselín podľa reakcie (1) obsahujú 8 až 20 % glycerolu, niektoré rozpustné nižšie mastné kyseliny a organické látky v množstve 0,2 až 0,4 % vrátane rozkladných produktov tuku a glycerolu. Glycerínové vody zo štiepenia tukov sa pred odparovaním zbavujú nečistôt a prímesí rafináciou. Po rafinácii sa glycerínová voda zahusťuje odparovaním na koncentráciu 88 % glycerolu. Vzniknutý surový glycerín je už vhodný na destiláciu. Taktiež sa pred odparovaním rafinujú aj spodné lúhy z výroby mydla. Rafinácia pozostáva z okyslenia s HC1, čím sa uvoľnia mastné kyseliny, z odstránenia koloidných látok čírením A12(SO4)3 a z odstránenia nadbytočného číridla alkalizáciou. Vzniknutý A1(OH)3 sa odstraňuje filtráciou alebo usadzovaním. Rafinované spodné lúhy sa odparujú v jednostupňových odparkách, vybavených zberačom solí na oddeľovanie vykryštalizovanej soli, ktorá sa vylučuje počas odparovania.The glycerol waters of the hydrolytic fat breakdown in the fatty acid production of reaction (1) contain 8 to 20% glycerol, some soluble lower fatty acids and organic substances in an amount of 0.2 to 0.4% including fat and glycerol breakdown products. Glycerine waters from fat breakdown are freed from impurities and admixtures by refining prior to evaporation. After refining, the glycerol water is concentrated by evaporation to a concentration of 88% glycerol. The resulting crude glycerin is already suitable for distillation. The soaps are also refined before evaporation. Refining consists of acidification with HCl to liberate fatty acids, removal of colloids by clarification of Al 2 (SO 4 ) 3, and removal of excess clarifier by alkalization. The resulting Al (OH) 3 is removed by filtration or by settling. The refined bottom liquors are evaporated in a single-stage evaporator equipped with a salt collector for separating the crystallized salt which precipitates during evaporation.
Zvýšenie množstiev glycerolu vzniknutého pri výrobe mydla a voľných karboxylových kyselín sa však na rozdiel od potenciálneho rastu množstva glycerolu z výroby bionáft nepredpokladá.However, an increase in the amounts of glycerol produced in the production of soap and free carboxylic acids is not expected, in contrast to the potential increase in the amount of glycerol from biodiesel production.
Glycerol odpadajúci pri daných výrobách je znečistený, a jeho zloženie závisí od miesta jeho odberu z rôznych medzioperačných uzlov výrobných liniek, obsahuje vodu, alkoholy, hydroxidy, príp. anorganické kyseliny, metylestery, voľné karboxylové kyseliny, zvyškové oleje, organické, anorganické soli a iné látky. V drvivej väčšine praktických aplikácií glycerínu sa však vyžaduje vysoká čistota odpadných glycerolových fáz s obsahom glycerolu nad 90 %, čo vyžaduje aj náročnú rafináciu a skoncentrovanie glycerolu.Glycerol falling off the production is contaminated, and its composition depends on the place of its collection from various interoperative nodes of production lines, it contains water, alcohols, hydroxides, resp. inorganic acids, methyl esters, free carboxylic acids, residual oils, organic, inorganic salts and other substances. However, in the vast majority of practical applications of glycerin, high purity of waste glycerol phases with a glycerol content of over 90% is required, which also requires demanding refining and concentration of glycerol.
Nevýhodou je, že teplota varu bezvodého glycerínu je pri normálnom atmosférickom tlaku 290 °C, navyše glycerol je zlúčenina citlivá na teplo a pri teplotách nad 200 °C sa rozkladá a polymerizuje, nemôže sa koncentrovať v bežných odparkách, v ktorých by nastala jeho degradácia, a ani jeho odparovanie a destilácia sa nemôže uskutočňovať pri normálnom tlaku. Používa sa preto náročná destilácia za vákua alebo s vodnou parou, alebo ich kombinácia.The disadvantage is that the boiling point of anhydrous glycerin is at normal atmospheric pressure of 290 ° C, in addition glycerol is a heat-sensitive compound and decomposes and polymerizes at temperatures above 200 ° C, cannot be concentrated in conventional evaporators where degradation would occur, nor can its evaporation and distillation be carried out at normal pressure. Therefore, heavy distillation under vacuum or steam, or a combination thereof, is used.
Nevýhodou je, že surový glycerín z daných technológií, ktorý obsahuje zvyčajne niekoľko percent solí a organických látok, má vyššiu viskozitu a teplota varu ako čistý glycerol a jeho čistenie - destilácia je zložitejšia. Na destiláciu sa používa kontinuálna filmová rotorová odparka, v ktorých sa vytvára tenký film glycerínovej vrstvy, z ktorej sa glycerín odparuje pomocou vákua. No surový glycerín sa pred samotnou destiláciou musí zbaviť zvyškov vody a prchavých látok v zahusťovači. Odtiaľ sa zahustený glycerín odparuje v kontinuálnej odparke pomocou vákua a glycerínové pary kondenzujú v sústave kondenzátorov, v ktorých prebieha frakčná kondenzácia. Na zvyšovanie jeho koncentrácie sa využíva aj viacstupňová rektifikácia pomocou vákua vo viacerých rektifikačných kolónach. Destilačný zvyšok, glycerínová smola, sa zachytáva v zásobníkoch pod destilačnými zariadeniami. Koncentrovaný glycerol sa dá vyrobiť z glycerínových vôd aj vymieňačmi iónov bez destilácie. Všetky tieto postupy sú však energeticky a tým aj finančne veľmi nákladné. Taktiež vzniká problém s využitím odpadov, ktoré vznikajú pri rafinácii a destilácii glycerolových fáz. Vratný metanol z úpravy glycerolovej fázy nie je možné priamo použiť vo výrobe metylesteru. Môže byť odpredaný alebo rektifikovaný na jeho opätovné použitie, no opäť sa vyžaduje rektifikačná kolóna a energeticky náročná rektifikácia. Bez týchto náročných úprav je však glycerolová fáza nepredajná.The disadvantage is that the crude glycerol of the technology, which usually contains several percent of salts and organic substances, has a higher viscosity and boiling point than pure glycerol and its purification - distillation is more difficult. For distillation, a continuous film rotor evaporator is used, in which a thin film of the glycerin layer is formed, from which the glycerin is evaporated by vacuum. However, the crude glycerin must be freed of residual water and volatiles in the thickener prior to distillation. From there, the concentrated glycerin is evaporated in a continuous evaporator by means of vacuum and the glycerin vapor condenses in a system of condensers in which fractional condensation takes place. A multi-stage vacuum rectification in several rectification columns is also used to increase its concentration. The distillation residue, glycerine pitch, is collected in the tanks under the distillation apparatus. Concentrated glycerol can also be made from glycerin waters by ion exchange without distillation. However, all these processes are very expensive and therefore expensive. There is also a problem with the recovery of wastes that arise from the refining and distillation of glycerol phases. The return methanol from the glycerol phase treatment cannot be directly used in the production of the methyl ester. It can be sold or rectified for reuse, but again a rectification column and energy-intensive rectification are required. However, without these demanding modifications, the glycerol phase is not for sale.
Zvyšovaním podielu výroby bionáft narastie aj produkcia glycerolových fáz. V súčasnosti výrobcovia bionáft z predaja čisteného glycerolu jeho spracovateľom profitujú. No zvýšené množstvá glycerolu aj napriek existencie tisícok možností jeho zužitkovávania v praktických aplikáciách, prinesú problémy z jeho nadprodukcie. Keďže možnosť odberu a spracovania glycerolu v chemickom, potravinárskom, kozmetickom, farmaceutickom a priemysle a vo výrobe výbušnín je len obmedzená a produkcia bionafty bude stúpať, bude potrebné riešiť problém s využitím glycerolu.By increasing the proportion of biodiesel production, glycerol phase production will also increase. Currently, biodiesel producers benefit from the sale of purified glycerol to its processors. However, increased amounts of glycerol, despite the existence of thousands of possibilities for its utilization in practical applications, will bring problems from its overproduction. Since the possibility of collecting and processing glycerol in the chemical, food, cosmetic, pharmaceutical and industry and explosives industries is limited and the production of biodiesel will increase, the problem of glycerol utilization will have to be addressed.
Preto sa uvažuje o nových, dosiaľ technologicky nezvládnutých aplikáciách. Napríklad v odbore biotechnológie môže glycerol slúžiť v kvasných procesoch ako zdroj uhlíka, no táto aplikácia si vyžaduje relatívne čisté glycerolové fázy, keďže fermentačné mikroorganizmy sú citlivé napr. aj na pH a taktiež pri veľkej nadprodukcii glycerolových fáz nastane priestorový a kapacitný problém pre fermentáciu.Therefore, new, yet technologically unmanaged applications are being considered. For example, in the field of biotechnology, glycerol may serve as a carbon source in fermentation processes, but this application requires relatively pure glycerol phases, since fermentation microorganisms are sensitive e.g. even at pH and also in the case of large overproduction of glycerol phases, there will be a spatial and capacity problem for fermentation.
Glycerol sa odporúča využiť ako časť zo surovín na výrobu bioplynu - zmesi metánu a CO2 vo vyhnívacích anaeróbnych kalových nádržiach, kde glycerol efektívne zdvíha produkciu bioplynu a tento bioplyn potom použiť na chod linky na výrobu bionafty. Výroba bioplynu anaeróbnym rozkladom glycerolu, je však oproti rýchlosti výroby metylesterov zdĺhavý proces, ktorý si vyžaduje veľké vyhnívacie nádrže bez prístupu vzduchu a potom zberné zásobníky na bioplyn, je priestorovo a aj investične veľmi náročná a pri nadprodukcii glycerolových fáz pre veľkokapacitnú likvidáciu nepostačujúca.Glycerol is recommended to be used as part of the biogas feedstock - a mixture of methane and CO 2 in digested anaerobic sludge tanks, where glycerol effectively raises biogas production and then uses this biogas to run the biodiesel production line. Biogas production by anaerobic digestion of glycerol, however, is a lengthy process compared to the methyl ester production rate, requiring large digestion tanks without access to air and then biogas collecting tanks, which is very space and investment-intensive and insufficient for large-scale liquidation.
Využitie glycerolovej fázy v pyrolýznom procese jej rozkladu a likvidácie má taktiež niekoľko nevýhod. Glycerolová fáza by sa podrobovala tepelne náročnej pyrolýze, ktorá si vyžaduje špeciálne zariadenie, spotrebu tepla, v niektorých prípadoch aj zvýšené tlaky na rozklad, štiepenie dlhých uhľovodíkových reťazcov na kratšie, ľahšie spáliteľné plynné a kvapalné uhľovodíky. No glycerol, ako najjednoduchší trojsýtny alkohol s obsahom iba troch -CHn- skupín a až troch -OH skupín, sa na pyrolýzu skôr nehodí. Pyrolýza glycerolu oproti iným organickým látkam s dlhšími uhľovodíkovými reťazcami (plasty, gumy a.i.) je nerentabilnejšia. Problémom je aj teplotná nestálosť glycerolu a vznik smôl po jeho polymerizácii. Tento postup predúpravy a likvidácie glycerolových fáz nerieši problém so vznikajúcim odpadným zostatkom po pyrolýze, ktorý by obsahoval uhlíkové sadze a ťažko spracovateľné smoly. Spálenie takto vzniknutých sadzí a smôl si vyžaduje vysoké teploty a oxidačnú atmosféru s nadbytkom vzduchu.The use of the glycerol phase in the pyrolysis process of its decomposition and disposal also has several disadvantages. The glycerol phase would be subjected to heat-intensive pyrolysis requiring special equipment, heat consumption, in some cases also increased decomposition pressures, cleavage of long hydrocarbon chains into shorter, more easily combustible gaseous and liquid hydrocarbons. However, glycerol, as the simplest trihydric alcohol containing only three -CH n - groups and up to three -OH groups, is not suitable for pyrolysis. Pyrolysis of glycerol is more unprofitable than other organic substances with longer hydrocarbon chains (plastics, rubber, etc.). The problem is also the thermal instability of glycerol and the formation of pitch after its polymerization. This process of pre-treatment and disposal of glycerol phases does not solve the problem of the resulting waste residue after pyrolysis, which contains carbon black and difficult to process pitch. The combustion of soot and pitch thus requires high temperatures and an oxidizing atmosphere with excess air.
Riešenie daného problému deponáciou glycerolových fáz na skládkach odpadov nie je možné podľa platnej legislatívy EU, na základe smernice 1999/31/EC sa už nemôžu spáliteľné, biodegradovateľné odpady ďalej deponovať, ale musia sa tepelne spracovať v spaľovniach. Deponovaná biomasa na skládkach odpadov podlieha nekontrolovanému rozkladu s vývinom skleníkového plynu metánu CH4.The solution of the problem by deposition of glycerol phases in landfills is not possible under current EU legislation, on the basis of Directive 1999/31 / EC incinerable, biodegradable wastes can no longer be deposited but have to be heat treated in incinerators. The deposited biomass at waste dumps is subject to uncontrolled decomposition with the development of CH 4 greenhouse gas.
Likvidovanie nadbytočného glycerínu v spaľovniach komunálnych a priemyselných odpadov je nehospodárne, neekologické, nedá sa spojiť so súčasným trendom trvalo udržateľného rozvoja. Pri spaľovaní v spaľovniach odpadov sa energetický obsah v glycerolových fázach nevyužíva, navyše pri tomto spaľovaní vzniká nebezpečenstvo nedokonalého spálenia odpadu, úniku toxických plynov, šíreniu zápachov a zbytočnému emitovaniu CO2 do ovzdušia.The disposal of excess glycerin in municipal and industrial waste incineration plants is uneconomical, unecological, and cannot be linked to the current trend of sustainable development. The incineration in waste incineration plants does not use the energy content in the glycerol phases, but in addition there is a risk of incomplete waste incineration, toxic gas leakage, odor spread and unnecessary emission of CO 2 into the atmosphere.
Jednou z možností je prepracovanie glycerolovej fázy na ekologické palivo použiteľné napr. na výrobu pary, el. energie alebo iné energetické účely. Glycerol ako palivo má však viacero nevýhod a najmä relatívne nízku výhrevnosť, ktorá vyplýva už z nízkej špecifickej spalnej entalpie 17 974,4 KJ.kg'1, ktorá je nižšia ako majú bežné fosílne palivá, nižšia, ako má aj hnedé uhlie, ktoré sa mimo energetických tepelných agregátov v bežných priemyselných tepelných agregátoch prakticky ani nevyužíva.One possibility is to rework the glycerol phase into an ecological fuel useful e.g. for steam production, el. energy or other energy purposes. Glycerol as a fuel, however, has several disadvantages, and in particular a relatively low calorific value, which results from a low specific combustion enthalpy of 17,974.4 KJ.kg -1 , which is lower than conventional fossil fuels, lower than that of brown coal, which in addition to energy thermal aggregates in conventional industrial thermal aggregates practically does not use.
Glycerín síce dobre horí, ale pokiaľ nie je správne spaľovaný pri vysokých teplotách, tak najmä pri teplotách 200 - 300 °C, uvoľňuje toxické akroleín obsahujúce dymiace spaliny. Z tohto hľadiska spaľovanie nadbytočného glycerínu na predohrev rastlinných olejov, na výrobu metylesteru rastlinných olejov, na úpravu glycerolových fáz, rektifikáciu metanolu, na ohrev výrobných hál v jednoduchých horákoch je problematické. Energetické využívanie glycerolu na vlastnú linku výroby metylesterov je aj kapacitne poddimenzované.Although glycerin burns well, it does not release toxic acrolein containing flue gas if it is not properly combusted at high temperatures, particularly at 200-300 ° C. In this respect, the combustion of excess glycerin to preheat vegetable oils, to produce methyl ester of vegetable oils, to adjust glycerol phases, to rectify methanol, to heat production halls in simple burners is problematic. The energy use of glycerol for its own production line of methyl esters is also under-dimensioned.
Aby sa glycerín dobre spaľoval, sú potrebné teploty nad 1 000 °C a rezidenčný čas pri týchto vysokých teplotách okolo 5 sek., navyše je potrebný aj predohrev samotného glycerínu a jeho atomizácia pred spaľovaním pri vysokých teplotách.Temperatures above 1000 ° C and residence time at these high temperatures of about 5 seconds are required for glycerin to burn well, in addition, preheating of the glycerin itself and its atomization prior to high temperature combustion are also required.
Glycerolová fáza obsahuje lúh (NaOH alebo KOH), je to žieravina, preto je problematická pre spaľovanie v bežných podmienkach napr. v domácnostiach. Nemalé nebezpečenstvo vzniká aj z prítomnosti smrteľne nebezpečného, jedovatého zvyškového metanolu v glycerínových fázach. Vyžadovali by sa špeciálne, chemicky odolné kotly. Prerobenie kotlov v domácnostiach na vykurovanie a ohrev vody zo spaľovania pevného paliva (uhlie, drevo) a zemného plynu na spaľovanie kvapalného glycerolu by bolo finančne veľmi náročné, navyše vykurovacie obdobie je intenzívne iba počas trvania zimy.The glycerol phase contains caustic (NaOH or KOH), it is a caustic substance and is therefore problematic for combustion under normal conditions e.g. in households. Considerable danger also arises from the presence of deadly dangerous, toxic residual methanol in the glycerine phases. Special, chemically resistant boilers would be required. Remodeling boilers in households to heat and heat water from the combustion of solid fuel (coal, wood) and natural gas to burn liquid glycerol would be very expensive, and the heating period is intensive only during the winter.
Využitie glycerínu ako zložky palív, resp. ako zložky činidla na zlepšenie spaľovania bolo patentovo chránené. V patente US 681S027 je chránené palivo na báze organicky čistej biomasy. Palivo je tvorené zmesou práškových výrobkov z celulózy, drevených pilín a práškového dreveného uhlia v zmesi s rastlinnými olejmi a rastlinnými alkoholmi takými ako etanol, metanol, glycerín a iných rastlinných alkoholov z esterifikácie rastlinných olejov. Palivo je vo forme brikiet, ingotov alebo viskóznej kvapaliny, resp. je kašovitej, alebo krémovej konzistencie. Palivo slúži ako náhrada alebo prímes do konvenčných kvapalných fosílnych palív.Use of glycerine as a fuel component, resp. as a component of the combustion enhancing agent has been patented. In US Patent No. 681SO27, protected fuel is based on organically pure biomass. The fuel consists of a mixture of cellulose powder products, sawdust and pulverized charcoal mixed with vegetable oils and vegetable alcohols such as ethanol, methanol, glycerin and other vegetable alcohols from the esterification of vegetable oils. The fuel is in the form of briquettes, ingots or viscous liquid, respectively. is of mushy or creamy consistency. The fuel serves as a substitute or admixture to conventional liquid fossil fuels.
V patente US 5718735 je chránená príprava vysokokalorického paliva na báze vysušených kalov z odpadných vôd, uhľovodíky obsahujúcich materiálov majúcich energetický obsah vyšší než 7000 BTU (7385,5 kJ) v zmesi s alkoholmi typu trietylén glykol, dietylén glykol, glycerín a propylén glykol, za prídavku puzolánového činidla, ako sú vápenaté popolčeky, pecné odprašky, alebo iné vápno obsahujúce materiály, pričom výsledná zmes je dobre manipulovateľná vo forme peliet a je vhodná aj ako palivo v cementárskych peciach. Glycerol sa v daných palivových zmesiach využíva, prakticky len ako spojivová zložka pre tuhé komponenty·U.S. Pat. No. 5,718,735 discloses the preparation of high calorific fuel based on dried waste water sludge, hydrocarbon-containing materials having an energy content greater than 7,000 BTU (7,385.5 kJ) mixed with alcohols of the triethylene glycol, diethylene glycol, glycerin and propylene glycol addition of a pozzolanic agent such as lime ash, kiln dust, or other lime-containing materials, the resulting mixture being easy to handle in the form of pellets and also suitable as fuel in cement kilns. Glycerol is used in given fuel mixtures, practically only as a binder component for solid components ·
V kórejskom patente 1020040022797 je chránené použitie glycerínu ako zložky do špeciálneho činidla zlepšujúceho spaľovací proces (vznetové, dieselové motory) s použitím katalyzátora a pri odstraňovaní prachu, sadzí, slinkov, kalov a kusovitých látok zo spaľovacích motorov a pecí. Činidlo sa pripravuje miešaním glycerínu, amínového stabilizátora (trietylamin), peroxidu vodíka, hydroxidu sodného a boraxu, zmes je rozpustná v motorovej nafte, na účely zvýšenia účinnosti spaľovania, šetrenia palív a zníženia množstva znečisťujúcich látok.Korean patent 1020040022797 protects the use of glycerin as a component in a special reagent to improve the combustion process (compression ignition, diesel engines) using a catalyst and to remove dust, soot, clinker, sludge and lump materials from internal combustion engines and furnaces. The reagent is prepared by mixing glycerin, an amine stabilizer (triethylamine), hydrogen peroxide, sodium hydroxide, and borax, the mixture is soluble in diesel fuel to increase combustion efficiency, save fuel, and reduce the amount of contaminants.
V patente US 4204877 sa polyglyceroly využili v priemysle aj v inom smere, ako intenzifikátory mletia cementov a ako spomaľovače tuhnutia cementov v betónoch.In U.S. Pat. No. 4204877, polyglycerols have been used in industry and in a different direction, such as cement grinding intensifiers and cement-setting retardants.
Glycerol sa v betónových zmesiach používa aj ako plastifikačná prísada na stekuťovanie čerstvých betónov.Glycerol is also used as a plasticizer in concrete mixes to flow fresh concrete.
Dané riešenia sa však sústreďujú iba na glycerín ako doplnkovú zložku k tuhým, resp. viskóznym palivám, alebo ako zložku na intenzifikáciu spaľovania nafty vo vznetových motoroch. Takéto spôsoby, kde gly cerín je iba minoritnou zložkou palív, podiel glycerínu je v riešeniach hlboko pod 50 % hmotn., nemôžu výrazne napomáhať k využívaniu glycerolových fáz z výroby metylesterov rastlinných olejov.These solutions, however, focus only on glycerin as a supplement to the solids, respectively. viscous fuels or as a component to intensify diesel combustion in diesel engines. Such processes where glycerin is only a minor component of fuels, the proportion of glycerin in solutions well below 50% by weight, cannot significantly assist in the use of glycerol phases from the production of vegetable oil methyl esters.
Výroba bionafty tzn. aj glycerolu je najekonomickejšia ako kontinuálny proces, rovnako, ako je prakticky nepretržitá aj spotreba nafty v doprave. Preto najvhodnejším spôsobom zužitkovávania prebytočného glycerolu je jeho využitie ako alternatívneho paliva vo veľkých spaľovacích jednotkách, ako sú cementárske rotačné pece, pecné agregáty na výrobu skla, výrobkov zo skla a na báze skla, smaltov, glazúr, pece pre dekarbonizáciu sideritu, magnezitu na magnezitový slinok, vápenca alebo dolomitu na vápno, na výrobu sadrových a anhydritových spojív, na dehydratáciu, dehydroxiláciu a výpal hydroxidov hliníka, kalcináciu A12O3, na výpal magnezitových výrobkov, magnéziovospinelových, magnéziovochromitých a iných výrobkov na báze MgO a jeho zlúčenín, šamotových, sillimanitových, mullitových, korundových a dinasových výrobkov, žiaruvzdorných materiálov a tvaroviek, výrobkov z taveného čadiča, hrnčiarskych výrobkov, kameninových výrobkov, porcelánu, póroviny, keramiky, na výpal keramickej krytiny, obkladov a dlažieb, tehál a tvaroviek a iných produktov silikátového a chemického priemyslu, do kúrenísk tepelných elektrární a teplární, prípadne sušiarní v daných odvetviach, ktoré by boli schopné kontinuálneho odberu glycerolových fáz vo veľkých množstvách.Production of biodiesel. Even glycerol is the most economical than the continuous process, as is the continuous consumption of diesel in transport. Therefore, the most appropriate way to utilize excess glycerol is to use it as an alternative fuel in large combustion units such as cement kilns, kilns for glass, glass and glass products, enamels, glazes, siderite decarbonisation furnaces, magnesite for magnesite clinker , limestone or dolomite to lime, for the manufacture of gypsum and anhydrite binders, for dehydration, dehydroxilization and aluminum hydroxide firing, calcination of Al 2 O 3 , for the firing of magnesite products, magnesium -ospinel, magnesium-chromium and other products based on MgO and its compounds, chamotte, chamotte , mullite, corundum and dinas products, refractory materials and fittings, products of fused basalt, pottery, earthenware, porcelain, earthenware, ceramics, for firing of ceramic coverings, wall and floor tiles, bricks and fittings and other silicate products and chemical industry, to the heating plants of thermal power plants and heating plants or drying ovens in the given sectors, which would be able to continuously collect glycerol phases in large quantities.
Cieľom tohto vynálezu je pripraviť palivovú zmes na báze glycerolu s rôznym obsahom organických látok, anorganických látok a vody, ktoré vytvárajú spolu roztoky, suspenzie, emulzie, sóly, polokvapalné gély schopné po premiešaní, alebo zvýšení teploty prejsť do kvapalného stavu alebo ich vzájomnú kombináciu, bez nutnosti ich zložitých a energeticky náročných predúprav, na účely energetického zhodnotenia tejto palivovej zmesi ako alternatívneho paliva, alebo zložky palív nahrádzajúce ušľachtilé fosílne palivá v tepelných priemyselných a energetických agregátoch tak, aby palivová zmes nemala negatívny účinok na spaľovací proces, technológiu a kvalitu produkcie a emisie unikajúce do ovzdušia.It is an object of the present invention to provide a fuel mixture based on glycerol with various contents of organic matter, inorganic substances and water which together form solutions, suspensions, emulsions, soles, semi-liquid gels capable of mixing or raising the temperature to a liquid state or a combination thereof, without the need for complex and energy-intensive pre-treatments for energy recovery of this fuel mixture as an alternative fuel, or fuel components replacing noble fossil fuels in thermal industrial and energy aggregates so that the fuel mixture does not adversely affect the combustion process, technology and production quality; emissions to air.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvedený cieľ sa dosiahne palivovou zmesou, ktorej podstata spočíva v tom, že obsahuje 9 až 99,97 % hmotn. glycerolu, 0,01 až 90 % hmotn. organických látok, ktoré majú výhrevnosť v rozsahu 5 až 45 MJ.kg’1 0,01 až 40 % hmotn. anorganických látok, ktorých katión alebo anión v zlúčenine nie je naviazaný na uhľovodíkový reťazec, alebo uhľovodíkový cyklus a 0,01 až 40 % hmotn. vody H2O, pričom palivová zmes je tekutá a jej celková výhrevnosť je v rozsahu 5 až 42 MJ.kg-'.This object is achieved by a fuel mixture which comprises 9 to 99.97 wt. % glycerol, 0.01 to 90 wt. % of organic substances having a calorific value in the range of 5 to 45 MJ.kg -1 of 0.01 to 40 wt. % of inorganic substances whose cation or anion in the compound is not bound to the hydrocarbon chain or hydrocarbon cycle and 0.01 to 40 wt. water H 2 O, wherein the fuel mixture is liquid and has a total calorific value in the range of 5 to 42 MJ / kg.
Zložky palivovej zmesi môžu spolu vytvárať roztoky, suspenzie, emulzie, sóly, polokvapalné gély schopné po premiešaní, alebo zvýšení teploty prejsť do kvapalného stavu alebo ich vzájomnú kombináciu.The components of the fuel mixture may together form solutions, suspensions, emulsions, soles, semi-liquid gels capable of being mixed or combined with each other after mixing or raising the temperature.
Anorganické látky sú typu HC1, H3PO4, H2SO4, NaCl, KC1, Na3PO4, K3PO4, Na2SO4, K2SO4, A12(SO4)3, NaOH, KOH, A1(OH)3, a.i., kde katión alebo anión v zlúčenine nie je naviazaný na uhľovodíkový reťazec, alebo uhľovodíkový cyklus.Inorganic substances are of the type HCl, H 3 PO 4 , H 2 SO 4 , NaCl, KCl, Na 3 PO 4 , K 3 PO 4 , Na 2 SO 4 , K 2 SO 4 , Al 2 (SO 4 ) 3 , NaOH, KOH, Al (OH) 3 , and i, wherein the cation or anion in the compound is not bonded to a hydrocarbon chain, or a hydrocarbon cycle.
Organické látky sú typu alkoholy ako metanol, etanol, propanol, vyššie alkoholy, aromatické a heterocyklycké alkoholy, viacsýtne alkoholy (polyoly - glykoly a.i.), glycerolové a polyglycerolové estery, aldehydy, ketóny, organické kyseliny (jablčná, citrónová, octová, vínna, mravčia, mliečna, salicylová, oxalová, glukónová a.i.), vyššie mastné kyseliny (kyselina ricínolejová, laurová, eruková, olejová, stearová, palmitová, petroselinová, linolénová, linolová, mono-, di- a polykarbónové a.i.), nižšie mastné kyseliny, kondenzáty mastných kyselín, fosfolipidy, glykolipidy, estery rastlinných olejov (metylestery rastlinných olejov, etylestery rastlinných olejov), soli mastných kyselín - mydlá (Na, K a.i.), mydlá oxidovaných mastných kyselín, mydlá živičných kyselín, deriváty mastných kyselín, mono-, di- a triacylglyceroly, živočíšne a rastlinné tuky, rastlinné oleje (repkový, slnečnicový, sójový, palmový, ľanový, ricínový, a.i.), minerálne oleje (parafínový, dieslový a.i.), produkty rozkladu - oxidačného alebo mikrobiálneho štiepenia glyceridov, nenasýtené kyseliny, vosky, lanolin, fermeže, gleje, dechty, silice, živice, deriváty sulfonátov (lignosulfonáty, melamín- a naftalénsulfonáty, melamín- a naftalén-formaldehydsulfonáty, a.i.), lignosulfónany, sulfitové organické zlúčeniny, lignosulfónové a hydroxykarboxylové kyseliny, polykarboxyláty, naftalén, formaldehydy, ich soli, deriváty a živice (fenolformaldehydy, melamínformaldehydy, naftalénformaldehydy), alkydové živice, parafínové, živicové, akrylátové disperzie, glukonáty, stearáty, salicyláty, oxaláty, acetáty, akryláty a ich živice, melamíny a ich živice, prírodné a syntetické živice, stearin, olejín, epoxidy, latexy, sacharidy (glukóza, galaktóza, fruktóza), oligosacharidy (sacharóza), polysacharidy, deriváty cukrov, deriváty celulózy (hydroxycelulóza, hydroxymetylcelulóza, hydroxyetylcelulóza, a.i.), hydroxyláty proteínov, polypeptidy, oligopeptidy, ich vzájomné zlúčeniny, benzín, benzén, acetón, éter, etyléter, toulén, trichlóretylén, petrolej, detergenty, tenzidy, saponáty, odpady z rafinácie olejov a tukov, z výroby esterov tukov a olejov, technických a pokrmových tukov, margarínov, zo stužovania tukov a olejov, z čistenia esterov rastlinných olejov, odpady z destilácie esterov rastlinných olejov, z čistenia glycerolu, z destilácie glycerolu (vrátane spolymerizovaného glycerolu predchádzajúco vystaveného teplotám nad 200 °C a glycerolových smôl ako destilačných a rektifikačných zvyškov), od pády z čistenia mydiel, vyšších mastných kyselín, slizovité látky, slizy, bielkoviny, lecitíny, steroly, chlorofilové a karoténoidné farbivá, prírodné farbivá, močovina, odpady z výrob chemických zlúčenín, čistiacich, dezinfekčných a hygienických prostriedkov, tenzidov a detergentov, saponátov, kozmetiky, liečiv, farmaceutík, odpady zo spracovania olejnín, strukovín, obilnín, orechov, odpady z poľnohospodárstva, tukového, kožiarskeho, mäso a mlieko spracujúceho priemyslu, biovýrob a čistenia odpadových vôd, odpady z výroby celulózy, lignínu, buničiny, škrobu, sacharidov, spracovania proteínov, koží, lipidov, tukov, voskov, olejov, výroby fermeží, glejov, živíc, kolagénov, želatíny, gumy, kaučuku, pryže, viskóz, dechtov, asfaltov, benzínov, náft, mazív, odpadov zo spracovania ropy, uhlia, koksu, antracitu, lignitov, bitúmenov, horľavých bridlíc, rašeliny, z regenerácie olejov, zvyšky z náterových hmôt, farbív, lakov, lepidiel, organických rozpúšťadiel, opotrebované stolové a priemyselné oleje a iné kvapalné organické zlúčeniny a odpadné látky.Organic substances are of the type of alcohols such as methanol, ethanol, propanol, higher alcohols, aromatic and heterocyclyl alcohols, polyhydric alcohols (polyols - glycols and i), glycerol and polyglycerol esters, aldehydes, ketones, organic acids (malic, citric, acetic, tartaric, formic) , lactic, salicylic, oxalic, gluconic ai), higher fatty acids (ricinoleic, lauric, erucic, oleic, stearic, palmitic, petroselinic, linolenic, linoleic, mono-, di- and polycarbonic ai), lower fatty acids, fatty condensates acids, phospholipids, glycolipids, vegetable oil esters (vegetable oil methyl esters, vegetable oil ethyl esters), fatty acid soaps (Na, K and i), oxidized fatty acid soaps, bitumen soaps, fatty acid derivatives, mono-, di- and fatty acids triacylglycerols, animal and vegetable fats, vegetable oils (rapeseed, sunflower, soybean, palm, flax, castor, ai), mineral oils (paraffin, diesel ai), degradation products - oxidative or microbial digestion of glycerides, unsaturated acids, waxes, lanolin, varnishes, gels, tars, essential oils, resins, derivatives of sulphonates (lignosulphonates, melamine- and naphthalene-naphthalines) melamine- and naphthalene-formaldehyde sulfonates, ai), lignosulfonates, sulfite organic compounds, lignosulfonic and hydroxycarboxylic acids, polycarboxylates, naphthalene, formaldehydes, their salts, derivatives and resins (phenol-formaldehydes, melamine-formaldehydes, naphthalene-formaldehydes), naphthalene formaldehydes) , gluconates, stearates, salicylates, oxalates, acetates, acrylates and their resins, melamines and their resins, natural and synthetic resins, stearin, oil, epoxides, latexes, saccharides (glucose, galactose, fructose), oligosaccharides (sucrose), polysaccharides, sugar derivatives, cellulose derivatives (hydroxycellulose, hydroxymethylcellulose) za, hydroxyethylcellulose, ai), protein hydroxylates, polypeptides, oligopeptides, their mutual compounds, gasoline, benzene, acetone, ether, ethyl ether, toulene, trichlorethylene, kerosene, detergents, surfactants, detergents, oil and fat refining wastes, from ester production fats and oils, technical and shortening fats, margarines, from fats and oils, from purification of vegetable oil esters, wastes from distillation of vegetable oil esters, from purification of glycerol, from distillation of glycerol (including co -merized glycerol previously exposed to temperatures above 200 ° C and glycerol pitches from distillation and rectification residues), from falls from soap cleaning, higher fatty acids, mucilaginous substances, mucilages, proteins, lecithins, sterols, chlorophile and carotenoid dyes, natural dyes, urea, wastes from the production of chemical compounds, cleaning, disinfecting and disinfecting detergents, detergents, detergents v, cosmetics, pharmaceuticals, pharmaceuticals, oilseed, leguminous, cereal, nut, waste from agriculture, fat, leather, meat and milk processing industry, organic and waste water treatment, waste from cellulose, lignin, pulp, starch, carbohydrates, protein processing, skins, lipids, fats, waxes, oils, varnish, glue, resin, collagen, gelatine, rubber, rubber, rubber, viscose, tar, bitumen, gasoline, oil, lubricant, petroleum, coal waste , coke, anthracite, lignite, bitumen, combustible slate, peat, oil recovery, paint residues, dyes, varnishes, adhesives, organic solvents, worn table and industrial oils and other liquid organic compounds and waste products.
Obsah vody H2O v palivovej zmesi je závislý najmä od technológie získavania principiálnej zložky glycerolu.The water content of H 2 O in the fuel mixture depends mainly on the technology of obtaining the principal component of glycerol.
Výhodné je, keď palivová zmes má pH blízke 7.Preferably, the fuel mixture has a pH close to 7.
Zložky palivovej zmesi tvoria kvapalné roztoky, roztoky s alkoholmi, vodou, roztoky obsahujúce rozpustené soli, cukry atď., emulzie nerozpustných príp. iba obmedzene rozpustných kvapalných látok, suspenzie s anorganickými alebo organickými soľami, príp. cukrami, sóly, polokvapalné gély schopné po premiešaní, alebo zvýšení teploty prejsť do kvapalného stavu alebo ich vzájomnú kombináciu, bez nutnosti ich zložitých a energeticky náročných predúprav tak, aby palivová zmes bola dobre čerpateľná bežnými dopravnými prostriedkami, ako sú napr. čerpadlá, dobre transportovateľná napr. v potrubiach, dobre prepravovateľná napr. v cisternách, dobre skladovateľná napr. v zásobníkoch.The components of the fuel mixture are liquid solutions, solutions with alcohols, water, solutions containing dissolved salts, sugars, etc., emulsions of insoluble or water-soluble substances. only sparingly soluble liquid substances, suspensions with inorganic or organic salts; sugars, soles, semi-liquid gels capable of mixing or raising the temperature after mixing or raising the temperature, or a combination thereof, without the need for complex and energy-intensive pretreatments such that the fuel mixture is well pumpable by conventional means of transport such as e.g. pumps, well transportable eg. in pipelines, well transportable eg. in tanks, well storable eg. in the trays.
Glycerolové fázy a vrstvy majú rôzne zloženie závislé od technológie výroby, od miesta odberu z jednotlivých výrobných etáp, od stupňa ich čistenia a od miery koncentrovania glycerolových fáz a vrstiev na danú konečnú koncentráciu roztoku glycerolu.The glycerol phases and layers have different compositions depending on the production technology, the point of collection from the individual production stages, the degree of their purification and the degree of concentration of the glycerol phases and layers to a given final concentration of the glycerol solution.
Veľmi výhodné je, keď zložky palivovej zmesi pochádzajú priamo z výroby bionafty bez ich náročných úprav alebo prídavku iných zložiek, než ktoré vznikajú pri výrobe bionáft.It is very advantageous if the components of the fuel mixture originate directly from the production of biodiesel without their intensive treatment or addition of components other than those produced in the production of biodiesel.
Riešenie umožňuje vytvoriť palivovú zmes aj jednoduchými prídavkami znečistených, nedestilovaných metylesterov vyšších mastných kyselín, destilačných zvyškov po destilácii metylesterov vyšších mastných kyselín a glycerolov, vratných metanolov, organických vrstiev, zložiek z odstrediviek do glycerolových fáz a vrstiev z výrob bionáft.The solution also makes it possible to form a fuel mixture by the simple addition of contaminated, undistilled, higher fatty acid methyl esters, distillation residues after distillation of higher fatty acid methyl esters and glycerols, return methanol, organic layers, centrifuge components into glycerol phases and biodiesel production layers.
Výhodou riešenia je, že glycerolové fázy a vrstvy z výroby bionáft nemusia byť zbavované nečistôt (organických, anorganických solí) a prímesí (metanol, hydroxidy, voda, kyseliny, oleje, estery), nemusia byť štiepené kyselinami, odstreďované, destilované, rektifikované, ani koncentrované meničmi iónov. Taktiež ani organické vrstvy z výrob bionáft nemusia byť podrobované náročnej kyslej esterifikácii a z jednotlivých medzistupňov sa nemusí oddestilovávať metanol.The advantage of the solution is that the glycerol phases and biodiesel layers need not be free of impurities (organic, inorganic salts) and impurities (methanol, hydroxides, water, acids, oils, esters), they need not be acid-cleaved, centrifuged, distilled, rectified or concentrated by ion exchangers. Also, the organic layers from biodiesel production need not be subjected to intensive acid esterification and methanol need not be distilled off from the individual intermediate stages.
Riešenie však umožňuje vytvoriť palivovú zmes aj z vysokočistých rektifikovaných glycerolov blížiacich sa ku koncentrácii 99,97 % hmotn., resp. z rafinovaných glycerolových fáz a vrstiev, na rôzne koncentrácie glycerolu, z ktorých oddelené časti ako napr. metanol, voľné vyššie mastné kyseliny, boli opätovne použité do výroby. Ďalej taktiež z glycerolových fáz a vrstiev obohatených o iné organické, alebo anorganické látky nepochádzajúce z výroby bionáft, s výhodou, ak tieto látky sú odpady.However, the solution also makes it possible to form a fuel mixture from high purity rectified glycerols approaching a concentration of 99.97% by weight, respectively. from refined glycerol phases and layers, to different concentrations of glycerol, of which separate portions such as e.g. methanol, free higher fatty acids, were reused in production. Furthermore, also from glycerol phases and layers enriched with other organic or inorganic substances not coming from the production of biodiesel, preferably if these substances are wastes.
Glycerol, resp. glycerolové fázy a vrstvy nie je potrebné kombinovať v palivovej zmesi podľa tohto vynálezu s tuhými látkami, ako to bolo v doterajších riešeniach.Glycerol, respectively. the glycerol phases and layers need not be combined with the solids in the fuel composition of the present invention, as was the case in the prior art.
Výhodné je aj, keď zložky zmesi sú odpady z biotechnológií, chemického, farmaceutického, kozmetického, potravinárskeho priemyslu, tukového, kožiarskeho, mäso a mlieko spracujúceho priemyslu, stavebníctva, poľnohospodárstva, drevospracujúceho priemyslu, papiernictva.It is also preferred that the components of the mixture are wastes from the biotechnology, chemical, pharmaceutical, cosmetic, food, fat, leather, meat and milk processing industries, construction, agriculture, woodworking, stationery.
Riešenie maximalizuje využitie odpadov, najmä bioodpadov ako alternatívneho paliva vo veľkých spaľovacích jednotkách, ako sú cementárske rotačné pece, pecné agregáty na výrobu skla, výrobkov zo skla a na báze skla, smaltov, glazúr, pece na dekarbonizáciu sideritu, magnezitu na magnezitový slinok, vápenca alebo dolomitu na vápno, na výrobu sadrových a anhydritových spojív, na dehydratáciu, dehydroxiláciu a výpal hydroxidov hliníka, kalcináciu A12O3, na výpal magnezitových výrobkov, magnéziovospinelových, magnéziovochromitých a iných výrobkov na báze MgO a jeho zlúčenín, šamotových, sillimanitových, mullitových, korundových a dinasových výrobkov, žiaruvzdorných materiálov a tvaroviek, výrobkov z taveného čadiča, hrnčiarskych výrobkov, kameninových výrobkov, porcelánu, póroviny, keramiky, na výpal keramickej krytiny, obkladov a dlažieb, tehál a tvaroviek a iných produktov silikátového a chemického priemyslu, do kúrenísk tepelných elektrární a teplární, prípadne sušiarní v daných odvetviach.The solution maximizes the use of wastes, especially bio-waste as an alternative fuel in large combustion units such as cement kilns, glass furnaces, glass and glass products, enamels, glazes, siderite decarbonisation furnaces, magnesite for magnesite clinker, limestone or dolomite for lime, for the manufacture of gypsum and anhydrite binders, for dehydration, dehydroxilization and aluminum hydroxide firing, Al 2 O 3 calcination, for magnesite products, magnesium -ospinel, magnesium-chromium and other products based on MgO and its compounds, chamotte, mullite , corundum and dinas products, refractory materials and fittings, products of fused basalt, pottery, stoneware, porcelain, earthenware, ceramics, for firing of ceramic coverings, wall and floor tiles, bricks and fittings and other products of the silicate and chemical industry, to k renísk thermal power plants and heating plants, or dryers in those sectors.
Palivová zmes podľa tohto vynálezu umožňuje svojim zložením energetické zhodnotenie zložiek zmesi, a v niektorých prípadoch aj materiálové zhodnotenie anorganických zložiek v takých, ako je výroba cementárskeho slinku alebo stavebného vápna, keď anorganické zložky prereagúvajú do pálených materiálov.The fuel composition of the present invention enables by its composition the energy recovery of the components of the mixture, and in some cases also the material recovery of inorganic components such as cement clinker or lime building, when the inorganic components react into the burnt materials.
Pri energetickom zhodnotení zložky palivovej zmesi nahrádzajú drahé a neobnoviteľné fosílne ušľachtilé palivá a nepriamo znižujú emisie CO2 z nespálenia odpadov v komunálnych a priemyselných spaľovniach. So zvyšujúcim sa podielom biomasy v palivovej zmesi sa adekvátne znižujú emisie CO2, keďže biomasa je CO2 neutrálna.In energy recovery, the fuel component replaces expensive and non-renewable fossil refined fuels and indirectly reduces CO 2 emissions from the incineration of waste in municipal and industrial incinerators. With the increasing proportion of biomass in the fuel mixture, CO 2 emissions are reduced correspondingly, since biomass is CO 2 neutral.
Pri materiálovom zhodnotení nespáliteľný anorganický podiel zložiek zmesi v podobe popola, zvyšuje množstvo tepelne spracovávaných materiálov, keďže sa stáva ich súčasťou.In material recovery, the non-combustible inorganic fraction of the ash components of the mixture increases the amount of heat-treated materials as it becomes part of them.
Zloženie palivovej zmesi je uspôsobované druhu a spôsobu jej zhodnotenia. V prevádzkach, kde čistota výsledného produktu je veľmi dôležitá, napr. výroba keramiky, skla, vápna, magnezitového slinku, sušenie surovín a polotovarov, sa obsah spáliteľných zložiek, t. j. horľaviny maximalizuje a obsah anorganických zložiek, t. j. popola v namiešanej zmesi sa zníži čo najbližšie k hranici 0,01 % hmotn. Naopak, v prevádzkach, kde anorganická časť odpadov konči v pálených materiáloch, v troskách, popolčekoch, škvárach, popoloch a odpraškoch vhodných na ďalšie spracovanie, je zvýšený obsah popola v palivovej zmesi blížiaci sa k hranici 40 % hmotn. dokonca vítaný, napr. výroba energií, ale taktiež aj výpal cementárskeho slinku, stavebného vápna.The composition of the fuel mixture is adapted to the type and method of its recovery. In plants where the purity of the resulting product is very important, e.g. production of ceramics, glass, lime, magnesite clinker, drying of raw materials and semi-finished products, the content of combustible components, ie. j. flammable materials and inorganic constituents, i.e. j. The ash in the mixed mixture is reduced as close as possible to the 0.01% by weight. Conversely, in plants where the inorganic portion of wastes ends up in fired materials, slags, ash, slag, ash and dusts suitable for further processing, the ash content in the fuel mixture is increased to near 40% by weight. even welcome, e.g. production of energy, but also firing cement clinker, building lime.
Zvýšený obsah vody H2O v palivovej zmesi smerujúci k 40 % hmotn. je v niektorých prípadoch dokonca prospešný napr. pri znižovaní emisií NOX, kde vysoký obsah H2O v palive spôsobuje zníženie teploty plameňa a vznik hydroxilových radikálov OH , ktoré napomáhajú znižovať termické NOX.Increased H 2 O content in the fuel mixture to 40 wt. is even beneficial in some cases, e.g. to reduce emissions of NOx, where high levels of H 2 O in the fuel causes a decrease in flame temperature and the formation of the hydroxyl radical OH, which help to reduce thermal NOx.
Riešením sa zabezpečuje dokonalá, bezodpadová, ekologická a hospodárna likvidácia odpadov tvoriacich zložky palivovej zmesi a zabraňuje zvyšovaniu podielu nevyužitých odpadov, končiacich na skládkach alebo v spaľovniach odpadov.The solution ensures perfect, waste-free, ecological and economical disposal of waste forming components of the fuel mixture and prevents the increase of the share of unused waste ending in landfills or waste incineration plants.
Palivová zmes môže byť stabilizačným palivom napr. pri výpale cementárskeho slinku umožňujúcim zvýšenie spaľovania tuhých alternatívnych palív pripravených najmä z komunálnych a priemyselných odpadov s nižšou výhrevnosťou než majú bežné komerčné palivá, s nižšou homogenitou a väčšou granulometriou. Spaľovaním daných tuhých alternatívnych palív sa plameň hlavného horáka predlžuje, znižuje sa jeho emisivita, čo môže viesť k problémom s výpalom slinku. Preto je množstvo spaľovaných tuhých alternatívnych palív obmedzené, a tým aj šetrenie fosílnych palív. Palivová zmes podľa daného riešenia ako tekuté palivo emisivitu plameňa zvyšuje, aj napriek relatívne nízkej výhrevnosti samotného glycerolu.The fuel mixture may be a stabilizing fuel, e.g. for firing cement clinker, enabling the combustion of solid alternative fuels prepared mainly from municipal and industrial wastes with lower calorific values than conventional commercial fuels, with lower homogeneity and greater granulometry. By burning these solid alternative fuels, the main burner flame is prolonged, its emissivity decreases, which can lead to clinker firing problems. Therefore, the amount of combusted solid alternative fuels is limited, and thus the saving of fossil fuels. The fuel composition of the present invention, as a liquid fuel, increases flame emissivity, despite the relatively low calorific value of glycerol alone.
Dávkovanie palivovej zmesi do bežných tepelných agregátov vybavených viackanálovými horákmi je bezproblémové, pri tepelných agregátoch vybavených jednopalivovými horákmi na plynné alebo tuhé palivá je nutná buď modifikácia horáka, alebo zavedenie pomocného horáka pre kvapalné palivá. Spaľovanie palivovej zmesi v teplárňach a tepelných elektrárňach vybavených kúreniskami na spaľovanie tuhých palív vo fluidnej vrstve alebo na roštoch je náročnejšie, vyžaduje si doplnenie spaľovacích komôr a kúrenísk o špeciálne horáky na kvapalné palivá a optimalizáciu generovania tepla. Rovnako to platí aj pre spaľovacie komory teplární, spaľujúcich zemný plyn.Feeding the fuel mixture into conventional heat units equipped with multi-channel burners is problem-free, for heat units equipped with single-fuel burners for gaseous or solid fuels, either modification of the burner or introduction of an auxiliary burner for liquid fuels is necessary. Combustion of fuel mixture in heating plants and thermal power plants equipped with furnaces for combustion of solid fuels in a fluidized bed or on grates is more demanding, requiring the addition of combustion chambers and furnaces with special liquid fuel burners and optimization of heat generation. The same applies to combustion chambers of natural gas-fired heating plants.
Spaľovaním palivovej zmesi v týchto agregátoch sa nie len nezvyšuje obsah CO2 v ovzduší a napomáha sa k znižovaniu emisií NOX, ale spaľovaním zmesového paliva sa získava aj energia s nižšou produkciou emisií SOX v porovnaní s hnedým uhlím, pri prakticky nulovej kontaminácii ovzdušia ťažkými kovmi.The combustion of the fuel mixture in these aggregates is not only not increase the CO 2 in the atmosphere and helps to reduce NOx emissions, but the combustion of mixed fuel is obtained and energy with low production emissions of SOx in comparison with brown coal at virtually zero air contamination by heavy metals.
Spaľovaním palivovej zmesi sa znižujú náklady na palivá, čím sa zvyšuje konkurenčná schopnosť výrobných a energetických jednotiek.Combustion of the fuel mixture reduces fuel costs, increasing the competitiveness of production and energy units.
Riešenie umožňuje so spotrebou zvýšených množstiev rastlinného glycerolu spojených s rastom výroby bionafty aj zvýšenie poľnohospodárskej výroby. Napomáha hospodárnemu a ekologickému využitiu pôdy vyňatej z produkcie potravinárskych plodín, hlavne menej kvalitných a kontaminovaných pôd, na pestovanie technických olejnín ako napr. repky olejnej, slnečnice. Umožňuje riešenie problémov poľnohospodárov súvisiacich s nadprodukciou potravín a dotáciami, ktoré sú v súčasnosti vyplácané farmárom v EÚ za neobrábanie pôd. Poľnohospodárstvo, ako aj potravinárstvo môže byť nielen výrobcom potravín, ale aj surovín na ďalšie spracovanie, najmä druhotných zdrojov energií. To je v súlade so strategickým zámerom agrárnej politiky EU, a to aktívnej spoluúčasti poľnohospodárstva na zachovaní a rozvoji vidieckeho prostredia a udržaní osídlenia vidieka, hlavne podporou diverzifikácie činnosti v poľnohospodárstve smerom k nepoľnohospodárskej činnosti a rozvoju pestovania plodín na nepotravinárske účely, ktoré môžu zabezpečiť ďalšie pracovné príležitosti a príjmy pre vidiecke obyvateľstvo a spomaliť tak migráciu do miest a taktiež plne v súlade s národnou stratégiou trvalo udržateľného rozvoja SR, kde poľnohospodárstvo môže významne prispieť k riešeniu problémov energetiky využívania netradičných a obnoviteľných zdrojov eneTgie z biomasy. Podľa svetových prognóz sa úloha poľnohospodárstva v tomto smere bude zvyšovať, čo má značný strategický význam v krajine ako Slovensko, ktorá je odkázaná na dovoz energetických surovín. Domácimi neobnoviteľnými zdrojmi v SR sa pokrýva len 10 % spotreby a zvyšok sa musí dovážať. Do roku 2010 sa ráta so znížením energetickej náročnosti hospodárstva o 25 až 30 %. V roku 2010 by mal reálny využiteľný potenciál obnoviteľných zdrojov tvoriť 7,5 %-ný podiel z celkovej spotreby palivovo-energetických zdrojov, k čomu aktívne prispieva aj palivová zmes podľa tohto riešenia.The solution enables the increase of agricultural production by the consumption of increased amounts of plant glycerol associated with the growth of biodiesel production. It helps to economically and ecologically utilize land set aside for food crops, in particular of lower quality and contaminated soils, for the cultivation of technical oilseeds such as oilseed crops. oilseed rape, sunflower. It allows addressing farmers' problems related to overproduction of food and subsidies currently paid to EU farmers for non-tillage. Agriculture and food can be not only food producers but also raw materials for further processing, especially secondary energy sources. This is in line with the strategic aim of EU agrarian policy, namely the active participation of agriculture in the preservation and development of the rural environment and the maintenance of rural settlements, in particular by supporting diversification of agricultural activity towards non-agricultural activity and developing non-food crops that opportunities and incomes for the rural population and thus slow down the migration to cities and also fully in accordance with the national strategy of sustainable development of the SR, where agriculture can significantly contribute to solving energy problems using non-traditional and renewable sources of energy from biomass. According to world forecasts, the role of agriculture in this respect will increase, which is of great strategic importance in a country such as Slovakia, which is dependent on imports of energy raw materials. Domestic non-renewable resources in Slovakia cover only 10% of consumption and the rest must be imported. By 2010, the economy is expected to reduce its energy intensity by 25 to 30%. In 2010, the real usable potential of renewables should account for 7.5% of total fuel-energy consumption, to which the fuel mix under this solution is also actively contributing.
Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Nasledujúce príklady uskutočnenia uvádzajú zloženie palivovej zmesi podľa tohto vynálezu, ktorá môže slúžiť ako náhrada alebo doplnok ušľachtilých palív v priemyselných a energetických spaľovacích jednotkách. Uvedené príklady nemajú z hľadiska rozsahu nárokov na ochranu žiadny obmedzujúci vplyv.The following Examples illustrate the composition of the fuel composition of the present invention, which can serve as a substitute or supplement to noble fuels in industrial and energy combustion units. These examples have no limiting effect on the scope of the claims.
Príklad 1Example 1
Palivová zmes podľa tohto vynálezu obsahuje 90 % hmotn. glycerolu, 7 % hmotn. organických látok najmä metanolu a voľných mastných kyselín s výhrevnosťou 30 MJ.kg'1, 1 % hmotn. Na3PO4 a 2 % hmotn. vody H2O, pričom zmes má celkovú výhrevnosť 17,4 MJ.kg'1, pH 6 a pochádza z výroby bionafty. Zmes bola tekutá a spaľovala sa v cementárskej rotačnej peci, kde nahradila 15 % podiel tepla na výpal cementárskeho slinku. Počas výpalu nedošlo k žiadnym technologickým problémom, Na3PO4 prereagovalo do slinku, čo sa preukázalo nepatrným zvýšením fosforu v slinku.The fuel composition of the present invention comprises 90 wt. % glycerol, 7 wt. % organic compounds, in particular methanol and free fatty acids, with a calorific value of 30 MJ.kg -1 , 1 wt. % Na 3 PO 4 and 2 wt. H2O, the mixture having a total calorific value of 17.4 MJ.kg -1 , pH 6, and comes from the production of biodiesel. The mixture was liquid and incinerated in a cement rotary kiln, replacing 15% of the heat for firing cement clinker. During the firing, there were no technological problems Na3PO 4 prereagovalo into clinker, which has shown a slight increase in phosphorus in the clinker.
Príklad 2Example 2
Palivová zmes podľa tohto vynálezu obsahuje 50 % hmotn. glycerolu, 48 % hmotn. organických látok najmä metylesteru repkového oleja s výhrevnosťou 37 MJ.kg4 a s parametrami, ktoré nevyhoveli STN EN 14 214, 1 % hmotn. KC1 a 1 % hmotn. vody H2O, pričom zmes má celkovú výhrevnosť 26,3 MJ.kg'1, pH 7, jednotlivé zložky zmesi pochádzajú z výroby bionafty. Zmes bola tekutá a spaľovala sa v rotačnej peci na výpal vápna, kde nahradila 25 % podiel tepla pri výpale. Počas výpalu nedošlo k žiadnym technologickým problémom, KC1 prereagovalo do vápna, čo sa preukázalo nepatrným zvýšením chlóru vo vápne.The fuel composition of the present invention comprises 50 wt. % glycerol, 48 wt. % of organic substances, in particular rapeseed oil methyl ester with a calorific value of 37 MJ.kg 4 and with parameters which did not comply with STN EN 14 214, 1 wt. % KCl and 1 wt. water H 2 O, the mixture having a total calorific value of 26.3 MJ.kg -1 , pH 7, the individual components of the mixture coming from biodiesel production. The mixture was liquid and was burned in a lime kiln rotary kiln to replace the 25% heat burning rate. There were no technological problems during firing, KC1 reacted to lime, which was shown by a slight increase in chlorine in the lime.
Príklad 3Example 3
Palivová zmes podľa tohto vynálezu obsahuje 40 % hmotn. glycerolu, 56,5 % hmotn. organických látok najmä odpadných znečistených motorových olejov s výhrevnosťou 38 MJ.kg1, 0,5 % hmotn. K3PO4 a 3 % hmotn. vody H2O, pričom zmes má celkovú výhrevnosť 28,3 MJ.kg'1, pH 6, časť zmesi pochádza z výroby bionafty, znečistené motorové oleje pochádzajú z autoservisov. Zmes bola tekutá a spaľovala sa v rotačnej peci na výpal magnezitového slinku, kde nahradila 20 % podiel tepla pri výpale. Počas výpalu nedošlo k žiadnym technologickým problémom, K3PO4 prereagovalo do slinku, čo sa preukázalo iba nepatrným zvýšením fosforu v slinku.The fuel composition of the present invention comprises 40 wt. % glycerol, 56.5 wt. % of organic substances, especially waste contaminated motor oils with a calorific value of 38 MJ.kg 1 , 0.5 wt. % K3PO4 and 3 wt. H2O water, the mixture has a total calorific value of 28.3 MJ.kg -1 , pH 6, part of the mixture comes from biodiesel production, contaminated engine oils come from car repair shops. The mixture was liquid and combusted in a magnesite clinker rotary kiln, replacing the 20% fraction of heat at firing. There were no technological problems during firing, K3PO 4 reacted to the clinker, which was shown only by a slight increase in phosphorus in the clinker.
Príklad 4Example 4
Palivová zmes podľa tohto vynálezu obsahuje 9 % hmotn. glycerolu, 78 % hmotn. organických látok najmä odpadného živočíšneho tuku s výhrevnosťou 36 MJ.kg'1, 3 % hmotn. NaCl a 10 % hmotn. vody H2O, pričom zmes má celkovú výhrevnosť 29,6 MJ.kg'1, pH 8, časť zmesi pochádza z výroby bionafty, odpadný živočíšny tuk bol vyrobený v kafilérii. Zmes bola zahrievaná na 60 °C, aby bola tekutá a spaľovala sa v peci na výpal keramických tvaroviek, kde nahradila 10 % podiel tepla pri výpale. Počas výpalu nedošlo k žiadnym technologickým problémom, prítomné NaCl nespôsobilo kvalitatívne zmeny na povrchu výrobkov.The fuel composition of the present invention comprises 9 wt. % glycerol, 78 wt. % organic matter, in particular waste animal fat, with a calorific value of 36 MJ.kg -1 , 3 wt. % NaCl and 10 wt. water H 2 O, the mixture having a total calorific value of 29.6 MJ.kg -1 , pH 8, part of the mixture comes from the production of biodiesel, waste animal fat was produced in the rendering plant. The mixture was heated to 60 ° C to be liquid and incinerated in a ceramic furnace firing furnace, replacing the 10% firing rate. There were no technological problems during firing, the NaCl present did not cause qualitative changes on the surface of the products.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability
Palivová zmes podľa tohto vynálezu je vhodná ako palivo vo veľkých spaľovacích jednotkách, ako sú cementárske rotačné pece, pecné agregáty na výrobu skla, výrobkov zo skla a na báze skla, smaltov, glazúr, pece na dekarbonizáciu sideritu, magnezitu na magnezitový slinok, vápenca alebo dolomitu na vápno, na výrobu sadrových a anhydritových spojív, na dehydratáciu, dehydroxiláciu a výpal hydroxidov hliníka, kalcináciu A12O3, na výpal magnezitových výrobkov, magnéziovospinelových, magnéziovochromitých a iných výrobkov na báze MgO a jeho zlúčenín, šamotových, sillimanitových, mullitových, korundových a dinasových výrobkov, žiaruvzdorných materiálov a tvaroviek, výrobkov z taveného čadiča, hrnčiarskych výrobkov, kameninových výrobkov, porcelánu, póroviny, keramiky, na výpal keramickej krytiny, obkladov a dlažieb, tehál a tvaroviek a iných produktov silikátového a chemického priemyslu, do kúrenísk tepelných elektrární a teplární, prípadne sušiarní.The fuel composition of the present invention is suitable as a fuel in large combustion units such as cement kilns, glass furnaces, glass and glass products, glass and glass-based products, enamels, glazes, siderite decarbonisation furnace, magnesite for magnesite clinker, limestone or dolomite for lime, for the production of gypsum and anhydrite binders, for dehydration, dehydroxilization and aluminum hydroxide firing, calcination of A1 2 O 3 , for firing magnesite products, magnesium -ospinel, magnesium-chromium and other products based on MgO and its compounds, chamotte, sillimitite corundum and dinas products, refractory materials and fittings, products of fused basalt, pottery products, earthenware products, porcelain, earthenware, ceramics, for firing of ceramic coverings, wall and floor tiles, bricks and fittings and other products of the silicate and chemical industry, for heating electro RNI and heating plants, where dryers.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK71-2006A SK287202B6 (en) | 2006-05-05 | 2006-05-05 | Fuel mixture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK71-2006A SK287202B6 (en) | 2006-05-05 | 2006-05-05 | Fuel mixture |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK712006A3 SK712006A3 (en) | 2007-12-06 |
SK287202B6 true SK287202B6 (en) | 2010-03-08 |
Family
ID=38776149
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK71-2006A SK287202B6 (en) | 2006-05-05 | 2006-05-05 | Fuel mixture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SK (1) | SK287202B6 (en) |
-
2006
- 2006-05-05 SK SK71-2006A patent/SK287202B6/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SK712006A3 (en) | 2007-12-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Maheshwari et al. | A review on latest trends in cleaner biodiesel production: Role of feedstock, production methods, and catalysts | |
Quispe et al. | Glycerol: Production, consumption, prices, characterization and new trends in combustion | |
Wen et al. | Supercritical fluids technology for clean biofuel production | |
Toor et al. | Hydrothermal liquefaction of biomass: a review of subcritical water technologies | |
JP5072605B2 (en) | Liquid biofuel mixture and method and apparatus for producing the same | |
JP5419713B2 (en) | Use of fuels or fuel additives based on modified structure triglycerides and processes for their preparation | |
Van Gerpen | Biodiesel processing and production | |
AU2009298433B2 (en) | Production of biodiesel, cellulosic sugars, and peptides from the simultaneous esterification and alcohol ysis/hydrolysis of materials with oil- containing substituents including phospholipids and cellulosic and peptidic content | |
Cerveró et al. | Production of biodiesel from vegetable oils | |
EP2049461B1 (en) | Process for the production of biodiesel | |
US20100212220A1 (en) | Process for combined biodiesel and alcohol production, and fuel compositions produced therefrom | |
RU2503714C2 (en) | Integrated method of producing biofuel from different types of raw material and related products | |
WO2013020514A1 (en) | Method for preparing high purity biodiesel | |
CA2499821A1 (en) | Process and device for producing biodiesel | |
WO2008122029A1 (en) | Simultaneous esterification and alcohol ysis/hydrolysis of oil-containing materials with cellulosic and peptidic content | |
JP2009542867A (en) | Production of refinery raw materials from soap produced during the chemical pulping process | |
US20080115409A1 (en) | Alternative fuel comprising combustible solids and by-products or waste material from industrial processes | |
Kushwaha et al. | Catalytic production and application of bio-renewable butyl butyrate as jet fuel blend-A review | |
US20090025276A1 (en) | Alternative fuel comprising solids and by_products or waste material from industrial processes | |
Casanave et al. | Diesel fuels from biomass | |
Bloch et al. | Fatty acid esters in Europe: market trends and technological perspectives | |
Sarma et al. | Recent inventions in biodiesel production and processing-A review | |
Dworakowska et al. | Production of biodiesel from rapeseed oil | |
JP5294970B2 (en) | Method and system for producing biodiesel fuel | |
SK287202B6 (en) | Fuel mixture |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of maintenance fees |
Effective date: 20160505 |