Способ получения биодизельного топлива

Изобретение относится к производству биодизельного топлива из возобновляемых источников сырья и направлено на повышение качества биодизельного топлива как альтернативного источника энергии. Способ получения биодизельного топлива включает подготовку растительного масла с нагревом до температуры 80°C, проведение щелочного этанолиза при помощи гидроокиси калия с получением эфирно-глицериновой смеси, которую сепарируют с получением двух фракций глицерина и смеси эфиров, смесь эфиров подвергают фильтрованию, сорбционной очистке и обезвоживанию, полученное биодизельное топливо складируют. Фильтрование, сорбционную очистку и обезвоживание производят в два этапа, на первом этапе - смесь эфиров помещают в центрифугу, вращают с угловой скорость 0,5-0,7 об/мин, в течение 0,5-0,6 часа, при этом смесь разделяют на легкую и тяжелую фракции, тяжелую фракцию сливают, на втором этапе - легкую фракцию помещают в другую центрифугу, добавляют в нее загрузку в объемном соотношении 1:10, состоящую в мас.% из углеродного наноматериала «Таунит» - 1-1,5% и природного материала бентонит - остальное, центрифугу вращают с угловой скоростью 1,1-1,3 об/мин в течение 1,0-1,2 часа, при этом удаляют остатки тяжелой фракции. Использование двухэтапного фильтрования смеси эфиров с загрузкой позволяет повысить качество биодизельного топлива, выход, а также продлить ресурс работы двигателя, снизив выбросы вредных загрязнений в атмосферу, при этом экономно расходовать топливные ресурсы. 1 пр.

 

Изобретение относится к производству биодизельного топлива (биотоплива) из возобновляемого источника сырья и направлено на получение качественного биодизельного топлива, как альтернативного источника энергии.

Известен способ получения жидкого биотоплива, включающий подготовку сырья, нагревание с последующей обработкой и получение топлива, нагревание сырья ведут при температуре 55-56°C с последующим отделением влаги и примеси, обработку сырья проводят в реакционном котле при смешивании сырья со спиртом с добавлением катализатора, при этом процесс ведут при температуре 120-150°C, разделяют биодизельное топливо и глицерин, очищают биодизельное топливо силикатом магния (RU 2385900 С1, МПК C11C 3/04, опубл. 10.04.2010 г.). Недостатком способа является недостаточная фильтрация полученной смеси эфиров (биодизельного топлива).

Известен способ получения биодизельного топлива из растительных масел, включающий смешивание растительных масел с водородосодержащим газом, нагрев смеси в трубной печи, подачу в реактор гидрокрекиннга (RU 2346027 C1, МПК C10L 1/00, опубл. 10.07.2008 г.). Недостатком способа является отсутствие фильтрации полученной смеси эфиров.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ, включающий подготовку растительного масла с нагревом до температуры 80°C, проведение щелочного этанолиза при помощи гидроокиси калия с получением эфирно-глицериновой смеси, которую сепарируют с поучением двух фаз: глицерина и смеси эфиров, смесь эфиров (биодизельное топливо) подвергают фильтрованию, сорбционной очистке и обезвоживанию (RU 2440416 C1, МПК C12P 1/00, опубл. 28.04.2010 г.).

Недостатком способа является недостаточная фильтрация полученной смеси эфиров (биодизельного топлива).

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности фильтрации, сорбционной очистки и обезвоживания полученной смеси эфиров (биодизельного топлива) и, соответственно, качества биотоплива.

Технический результат достигают тем, что способ получения биодизельного топлива включает подготовку растительного масла с нагревом до температуры 80°C, проведение щелочного этанолиза при помощи гидроокиси калия с получением эфирно-глицериновой смеси, которую сепарируют с получением двух фракций глицерина и смеси эфиров, смесь эфиров подвергают фильтрованию, сорбционной очистке и обезвоживанию, полученное биодизельное топливо складируют, в отличие от прототипа фильтрование, сорбционную очистку и обезвоживание производят в два этапа, на первом этапе - смесь эфиров помещают в центрифугу, вращают с угловой скоростью 0,5-0,7 об/мин в течение 0,5-0,6 часа, при этом смесь разделяют на легкую и тяжелую фракции, тяжелую фракцию сливают, на втором этапе - легкую фракцию помещают в другую центрифугу, добавляют в нее загрузку в объемном соотношении 1:10, состоящую в масс.% из углеродного наноматериала «Таунит» - 1-1,5% и природного материала бентонит - остальное, центрифугу вращают с угловой скоростью 1,1-1,3 об/мин в течение 1,0-1,2 часа, при этом удаляют остатки тяжелой фракции.

В процессе получения биодизельного топлива производится нагрев сырья (растительных масел), затем при добавлении простых спиртов (метанола, этанола и др.) и катализатора образуется глицерин и смесь эфиров (биодизельное топливо), а также небольшое количество воды. Далее производится разделение глицерина (тяжелой фракции) и смеси метилового и этилового эфиров (легкой фракции). Глицерин скачивается и удаляется, а смесь метилового и этилового эфиров подвергается фильтрации с отделением остатков глицерина и других продуктов реакции (водного раствора катализатора КОН).

Для повышения эффективности фильтрации, сорбционной очистки и обезвоживания эфиров с отделением остатков глицерина и водной фракции КОН предлагается применять специальную загрузку, состоящую из смеси природного минерала - бентонит и многослойных углеродистых нанотрубок типа «Таунит».

Бентонит - природный минерал, применяемый для осветления жидкостей (http://wiki-linki.ru/Page/844825).

«Таунит» - это наноструктурированный материал с количеством графеновых слоев не более 30, диаметром волокон от 10 до 120 нм, длиной менее 2 мкм и количеством структурированного углерода не менее 95% (А. Ткачев, С. Мищенко. Промышленное производство графенового наноструктурированного материала «Таунит». Научно-технический Журнал «Наноиндустрия», - 2007, №2).

Известно, что глицерин представляет собой бесцветную, вязкую жидкость (http://www.xumuk.ru/encyklopedia/1100.html).

Нанотрубки графена пропускают молекулы смеси метилового и этилового эфиров. Однако они задерживают сложные молекулы углеводородов, например молекулы вязкого глицерина. В отличие от мембранных фильтров, которые задерживают молекулы глицерина только плоскостью, графеновые нанотрубки удерживают молекулы глицерина всем объемом нанотрубок.

Частицы бентонита при контакте с продуктами реакции этерофикации и водным раствором катализатора КОН поглощают молекулы воды и осветляют смесь метилового и этилового эфиров.

Способ осуществляют следующим образом.

Растительное масло смешивают с препаратом «Экофренд», подают в резервуар из нержавеющей стали, нагревают до 80 градусов с помощью пластинчатого теплообменника и направляют в блок этерификации для проведения щелочного этанолиза. Эфирно-глицериновую смесь далее обрабатывают по известной технологии (сайт:http:/www/bioethanol.ru): указанную смесь подают в сепаратор, где осуществляют осаждение более плотной глицериновой фазы под действием силы тяжести с получением двух фракций: глицерина (тяжелой) и смеси эфиров (легкой) с остатками глицерина и водного раствора КОН.

Далее, в соответствии с изобретением, смесь эфиров подвергают фильтрованию, сорбционной очистке и обезвоживанию в два этапа.

Для этого на первом этапе смесь эфиров с остатками глицерина помещают в первую центрифугу, которую вращают с угловой скоростью 0,5-0,7 об/мин, в течение 0,5-0,6 часа, при этом смесь разделяют на легкую и тяжелую фракции, тяжелую фракцию сливают в емкость для последующей утилизации. Плотность тяжелой фракции, состоящей из глицерина, составляет 1,26 г/см3, плотность легкой фракции, состоящей из смеси этилового и метилового эфира, составляет 0,71 г/см3.

На втором этапе - легкую фракцию, полученную после первой обработки, помещают в другую центрифугу, добавляют в нее заранее подготовленную загрузку в объемном соотношении 1:10, состоящую в масс.% из углеродного наноматериала «Таунит» - 1-1,5% и природного материала бентонит - остальное, центрифугу вращают с угловой скоростью 1,1-1,3 об/мин в течение 1,0-1,2 часа. После чего, полученное биодизельное топливо сливают из второй центрифуги и складируют.

Оптимальные скорости и время вращения первой и второй центрифуг, которые составляют: на первом этапе - угловая скорость - (0,5-0,7) об/мин, время вращения - (0,5-0,6); на втором этапе - угловая скорость - (1,1-1,3) об/мин, время вращения - (1,0-1,2) часа, выбираются следующим образом.

Если вращать первую центрифугу с угловой скоростью менее 0,5-0,7 об/мин, в течение 0,5-0,6 часа, то разделение глицерина и смеси метилового и этилового эфиров на легкую и тяжелую фракции не происходит.

Если вращать первую центрифугу с угловой скоростью более 0,5-0,7 об/мин, в течение 0,5-0,6 часа, то разделение глицерина и смеси метилового и этилового эфиров на легкую и тяжелую фракции происходит быстро и центрифуга работает в холостом режиме. Такой режим обработки растворов не эффективен.

Если вращать вторую центрифугу с угловой скоростью менее 1,1-1,3 об/мин, в течение 1,0-1,2 часа, то на разделение смеси метилового и этилового эфиров на легкую и тяжелую фракции требуется значительно больше времени.

Если вращать вторую центрифугу с угловой скоростью более 1,1-1,3 об/мин, в течение 1,0-1,2 часа, то разделение смеси метилового и этилового эфиров на легкую и тяжелую фракции происходит быстро и центрифуга работает в холостом режиме, что также не эффективно.

Для эффективного проведения процесса сорбционной очистки и обезвоживания смеси эфиров во второй центрифуге используется загрузка, состоящая в масс.%: из углеродного наноматериала «Таунит» - 1-1,5% и природного материала бентонит - остальное, в объемном соотношении 1:10.

При содержании углеродного наноматериала «Таунит» в загрузке больше или меньше 1-1,5% и ее объемном соотношении со смесью эфиров больше или меньше 1:10 на выходе или совсем не удается выделить остатки тяжелой фракции, или она выделяется только частично, т.е. второй этап невозможно осуществить.

Пример. Для осуществления процесса фильтрации, заявленного в способе, смесь «Таунита» с бентонитом (загрузку) готовят следующим образом.

Нанотрубки графена типа «Таунит» измельчают в диссольвере DISPERMAT (Германия) со скоростью 300 об/мин в течение 3 часов в изопропиловом спирте до обеспечения удельной поверхности 13 г/м2. Суспензию готовят следующим образом: в 150 г изопропилового спирта вводят 15 г нанопорошка графена со средним размером частиц 10-30 нм. Далее частицы графена положительно заряжают, добавляя Mg(NO3)2×6H2O. Весовое соотношение частиц графена и добавки - 1:1. Полученную суспензию диспергируют на диспергаторе УЗГ-0.4/22 в течение 5 мин. После обработки получается однородная суспензия Mg2+ абсорбированных частиц графена, которую сливают в емкость. Далее разбавление до требуемой концентрации производят холодной водой с перемешиванием пропеллерной мешалкой.

Гранулы природного бентонита размалывают в шаровой мельнице в течение 50-60 мин с образованием порошка плотностью помола 500 г/см2.

Для приготовления загрузки в емкость загружают порошок бентонита и нанотрубки графена типа «Таунит», смешивая их с водой. Образовавшуюся смесь перемешивают пропеллерной мешалкой в течение 2,5 часов и нагревают до температуры 30-40°C. Полученный концентрат разбавляют холодной водой до наружной температуры 20-25°C и сливают в центрифугу, где находится смесь эфиров (биодизельное топливо).

На первом этапе фильтрацию смеси эфиров производят в центрифуге в течение 0,5-0,6 часа, вращающейся с угловой скоростью 0,5-0,7 об/мин.

Затем смесь разделяют на легкую и тяжелую фракции, тяжелую фракцию сливают и удаляют, а легкую фракцию помещают во вторую центрифугу.

На втором этапе отфильтрованный компонент сливают во вторую центрифугу, добавляют загрузку и процесс повторяют в течение 1,0-1,2 часа, при вращении с угловой скоростью 1,1-1,3 об/мин.

После обработки образовавшийся остаток тяжелой фракции, находящийся в центрифуге, сливают и удаляют, а легкую фракцию складируют и применяют в виде биодизельного топлива.

Использование двухэтапного фильтрования смеси эфиров с загрузкой бентонита и материала «Таунит» (нанотрубок графена) позволяет повысить качество биодизельного топлива, повысить выход годного до 99% по сравнению с прототипом, а также продлить ресурс работы двигателя, снизить выбросы вредных загрязнений в атмосферу, а также экономно расходовать не возобновляемые ресурсы топлива.

Способ получения биодизельного топлива, включающий подготовку растительного масла с нагревом до температуры 80°C, проведение щелочного этанолиза при помощи гидроокиси калия с получением эфирно-глицериновой смеси, которую сепарируют с получением двух фракций глицерина и смеси эфиров, смесь эфиров подвергают фильтрованию, сорбционной очистке и обезвоживанию, полученное биодизельное топливо складируют, отличающийся тем, что фильтрование, сорбционную очистку и обезвоживание производят в два этапа, на первом этапе - смесь эфиров помещают в центрифугу, вращают с угловой скоростью 0,5-0,7 об/мин, в течение 0,5-0,6 часа, при этом смесь разделяют на легкую и тяжелую фракции, тяжелую фракцию сливают, на втором этапе - легкую фракцию помещают в другую центрифугу, добавляют в нее загрузку в объемном соотношении 1:10, состоящую в мас.% из углеродного наноматериала «Таунит» - 1-1,5% и природного материала бентонит - остальное, центрифугу вращают с угловой скоростью 1,1-1,3 об/мин в течение 1,0-1,2 часа, при этом удаляют остатки тяжелой фракции.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу приготовления катализатора для получения дизельного топлива из сырья, содержащего триглицериды жирных кислот. Данный способ заключается в нанесении на носитель - аморфный оксид алюминия - методом пропитки с последующим просушиванием и прокаливанием последовательно водного раствора термически нестабильной соли элемента, выбранного из первой группы, включающей титан, олово, цирконий, затем водного раствора термически нестабильной соли элемента, выбранного из второй группы, включающей молибден, вольфрам, и после этого водного раствора термически нестабильной соли элемента, выбранного из третьей группы, включающей кобальт, никель.

Изобретение относится к способу получения эфиров жирных кислот - биодизеля, которые могут использоваться в качестве альтернативного биотоплива. Способ производства биодизеля осуществляют путем переэтерификации при смешении растительного масла, спирта и катализатора и последующего выделении целевого продукта.
Группа изобретений относится к биотехнологии и пищевой промышленности. Предложен способ получения биокатализатора для переэтерификации жиров.

Изобретение относится к способу переэтерификации растительного масла и может быть использовано в нефтехимической и топливной промышленности для получения компонентов жидкого биодизельного топлива, синтезируемого из возобновляемого сырья растительного происхождения.

Изобретение относится к способу получения биогорючих или биотопливных смесей, пригодных для использования в различных окружающих условиях и в различных видах систем или двигателей, в которых они должны использоваться.
Изобретение относится к способу получения сложных эфиров жирных кислот из жиров и может быть использовано при производстве жидкого топлива. .

Изобретение относится к получению жирового заменителя какао-масла для шоколада. .
Изобретение относится к усовершенствованному способу переэтерификации по меньшей мере одного соединения, содержащего по меньшей мере одну функциональную группу сложного эфира, по меньшей мере одним соединением, содержащим по меньшей мере одну гидроксильную группу, в котором используют красный шлам, образующийся при производстве алюминия по способу Байера, в качестве соединения, ускоряющего реакцию.

Изобретение относится к способам получения органических карбонатов и карбаматов. .
Изобретение относится к способу приготовления катализатора для получения дизельного топлива из сырья, содержащего триглицериды жирных кислот. Данный способ заключается в нанесении на носитель - аморфный оксид алюминия - методом пропитки с последующим просушиванием и прокаливанием последовательно водного раствора термически нестабильной соли элемента, выбранного из первой группы, включающей титан, олово, цирконий, затем водного раствора термически нестабильной соли элемента, выбранного из второй группы, включающей молибден, вольфрам, и после этого водного раствора термически нестабильной соли элемента, выбранного из третьей группы, включающей кобальт, никель.

Изобретение относится к способу получения эфиров жирных кислот - биодизеля, которые могут использоваться в качестве альтернативного биотоплива. Способ производства биодизеля осуществляют путем переэтерификации при смешении растительного масла, спирта и катализатора и последующего выделении целевого продукта.

Изобретение относится к комплексному способу получения метилового эфира ятрофы (JME) и сопутствующих продуктов из семян ятрофы, находящихся в семенных коробочках и содержащих 1,06% свободных жирных кислот (FFA), включающему следующие стадии: (i) механическое вышелушивание семян ятрофы из семенных коробочек в шелушильной машине для получения оболочек семенных коробочек ятрофы и семян ятрофы; (ii) отжим масла ятрофы, получение масличного жмыха ятрофы, содержащего 4-6% азота, и отработанного масличного шлама из семян ятрофы, полученных на стадии (i), с использованием пресса для отжима масла; (iii) нейтрализация масла ятрофы, полученного на стадии (ii), добавляемым основанием; (iv) переэтерификация одной части нейтрализованного масла ятрофы, полученного на стадии (iii), со спиртом и основанием при перемешивании в течение 10-20 минут и разделение неочищенного глицеринового слоя GL1 и неочищенного метилового эфира ятрофы (JME); (v) трехкратная промывка неочищенного JME, полученного на стадии (iv), слоем чистого глицерина с отделением трех слоев нечистого глицерина (GL2, GL3 и GL4), содержащих метанол и KOH, с получением JME, промытого глицерином (JME-G3W); (vi) очистка JME-G3W, полученного на стадии (v), для удаления загрязнений щелочными металлами; (vii) обработка части оставшегося нейтрализованного масла, полученного на стадии (iii), слоями глицерина GL5 (GL1+GL2+GL3), полученными на стадиях (iv) и (v), с получением JME и слоя глицерина GL6; (viii) разделение JME и слоя глицерина GL6, полученного на стадии (vii); (ix) обработка слоя глицерина GL6, полученного на стадии (viii), оставшейся частью нейтрализованного масла для удаления метанола с получением JME и слоя глицерина GL7; (x) разделение JME и слоя глицерина GL7, полученного на стадии (ix); (xi) использование слоя глицерина GL7, полученного на стадии (x), непосредственно для производства полигидроксиалканоатов (PHAs) или для нейтрализации щелочи серной кислотой с получением чистого глицерина и кубового остатка GL8; (xii) объединение JME-G3W, полученного на стадии (vi), и JME, полученного на стадиях (viii) и (x), с получением комплексного метилового эфира; и (xiii) переэтерификация комплексного метилового эфира, полученного на стадии (xii), с метанольным раствором KOH для получения чистого метилового эфира ятрофы (биодизеля), содержащего 0,088% общего глицерина и 0,005% свободного глицерина.

Изобретение относится к способу переэтерификации растительного масла и может быть использовано в нефтехимической и топливной промышленности для получения компонентов жидкого биодизельного топлива, синтезируемого из возобновляемого сырья растительного происхождения.

Изобретение относится к способам (процессам) и системам для переработки содержащих триглицериды масел биологического происхождения с получением базовых масел и топлив для транспортных средств.

Изобретение относится к получению синтетических видов топлива. Изобретение касается способа, в котором на первой стадии способа содержащую водяной пар и оксигенаты, такие как метанол и/или диметиловый эфир, исходную смесь на катализаторе превращают в олефипы, эту олефиновую смесь в разделительном устройстве разделяют на богатый C1-C4-углеводородами поток и богатый C5+-углероводородами поток.
Изобретение относится к углеводородной композиции, которую можно использовать в качестве топлива и/или горючего, и способу ее получения. Способ гидроочистки для получения углеводородных композиций включает гидроочистку смеси, содержащей: - компонент (А) - газойль в количестве от 20 до 95 масс.%, - компонент (А1) - бензин в количестве от 1 до 40 масс.%, - компонент (В) биологического происхождения, содержащий сложные эфиры жирных кислот, возможно, включающий свободные жирные кислоты; количество биологического компонента составляет от 4 до 60 масс.%, причем все процентные содержания отнесены к общей массе суммы всех компонентов.

Изобретение относится к способу получения биогорючих или биотопливных смесей, пригодных для использования в различных окружающих условиях и в различных видах систем или двигателей, в которых они должны использоваться.

Изобретение относится к бензиновой смеси, характеризующейся тем, что включает, по меньшей мере, 20 об.% изобутанола, и где объемная доля смеси, которая испаряется при температуре до примерно 93°C (200°F), составляет, по меньшей мере, 35 об.%.

Данное изобретение касается способов преобразования лигноцеллюлозного материала в топливные продукты. Способ получения бионефти из лигноцеллюлозного материала, где способ включает этапы: (a) сольватирования гемицеллюлозы из лигноцеллюлозного материала с использованием растворителя, (b) удаления сольватированной гемицеллюлозы из твердого вещества, оставшегося после этапа (a); и (c) сольватирования лигнина и целлюлозы из твердого вещества, оставшегося после этапа (a) с использованием растворителя, при реакционной температуре от 180°C до 350°C и реакционном давлении от 8 МПа до 26 МПа, где этап (c) сольватирования лигнина и целлюлозы дает бионефть.

Группа изобретений предназначена для использования в области регенерации ионообменных смол, дезактивация которых произошла в результате контакта с загрязненной ненасыщенной кислотой или эфиром с двойной связью, или в результате контакта с загрязненной ненасыщенной кислотой, эфиром или нитрилом с двойной связью, содержащими загрязняющие примеси.

Изобретение относится к производству биодизельного топлива из возобновляемых источников сырья и направлено на повышение качества биодизельного топлива как альтернативного источника энергии. Способ получения биодизельного топлива включает подготовку растительного масла с нагревом до температуры 80°C, проведение щелочного этанолиза при помощи гидроокиси калия с получением эфирно-глицериновой смеси, которую сепарируют с получением двух фракций глицерина и смеси эфиров, смесь эфиров подвергают фильтрованию, сорбционной очистке и обезвоживанию, полученное биодизельное топливо складируют. Фильтрование, сорбционную очистку и обезвоживание производят в два этапа, на первом этапе - смесь эфиров помещают в центрифугу, вращают с угловой скорость 0,5-0,7 обмин, в течение 0,5-0,6 часа, при этом смесь разделяют на легкую и тяжелую фракции, тяжелую фракцию сливают, на втором этапе - легкую фракцию помещают в другую центрифугу, добавляют в нее загрузку в объемном соотношении 1:10, состоящую в мас. из углеродного наноматериала «Таунит» - 1-1,5 и природного материала бентонит - остальное, центрифугу вращают с угловой скоростью 1,1-1,3 обмин в течение 1,0-1,2 часа, при этом удаляют остатки тяжелой фракции. Использование двухэтапного фильтрования смеси эфиров с загрузкой позволяет повысить качество биодизельного топлива, выход, а также продлить ресурс работы двигателя, снизив выбросы вредных загрязнений в атмосферу, при этом экономно расходовать топливные ресурсы. 1 пр.

Наверх