Спосіб отримання дизельного біопалива з технічних тваринних жирів

Реферат: Спосіб отримання дизельного біопалива включає підготовку сировини, нагрівання до температури 55-60 °С з наступним відділенням вологи і домішки. Обробку підготовленої сировини проводять в реакційному котлі шляхом одночасної реакції естерифікації і переестерифікації при перемішуванні сировини зі спиртом у співвідношенні 5:1-7:1 відповідно і додаванням концентрованої сірчаної кислоти в кількості 10 % до маси. Процес ведуть за температури 120-150 °С протягом 60-120 хв. при турбулентному перемішуванні 1200-1500 обертів за хвилину і атмосферному тиску. За 15 хвилин до закінчення процесу додають 5 % гліцерину. Процес зупиняють. Субстрат поміщають у відстійний бак на 6 годин, для розподілу дизельного біопалива та гліцерину. Як сировину використовують жири тваринного походження з вмістом вільних жирних кислот 10-40 мг КОН/г або рослинні олії. Використовують технічний тваринний жир з підвищеним вмістом вільних жирних кислот 5-95 мг КОН/г, реакцію переестерифікації якого здійснюють в два етапи: на першому - двічі проводиться естерифікація концентрованою сірчаною кислотою в кількості 5 % до маси протягом 1 год. за температури 6065 °С при постійному перемішуванні з відділенням води і спирту, метанол і сірчану кислоту беруть у молярному співвідношенні 9:1; на другому - сірчаною кислотою в кількості 10 % до маси жировмісної сировини, в молярному співвідношенні метанол/кислота 12:1 протягом 1 год., за температури 55-65 °С при постійному перемішуванні, а після - суміш витримують 10-15 год. UA 80661 U (54) СПОСІБ ОТРИМАННЯ ДИЗЕЛЬНОГО БІОПАЛИВА З ТЕХНІЧНИХ ТВАРИННИХ ЖИРІВ UA 80661 U UA 80661 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до первинної переробки сільськогосподарської продукції, зокрема до способів одержання рідких біопалив з поновлювальної сировини. Відомий спосіб (патент РФ 2385900, С11С 3/04, 2008 p.) отримання рідкого біопалива, що включає підготовку сировини, нагрівання до температури 55-60 °C з наступним відділенням вологи і домішки, обробку підготовленої сировини проводять в реакційному котлі шляхом одночасної реакції естерифікації і переестерифікації при змішуванні сировини зі спиртом у співвідношенні 5:1-7:1 відповідно і додаванням концентрованої сірчаної кислоти в кількості 10 % до маси, при цьому процес ведуть за температури 120-150 °C протягом 60-120 хв. при турбулентному перемішуванні 1200-1500 обертів за хвилину і атмосферному тиску, за 15 хвилин до закінчення процесу додають 5 % гліцерину. Процес зупиняють, а отриманий субстрат поміщають у відстійний бак на 6 годин, для розподілу дизельного біопалива та гліцерину. Як сировину використовують жири тваринного походження з вмістом вільних жирних кислот 10-40 мг КОН/г або сировину олійних культур. Недоліком даного способу є застосування дорогих хімічних реагентів і устаткування, що збільшує собівартість одержаного продукту, біопаливо, отримане в результаті застосування цього способу, не має якісних параметрів, характерних для дизельного біопалива. В основу корисної моделі поставлена задача зниження собівартості отримання дизельного біопалива з технічних тваринних жирів з підвищеним вмістом вільних жирних кислот (ВЖК), підвищення виходу продукту з поліпшеними екологічними показниками та скорочення витрат на очищення. Поставлена задача отримання дизельного біопалива, що включає підготовку сировини, нагрівання до температури 55-60 °C з наступним відділенням вологи і домішки, обробку підготовленої сировини проводять в реакційному котлі шляхом одночасної реакції естерифікації і переестерифікації при перемішуванні сировини зі спиртом у співвідношенні 5:1-7:1 відповідно і додаванням концентрованої сірчаної кислоти в кількості 10 % до маси, при цьому процес ведуть за температури 120-150 °C протягом 60-120 хв. при турбулентному перемішуванні 1200-1500 обертів за хвилину і атмосферному тиску, за 15 хвилин до закінчення процесу додають 5 % гліцерину, процес зупиняють, а отриманий субстрат поміщають у відстійний бак на 6 годин, для розподілу дизельного біопалива та гліцерину, як сировину використовують жири тваринного походження з вмістом вільних жирних кислот 10-40 мг КОН/г або рослинні олії, згідно запропонованого способу використовується технічний тваринний жир з підвищеним вмістом вільних жирних кислот 5-95 мг КОН/г, реакцію переестерифікації якого здійснюють в два етапи: на першому - двічі проводиться естерифікація концентрованою сірчаною кислотою в кількості 5 % 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 9:1; на другому - сірчаною кислотою в кількості 10 % до маси жировмісної сировини, в молярному співвідношенні метанол/кислота 12:1 протягом 1 год., за температури 55-65 °C при постійному перемішуванні, а після суміш витримують 10-15 год. Схема здійснення способу представлена на кресленні. Спосіб здійснюється так: нагрівання технічного жиру ведуть за температури 90-95 °C, потім відділяють вологу, домішки і проводять освітлення. Обробка підготовленої сировини здійснюється в два етапи, перший з яких естерифікація - сировину двічі змішують з концентрованою сірчаною кислотою (5 % до маси сировини при кислотному числі 20-50 мг КОН/г або 10 % до маси кислотному числі 50-95 мг КОН/г) і метанолом протягом 1 год. При цьому процес ведуть за температури 55-65 °C протягом 60 хв. при механічному перемішуванні з швидкістю 1000-1400 обертів за хвилину і атмосферному тиску. При цьому після першого змішування здійснюють відділення води і спирту, а після другого - суміш витримують протягом 10-15 год. При цьому метанол і концентровану сірчану кислоту беруть у співвідношенні 9:1 при першому змішуванні з сировиною, а при другому - у співвідношенні 12:1 відповідно. Другий етап - переестерифікацію тригліцеридів ведуть метанолом при молярному співвідношенні спирт/жир 6:1, у присутності гомогенних каталізаторів (КОН або NaOH) у 1 % співвідношенні до об'єму жировмісної сировини, яку отримали після естерифікації. Процес ведуть за температури 55-65° С протягом 60 хв. при механічному перемішуванні з швидкістю 800-1300 обертів за хвилину і атмосферному тиску. Потім проводять відділення гліцеринового шару, що утворився в ході реакції. Промивання шару метилового ефіру жирної кислоти ведуть водою в два прийоми для мінімізації вмісту домішок. Далі проводять відділення промивних вод, фільтрування метиловому ефіру жирної кислоти і продування сухим повітрям для мінімізації вмісту води, вирівнювання рН палива і відбирання метанолу з гліцеринового шару. 1 UA 80661 U 5 10 15 20 25 Як сировину використовують технічні тваринні жири з вмістом вільних жирних кислот 10100 %, 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 (ВЖК), що включає нагрівання до температури 50-60 °C, видалення води, очищення від механічних домішок і освітлення. Попередня обробка жиру включає фільтрування, видалення вологи, запаху, освітлення, що є необхідною умовою для більш ефективного проходження реакції і збільшення виходу кінцевого продукту. Визначення кислотного числа необхідне для розрахунку кількості каталізатора і спирту, потрібних для реакції естерифікації і стабілізації кислотного числа на рівні, близькому до 1 %. Такий рівень кислотного числа необхідний з наступних причин: - реакція переестерифікації з метанолом проходить повністю тільки при низькому кислотному числі; - ВЖК при взаємодії з лужним каталізатором утворюють мило, яке заважає повному проходженню реакції і подальшому очищенню дизельного біопалива; - для підвищення виходу кінцевого продукту. Сухе очищення жировмісної сировини має ряд переваг у порівнянні з вологим: зменшується час очищення, зменшується виробнича площа за рахунок відсутності місткостей для води, скорочуються матеріальні витрати на воду, знижуються втрати ефірів при очищенні. Даний спосіб має ряд переваг у порівнянні з традиційними способами: - Використання будь-якої ліпідної сировини з будь-яким вмістом вільних жирних кислот; - Застосування гетерогенного каталізатора збільшує рівень конверсії ефірів, що виключає утворення побічних продуктів реакції і забруднень, знижує витрати на реактиви; - Даний спосіб зменшує матеріальні та енергетичні витрати на обробку сировини. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 Спосіб отримання дизельного біопалива, що включає підготовку сировини, нагрівання до температури 55-60 °С з наступним відділенням вологи і домішки, обробку підготовленої сировини проводять в реакційному котлі шляхом одночасної реакції естерифікації і переестерифікації при перемішуванні сировини зі спиртом у співвідношенні 5:1-7:1 відповідно і додаванням концентрованої сірчаної кислоти в кількості 10 % до маси, при цьому процес ведуть за температури 120-150 °С протягом 60-120 хв. при турбулентному перемішуванні 1200-1500 обертів за хвилину і атмосферному тиску, за 15 хвилин до закінчення процесу додають 5 % гліцерину, процес зупиняють, а отриманий субстрат поміщають у відстійний бак на 6 годин, для розподілу дизельного біопалива та гліцерину, як сировину використовують жири тваринного походження з вмістом вільних жирних кислот 10-40 мг КОН/г або рослинні олії, який відрізняється тим, що використовується технічний тваринний жир з підвищеним вмістом вільних жирних кислот 5-95 мг КОН/г, реакцію переестерифікації якого здійснюють в два етапи: на першому - двічі проводиться естерифікація концентрованою сірчаною кислотою в кількості 5 % до маси протягом 1 год. за температури 60-65 °С при постійному перемішуванні з відділенням води і спирту, при цьому метанол і сірчану кислоту беруть у молярному співвідношенні 9:1; на другому - сірчаною кислотою в кількості 10 % до маси жировмісної сировини, в молярному співвідношенні метанол/кислота 12:1 протягом 1 год., за температури 55-65 °С при постійному перемішуванні, а після - суміш витримують 10-15 год. 2 UA 80661 U Комп’ютерна верстка М. Мацело 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 3