Спосіб одержання біодизельного палива етанольною переестерифікацією жирів

Спосіб одержання біодизельного палива шляхом переестерифікації рослинних олій, тваринних жирів чи інших тригліцеридів етанолом за мольного співвідношення етанол/олія=1,3-2 при 20-100°С протягом 40-160хв. в присутності лужного каталізатора, який відрізняється тим, що каталізатор (NaOH чи КОН) розчиняють в етиловому спирті, а останній, як і етанол для переестерифікації, осушують до залишкового вмісту води 0,05-0,3%, при цьому використовувані сировинні компоненти є повністю відновлюваними. (19) (21) u200805501 (22) 29.04.2008 (24) 10.10.2008 (46) 10.10.2008, Бюл.№ 19, 2008 р. (72) ПАТРИЛЯК ЛЮБОВ КАЗИМИРІВН А, U A, КУХАР ВАЛЕРІЙ ПАВЛОВИЧ, UA, ПАТРИЛЯК КАЗИМИР ІВАНОВИЧ, UA, ОХРІМЕНКО МИХАЙЛО ВОЛОДИМИРОВИЧ, U A, МАНЗА ІВАН АНДРІЙОВИЧ, UA, ВОЛОШИНА ЮЛІЯ ГЕННАДІЇВНА, UA, ЯКОВЕНКО АНЖЕЛА ВІКТОРІВН А, UA, ІВАНЕНКО ВІТАЛІЙ ВІКТОРОВИЧ, UA, ХРАНОВСЬКА ВАЛЕНТИНА ІВАНІВН А, U A, ПЕТРОВИЧ ВІКТОР ВОЛОДИМИРОВИЧ, U A 3 35913 Недоліками даного способу, як і попереднього, є використання метанолу, високі температура і тиск переестерифікації. Відомий спосіб одержання дизельного палива переестерифікацією олій спиртами [8]: метанолом на першій стадії та етанолом - на другій або одностадійно - сумішшю метанол/етанол=50/50. Спосіб передбачає використання твердого оксидного каталізатора. Температура процесу – 165-240°С, тиск - атмосферний. Основним недоліком способу є часткове використання метанолу та відносно висока температура процесу. Часткове додавання метанолу у способах, описаних в патентах [7, 8], зумовлено відсутністю самочинного розділення реакційної суміші при застосуванні чистого етанолу, тоді як наявність метанолу сприяє розділенню верхнього естерового шару та нижнього - гліцеринового. Відомий спосіб одержання біодизельного палива [9], що передбачає двостадійну переестерифікацію олії високочистим етанолом (30005000ррм води) при 20-100°С в присутності ряду лужних каталізаторів. Щоправда, опис супроводжується прикладами з використанням у ролі каталізатора лише 30% метанольного розчину метилату натрію. Недоліком способу є використання метанолу у складі каталізатора. Даний спосіб прийнято за прототип. Задачею передбачуваної корисної моделі є переведення процесу на повністю відновлювальну сировину, а саме на рослинні олії та етанол з досягненням самочинного розділення продуктів реакції. Вказана задача досягається, тим, що лужний каталізатор (NaOH чи КОН) розчиняють у етиловому спирті, а останній, як і етанол для переестерифікації, попередньо готують, а саме глибоко осушують до залишкового вмісту води 0,05-0,3% з використанням, наприклад, негашеного вапна або цеоліту типу А. Пропонований спосіб відрізняється від відомого тим, що в процесі переестерифікації зовсім не використовують високотоксичний метанол, а лише осушений етанол, рослинні олії чи інші тригліцериди, що означає реалізацію процесу на повністю відновлювальній сировині. У способі одержання біодизельного палива використовують рослинні олії (ріпакова, соняшникова, кукурудзяна тощо), тваринні жири чи інші тригліцериди та осушений етанол технічної чистоти. Приклад 1 (відомий спосіб) [6]. В автоклав ємністю 500см 3 завантажують 120г рафінованої олії, 120г метанолу та 1,2г оксиду цинку (питома поверхня 160м 2/г). Підігрівають до температури 225-230°С, тиск - 44ат. Зразки витримують 2 та 6год. Конверсія в естери при цьому складає 88 та 92,7% мас. Приклад 2 (відомий спосіб) [7]. Спосіб включає змішування метанолу (молярне співвідношення метанол/олія складає 3,5:1¸42:1) з олією та витримування при 150-450°С і 20-400ат. В результаті утворюється суміш непе 4 ретвореного спирту, гліцерину та естерів, яку о холоджують, відділяючи верхній естеровий шар та нижній - гліцериновий. За 6хв. при 350°С та 400ат можна досягти близької до 100% конверсії до метилових естерів, тоді як при 170-175°С і 10-14ат протягом 2год утворюється всього 59,4% ефірів, а протягом 4год - 64%. Приклад 3 (відомий спосіб) [8]. 25г олії, 25г метанолу та 1г оксидного каталізатора перемішують у автоклаві при 200°С та 32ат протягом 7год. При цьому одержують 94,9% - не перетворення у естери. На другій стадії 20г утвореного продукту змішують з 20г етанолу та 1г каталізатора і витримують при 200°С та 32ат протягом 7год. Вміст естерів - 96,9%. Співвідношення етилові/метилові естери - 64/36. У випадку використання суміші метилового і етилового спиртів (50:50) протягом 55хв. утворюється 92,7% естерів зі співвідношенням етилові/метилові - 21/79. У випадку використання чистого етанолу (25г), олії (25г) та каталізатора (1г) при 200°С і 32ат протягом 7год не спостережено розділення фаз. Автори пояснюють це малою кількістю утвореного вільного гліцерину. Вміст етилових естерів, знайдений за хроматографічним аналізом, складає 23,8% мас. Застосування другої (за таких же умов) стадії переестерифікації дозволяє збільшити цей показник до 41,2%мас. Приклад 4 (відомий спосіб) [9]. 1000г олії та 266г етанолу (3000ррм води) підігрівають до 70°С та додають 10г каталізатора - 30% метанольного розчину метилату натрію. Витримують 60хв. Після двох стадій перестерифікації одержують продукт, що вміщує 97,5% етилових та метилових ефірів. Використання в ролі каталізатора 10г метанольного розчину фактично є введенням у реакцію 2,5% метанолу, а така кількість метанолу згідно з патентом [6], один із авторів якого є також автором способу [9], забезпечує самочинне розділення продуктів реакції - суміші етилових естерів та гліцерину. Приклади 5-7 (спосіб, що заявляється). В колбі з притертою пробкою для запобігання контакту з оточуючим повітрям, у відміряній кількості етилового спирту (вміст води 0,05-0,3%) розчиняють попередньо зважений каталізатор (КОН чи NaOH). Після досягнення повного розчинення каталізатора спиртовий розчин переносять до реакційної колби, куди вже залито відміряну кількість рослинної олії (масове співвідношення оліях:спирт складає 3,5¸5:1). Після злиття реагентів суміш енергійно перемішують вручн у, в стр ушуванні або за допомогою магнітної мішалки впродовж 30120хв при 30-40°С. По закінченні перемішування суміш зливають в ділильну воронку, де вона відстоюється кілька годин. В процесі відстоювання відбувається розділення суміші на два шари: естеровий та гліцериновий. Гліцериновий шар, як важчий, опускається на дно воронки, звідки його зливають. Естеровий шар переносять в окрему ємність для зберігання й аналізу. Згідно з хроматографічним аналізом, вміст естерів у ньому складає 97-99%. Домішками висту 5 35913 пають етиловий спирт та гліцерин. Кількість останнього