Спосіб отримання метилових ефірів з технічних тваринних жирів

Реферат: Спосіб отримання метилових ефірів з технічних тваринних жирів полягає в отриманні жиру, нейтралізації вільних жирних кислот, промиванні жиру сольовим розчином і водою, очищенні від домішок та переестерифікації. Використовують технічний тваринний жир з підвищеним вмістом вільних жирних кислот 5-180 мг КОН/г, метиловий спирт. Нейтралізація вільних жирних кислот здійснюється проведенням реакції естерифікації концентрованою сірчаною кислотою: для технічного тваринного жиру з вмістом вільних жирних кислот 5-20 мг КОН/г - 1,5 % до маси; 20-40 мг КОН/г - двічі 5 % до маси; 40-95 мг КОН/г - тричі 10 % до маси; 95-180 мг КОН/г чотири рази 15 % до маси, протягом 1 год. за температури 60-65 °С при постійному перемішуванні, з відділенням води і спирту. Метанол і сірчану кислоту беруть у молярному співвідношенні 6:1. Очищений жир, звільнений від вмісту вільних жирних кислот і домішок, направляють на переестерифікацію з додаванням метанолу і каталізатора КОН. UA 88276 U (54) СПОСІБ ОТРИМАННЯ МЕТИЛОВИХ ЕФІРІВ З ТЕХНІЧНИХ ТВАРИННИХ ЖИРІВ UA 88276 U UA 88276 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до первинної переробки сільськогосподарської продукції, зокрема до способів одержання рідких біопалив з поновлювальної сировини. Відомий спосіб отримання дизельного біопалива з жировмісних відходів гідробіонтів (Пат. № 2467056 RU, опуб. 20.11.2012, бюл. № 32), що включає отримання риб'ячого жиру з кислотним числом 2,1-4,6 мг КОН/г, його нейтралізацію (пониження значення кислотного числа до 0,7 мг КОН/г). Нейтралізований жир, що містить мила і залишки лугу, промивають один раз 10 % сольовим розчином і 2 рази водою з температурою 90-95 °C протягом 90 хв. Здійснюють процес переестерифікації риб'ячого жиру з додаванням 25 % етанолу і 0,75 % NaOH від маси взятого жиру. Недоліком даного способу є застосування етилового спирту, який створює азеотроп при змішуванні з водою, що вимагає його дегідратації і призводить до підвищення енергетичних витрат і інвестицій в обладнання. Етилові ефіри мають більшу спорідненість з гліцерином, що ускладнює їх поділ, а витрати на виробництво дизельного біопалива на основі етилового спирту можуть бути вдвічі більшими ніж на основі метанолу. В основу корисної моделі поставлена задача зниження собівартості отримання дизельного біопалива з технічних тваринних жирів із підвищеним вмістом вільних жирних кислот 5-180 мг КОН/г, підвищення виходу продукту з поліпшеними якісними показниками та скорочення витрат на очищення. Поставлена задача вирішується у способі отримання метилових ефірів з технічних тваринних жирів, що полягає в отриманні жиру, нейтралізації вільних жирних кислот, промиванні жиру сольовим розчином і водою, очищенні від домішок та переестерифікації, згідно з корисною моделлю, використовується технічний тваринний жир з підвищеним вмістом вільних жирних кислот 5-180 мг КОН/г, метиловий спирт, нейтралізація вільних жирних кислот, здійснюється проведенням реакції естерифікації концентрованою сірчаною кислотою: для технічного тваринного жиру з вмістом вільних жирних кислот 5-20 мг КОН/г -1,5 % до маси; 20-40 мг КОН/г двічі 5 % до маси; 40-95 мг КОН/г - тричі 10 % до маси; 95-180 мг КОН/г - чотири рази 15 % до маси, протягом 1 год. за температури 60-65 °C при постійному перемішуванні, з відділення води і спирту, причому метанол і сірчану кислоту беруть у молярному співвідношенні 6:1, очищений жир, звільнений від вмісту вільних жирних кислот і домішок, направляють на переестерифікацію з додаванням метанолу і каталізатора КОН. Спосіб здійснюється так: технічний тваринний жир піддають мийці, подрібнюють на м'ясорубці з діаметром отворів решітки (2-3 мм) до однорідної маси, вилучають жир, після чого проводять нейтралізацію вільних жирних кислот і переестерифікацію. Для вилучення жиру способом витоплювання до подрібненого технічного жиру додають воду в співвідношенні субстрат:вода - 2:1, отриману суміш нагрівають до температури 75-80 °C і витримують протягом 40 хв. Відділення жиру від водо-білкової частини здійснюють центрифугуванням при частоті обертання ротора 3000-3500 об./хв. протягом 20 хв. Для грубої очистки жиро-водної суспензії встановлюють сепаратори з міжтарілковим зазором 2 мм, а для остаточної тонкої очистки і зневоднення - з міжтарілковим зазором 0,75 мм. Обробка відділеного жиру здійснюється в декілька етапів, перший з яких естерифікація сировину змішують з концентрованою сірчаною кислотою для технічного тваринного жиру з вмістом вільних жирних кислот 5-20 мг КОН/г, проводиться одну естерифікація H2SO4 в кількості 1,5 % до маси; 20-40 мг КОН/г, двічі 5 %до маси; 40-95 мг КОН/г, тричі 10 % до маси; 95-180 мг КОН/г, чотири рази 15 % до маси) і метанолом протягом 1 год. При цьому процес ведуть за температури 60-65° С протягом 60 хв. при механічному перемішуванні з швидкістю 100-300 об./хв. і атмосферному тиску. При цьому при кожному змішуванні здійснюють відділення води і спирту. Метанол і концентровану H2SO4 беруть у співвідношенні 9:1 при першому змішуванні з сировиною, при другому, третьому і четвертому - у співвідношенні 6:1 відповідно; другий нейтралізація виділеного після естерифікації жиру, розчином КОН і води; третій - промивання жиру 10 % розчином хлориду натрію і водою з дотриманням співвідношень жир:вода - 1:1, промивку 10 % розчином хлориду натрію здійснюють один раз; четвертий - промивка водою 2 рази за температури 90-95 °C, загальною тривалістю 90 хв., при постійному механічному перемішуванні з швидкістю 50-100 об./хв. і атмосферному тиску; п'ятий - відокремлення промивних розчинів від жиру методом сепарування. Вихід жиру становить 80-85 %.Очищений жир, звільнений від вмісту вільних жирних кислот і домішок, направляють на переестерифікацію; шостий етап – переестерифікацію тригліцеридів ведуть метанолом при молярному співвідношенні спирт:жир - 6:1, у присутності гомогенного каталізатора у 1 % співвідношенні до об'єму жировмісної сировини, яку отримали після естерифікації. Процес ведуть за температури 55-65 °C протягом 90 хв. при механічному перемішуванні з швидкістю 1 UA 88276 U 5 10 15 20 100-400 об./хв. і атмосферному тиску. Потім проводять відділення гліцеринового шару, що утворився в ході реакції, метилові ефіри від залишків гліцерину звільняють в два прийоми, промиванням водою з температурою 20 °C, через 1 годину відстоювання суміш розділяється на дві фази за рахунок переходу гліцерину в нижню водну частину суміші, яка відділяється від метилових ефірів методом зливу нижньої частини. Після завершення відділення промивних вод залишки спирту і води відокремлюють методом відгону в роторній ректифікаційній установці при температурі 75-80 °C. Вихід метилових ефірів, тобто дизельного біопалива, становить 85-90 % від початкової маси спрямованого жиру. Як сировину використовують технічні тваринні жири з вмістом вільних жирних кислот 5180 мг КОН/г, а як кислотний і гетерогенний каталізатори - сірчану кислоту і гідроксид калію, відповідно. Прийоми і режими здійснення способу спрямовані на отримання рідкого біопалива, при цьому в процесі отримання його з сировини, що має темний колір і неприємний запах, важлива попередня обробка жирової сировини з підвищеним вмістом вільних жирних кислот, що включає видалення води, очищення від механічних домішок і освітлення, що є необхідною умовою для більш ефективного проходження реакції і збільшення виходу кінцевого продукту. Таким чином, удосконалення способу отримання метилових ефірів з технічних тваринних жирів із підвищеним вмістом вільних жирних кислот дозволяє оптимізувати процес перетворення будь-якої ліпідної сировини в дизельне біопаливо, зменшує матеріальні та енергетичні витрати на обробку сировини, а застосування гетерогенного каталізатора збільшує рівень конверсії ефірів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Спосіб отримання метилових ефірів з технічних тваринних жирів, що полягає в отриманні жиру, нейтралізації вільних жирних кислот, промиванні жиру сольовим розчином і водою, очищенні від домішок та переестерифікації, який відрізняється тим, що використовують технічний тваринний жир з підвищеним вмістом вільних жирних кислот 5-180 мг КОН/г, метиловий спирт, нейтралізація вільних жирних кислот здійснюється проведенням реакції естерифікації концентрованою сірчаною кислотою: для технічного тваринного жиру з вмістом вільних жирних кислот 5-20 мг КОН/г - 1,5 % до маси; 20-40 мг КОН/г - двічі 5 % до маси; 40-95 мг КОН/г - тричі 10 % до маси; 95-180 мг КОН/г - чотири рази 15 % до маси, протягом 1 год. за температури 6065 °С при постійному перемішуванні, з відділенням води і спирту, причому метанол і сірчану кислоту беруть у молярному співвідношенні 6:1, очищений жир, звільнений від вмісту вільних жирних кислот і домішок, направляють на переестерифікацію з додаванням метанолу і каталізатора КОН. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2