Способ получения биодизтоплива в среде сверхкритического диметилкарбоната

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

 

Изобретение относится к области химических технологий, в частности к способу получения биодизельного топлива из растительных масел, и может найти применение в отраслях промышленности, использующих дизельные двигатели.

Традиционный способ получения биодизтоплива представляет собой многостадийный процесс, включающий переэтерификацию триглицеридов масла метанолом в присутствии катализатора (КОН или NaOH), сепарацию полученных продуктов (разделение на фракции) и очистку. Недостатком способа является сложность получения продукта необходимой чистоты (удаление катализатора и продуктов омыления), что требует дополнительных затрат на очистку и отражается на стоимости биодизельного топлива. При этом очистка сопровождается образованием токсичных отходов. Поэтому разработка экологически безопасной технологии получения биодизельного топлива является актуальной.

Известен способ получения биодизельного топлива (RU №2412236, МПК С11С 3/04, опубликовано 20.02.2011), включающий переэтерификацию растительного масла спиртом, разделения полученных продуктов экстракцией диоксидом углерода в сверхкритических условиях. В описываемом способе рапсовое масло смешивают с этиловым спиртом в объемном соотношении 0,5-1,0:10-15 до гомогенного состояния, полученную смесь подвергают переэтерификации при температуре 250-280°С, давлении 15-20 МПа, в течение 5-10 минут, реакционную смесь охлаждают и подают в экстрактор, где проводят экстракцию диоксидом углерода в сверхкритических условиях при расходе диоксида углерода 20-35 л/ч, температуре 250-280°С, давлении 15-20 МПа, полученную гомогенную смесь подают в первый сепаратор для отделения глицерина при давлении 0,2-0,3 МПа и температуре 5-10°С, затем во второй сепаратор для отделения биодизельного топлива от диоксида углерода при давлении 0,1-0,15 МПа и температуре 15-20°С. Предпочтительно выделенный во втором сепараторе диоксид углерода рециркулируют в процесс.

Признаком, совпадающим с существенным признаком заявляемого способа, является проведение процесса переэтерификации растительного масла в сверхкритических условиях. В известном аналоге, в процессе переэтерификации растительное масло обрабатывают спиртом, реакционную смесь охлаждают и подают в экстрактор, где проводят экстракцию диоксидом углерода и разделение полученных продуктов в сверхкритических условиях. Заявляемый способ основывается на использовании диметилкарбоната при сверхкритических условиях в качестве метилирующего реагента, обеспечивающий высокую степень переэтерификации масла.

Недостатками известного способа является многостадийность процесса.

Известен способ получения жидкого биотоплива (RU №2385900, МПК С11С 3/04, опубликовано 10.04.2010), включающий подготовку сырья, нагревание при температуре 55-60°С с последующей обработкой путем одновременной реакции этерификации и трансэтерификации при смешивании сырья со спиртом в соотношении 5:1-7:1 соответственно и добавлением гетерогенного кислотного катализатора (дифосфат лантанума, и/или силикат магния, и/или дифосфат алюминия, и/или сульфатированный цирконий) в количестве 5-10% к массе, при этом процесс ведут при температуре 120-150°С в течение 60-120 мин при турбулентном перемешивании с добавлением глицерина и с последующим отстаиванием, полученного субстрата в течение 6 часов с разделением на топливо и глицерин. В качестве сырья используют жировое сырье с содержанием свободных жирных кислот 10-100% и/или растительное сырье масленичных культур. Признаком, совпадающим с существенным признаком заявляемого способа, является использование переэтерификации.

Недостатком данного способа является длительность процесса, трудоемкость, использование кислотного катализатора, остаточное количество которого может остаться в конечном продукте и негативно повлиять на его качество.

Известен способ получения биотоплива (RU №2440405, МПК, C10L 5/42, С11С 3/10, опубликовано 20.01.2012), включающий подготовку сырья, его поэтапную обработку и получение топлива, при этом в качестве сырья используют технический рыбий жир с кислотным числом выше 4 мг КОН/г, подготовку сырья осуществляют путем рафинации, а обработку сырья ведут в три этапа, на первом из которых рыбий жир смешивают с абсолютизированным этанолом или метанолом при соотношении 1:2-1:5 соответственно, на втором этапе в полученную смесь вносят концентрированную серную кислоту в количестве 2-10% к массе смеси и проводят реакцию переэтерификации при температуре не более 40°С в течение 20-60 мин, а на третьем этапе температуру смеси доводят до температуры кипения и выдерживают при этой температуре в течение 60-480 мин с разделением на глицерин и смесь этиловых или метиловых эфиров жирных кислот. После чего полученную смесь этиловых или метиловых эфиров жирных кислот нейтрализуют 1 н спиртовым раствором едкой щелочи (гидрооксид калия или натрия) до рН=5, промывают водой, отстаивают и отделяют примеси путем центрифугирования с получением топлива (метиловых или этиловых эфиров жирных кислот) с последующими его обезвоживанием безводным сернокислым натрием и очисткой окисью алюминия.

К недостаткам вышеуказанного способа можно отнести высокие температурные режимы, использование токсичного, взрыво- и пожароопасного метанола, применение повышенного количества концентрированной серной кислоты, остаточное количество которой может остаться в конечном продукте, а использование щелочного катализатора ведет к образованию мыла, которое снижает эффективность действия самого катализатора, что в целом снижает качество топлива, кроме того, способ является длительным.

За прототип принят способ получения биодизеля» (заявка на изобретение RU №2012129652, МПК С11С 3/00, опубликовано 20.01.2014), основанный на переэтерификации рапсового масла в сверхкритическом метаноле.

Признаком прототипа, совпадающим с существенным признаком заявляемого способа, является получение метиловых эфиров жирных кислот биодизельного топлива в сверхкритической среде.

В способе, принятом за прототип, переэтерификацию рапсового масла проводят в сверхкритическом метаноле (температура 200-300°С, давление 20-30 МПа), тогда как в заявляемом способе получения биодизтоплива переэтерификацию растительного масла рекомендуется проводить диметилкарбонатом. Недостатком аналога является токсичность метанола.

Задачей заявляемого изобретения является разработка экологически безопасной технологии получения биодизельного топлива. В качестве сырья может быть использовано любое растительное масло.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении степени переэтерификации масла.

Технический результат достигается тем, что способ получения биодизтоплива в среде сверхкритического диметилкарбоната, включающий метилирование растительного масла, согласно изобретению, процесс проводится в одну стадию с использованием диметилкарбоната, причем переэтерификацию проводят диметилкарбонатом в сверхкритических условиях при температуре 225-325°С и давлении 20-30 МПа в течение 3-20 мин. При переэтерификации не образуется побочных продуктов, поэтому не требуется стадия очистки дизтоплива. Кроме того, достоинством заявляемого способа является заметное ускорение процесса переэтерификации с нескольких часов до нескольких минут, использование диметилкарбоната при сверхкритических условиях позволяет получить более высокий выход дизтоплива за счет метилирования свободных жирных кислот, повышается экологическая безопасность производства.

В известных решениях, в отличие от заявленного способа, сокращение продолжительности времени и использование диметилкарбоната не замечено. Следовательно, заявляемое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Пример 1

Переэтерификацию проводили в автоклаве пакетного типа, объемом 8 см3, изготовленном из нержавеющей стали. В автоклав дозатором загружали растительное масло и диметилкарбонат (ДМК) в мольном соотношении 1:9. При этом суммарный объем масла и ДМК был равен 8 см3. Автоклав герметично закрывали, встряхивали для получения гомогенного раствора и помещали в предварительно нагретую до 650°С керамическую печь. Исследования проводили при 225°С, давлении 30 МПа и продолжительности изотермической выдержки 10 мин. Скорость нагрева автоклава до заданной температуры составляла 20°С в минуту.

После выдержки при заданной температуре автоклав помещали в холодную воду для охлаждения до комнатной температуры. Скорость охлаждения 50°С в минуту. Затем автоклав разгружали, ДМК отгоняли в вакууме на роторном испарителе. Выход биодизтоплива составил 1,3 мас. %.

Пример 2

Процесс проводили аналогично описанному в примере 1. Отличается только температурным режимом (280°С). Остальные процессы проводили аналогично первому примеру. Выход биодизтоплива составил 90,6 мас. %.

Пример 3

Процесс проводили аналогично описанному в примере 1. Отличается только температурным режимом (325°С). Остальные процессы проводили аналогично первому примеру. Выход биодизтоплива составил 87,9 мас. %.

Пример 4

Процесс проводили аналогично описанному в примере 2. Отличается только давлением обработки (20 МПа). Остальные процессы проводили аналогично первому примеру. Выход биодизтоплива составил 71,2 мас. %.

Пример 5

Процесс проводили аналогично описанному в примере 2. Отличается только продолжительностью обработки (3 мин). Остальные процессы проводили аналогично первому примеру. Выход биодизтоплива составил 78,5 мас. %.

Пример 6

Процесс проводили аналогично описанному в примере 2. Отличается только продолжительностью обработки (20 мин). Остальные процессы проводили аналогично первому примеру. Выход биодизтоплива составил 80,3 мас. %.

Пример 7

Процесс проводили аналогично описанному в примере 2. Отличается только мольным соотношением масло: ДМК (1:6). Остальные процессы проводили аналогично первому примеру. Выход биодизтоплива составил 33,8 мас. %.

Максимальный выход дизтоплива (90,6%) был получен при 280°С, давлении 30 МПа в течение 10 мин. При переэтерификации не образуется побочных продуктов, поэтому не требуется стадия очистки дизтоплива.

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



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к способу модификации одного или нескольких типов триглицеридов в жире, включающему воздействие на одно масло или жир, выбранный из группы, состоящей из подсолнечного масла с высоким содержанием стеариновой кислоты и с высоким содержанием олеиновой кислоты или олеиновой фракции, соевого масла с высоким содержанием стеариновой кислоты и с высоким содержанием олеиновой кислоты или олеиновой фракции, рапсового масла с высоким содержанием стеариновой кислоты и олеиновой кислоты или олеиновой фракции, хлопкового масла с высоким содержанием стеариновой кислоты и с высоким содержанием олеиновой кислоты или олеиновой фракции, с помощью способа внутримолекулярной этерификации, в котором жирные кислоты триглицеридов указанного масла или жира случайно перераспределяются между триглицеридами с получением масла или жира с модифицированным профилем содержания твердого жира (SFC), где количество триглицеридов SUS-типа (насыщенная-ненасыщенная-насыщенная) является повышенным.
Изобретение относится к способу производства сложноэфирного продукта, посредством реакции переэтерификации, из первой смеси, содержащей по меньшей мере два разных сложноэфирных соединения, с образованием второй сложноэфирной смеси, характеризующейся более низкой температурой плавления, чем температура плавления указанной первой сложноэфирной смеси, включающему следующие стадии: а) смешивание по меньшей мере двух разных исходных сложноэфирных соединений с образованием первой сложноэфирной смеси и b) приведение указанной первой сложноэфирной смеси в контакт с катализатором, содержащим от 30 до 60% (% вес.) оксида кальция и по меньшей мере один второй оксид металла, где второй оксид металла выбран из группы, состоящей из оксида металла группы 2А, отличного от кальция, оксида переходного металла, оксида лантана, диоксида кремния, оксида алюминия и алюмината металла.
Изобретение относится к получению топлив из возобновляемого сырья. Способ получения биодизельного топлива заключается в том, что масло смешивают с низшим спиртом с получением смеси, затем проводят процесс переэтерификации с использованием воды и каталитически активной мембраны, состоящей из диффузионного слоя, выполненного на базе полимера, проницаемого по отношению к низшим спиртам и глицерину, соединительного слоя, выполненного из пористого полимера, и каталитически активного слоя, образованного липолитическим микроорганизмом, при этом пористый полимер выбран из тканых или нетканых материалов из волокон полиэтилена, полипропилена, политетрафторэтилена, полиамида, при этом указанную смесь приводят в контакт с каталитически активным слоем мембраны, а воду - с диффузионным слоем мембраны, после чего продукт контактирования указанной смеси с каталитически активным слоем подвергают упариванию для удаления непрореагировавшего спирта с получением целевого биодизельного топлива, а продукт контактирования воды с диффузионным слоем разделяют на воду и глицерин.

Изобретение относится к области органической химии и химии поверхностно-активных веществ, а именно к способу получения сложных эфиров полиглицерина и жирных кислот из отходов производства растительных масел, которые проявляют свойства эмульгаторов и могут найти применение в средствах бытовой и автомобильной химии, косметике и т.д.

Изобретение относится к области органической химии и химии поверхностно-активных веществ, а именно к способу получения сложных эфиров полиглицерина и жирных кислот растительных масел (подсолнечного, соевого, пальмового, гидрогенизированного пальмового и кокосового), которые проявляют свойства эмульгаторов и могут найти применение в пищевой и косметической продукции.

Изобретение относится к комплексной переработке масличных культур, а также получению биодизельного топлива из них и может быть использовано в пищевой, топливной промышленности и сельском хозяйстве.

Изобретение относится к способу получения биодизельного топлива для двигателей внутреннего сгорания дизельного типа. В основе способа лежит реакция переэтерификации триглицеридов при температуре 20-80°С.

Изобретение относится к производству продуктов диетического профилактического питания и касается функциональной триглицеридной композиции для производства пищевых продуктов.

Изобретение относится к способу получения алкиловых эфиров жирных кислот (АЭЖК) и может быть использовано в нефтехимической, топливной и других отраслях промышленности.

Группа изобретений относится к ферментативному способу получения сложных алкилэфиров жирных кислот для применения в областях производства биотоплива, продуктов питания и детергентов и системе для осуществления такого способа.

Изобретение относится к устройствам обработки жидких углеводородных топлив. Предложено устройство для обработки жидких и газообразных веществ, содержащих водород и углеводород, состоящее из немагнитного, цилиндрического, выполненного из латуни наружного корпуса 1, содержащего выпускную часть 6 и внутреннюю часть 3 с резьбой, в которую вставлен узел цилиндрических магнитов, состоящий из тринадцати неодимовых редкоземельных магнитов, выполненных в форме круглого кольца с центральным отверстием и разделенных немагнитными ПВХ-прокладками, выполненными в форме тонкого круглого кольца.

Изобретение относится к получению моторного топлива (биодизеля) из растительных и животных жиров. Способ получения моторного топлива (биодизеля) включает гидрокрекинг триглицеридов жиров в присутствии реагентов.
Изобретение относится к получению топлив из возобновляемого сырья. Способ получения биодизельного топлива заключается в том, что масло смешивают с низшим спиртом с получением смеси, затем проводят процесс переэтерификации с использованием воды и каталитически активной мембраны, состоящей из диффузионного слоя, выполненного на базе полимера, проницаемого по отношению к низшим спиртам и глицерину, соединительного слоя, выполненного из пористого полимера, и каталитически активного слоя, образованного липолитическим микроорганизмом, при этом пористый полимер выбран из тканых или нетканых материалов из волокон полиэтилена, полипропилена, политетрафторэтилена, полиамида, при этом указанную смесь приводят в контакт с каталитически активным слоем мембраны, а воду - с диффузионным слоем мембраны, после чего продукт контактирования указанной смеси с каталитически активным слоем подвергают упариванию для удаления непрореагировавшего спирта с получением целевого биодизельного топлива, а продукт контактирования воды с диффузионным слоем разделяют на воду и глицерин.

Данное изобретение относится к технологическому процессу отделения соединений, получаемых дериватизацией лигнина, от пиролизного масла. Описан способ обработки пиролизного масла, включающий в себя; (а) получение пиролизного масла; (b) приведение в контакт указываемого пиролизного масла по меньшей мере, с одной α-гидроксисульфоновой кислотой при условиях, эффективных в целях осуществления фазового разделения пиролизного масла на водорастворимую фазу, содержащую сахара, органические кислоты и карбонильные соединения, и нерастворимую в воде фазу, содержащую лигниновые и фенольные соединения; (с) отделение нерастворимой в воде фазы от водорастворимой фазы; а также (d) удаление α-гидроксисульфоновой кислоты в виде ее соединения из водорастворимой фазы посредством нагревания и/или понижения давления в целях получения водорастворимой фазы с удаленной из нее кислотой, по существу, не содержащей α-гидроксисульфоновой кислоты.

Изобретение относится к композиции, содержащей лигнин. Композиция, содержащая лигнин для получения топлива или добавок для топлива, содержит лигнин, растворитель и жидкость-носитель, где лигнин составляет по меньшей мере 4 вес.% композиции, и где лигнин характеризуется средневесовым молекулярным весом не более 5000 г/моль, и где растворитель представляет собой спирт, простой эфир или органический сложный эфир, сульфоксид, кетон, альдегид или их комбинацию, или растворитель содержит диметилсульфоксид, пиридин, THF, 1,4-диоксан, фурфурол, дипропиленгликоль, полиэтиленгликоль или 1,3-пропандиол или их комбинацию; и где жидкость-носитель представляет собой смесь углеводородного масла и жирной кислоты, где углеводородное масло представляет собой газойль.

Изобретение раскрывает применение гребнеобразного полимера для уменьшения потери вязкости смазывающей композицией для картера двигателя внутреннего сгорания, который заправляют композицией топлива, которая содержит жирнокислотный алкиловый сложный эфир, причем гребнеобразный полимер содержит в основной цепи по меньшей мере одно повторяющееся звено, которое получают из по меньшей мере одного макромономера на полиолефиновой основе, и по меньшей мере одно повторяющееся звено, которое получают из по меньшей мере одного низкомолекулярного мономера, выбираемого из группы, состоящей из стирольных мономеров, содержащих от 8 до 17 атомов углерода, алкил(мет)акрилатов, содержащих от 1 до 10 атомов углерода в спиртовой группе, виниловых сложных эфиров, содержащих от 1 до 11 атомов углерода в ацильной группе, виниловых простых эфиров, содержащих от 1 до 10 атомов углерода в спиртовой группе, (ди)алкилфумаратов, содержащих от 1 до 10 атомов углерода в спиртовой группе, (ди)алкилмалеинатов, содержащих от 1 до 10 атомов углерода в спиртовой группе, и их смесей, причем молярная степень разветвления гребнеобразного полимера находится в диапазоне от 0,1 до 10 мол.%, и гребнеобразный полимер содержит совокупность из по меньшей мере 80 масс.%, в расчете на совокупную массу повторяющихся звеньев гребнеобразного полимера по меньшей мере одного повторяющегося звена, которое получают из по меньшей мере одного макромономера на полиолефиновой основе, и по меньшей мере одного повторяющегося звена, которое получают из по меньшей мере одного низкомолекулярного мономера; где гребнеобразный полимер имеет среднемассовую молекулярную массу в диапазоне от 100000 до 500000 г/моль.

Изобретение относится к композиции, содержащей по меньшей мере один полиалкил(мет)акрилатный полимер. Композиция для улучшения текучести на холоде и тенденции к коксованию в распылительных форсунках средних дистиллятов, биодизелей и их смесей содержит: (А) по меньшей мере одну композицию полиалкил(мет)акрилатного полимера, содержащую: (А1) по меньшей мере один полимер, содержащий одно или больше этиленненасыщенных соединений общей формулы (I) ,где R представляет собой Н или СН3 и R1 представляет собой линейную или разветвленную, насыщенную алкильную группу, содержащую 1-22 атома углерода, где среднее углеродное число указанной алкильной группы R1 для молекулы в целом составляет 11-16, и в соединениях общей формулы (I), составляющих по меньшей мере 60 масс.

Изобретение относится к комплексной переработке масличных культур, а также получению биодизельного топлива из них и может быть использовано в пищевой, топливной промышленности и сельском хозяйстве.

Изобретение относится к углеводородной композиции, пригодной в качестве топлива или компонента топлива, содержащей от 8 до 30 масс.% неразветвленных C4-12-алканов, от 5 до 50 масс.% разветвленных C4-12-алканов, от 25 до 60 масс.% C5-12-циклоалканов, от 1 до 25 масс.% ароматических C6-12-углеводородов, не более чем 1 масс.% алкенов и не более чем 0,5 масс.% суммы кислородсодержащих соединений; в которой суммарное содержание C4-12-алканов составляет от 40 до 80 масс.%, и суммарное содержание C4-12-алканов, C5-12-циклоалканов и ароматических C6-12-углеводородов составляет, по меньшей мере, 95 масс.%; и причем данные количества вычислены по отношению к массе композиции.

Изобретение относится к углеводородной композиции. Углеводородная композиция, пригодная в качестве топлива или топливного компонента, содержит от 10 до 40 масс.% неразветвленных C8-30-алканов, от 0,1 до 15 масс.% ароматических C7-20-углеводородов, из которых, по меньшей мере, 90 масс.% являются моноароматическими, и не более чем 1 масс.% в сумме кислородсодержащих соединений; причем в данной композиции суммарное содержание C8-30-алканов составляет от 50 до 95 масс.%, а суммарное содержание C8-30-алканов, ароматических C7-20-углеводородов и C8-30-циклоалканов составляет, по меньшей мере, 95 масс.%; и данные количества вычислены по отношению к массе композиции.

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

Наверх