RU2632671C2 - Способ получения биодизельного топлива - алкиловых эфиров жирных кислот - Google Patents
Способ получения биодизельного топлива - алкиловых эфиров жирных кислот Download PDFInfo
- Publication number
- RU2632671C2 RU2632671C2 RU2015122170A RU2015122170A RU2632671C2 RU 2632671 C2 RU2632671 C2 RU 2632671C2 RU 2015122170 A RU2015122170 A RU 2015122170A RU 2015122170 A RU2015122170 A RU 2015122170A RU 2632671 C2 RU2632671 C2 RU 2632671C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- triglycerides
- biodiesel
- alkyl esters
- methanol
- reaction
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C67/00—Preparation of carboxylic acid esters
- C07C67/03—Preparation of carboxylic acid esters by reacting an ester group with a hydroxy group
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11C—FATTY ACIDS FROM FATS, OILS OR WAXES; CANDLES; FATS, OILS OR FATTY ACIDS BY CHEMICAL MODIFICATION OF FATS, OILS, OR FATTY ACIDS OBTAINED THEREFROM
- C11C3/00—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom
- C11C3/04—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom by esterification of fats or fatty oils
- C11C3/10—Ester interchange
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Abstract
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. Отличия заявляемого способа в том, что реакционную смесь составляют из следующих компонентов:
Количество метилата натрия от массы реакционной смеси 0,5-1%, а количество метанола составляет 1-2,5%. Мольное соотношение триглицеридов к участвующим в реакции спиртам 1:3. Названные и выделенные отличия обеспечивают технический результат - повышение выхода и чистоты конечного продукта при увеличении интенсивности и сокращении времени протекания процесса. 1 табл., 5 пр.
Description
Изобретение относится к способу получения биотоплива - алкиловых эфиров жирных кислот путем переэтерификации триглицеридов из масел - и может быть использовано в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания дизельного типа.
В последнее время из-за экологических проблем и отсутствия нефти в ряде стран возрос интерес к альтернативным видам топлива. Одним из видов биотоплива является биодизельное. В основе производства биодизельного топлива лежит реакция переэтерификации растительного масла спиртами с получением алкиловых эфиров жирных кислот и глицерина в присутствии катализатора.
Известны разнообразные зарубежные технологии получения биодизельного топлива из сырья естественного природного происхождения - заявка US на изобретение №20080160593, патент SU на изобретение зарубежных авторов №1402250, заявка JP на изобретение №2008297531 и др.
Известны также различные способы получения биотоплива из сырья только животного происхождения путем реакции переэтерификации:
- в патенте RU на изобретение №2491325 описан способ, в который дополнительно введена стадия ферментативного гидролиза с использованием липазы и в котором переэтерификацию проводят с добавлением концентрированной серной кислоты;
- в патенте RU на изобретение №2520093 способ осуществляют в присутствии комбинации липаз;
- в патенте RU на изобретение №2381262 обработку подготовленного сырья осуществляют в два этапа: на первом этапе сырье дважды смешивают с концентрированной серной кислотой, на втором этапе сырье обрабатывают смесью 0,82% метилата натрия и метанола при соотношении 6:1.
Недостатком описанных способов, использующих названный вид сырья, являются сложности получения из него жидкого, пригодного именно в качестве биодизельного топлива для использования в современных совершенных устройствах - дизелях, обладающих достаточно высокой стоимостью и высокой критичностью к качеству используемого топлива.
Известны также различные способы получения биодизельного топлива из сырья растительного происхождения путем реакции переэтерификации через алкоголиз:
- в заявке US на изобретение №2005108927 описан способ, в котором в качестве катализатора реакции переэтерификации используют гидроксид натрия или гидроксид калия в количестве 0,55 вес.%;
- в патенте US на изобретение №6887283 использована критическая текучая среда, содержащая, по меньшей мере, одну из жидкостей, выбранной из группы, состоящей из диоксида углерода, диоксида серы, метана, этана, пропана и их смесей, причем в качестве катализатора может быть использована азотная, или серная, или соляная кислота, а также гидроксид натрия или калия;
- в патенте US на изобретение №5578090 в одном варианте осуществления способа биодизельное топливо получают в присутствии кислотного катализатора, в другом - способ осуществляют в условиях повышенной температуры и/или давления в присутствии кислоты Льюиса (в качестве катализатора);
- в патенте UA на изобретение №7736 описана технология, в которой в дополнение к основному катализатору домешивают водный раствор уксусной кислоты;
- в заявке US на изобретение №2008047194 одной из стадий способа является получение метоксида натрия, добавляемого в дальнейшем в реакционную смесь для получения конечного продукта.
- в патенте RU на изобретение №2379332 и заявке US на изобретение №2006224005 известно применение алкоксидов металлов, таких как натрия или калия, в качестве компонентов реакционной смеси. Близкими аналогами к заявляемому изобретению являются технологии, представленные в способах получения биодизельного топлива (патент RU изобретение №2404229, патент RU изобретение №2404230, заявка WO на изобретение №2010/098697).
Наиболее близким из представленных в числе последних информационных источников данной группы авторов является способ с использованием сырья не животного, а растительного происхождения (патент RU изобретение №2404229). Изначально осуществляют предварительную обработку растительного материала - морских водорослей, с получением липидов. Затем проводят их переэтерификацию с использованием обезвоженного раствора метилата калия или метилата натрия в метаноле. После завершения реакции проводят операцию отделения получившегося биодизельного топлива.
Однако данный способ обладает низкой интенсивностью и производительностью и поэтому обеспечивает недостаточно высокий выход готового продукта - 65-70%. Кроме того, при реализации многостадийного способа-аналога чистота готового продукта имеет негарантированное качество. Кроме того, он осложнен операциями очистки продукта, что не только удорожает процесс, но и делает его длительным.
Задача данного изобретения заключается в повышении выхода и чистоты конечного продукта при увеличении интенсивности и сокращении времени протекания процесса.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в способе получения биодизельного топлива - алкиловых эфиров жирных кислот путем реакции переэтерификации триглицеридов при температуре 20-80°С, в реакционную смесь входят следующие компоненты:
при этом
количество метилата натрия от массы реакционной смеси | 0,5-1% |
количество метанола | 1-2,5% |
а мольное соотношение триглицеридов к участвующим в реакции спиртам | 1:3 |
Технический результат заявляемого изобретения обоснован названными отличиями заявляемого способа.
Одна из проблем биодизельного топлива - чистота, которая характеризует его качество. Биодизельное топливо, получаемое заявляемым способом, соответствует классу особо высокой степени чистоты, отвечает требованиям стандарта EN 14214 и зависит от соотношений компонентов в заявляемом способе.
Использование мольного соотношения исходных реагентов, которое было оптимально подобрано авторами экспериментальным путем в данном решении, исключает появление в биодизельном топливе избыточного триглицерида и спирта и, соответственно, позволяет исключить дополнительные стадии физико-химической очистки конечного продукта - биодизельного топлива, что делает способ более технологичным и ускоряет время производства получаемого продукта.
Применение в указанном количестве метилата натрия в заявляемом способе значительно ускоряет процесс получения биодизельного топлива из триглицеридов растительного происхождения и алифатических спиртов (этанола, пропанола или изопропанола) за счет высокой реакционной способности метоксигруппы, образующейся при взаимодействии с метанолом, что влияет на повышение выхода продукта.
В перечисленном выше заключается и новизна процесса, которую нельзя было предположить заранее, и это напрямую связано с уровнем данного изобретения. Кроме того, оригинальность химического проявления именно метанола в заявляемом процессе выразилась в отличие от спирта, выбранного из группы предлагаемых спиртов или даже их смеси - в том, что именно метанол проявляется и как представитель группы активатора процесса, его стимулятором или, иными словами, в заявляемом способе роль метанола - иная - ускорителя действия метилата натрия с образованием метоксигруппы. Без него процесс идет иначе, более вяло и с меньшим выходом продукта, что проверялось заявителями в процессе экспериментальной проверки и доведения способа до законченного варианта.
Химизм предлагаемого способа получения биодизельного топлива - алкиловых эфиров жирных кислот структурной формулы
где R1 - алкильный радикал, соответствующий формуле ряда от С11 до С17 с насыщенными и ненасыщенными углеродными связями, R3 - алкильный радикал, соответствующий формуле С2Н5, C3H8, заключается в реакции переэтерификации триглицеридов растительного происхождения общей химической формулы
с низшими алифатическими спиртами общей химической формулы:
R3-OH,
в присутствии активатора процесса переэтерификации - метоксигруппы по следующей схеме:
1. Образование метоксигруппы при взаимодействии метилата натрия и метанола:
2. Образование активного карбоксианиона из триглицерида и метоксигруппы:
3. Образование алкоксигруппы R3О- и промежуточного нестабильного соединения - кислого диэфира:
где R2 - алкильный радикал, соответствующий трехатомному спирту - глицерину.
4. Стабилизация нестабильного соединения кислого диэфира с образованием конечного продукта - биодизельного топлива (метилового эфира жирной кислоты) - и побочного продукта - глицерина:
5. Взаимодействие алкоксигруппы R3O- с триглицеридом растительного происхождения в присутствии алифатического спирта с образованием алкиловых эфиров жирных кислот - биодизельного топлива:
Способ осуществляют следующим образом. В реактор, снабженный мешалкой и рубашкой обогрева, через соответствующие порты с запорной арматурой загружают триглицериды, полученные из сырья растительного происхождения, в виде растительного масла - рапсового, соевого, подсолнечного или другого - с содержанием воды не более 0,05% и кислых примесей не более 0,5%, алифатический спирт (этанол, пропанол или изопропанол) и спиртовый раствор метилата натрия. Применение метилата натрия обусловлено необходимостью активации процесса переэтерификации для быстрого протекания реакции и получения готового продукта - биодизельного топлива высокой чистоты. Метилат натрия добавляют в количестве от 0,5 до 1% от массы реакционной смеси, а метанол - в количестве 1-2,5%. После загрузки всех исходных компонентов включают мешалку и подают в рубашку обогрева реактора теплоноситель с температурой 90°С. Реакционную массу в течение 20 минут нагревают до 65-70°С. При данной температуре, которая выбирается в зависимости от используемого спирта и близка к его температуре кипения, реакционную смесь выдерживают в течение 30 минут. После этого мешалку останавливают, рубашку обогрева отключают. Образовавшуюся в реакторе смесь алкиловых эфиров жирных кислот и глицерина остужают в естественных условиях. При достижении температуры смеси в реакторе 20-30°С открывают запорную арматуру системы «сообщающихся сосудов» реактора и наблюдают расслоение смеси на биодизельное топливо - сверху и глицерин - снизу, контролируют уровень с использованием мерной шкалы. Нижний слой в реакторе - глицерин - удаляют через узел слива с запорной арматурой в емкость. Оставшуюся часть смеси в реакторе - алкиловые эфиры в виде биодизельного топлива - сливают через другой узел слива для готового продукта. Конструктивно узлы слива готового продукта и слива глицерина имеют общий участок, соединенный непосредственно с нижней частью реактора. Реакция переэтерификации протекает при атмосферном давлении, для чего в реакторе предусмотрен обратный холодильник, соединенный с атмосферой.
Примеры осуществления способа при различных соотношениях компонентов реакционной смеси приведены в таблице.
Температура синтеза биодизельного топлива для всех образцов из таблицы составляет 70°С, так как в качестве исходного алифатического спирта был использован этанол. При использовании в синтезе этанола температура процесса составит 60°С, а при использовании пропанола или изопропанола 80°С.
Claims (3)
- Способ получения биодизельного топлива - алкиловых эфиров жирных кислот - путем реакции переэтерификации триглицеридов при температуре 20-80°C, отличающийся тем, что в реакционную смесь входят следующие компоненты:
- при этом количество метилата натрия от массы реакционной смеси 0,5-1%, количество метанола 1-2,5%, а мольное соотношение триглицеридов к участвующим в реакции спиртам 1:3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015122170A RU2632671C2 (ru) | 2015-06-10 | 2015-06-10 | Способ получения биодизельного топлива - алкиловых эфиров жирных кислот |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015122170A RU2632671C2 (ru) | 2015-06-10 | 2015-06-10 | Способ получения биодизельного топлива - алкиловых эфиров жирных кислот |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015122170A RU2015122170A (ru) | 2017-01-10 |
RU2632671C2 true RU2632671C2 (ru) | 2017-10-09 |
Family
ID=57955693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015122170A RU2632671C2 (ru) | 2015-06-10 | 2015-06-10 | Способ получения биодизельного топлива - алкиловых эфиров жирных кислот |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2632671C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2712631C1 (ru) * | 2019-04-11 | 2020-01-30 | ООО "Энергия-3000 СА" | Модернизированный способ получения смазывающей присадки к дизельному топливу |
RU2749371C1 (ru) * | 2020-08-18 | 2021-06-09 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательский центр "ЭКОТЕХ" (ООО "НИЦ "ЭКОТЕХ") | Способ выделения жиромассы из сточных вод и её подготовки для производства биодизеля |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2379332C1 (ru) * | 2004-10-20 | 2010-01-20 | Каунсил Оф Сайентифик Энд Индастриал Рисерч | Усовершенствованный способ получения метилового эфира жирной кислоты (биодизеля) путем переэтерификации триглицеридов масла |
RU2404229C1 (ru) * | 2009-02-24 | 2010-11-20 | Закрытое акционерное общество "РОСБИО" | Способ получения биодизельного топлива |
-
2015
- 2015-06-10 RU RU2015122170A patent/RU2632671C2/ru active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2379332C1 (ru) * | 2004-10-20 | 2010-01-20 | Каунсил Оф Сайентифик Энд Индастриал Рисерч | Усовершенствованный способ получения метилового эфира жирной кислоты (биодизеля) путем переэтерификации триглицеридов масла |
RU2404229C1 (ru) * | 2009-02-24 | 2010-11-20 | Закрытое акционерное общество "РОСБИО" | Способ получения биодизельного топлива |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Hossein Noureddini et al. "A Novel Method for the Production of Biodiesel from the Whole Stillage-Extracted Corn Oil" J. Am. Oil Chem. Soc., 2009, 86: 83-91. * |
Titipong Issariyakul et al. "Production of biodiesel from waste fryer grease using mixed methanol/ethanol system" Fuel Processing Technology, 88, 2007, 429-436. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2712631C1 (ru) * | 2019-04-11 | 2020-01-30 | ООО "Энергия-3000 СА" | Модернизированный способ получения смазывающей присадки к дизельному топливу |
RU2749371C1 (ru) * | 2020-08-18 | 2021-06-09 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательский центр "ЭКОТЕХ" (ООО "НИЦ "ЭКОТЕХ") | Способ выделения жиромассы из сточных вод и её подготовки для производства биодизеля |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015122170A (ru) | 2017-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Fereidooni et al. | Trans-esterification of waste cooking oil with methanol by electrolysis process using KOH | |
CA2553653C (en) | A process for producing biodiesel from renewable oil under lipase catalysis in an organic medium reaction system | |
KR20090125248A (ko) | 변형된 구조의 트리글리세리드에 기반한 연료 또는 연료 첨가물의 용도 및 그 제조 방법 | |
ATE420196T1 (de) | Enzymatische herstellung von degummierten fettsäurealkylestern | |
ES2728062T3 (es) | Procedimiento de preparación de éster alquílico de ácido graso utilizando grasa | |
RU2632671C2 (ru) | Способ получения биодизельного топлива - алкиловых эфиров жирных кислот | |
US20110245521A1 (en) | Use of methanesulfonic acid for preparing fatty acid esters | |
CN112585247B (zh) | 生物燃料的制造方法 | |
JP2008031257A (ja) | ディーゼルエンジン用燃料を製造する方法 | |
US11591545B2 (en) | Method of producing biodiesel | |
JP2008260819A (ja) | バイオディーゼル燃料の製造方法 | |
CN107974305A (zh) | 一种直接水解-酯化湿微藻制备生物柴油的方法 | |
CA2131654A1 (en) | Process for producing lower alkyl fatty acid esters | |
US20080287697A1 (en) | Process for preparing fatty acid esters from pre-treated glyceride oils | |
Math et al. | Optimization of restaurant waste oil methyl ester yield | |
Liu et al. | Green solvents for lipid extraction from microalgae to produce biodiesel | |
JP5454996B2 (ja) | 脂肪酸アルキルエステル組成物の製造方法及び油脂類の処理方法 | |
WO2008053825A1 (fr) | Procédé de fabrication d'un ester alkylique d'acide gras | |
KR100787495B1 (ko) | 생물경유의 제조방법 | |
US20240076575A1 (en) | Methods and apparatus for producing biodiesel and products obtained therefrom | |
JP5553258B2 (ja) | 脂肪酸アルキルエステルの製造方法 | |
US20150240173A1 (en) | Hydroesterification process for producing biodiesel from wet microalgae biomass | |
LV15700A (lv) | Biodīzeļdegvielas iegūšanas paņēmiens bez transesterifikācijas produkta kvalitātes uzlabošanas | |
Ferreira et al. | Biodiesel production from vegetable frying oil and ethanol using enzymatic catalysis | |
KR101297204B1 (ko) | 바이오디젤의 유동점 강하 방법 |