DE102009006919A1 - Producing fatty acid alkyl ester comprises e.g. mixing fats or oils, alkyl alcohols and catalyst, separating mixture into low, ester-rich phase and heavy glycerin-rich phase, and separating fatty acid alkyl ester from low, ester-rich phase - Google Patents
Producing fatty acid alkyl ester comprises e.g. mixing fats or oils, alkyl alcohols and catalyst, separating mixture into low, ester-rich phase and heavy glycerin-rich phase, and separating fatty acid alkyl ester from low, ester-rich phase Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Fettsäurealkylestern durch Umesterung von Fetten und Ölen mit Alkylalkoholen in wenigstens einer Umsetzungsstufe bestehend aus einem Mischreaktor, in welchem die Fette und Öle mit den Alkylalkoholen und einem Katalysator gemischt werden, und einem Abscheider, in welchem die erhaltene Mischung in eine leichte, esterreiche Phase und eine schwere, glycerinreiche Phase aufgetrennt wird, wobei man anschließend aus der leichten, esterreichen Phase Fettsäurealkylester separiert.The The invention relates to the preparation of fatty acid alkyl esters by transesterification of fats and oils with alkyl alcohols in at least one reaction stage consisting of a mixing reactor, in which the fats and oils with the alkyl alcohols and a catalyst, and a separator in which the resulting mixture into a light, ester-rich phase and a heavy, glycerol-rich phase is separated, followed by from the light, ester-rich phase fatty acid alkyl esters separated.
Verfahren
zur Umwandlung von pflanzlichen Ölen oder tierischen Fetten
in Brennstoffe durch Umesterung der an Glycerin gebundenen Fettsäuren
(Triglyceride) mit kurzkettigen Alkoholen, wie bspw. Methanol, sind
bekannt. So wird in der
Die
Bei
dem in der
Ein
modernes Verfahren zur Herstellung von Fettsäure-Methylester
oder Fettsäure-Ethylester und Glycerin durch Umesterung
von Fetten oder Ölen ist in der
Es ist bekannt, dass die Verwendung bestimmter pflanzlicher Öle, insbesondere aus kostenoptimierten Ölaufarbeitungen, bei der Umwandlung zu Fettsäure-Methylester oder Fettsäure-Ethylester (Biodiesel) zu Feststoffausfällungen beim Herstellungsprozess oder bei der nachfolgenden Lagerung des Produktes bei kalten Umgebungstemperaturen führen kann. Ausgeprägt ist dieses Verhalten bspw. bei der Verwendung von Sojaöl oder Palmöl zu beobachten. Bei der Verarbeitung solcher Öle ist daher ein erhöhter Wartungsaufwand für die Produktionsanlage erforderlich. Außerdem ist die Verfügbarkeit und damit die Produktivität der Produktionsanlage eingeschränkt, da sie zur Wartung und Beseitigung der Feststoffausfällungen außer Betrieb genommen werden muss. Die Ausfällungen können durch mechanische Verfahren, wie Filtration oder Zentrifugation, abgetrennt werden.It it is known that the use of certain vegetable oils, in particular from cost-optimized oil work, in Conversion to fatty acid methyl ester or fatty acid ethyl ester (Biodiesel) to Feststoffausfällungen in the manufacturing process or during subsequent storage of the product at cold ambient temperatures can lead. This behavior is pronounced, for example. to observe when using soybean oil or palm oil. In the processing of such oils is therefore an increased Maintenance required for the production plant. In addition, the availability and thus the productivity The production facility is restricted as it is for maintenance and Elimination of Feststoffausfällungen except Operation must be taken. The precipitates can separated by mechanical methods, such as filtration or centrifugation become.
Verantwortlich
für die Entstehung der Ausfällungen sind sogenannte
Sterolglycoside (SG), bei denen es sich um verbreitete pflanzliche
Inhaltsstoffe handelt, die aus der Verbindung eines Zuckers (Glucose)
mit einem Phytosterin resultieren. Phytosterine sind pflanzliche
Hormone und stellen Bestandteile von pflanzlichen Zellmembranen
dar. Bekannte Vertreter sind Stigmasterol oder Campesterol, deren
Strukturformen in
In
der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei der Herstellung von Biodiesel das Auftreten von Feststoffausfällungen in der Produktionsanlage und im Endprodukt zu vermeiden.task The present invention is in the production of biodiesel the occurrence of Feststoffausfällungen in the production plant and in the final product to avoid.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen dadurch gelöst, dass das Fett oder Öl und/oder der durch Umesterung erzeugte Rohalkylester und/oder ein nach Abtrennung von Nebenprodukten erhaltenes Biodiesel-Endprodukt in Kontakt mit einem Fällungsmittel gebracht wird und dass als Fällungsmittel ein organisches polymeres Additiv, ein makromolekularer Naturstoff und/oder Gluten verwendet wird.These The object is achieved with the invention essentially by that the fat or oil and / or that produced by transesterification Rohalkylester and / or obtained after removal of by-products Biodiesel end product is brought into contact with a precipitant and that as precipitant, an organic polymeric additive macromolecular natural product and / or gluten is used.
Als bevorzugtes organisches polymeres Additiv zur Fällung der Sterolglycosid-Moleküle haben sich Polyvinylpyrrolidon (PVP) oder Polyvinylpolypyrrolidon (PVPP, vernetztes Polyvinylpyrrolidon) herausgestellt.When preferred organic polymeric additive for precipitating the Sterol glycoside molecules have become polyvinylpyrrolidone (PVP) or polyvinylpolypyrrolidone (PVPP, cross-linked polyvinylpyrrolidone) exposed.
Als makromolekulare Naturstoffe werden vorzugsweise Stärke (C6H10O5)n), Lignin oder Tannine eingesetzt.The macromolecular natural substances used are preferably starch (C 6 H 10 O 5 ) n ), lignin or tannins.
Bei Gluten handelt es sich um ein Gemisch aus etwa 90% Proteinen, 8% Lipiden und 2% Kohlehydraten.at Gluten is a mixture of about 90% proteins, 8% Lipids and 2% carbohydrates.
In Weiterbildung der Erfindung wird das Fällungsmittel dem Einsatzstoff (Öl, Fett), dem Rohalkylester und/oder dem Biodiesel-Endprodukt mit einem Anteil von 0,01 bis 5 Gew.-%, zugegeben, wobei eine Verweilzeit von 0,5 bis 60 min und Behandlungstemperaturen von 20 bis 50°C bevorzugt werden.In Further development of the invention, the precipitant is the Feedstock (oil, fat), the crude alkyl ester and / or the Biodiesel end product in a proportion of 0.01 to 5 wt .-%, added with a residence time of 0.5 to 60 minutes and treatment temperatures from 20 to 50 ° C are preferred.
Erfindungsgemäß erfolgt das in Kontakt bringen mit dem Fällungsmittel durch Verrühren, wobei das als Ausgangsstoff dienende Öl oder Fett und/oder der durch Umesterung erzeugte Rohalkylester und/oder das Biodiesel-Endprodukt mehrfach satzweise, bspw. in einer mehrere Mischzonen ausweisenden Mischeinrichtung, oder kontinuierlich im Gegenstrom mit dem Fällungsmittel behandelt werden.According to the invention bring into contact with the precipitant by stirring, wherein the starting material serving as oil or fat and / or the crude alkyl ester produced by transesterification and / or the biodiesel end product multiple sentencewise, for example. In a multiple mixing zones exhibiting Mixing device, or continuously in countercurrent with the precipitant be treated.
Nach der Behandlung mit dem Fällungsmittel werden die Sterolglycoside enthaltenden Ausfällungen erfindungsgemäß aus der Mischung abgetrennt, wobei die Abtrennung vorzugsweise durch Filtration, Zentrifugation oder Dekantieren erfolgt. Die Ausfällungen werden so aus der Anlage entfernt und können sich nicht an störenden Stellen absetzen. Um das Trennergebnis zu verbessern, wird der Mischung in Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens vor der Abtrennung der Ausfällungen ein Abscheidehilfsmittel zugegeben. Als besonders gut geeignete Abscheidemittel haben sich Zellulose, Bleicherde und/oder Kieselgur erwiesen.To The sterol glycosides are treated with the precipitant containing precipitates according to the invention separated the mixture, the separation preferably by Filtration, centrifugation or decantation takes place. The precipitates so are removed from the plant and can not settle disturbing parts. To improve the separation result, is the mixture in development of this inventive concept before the separation of the precipitates a separation aid added. Particularly suitable separating agents have become Cellulose, bleaching earth and / or kieselguhr proven.
Die Erfindung umfasst auch ein Mittel zur Vermeidung oder Beseitigung von Feststoffausfällungen bei der Herstellung von Fettsäurealkylestern durch Umesterung von Fetten und Ölen mit Alkylalkoholen, wobei das Mittel ein organisches Polymer, insbesondere Polyvinylpyrrolidon oder Polyvinylpolypyrrolidon, ein makromolekularer Naturstoff, insbesondere Stärke, Lignin oder Tannin, und/oder Gluten ist.The The invention also includes a means for avoidance or elimination of solid precipitates in the production of fatty acid alkyl esters by transesterification of fats and oils with alkyl alcohols, wherein the agent is an organic polymer, in particular polyvinylpyrrolidone or polyvinylpolypyrrolidone, a macromolecular natural product, in particular Starch, lignin or tannin, and / or gluten.
Eine erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung von Fettsäurealkylestern durch Umesterung von Fetten und Ölen mit Alkylalkoholen, die zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens geeignet ist, weist wenigstens eine Umsetzungsstufe mit einem Mischreaktor zur Mischung der Fette und Öle mit den Alkylalkoholen und einem Abscheider, in dem die Mischung in eine leichte, esterreiche Phase und eine schwere, glycerinreiche Phase aufgetrennt wird, eine Trenneinrichtung zur Abtrennung von Fettsäurealkylestern aus der leichten, esterreichen Phase, sowie eine Mischeinrichtung zur Mischung des Fettes oder Öles und/oder des durch Umesterung erzeugten Rohalkylesters und/oder eines nach Abtrennung von Nebenprodukten erhaltenen Biodiesel-Endprodukts mit dem oben beschriebenen Fällungsmittel auf.A Inventive plant for the production of fatty acid alkyl esters by transesterification of fats and oils with alkyl alcohols, those for carrying out the method described above is suitable, has at least one reaction stage with a mixing reactor for mixing the fats and oils with the alkyl alcohols and a separator in which the mixture into a light, rich in esters Phase and a heavy, glycerol-rich phase is separated, one Separating device for the separation of fatty acid alkyl esters from the light, ester-rich phase, as well as a mixing device to mix the fat or oil and / or by transesterification produced crude alkyl ester and / or after removal of by-products obtained biodiesel end product with the precipitant described above on.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Mischeinrichtung eine Rührkaskade auf, mit welcher sich eine besonders effektive Durchmischung und Behandlung mit dem Fällungsmittel erreichen lässt.In Further development of the invention, the mixing device has a stirring cascade on, with which a particularly effective mixing and Treatment with the precipitant can be achieved.
Je nachdem, ob das Fällungsmittel zur Behandlung der Einsatzstoffe (Öl, Fett) des Prozesses, des durch Umesterung erzeugten Rohalkylesters oder des Biodiesel-Endprodukts eingesetzt wird, wird die Mischeinrichtung erfindungsgemäß vor dem Mischreaktor, nach dem Abscheider bzw. nach einer Waschkolonne zur Abtrennung von Nebenprodukten aus dem Fettsäurealkylester angeordnet.Depending on whether the precipitant is used to treat the starting materials (oil, fat) of the process, the crude alkyl ester or the biodiesel end product produced by transesterification, the mixing device according to the invention before the mixing reactor, after the separator or after a washing column Separation of by-products from the fatty acid alkyl ester arranged.
Um nach der Mischung mit dem Fällungsmittel die Feststoffausfällungen aus dem Prozess zu entfernen, ist vorzugsweise im Anschluss an jede, jedenfalls die letzte Mischeinrichtung eine mechanische Trenneinrichtung vorgesehen. Die Abtrennung kann hierbei bspw. mittels eines Filters, einer Zentrifuge oder einer Dekantiereinrichtung erfolgen.Around after the mixture with the precipitant the Feststoffausfällungen to remove from the process is preferably following each, in any case, the last mixing device a mechanical separator intended. The separation can in this case, for example. By means of a filter, a centrifuge or a decanter.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.Further developments, Advantages and applications of the invention result also from the following description of exemplary embodiments and the drawing. All are described and / or illustrated illustrated features alone or in any combination the subject of the invention, regardless of its summary in the claims or their dependency.
Es zeigen:It demonstrate:
Die
in
Die
erste Umsetzungsstufe
Die
Temperaturen im Mischreaktor
In
dem Abscheider
Der
zweiten Umsetzungsstufe
Die
schwere, glycerinreiche Phase, die im Abscheider
Andererseits
wird aus der Waschkolonne
Um bei der oben beschriebenen Herstellung von Fettsäurealkylestern eventuell aufgetretene Ausfällungen auf der Basis von Sterolglycosiden (SG) zu entfernen, werden die Einsatzstoffe (Öl, Fett), das Zwischenprodukt (durch Umesterung erzeugter Rohalkylester) und/oder das Biodiesel-Endprodukt mit einem Fällungsmittel (FM) in Kontakt gebracht, wobei als Fällungsmittel ein organisches Polymer, insbesondere Polyvinylpyrrolidon oder Polyvinylpolypyrrolidon, ein makromolekularer Naturstoff, insbesondere Stärke, Lignin oder Tannin, und/oder Gluten eingesetzt wird. Die Behandlung erfolgt durch Zusatz von 0,01 bis 5 Gew.-% des Fällungsmittels bezogen auf die gesamte Mischung bei einer Temperatur von 20 bis 50°C, vorzugsweise 25 bis 45°C. Zusätzlich zu dem Fällungsmittel kann ein Abscheidehilfsmittel, insbesondere Zellulose, Bleicherde und/oder Kieselgur, zugegeben werden, um die spätere Abtrennung der Ausfällungen zu erleichtern.Around in the production of fatty acid alkyl esters described above any precipitations that have occurred on the basis of sterol glycosides (SG), the feedstocks (oil, fat), the intermediate (crude alkyl esters produced by transesterification) and / or the biodiesel end product with a precipitant (FM) brought into contact with as precipitant an organic Polymer, in particular polyvinylpyrrolidone or polyvinylpolypyrrolidone, a Macromolecular natural product, in particular starch, lignin or tannin, and / or gluten is used. The treatment is done by addition of 0.01 to 5 wt .-% of the precipitant based on the total mixture at a temperature of 20 to 50 ° C, preferably 25 to 45 ° C. additionally to the precipitant may be a separation aid, in particular Cellulose, bleaching earth and / or diatomaceous earth, are added to the facilitate subsequent separation of the precipitates.
Das
Fällungsmittel und ggf. das Abscheidehilfsmittel werden
hierbei einer vor der ersten Umsetzungsstufe
Im
Anschluss an die Mischeinrichtungen
Durch die initiierte Fällung der Sterolglycosid-Moleküle mit Hilfe der organischen polymeren Additive, der makromolekularen Naturstoffe und/oder des Glutens können die SG-Feststoffausfällungen gezielt an hierfür vorgesehenen Stellen erzeugt und dann zuverlässig aus der Anlage ausgeschleust werden. Durch die abschließende Wäsche und Trocknung wird ein spezifikationsgerechtes und lagerstabiles Biodiesel-Endprodukt erhalten.By the initiated precipitation of the sterol glycoside molecules with the help of organic polymeric additives, the macromolecular Natural products and / or gluten can be the SG solid precipitations specifically generated at designated points and then be reliably discharged from the plant. By the final washing and drying will be one specification-compliant and storage-stable biodiesel end product.
Beispiel:Example:
200
g Ester mit einem SG-Gehalt von 94 ppm und einem Wassergehalt von
260 ppm wurden mit 2 g Fällungsmittel bei einer Temperatur
von 30°C für 20 min gerührt und anschließend
mittels Plattenfilter filtriert. Der SG-Gehalt des Filtrats wurde
kurz nach der Filtration und nach einer Standzeit von 24 h gemessen.
Es zeigt sich, dass durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Fällungsmittels der Gehalt an SG-Ausfällungen im Filtrat merklich reduziert werden kann.It shows that by the use of the invention a precipitant, the content of SG precipitates can be significantly reduced in the filtrate.
Ein weiterer Versuch mit einem Ester, der 98 ppm SG und 2050 ppm Wasser enthielt, wurde unter gleichen Bedingungen mit den Fällungsmitteln behandelt jedoch nicht filtriert sondern mit einer Becherzentrifuge 5 min mit 5000 U/min zentrifugiert. Der vorher wassertrübe Ester war klar und wies SG Gehalte < 10 ppm auf.One another experiment with an ester containing 98 ppm SG and 2050 ppm water contained under the same conditions with the precipitants treated but not filtered but with a beaker centrifuge. 5 centrifuged at 5000 rev / min. The previously water turbid Ester was clear and had SG contents <10 ppm.
Der Parallelversuch ohne Fällungsmittel führte zu einem leicht trüben Ester mit einem SG Gehalt von 39 ppm.Of the Parallel experiment without precipitant led to a slightly cloudy ester with a SG content of 39 ppm.
- 11
- erste Umsetzungsstufefirst conversion stage
- 22
- Mischreaktormixing reactor
- 33
- Abscheiderseparators
- 44
- zweite Umsetzungsstufesecond conversion stage
- 55
- Mischreaktormixing reactor
- 66
- Abscheiderseparators
- 77
- Leitungmanagement
- 88th
- Leitungmanagement
- 99
- Leitungmanagement
- 1010
- Leitungmanagement
- 1111
- Rühreinrichtungagitator
- 1212
- Leitungmanagement
- 1313
- Leitungmanagement
- 1414
- Kolonnecolumn
- 1515
- Leitungmanagement
- 1616
- Leitungmanagement
- 1717
- VerdampferEvaporator
- 1818
- Leitungmanagement
- 1919
- Leitungmanagement
- 2020
- Leitungmanagement
- 2121
- Waschkolonnewashing column
- 2222
- Leitungmanagement
- 2323
- Leitungmanagement
- 2424
- Leitungmanagement
- 2525
- Trocknungsstufedrying stage
- 26–2826-28
- Mischeinrichtungenmixers
- 29–3129-31
- Trenneinrichtungenseparators
- 3131
- Leitungmanagement
- 3232
- Mischermixer
- 3333
- Abscheiderseparators
- 3434
- Leitungmanagement
- FMFM
- Fällungsmittelprecipitant
- SGSG
- SterolglycosideSterolglycoside
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Representative=s name: KEIL & SCHAAFHAUSEN PATENT- UND RECHTSANWAELTE, DE Effective date: 20140505 |
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