Способ получения жидкого биотоплива

Изобретение относится к области переработки промышленных отходов. Способ включает подготовку сырья, нагревание с последующей обработкой и получение топлива. Нагревание подготовленного сырья ведут при температуре 55-60°С с последующим отделением влаги и примеси, а обработку подготовленного сырья проводят в реакционном котле путем одновременной реакции этерификации и трансэтерификации при смешивании сырья со спиртом в соотношении 5:1-7:1 соответственно и добавлением гетерогенного кислотного катализатора в количестве 5-10% к массе, при этом процесс ведут при температуре 120-150°С в течение 60-120 мин при турбулентном перемешивании при 1200-1500 оборотов в минуту и атмосферном давлении, за 15 минут до окончания процесса добавляют глицерин 5%, останавливают процесс и извлекают гетерогенный катализатор, помещают полученный субстрат в отстойный бак на 6 часов, разделяют биодизель и глицерин в отстойном баке путем слива образовавшейся нижней фазы глицерина, отгоняют избыток спирта, очищают биодизель силикатом магния в течение 30 минут, извлекают силикат магния и его восстанавливают. В качестве сырья используют жировое сырье с содержанием свободных жирных кислот 10-100% и/или растительное сырье масленичных культур, а в качестве гетерогенного кислотного катализатора дифосфат лантанума, и/или силикат магния, и/или дифосфат алюминия, и/или сульфатированный цирконий. Изобретение позволяет повысить выход продукта с улучшенными экологическими показателями. 1 ил.

 

Изобретение относится к области переработки промышленных отходов, в частности пищевой промышленности, переработки скота, и может быть использовано при производстве жидкого биотоплива для агропромышленных и коммунально-бытовых нужд.

Известен способ получения топлива для дизельного двигателя, содержащий: этап первой очистки отходов масла, содержащих рыбий жир (неиспользованное масло или отходы рыбьего жира) или отфильтрованной смеси рыбьего жира и растительного масла (неиспользованное масло или отходы растительного масла) (именуемых далее "исходный материал"), с очисткой с перемешиванием с введением озона для разделения, состава указанного исходного материала и тонкой пульверизации исходного материала, этап фильтрации материала, полученного в первой очистке, этап второй очистки смеси отфильтрованного материала с введением озона для дальнейшей тонкой пульверизации указанного фильтрата и этап введения противокристаллизационного средства в материал, полученный на этапе второй очистки, в котором на этапе первой очистки добавляются окислительно-восстановительное средство и ингибитор полимеризации, в результате чего исходный материал не окисляется так сильно (см. заявка РФ 2003113558, C10L 1/08, 2003 г.).

Известен способ превращения исходного сырья, по меньшей мере, в один полезный материал, включающий приготовление взвеси из указанного исходного сырья, вступление взвеси в первую реакцию для получения реакционного сырья, включающего, по меньшей мере, один твердый реакционный продукт, по меньшей мере, один жидкий реакционный продукт и воду, отделение указанного, по меньшей мере, одного твердого продукта, указанной воды и указанного, по меньшей мере, одного жидкого продукта от указанного реакционного сырья и превращение указанного, по меньшей мере, одного жидкого реакционного продукта, например один жидкий продукт включает, по меньшей мере, одно производное жира или одну жирную кислоту, по меньшей мере, в один полезный материал во второй реакции (см. заявка 2005133203, C05G 1/00, 2006 г.).

Наиболее близким к заявленному известен способ переработки животных жиров и/или другого сырьевого материала в жидкое топливо, включающий следующие стадии: подачу материала, включающего животные жиры, в жидком виде в перегонный куб извлечение объема материала из перегонного куба, нагревание извлеченного материала до температуры расщепления, возвращение извлеченного материала в перегонный куб, разделение соединений с более низкой молекулярной массой из подвергнутого расщеплению материала на небольшую фракцию летучих головных погонов и вторичную смесь жидкого топлива на дистилляционной колонне, сбор вторичной смеси жидкого топлива при помощи конденсатора (см. заявка 2006120083, C10G 9/00, 2006 г.).

Известные способы позволяют получить жидкое топливо, однако приемы трудоемки.

Технической задачей заявленного изобретения является повышение выхода продукта с улучшенными экологическими показателями, сокращение затрат на очистку биодизеля и глицерина.

Поставленная задача решается в способе получения жидкого биотоплива, включающем подготовку сырья, нагревание с последующей обработкой и получение топлива, отличающемся тем, что нагревание подготовленного сырья ведут при температуре 55-60°С с последующим отделением влаги и примеси, а обработку подготовленного сырья проводят в реакционном котле путем одновременной реакции этерификации и трансэтерификации при смешивании сырья со спиртом в соотношении 5:1-7:1 соответственно и добавлением гетерогенного кислотного катализатора в количестве 5-10% к массе, при этом процесс ведут при температуре 120-150°С в течение 60-120 мин при турбулентном перемешивании в 1200-1500 оборотов в минуту и атмосферном давлении, за 15 мин до окончания процесса добавляют глицерин 5%, останавливают процесс и извлекают гетерогенный катализатор, помещают полученный субстрат в отстойный бак на 6 часов, разделяют биодизель и глицерин в отстойном баке путем слива образовавшейся нижней фазы глицерина, отгоняют избыток спирта, очищают биодизель силикатом магния в течение 30 мин, извлекают силикат магния и его восстанавливают, причем в качестве сырья используют жировое сырье с содержанием свободных жирных кислот 10-100% и/или растительное сырье масленичных культур, а в качестве гетерогенного кислотного катализатора дифосфат лантанума, и/или силикат магния, и/или дифосфат алюминия, и/или сульфатированный цирконий.

Данная технологическая схема имеет ряд преимуществ от традиционных известных технологий следующим:

- использование любого липидного сырья с любым % СЖК;

- проведение реакций этефиризации и трансэтерификации одновременно;

- применение гетерогенного катализатора, увеличивающего уровень конверсии эфиров, исключающего образование побочных продуктов реакции и загрязнений, позволяет использовать его многократно, снижает затраты на реактивы;

- не требуется сложная очистка глицерина;

- очистка полученных эфиров сводится к минимуму;

- применение более широкого спектра спиртов;

- более экономичная и энергоемкая обработка сырья с применением кремнегеля и т.д.

Схема осуществления способа представлена на чертеже.

Примеры осуществления способа

Пример 1

100 кг жирового сырья с кислотным числом 40 мг КОН/г подогревают до 60°С, удаляют влагу и примеси. В обработанное жировое сырье добавляют простой спирт и гетерогенный катализатор.

Количество ингредиентов на партию представлено:

Ингредиенты	Количество
Сырье	100 кг
Метанол	20 кг
SO4/ZrO2 (сульфатированный цирконий)	5 кг
(Mg2SiO4) Силикат магния	2 кг

Проводят реакцию этерификации и трансэтерификации в реакционном котле при 150°С в течение 60 мин при 1500 rpm (обороты в минуту) при атмосферном давлении. Добавляют глицерин 5% к реакционной смеси, полученный от прошлой партии, и продолжают процесс 15 мин. Остановка процесса и извлечение гетерогенного катализатора. Помещение полученного субстрата в отстойный бак на 6 часов. Разделение биодизеля и глицерина в отстойном баке путем слива образовавшейся нижней фазы глицерина. Отгонка избытка спирта. Очистка биодизеля силикатом магния в течение 30 мин. Извлечение силиката магния и его восстановление.

Пример 2

100 кг растительного масла с кислотным числом 2 мг КОН/г подогревают до 55°С, удаляют влагу и примеси.

В обработанное жировое сырье добавляют простой спирт и гетерогенный катализатор.

Количество ингредиентов на партию представлено:

Ингредиенты	Количество
Сырье	100 кг
Изопропил	14,3 кг
AlP (дифосфат алюминия)	7 кг
(Mg2SiO4) Силикат магния	2 кг

Проводят реакцию этерификации и трансэтерификации при 120°С в течение 60 мин при 1200 rpm при атмосферном давлении. Добавляют глицерин 5% к реакционной смеси и продолжают процесс 15 мин. Остановка процесса и извлечение гетерогенного катализатора. Помещение полученного субстрата в отстойный бак на 6 часов. Разделение биодизеля и глицерина в отстойном баке путем слива образовавшейся нижней фазы глицерина. Отгонка избытка спирта. Очистка биодизеля силикатом магния в течение 30 мин. Извлечение силиката магния и его восстановление.

Пример 3

50 кг животного жира с кислотным числом 150 мг КОН/г и 50 кг растительного масла с кислотным числом 15 мг КОН/г подогревают до 55°С, удаляют влагу и примеси.

В обработанное жировое сырье добавляют простой спирт и гетерогенный катализатор.

Количество ингредиентов на партию представлено:

Ингредиенты	Количество
Сырье	100 кг
Этанол	20 кг
LaP (дифосфат лантанума)	5 кг
(Mg2SiO4) Силикат магния	2 кг

Проводят реакцию этерификации и трансэтерификации при 140°С в течение 60 мин при 1500 rpm при атмосферном давлении. Добавляют глицерин 5% к реакционной смеси, полученный от прошлой партии, и продолжают процесс 15 мин. Остановка процесса и извлечение гетерогенного катализатора. Помещение полученного субстрата в отстойный бак на 6 часов. Разделение биодизеля и глицерина в отстойном баке путем слива образовавшейся нижней фазы глицерина. Отгонка избытка спирта. Очистка биодизеля силикатом магния в течение 30 мин. Извлечение силиката магния и его восстановление.

Способ получения жидкого биотоплива, включающий подготовку сырья, нагревание с последующей обработкой и получение топлива, отличающийся тем, что нагревание подготовленного сырья ведут при температуре 55-60°С с последующим отделением влаги и примеси, а обработку подготовленного сырья проводят в реакционном котле путем одновременной реакции этерификации и трансэтерификации при смешивании сырья со спиртом в соотношении 5:1-7:1 соответственно и добавлением гетерогенного кислотного катализатора, в количестве 5-10% к массе, при этом процесс ведут при температуре 120-150°С в течение 60-120 мин при турбулентном перемешивании при 1200-1500 об/мин и атмосферном давлении, за 15 мин до окончания процесса добавляют глицерин 5%, останавливают процесс и извлекают гетерогенный катализатор, помещают полученный субстрат в отстойный бак на 6 ч, разделяют биодизель и глицерин в отстойном баке путем слива образовавшейся нижней фазы глицерина, отгоняют избыток спирта, очищают биодизель силикатом магния в течение 30 мин, извлекают силикат магния и его восстанавливают, причем в качестве сырья используют жировое сырье с содержанием свободных жирных кислот 10-100% и/или растительное сырье масленичных культур, а в качестве гетерогенного кислотного катализатора дифосфат лантанума и/или силикат магния, и/или дифосфат алюминия, и/или сульфатированный цирконий.