RU2412236C2 - Method of producing biodiesel fuel - Google Patents
Method of producing biodiesel fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2412236C2 RU2412236C2 RU2008149226/10A RU2008149226A RU2412236C2 RU 2412236 C2 RU2412236 C2 RU 2412236C2 RU 2008149226/10 A RU2008149226/10 A RU 2008149226/10A RU 2008149226 A RU2008149226 A RU 2008149226A RU 2412236 C2 RU2412236 C2 RU 2412236C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- pressure
- mpa
- temperature
- separator
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 title claims description 28
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 21
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 19
- 235000019484 Rapeseed oil Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 claims description 18
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 6
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 claims description 6
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 abstract description 7
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 abstract description 5
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 abstract description 5
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 abstract description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract 3
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 abstract 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 8
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 8
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 8
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 4
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 3
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 125000004494 ethyl ester group Chemical group 0.000 description 2
- 125000005456 glyceride group Chemical group 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 206010067482 No adverse event Diseases 0.000 description 1
- 241000199919 Phaeophyceae Species 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003158 alcohol group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 1
- OGBUMNBNEWYMNJ-UHFFFAOYSA-N batilol Chemical class CCCCCCCCCCCCCCCCCCOCC(O)CO OGBUMNBNEWYMNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 235000010410 calcium alginate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000648 calcium alginate Substances 0.000 description 1
- 229960002681 calcium alginate Drugs 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- OKHHGHGGPDJQHR-YMOPUZKJSA-L calcium;(2s,3s,4s,5s,6r)-6-[(2r,3s,4r,5s,6r)-2-carboxy-6-[(2r,3s,4r,5s,6r)-2-carboxylato-4,5,6-trihydroxyoxan-3-yl]oxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylate Chemical compound [Ca+2].O[C@@H]1[C@H](O)[C@H](O)O[C@@H](C([O-])=O)[C@H]1O[C@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O2)C([O-])=O)O)[C@H](C(O)=O)O1 OKHHGHGGPDJQHR-YMOPUZKJSA-L 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- -1 fatty acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 235000014593 oils and fats Nutrition 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 238000003815 supercritical carbon dioxide extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 150000003626 triacylglycerols Chemical class 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 210000005253 yeast cell Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
- Fats And Perfumes (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способу получения биодизельного топлива с использованием процесса переэтерификации и может быть использовано в нефтехимической, топливной и других отраслях промышленности.The present invention relates to a method for producing biodiesel using the transesterification process and can be used in the petrochemical, fuel and other industries.
Биодизельное топливо (биодизель) - экологически чистый вид топлива, альтернативный по отношению к минеральным видам, получаемый из растительных масел, и используемый для замены (экономии) обычного дизельного топлива. Сырьем для производства биодизельного топлива могут быть растительные масла, а также животные жиры.Biodiesel (biodiesel) is an environmentally friendly type of fuel, alternative to mineral species, obtained from vegetable oils, and used to replace (save) conventional diesel fuel. The raw materials for the production of biodiesel can be vegetable oils, as well as animal fats.
Биодизельное топливо возможно использовать в обычных двигателях внутреннего сгорания как самостоятельно, так и в смеси с обычным дизтопливом без внесения изменений в конструкцию двигателя.Biodiesel can be used in conventional internal combustion engines, both independently and in a mixture with conventional diesel fuel without making changes to the engine design.
Обладая практически одинаковым с минеральным дизельным топливом энергетическим потенциалом, биодизельное топливо имеет ряд существенных преимуществ:Having almost identical energy potential with mineral diesel fuel, biodiesel has a number of significant advantages:
- оно не токсично, практически не содержит серы и канцерогенного бензола;- it is not toxic, practically does not contain sulfur and carcinogenic benzene;
- не ядовито и разлагается полностью в естественных условиях;- it is not poisonous and decays completely in natural conditions;
- обеспечивает значительное снижение вредных выбросов в атмосферу при сжигании как в двигателях внутреннего сгорания, так и в технологических агрегатах;- provides a significant reduction in harmful emissions into the atmosphere during combustion both in internal combustion engines and in technological units;
- попадание топлива в окружающую природную среду, сопряжено с минимальными экологическими последствиями;- fuel ingress into the environment is associated with minimal environmental consequences;
- увеличивает цетановое число топлива и его смазывающую способность, что существенно увеличивает ресурс двигателя;- increases the cetane number of fuel and its lubricity, which significantly increases the engine resource;
- имеет высокую температуру воспламенения (более 100°С), что делает его использование достаточно безопасным;- has a high ignition temperature (more than 100 ° C), which makes its use quite safe;
- производство биодизельного топлива основано на возобновляемых источниках сырья.- biodiesel production is based on renewable sources of raw materials.
С химической точки зрения биодизельное топливо представляет собой смесь эфиров жирных кислот. При его производстве с использованием процесса переэтерификации, масла и жиры вступают в реакцию с низшим спиртом. Побочным продуктом реакции является глицерин. При переэтерификации происходит перераспределение ацильных групп в триглицеридах жира. Переэтерификация позволяет изменить молекулярный (глицеридный) состав жира или смеси жиров не изменяя их жирнокислотный состав. Изменение глицеридного состава жира приводит к изменению его физических свойств (температуры плавления, твердости и пр.). Механизм реакции переэтерификации заключается во взаимодействии карбонильной группы С-O сложного эфира со спиртовыми группами ди- и моноглицеридов.From a chemical point of view, biodiesel is a mixture of fatty acid esters. In its production using the transesterification process, oils and fats react with lower alcohol. A byproduct of the reaction is glycerin. During transesterification, acyl groups are redistributed in fat triglycerides. Transesterification allows you to change the molecular (glyceride) composition of fat or a mixture of fats without changing their fatty acid composition. A change in the glyceride composition of fat leads to a change in its physical properties (melting point, hardness, etc.). The mechanism of the transesterification reaction is the interaction of the carbonyl group of the C — O ester with the alcohol groups of di- and monoglycerides.
Биодизельное топливо - альтернативное биотопливо XXI века. В странах Европейского союза, России, Америки, Украины приняты правительственные программы перевода значительной части дизельного парка автомобилей на биодизельное топливо. Использование биодизельного топлива позволяет потребителям не зависеть от мировых цен на нефть и нефтепродукты, поэтому биотопливо получает все большее распространение во всем мире.Biodiesel is an alternative 21st century biofuel. In the countries of the European Union, Russia, America, and Ukraine, government programs have been adopted to convert a significant part of the diesel fleet of cars to biodiesel. The use of biodiesel allows consumers to not depend on world prices for oil and oil products, so biofuels are becoming more widespread throughout the world.
Известны способы получения биодизельного топлива с использованием реакции переэтерификации растительных масел, проводимой в присутствии различных катализаторов (US №6211390 B1, 2001, US №2006287986 A1, 2006, WO №2005/093015, 2005, US 5713965, 1998, US 5525126, 1996).Known methods for producing biodiesel using the transesterification reaction of vegetable oils in the presence of various catalysts (US No. 6211390 B1, 2001, US No. 2006287986 A1, 2006, WO No. 2005/093015, 2005, US 5713965, 1998, US 5525126, 1996) .
Существенным недостатком технологий с использованием катализатора являются вопросы удаления катализатора из цикла в целом, а также из продуктов его взаимодействия после реакции, что имеет важное значение для упрощения технологии производства и чистоты получаемого целевого продукта.A significant drawback of technologies using a catalyst is the removal of the catalyst from the cycle as a whole, as well as from the products of its interaction after the reaction, which is important to simplify the production technology and the purity of the resulting target product.
Более близким к изобретению является способ получения биодизельного топлива, включающий переэтерификацию растительного масла спиртом в присутствии катализатора в сверхкритических условиях и разделение полученных продуктов экстракцией диоксидом углерода в сверхкритических условиях (US №6887283 В1, 2005).Closer to the invention is a method for producing biodiesel, including transesterification of vegetable oil with alcohol in the presence of a catalyst under supercritical conditions and separation of the obtained products by extraction with carbon dioxide under supercritical conditions (US No. 6887283 B1, 2005).
Данному способу также свойственны вышеуказанные недостатки, а именно, сложная технология его проведения вследствие необходимости удаления используемого катализатора из цикла процесса в целом и из продуктов, образующихся на его стадиях.This method is also characterized by the above disadvantages, namely, the complex technology of its implementation due to the need to remove the used catalyst from the process cycle as a whole and from products formed at its stages.
Задачей данного изобретения является упрощение технологии способа, снижение затрат на его проведение при высоком выходе и качестве целевого продукта.The objective of the invention is to simplify the technology of the method, reducing the cost of carrying it out with a high yield and quality of the target product.
Поставленная задача решается описываемым способом получения биодизельного топлива путем переэтерификации растительного масла спиртом, разделения полученных продуктов экстракцией диоксидом углерода в сверхкритических условиях, при котором согласно изобретению используют рапсовое масло и этиловый спирт, рапсовое масло и этиловый спирт смешивают в объемном соотношении 0,5-1,0:10-15 до гомогенного состояния, полученную смесь подвергают переэтерификации при температуре 250-280°С, давлении 15-20 МПа, в течение 5-10 минут, реакционную смесь охлаждают и подают в экстрактор, где проводят экстракцию диоксидом углерода при расходе диоксида углерода 20-35 л/ч, температуре 250-280°С, давлении 15-20 МПа, полученную гомогенную смесь подают в первый сепаратор для отделения глицерина при давлении 0,2-0,3 МПа и температуре 5-10°С, затем во второй сепаратор для отделения биодизельного топлива от диоксида углерода при давлении 0,1-0,15 МПа и температуре 15-20°С.The problem is solved by the described method for producing biodiesel by transesterification of vegetable oil with alcohol, separation of the obtained products by extraction with carbon dioxide under supercritical conditions, in which according to the invention rapeseed oil and ethyl alcohol are used, rapeseed oil and ethyl alcohol are mixed in a volume ratio of 0.5-1, 0: 10-15 to a homogeneous state, the resulting mixture is subjected to transesterification at a temperature of 250-280 ° C, a pressure of 15-20 MPa, for 5-10 minutes, I cool the reaction mixture and fed to the extractor, where carbon dioxide extraction is carried out at a flow rate of carbon dioxide of 20-35 l / h, temperature of 250-280 ° C, pressure of 15-20 MPa, the resulting homogeneous mixture is fed into the first separator to separate glycerol at a pressure of 0.2- 0.3 MPa and a temperature of 5-10 ° C, then into a second separator for separating biodiesel from carbon dioxide at a pressure of 0.1-0.15 MPa and a temperature of 15-20 ° C.
Предпочтительно выделенный во втором сепараторе диоксид углерода рециркулируют в процесс.Preferably, the carbon dioxide recovered in the second separator is recycled to the process.
Описываемый способ проводят следующим образом.The described method is carried out as follows.
Напорные емкости объемом 1 л (снабженные измерительным окошечком, рассчитанные на давление 10 атмосфер и температуру 100°С) наполняют рапсовым маслом и этанолом. Емкости находятся под давлением азота, подаваемого из баллона.Pressure vessels with a volume of 1 l (equipped with a measuring window, designed for a pressure of 10 atmospheres and a temperature of 100 ° C) are filled with rapeseed oil and ethanol. Tanks are under pressure of nitrogen supplied from the cylinder.
При открытии выпускного клапана сырье под давлением поступает в смесительную камеру, снабженную мешалкой.When the exhaust valve is opened, raw materials under pressure enter the mixing chamber equipped with a mixer.
Перед входом в смеситель компоненты проходят очистку через фильтры. Объемное соотношение масло: этанол составляет 0,5-1,0:10-15. Смесь перемешивают до гомогенного состояния и направляют в реактор переэтерификации.Before entering the mixer, the components are cleaned through filters. The volumetric ratio of oil: ethanol is 0.5-1.0: 10-15. The mixture is stirred until homogeneous and sent to the transesterification reactor.
Реактор представляет собой термостатируемую цилиндрическую емкость объемом 2 литра. Максимальные допустимые параметры:The reactor is a thermostatic cylindrical tank with a volume of 2 liters. Maximum allowed parameters:
давление реактора - 70 МПа, температура 500°С. Для создания и поддержания сверхкритического состояния используют термостатирование и поршневой нагнетатель. Нагнетатель представляет собой цилиндр, разделенный поршнем. Принцип его действия заключается в следующем: одна часть заполняется инертным газом, а в другую водяным насосом высокого давления подается вода (несжимаемая жидкость). При открытии вентиля между газовым отсеком поршня и реактором в системе возрастает давление. Таким образом, регулируя подачу воды, доводят давление в реакторе до требуемого.reactor pressure 70 MPa, temperature 500 ° C. To create and maintain a supercritical state, thermostatic control and a piston supercharger are used. The supercharger is a cylinder divided by a piston. The principle of its action is as follows: one part is filled with an inert gas, and water (incompressible liquid) is supplied to the other with a high-pressure water pump. When you open the valve between the gas compartment of the piston and the reactor, the pressure in the system increases. Thus, by adjusting the water supply, the pressure in the reactor is adjusted to the desired value.
Смесь под давлением подают в реактор, затем в системе создают необходимые условия для протекания реакции: температура 250-280°С, давление 15-20 МПа. Оптимальное время протекания реакции при данных режимных условиях составляет 5-10 минут. Реакционную смесь через холодильник направляют в экстрактор.The mixture is supplied under pressure to the reactor, then the necessary conditions for the reaction to occur in the system: temperature 250-280 ° C, pressure 15-20 MPa. The optimal reaction time under these conditions is 5-10 minutes. The reaction mixture is sent through a refrigerator to an extractor.
Затем в экстрактор подают углекислый газ. Необходимые термодинамические параметры экстракции создают с помощью нагревателя и поршневого нагнетателя (температура 250-280°С, давление 15-20 МПа). Процесс проводят при расходе диоксида углерода 20-35 л/ч.Then carbon dioxide is fed into the extractor. The necessary thermodynamic extraction parameters are created using a heater and a piston supercharger (temperature 250-280 ° C, pressure 15-20 MPa). The process is carried out at a flow rate of carbon dioxide of 20-35 l / h.
Полученную гомогенную смесь поступает за счет перепада давления в первый сепаратор, в котором происходит отделение глицерина от целевого продукта (давление 0,2-0,3 МПа, температура 5-10°С). Полученный глицерин содержит примеси, в том числе не прореагировавший этанол, воду и другие.The resulting homogeneous mixture enters through the pressure drop into the first separator, in which the glycerol is separated from the target product (pressure 0.2-0.3 MPa, temperature 5-10 ° C). The resulting glycerin contains impurities, including unreacted ethanol, water and others.
Далее смесь поступает во второй сепаратор (давление 0,1-0,15 МПа, температура 15-20°С). В сепараторе происходит отделение целевого продукта от диоксида углерода. Сепаратор снабжен системой компрессор - ресивер, которая направляет диоксид углерода на рецикл.Next, the mixture enters the second separator (pressure 0.1-0.15 MPa, temperature 15-20 ° C). In the separator, the target product is separated from carbon dioxide. The separator is equipped with a compressor-receiver system that directs carbon dioxide for recycling.
Преимущества проведения процесса переэтерификации в сверхкритических условиях заключаются, в том числе в значительном сокращении продолжительности реакции (время переэтерификации 5-10 минут), в достижении высокой конверсии (>95%), в отсутствии продуктов разложения катализатора.The advantages of carrying out the transesterification process under supercritical conditions include, among other things, a significant reduction in the reaction time (transesterification time of 5-10 minutes), in achieving high conversion (> 95%), in the absence of catalyst decomposition products.
Технология экстрагирования с помощью двуокиси углерода, находящегося в сверхкритических условиях, эффективна по нескольким причинам. Основной является то, что двуокись углерода в сверхкритическом состоянии проявляет универсальные растворяющие свойства, что обуславливает возможность извлечения из растительного сырья почти полного спектра биологически активных соединений. Кроме того, углекислый газ сравнительно безвреден для окружающей среды, а из экстракта он удаляется простым испарением на последних этапах технологического цикла. Это означает, что конечный экстракт не содержит следов растворителя. Совокупность указанных причин обеспечивает высокую экологичность процесса производства биодизельного топлива.The supercritical carbon dioxide extraction technology is effective for several reasons. The main thing is that carbon dioxide in a supercritical state exhibits universal solvent properties, which makes it possible to extract from plant materials an almost complete spectrum of biologically active compounds. In addition, carbon dioxide is relatively environmentally friendly, and it is removed from the extract by simple evaporation in the last stages of the technological cycle. This means that the final extract does not contain traces of solvent. The combination of these reasons provides a high environmental friendliness of the biodiesel production process.
Производство биотоплива в среде сверхкритического этилового спирта, получаемого вышеописанным образом, значительно упрощает технологический процесс и, следовательно, снижает затраты на его производство, повышает экологическую чистоту всего производства, так как процесс в целом происходит в замкнутом контуре с возвратом в цикл отделенного от целевого продукта диоксида углерода. Использование экономически выгодного рапсового масла также приводит к снижению затрат на процесс. Описываемый способ позволяет получить биодизельное топливо с выходом 95-98 мас.%.The production of biofuels in the environment of supercritical ethyl alcohol, obtained in the manner described above, greatly simplifies the process and, therefore, reduces the cost of its production, increases the environmental cleanliness of the entire production, since the process as a whole takes place in a closed circuit with the dioxide separated from the target product being returned to the cycle carbon. The use of cost-effective rapeseed oil also leads to lower process costs. The described method allows to obtain biodiesel with a yield of 95-98 wt.%.
Проведение способа получения биодизельного топлива в режимных условиях вне оговоренных не приводит к желаемым результатам, в том числе снижается выход целевого продукта и его качество.The implementation of the method for producing biodiesel under operating conditions outside the specified does not lead to the desired results, including the reduction of the yield of the target product and its quality.
Ниже приведены примеры, иллюстрирующие способ, но не ограничивающие его.The following are examples illustrating the method, but not limiting it.
В примерах используемый в описываемом способе этиловый спирт получают путем барботирования диоксида углерода биомассы иммобилизованных гранулированных дрожжей.In the examples, ethanol used in the described method is obtained by bubbling carbon dioxide of biomass of immobilized granulated yeast.
Иммобилизацию гранулированных дрожжей осуществляют в альгинатном теле.The immobilization of granular yeast is carried out in an alginate body.
Альгинат - полисахарид, получаемый из бурых водорослей, является относительно доступным, дешевым и не оказывает токсического действия на дрожжи. Питательные вещества легко диффундируют в альгинатный гель.Alginate - a polysaccharide derived from brown algae, is relatively affordable, cheap and has no toxic effect on yeast. Nutrients easily diffuse into alginate gel.
Иммобилизацию проводят следующим образом.Immobilization is carried out as follows.
Суспензию дрожжевых клеток перемешивают с раствором натриевой соли альгината и с помощью дозирующего устройства формируют капли, падающие в раствор хлористого кальция. В присутствие ионов кальция раствор альгината «сшивается» в гель, формируя гранулы иммобилизованных гранулированных дрожжей (ИГД) сферической формы.A suspension of yeast cells is mixed with a solution of the sodium salt of alginate and droplets are formed using a dosing device that fall into a solution of calcium chloride. In the presence of calcium ions, the alginate solution "cross-links" into a gel, forming granules of immobilized granular yeast (IHD) of a spherical shape.
При помощи формующего устройства для альгинатных гранул получают ИГД со следующими характеристиками:Using a forming device for alginate granules receive IHD with the following characteristics:
- содержание альгината кальция - не более 5%;- the content of calcium alginate is not more than 5%;
- содержание биомассы дрожжей - не менее 15%;- the content of yeast biomass is not less than 15%;
- диаметр гранул от 3±5 до 6±0,5 мм с шагом 1 мм;- diameter of granules from 3 ± 5 to 6 ± 0.5 mm in increments of 1 mm;
- механическая прочность гранул - не менее 0,05 МПа;- mechanical strength of the granules - not less than 0.05 MPa;
- насыпная плотность - в пределах 0,6-0,7 г/см3;- bulk density is in the range of 0.6-0.7 g / cm 3 ;
- истираемость - не более 5-7%;- abrasion - not more than 5-7%;
- стабильность при работе в проточном режиме - не менее 720 час.- stability during operation in flowing mode - at least 720 hours.
Получение гранул осуществляют в стеклянном сосуде рабочим объемом 100 л, оборудованном одноярусной четырехлопастной мешалкой, приводимой в движение двигателем переменного тока мощностью 0,55 кВт с частотным регулированием. Частота оборотов мешалки 50-400 об/мин.Pellets are produced in a glass vessel with a working volume of 100 l, equipped with a single-tier four-blade mixer, driven by a 0.55 kW AC motor with frequency regulation. The stirrer speed is 50-400 rpm.
В верхней части сосуда размещают узел формирования альгинатных гранул с вышеуказанными характеристиками. Для этого система подачи основного и сшивающего раствора должна обеспечивать переменную производительность от 1,0 до 10,0 л/мин, независимо по каждому каналу. В нижней точке сосуда предусматривают слив с запорной арматурой, состоящей из мембранных клапанов, позволяющий сливать в канализацию моющий и отработанный раствор или направлять продукт на узел отмывки гранул от хлористого кальция. Простерилизованные дрожжи и альгинат стерильно с использованием факела вводят через порты в верхней крышке в первый сосуд. Включают мешалку, через 30 мин основной раствор готов к использованию в технологическом процессе. Во второй сосуд стерильно подают хлористый кальций и технологическую воду, компоненты перемешивают. В третий сосуд стерильно подают NaCl и технологическую воду, компоненты перемешивают. В четвертый сосуд стерильно подают питательную среду и технологическую воду, компоненты перемешивают. Смешивают сшивающий раствор, полученный во втором сосуде, с основным раствором, полученным в первом сосуде. Капли, попадая в сшивающий раствор, превращаются в гранулы и оседают в донной части. Полученные гранулы отмывают потоком физраствора от хлористого кальция. В результате данной технологии переработки иммобилизованных гранулированных дрожжей получают этиловый спирт высокой чистоты.An alginate granule forming unit with the above characteristics is placed in the upper part of the vessel. For this, the supply system of the main and cross-linking solution should provide a variable flow rate from 1.0 to 10.0 l / min, independently for each channel. At the lower point of the vessel, a drain with shut-off valves consisting of membrane valves is provided, which allows the washing and waste solution to be drained into the sewer or the product is sent to the washing unit of granules from calcium chloride. Sterilized yeast and alginate are sterilized using a torch and introduced through the ports in the top cap into the first vessel. The mixer is turned on, after 30 minutes the stock solution is ready for use in the process. Calcium chloride and process water are sterilely fed into the second vessel, the components are mixed. NaCl and process water are sterilely fed into the third vessel, the components are mixed. Nutrient medium and process water are sterilely fed into the fourth vessel, the components are mixed. The crosslinking solution obtained in the second vessel is mixed with the basic solution obtained in the first vessel. Drops falling into the crosslinking solution turn into granules and settle in the bottom. The obtained granules are washed with a stream of saline from calcium chloride. As a result of this technology for processing immobilized granular yeast, ethanol of high purity is obtained.
Пример 1.Example 1
Рапсовое масло смешивают с этиловым спиртом при объемном соотношении 1:12 до гомогенного состояния. Полученную смесь направляют в реактор переэтерификации, в котором осуществляют переэтерификацию при температуре 260°С и давлении 15 МПа в течение 5 минут. Далее смесь охлаждают и подают в экстрактор. Полученную реакционную смесь экстрагируют диоксидом углерода в сверхкритических условиях при расходе диоксида углерода 20 л/ч, температуре 250°С и давлении 15 МПа. Полученную смесь подают в сепараторы для разделения. В первом сепараторе для отделения глицерина процесс проводят при давлении 0,3 МПа и температуре 10°С. Во втором сепараторе для отделения биодизельного топлива, основным компонентом которого являются этиловые эфиры жирных кислот, от диоксида углерода процесс проводят при давлении 0,1 МПа и температуре 16°С. Выделенный диоксид углерода возвращают на стадии получения этилового спирта и экстракции. Выход биодизельного топлива составляет 96 мас.% Ниже приведены физико-химические показатели биодизельного топлива.Rapeseed oil is mixed with ethanol in a volume ratio of 1:12 to a homogeneous state. The resulting mixture is sent to the transesterification reactor, in which the transesterification is carried out at a temperature of 260 ° C and a pressure of 15 MPa for 5 minutes. The mixture is then cooled and fed to the extractor. The resulting reaction mixture was extracted with carbon dioxide under supercritical conditions at a flow rate of carbon dioxide of 20 l / h, a temperature of 250 ° C and a pressure of 15 MPa. The resulting mixture is fed to separators for separation. In the first separator for separating glycerol, the process is carried out at a pressure of 0.3 MPa and a temperature of 10 ° C. In the second separator for separating biodiesel, the main component of which is ethyl esters of fatty acids, from carbon dioxide, the process is carried out at a pressure of 0.1 MPa and a temperature of 16 ° C. The recovered carbon dioxide is returned to the stage of ethanol production and extraction. The yield of biodiesel is 96 wt.%. Below are the physico-chemical parameters of biodiesel.
Пример 2.Example 2
Рапсовое масло смешивают с этиловым спиртом при объемном соотношении 0,9:13, соответственно, до гомогенного состояния. Полученную смесь направляют в реактор переэтерификации, в котором осуществляют переэтерификацию при температуре 280°С и давлении 20 МПа в течение 10 минут. Далее смесь охлаждают и подают в экстрактор. Полученную смесь экстрагируют диоксидом углерода в сверхкритических условиях при расходе диоксида углерода 25 л/ч, при температуре 280°С и давлении 20 МПа. Полученную смесь подают в сепараторы для разделения. В первом сепараторе для отделения глицерина от биодизельного топлива процесс проводят при давлении 0,25 МПа и температуре 5°С. Во втором сепараторе для отделения биодизельного топлива, основным компонентом которого являются этиловые эфиры жирных кислот, от диоксида углерода процесс проводят при давлении 0,15 МПа и температуре 20°С. Выход биодизельного топлива составляет 96 мас.%. Физико-химические показатели топлива аналогичны показателям по примеру 1.Rapeseed oil is mixed with ethyl alcohol at a volume ratio of 0.9: 13, respectively, until a homogeneous state. The resulting mixture is sent to the transesterification reactor, in which the transesterification is carried out at a temperature of 280 ° C and a pressure of 20 MPa for 10 minutes. The mixture is then cooled and fed to the extractor. The resulting mixture was extracted with carbon dioxide under supercritical conditions at a flow rate of carbon dioxide of 25 l / h, at a temperature of 280 ° C and a pressure of 20 MPa. The resulting mixture is fed to separators for separation. In the first separator for separating glycerol from biodiesel, the process is carried out at a pressure of 0.25 MPa and a temperature of 5 ° C. In the second separator for separating biodiesel, the main component of which is ethyl esters of fatty acids, from carbon dioxide, the process is carried out at a pressure of 0.15 MPa and a temperature of 20 ° C. The yield of biodiesel is 96 wt.%. Physico-chemical characteristics of the fuel are similar to those in example 1.
Таким образом, описываемое изобретение позволяет упростить технологию процесса, снизить затраты на процесс в целом при высоком качестве биодизельного топлива, снизить загрязнение окружающей среды.Thus, the described invention allows to simplify the process technology, reduce the cost of the process as a whole with high quality biodiesel, and reduce environmental pollution.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008149226/10A RU2412236C2 (en) | 2008-12-15 | 2008-12-15 | Method of producing biodiesel fuel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008149226/10A RU2412236C2 (en) | 2008-12-15 | 2008-12-15 | Method of producing biodiesel fuel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008149226A RU2008149226A (en) | 2010-06-20 |
| RU2412236C2 true RU2412236C2 (en) | 2011-02-20 |
Family
ID=42682371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008149226/10A RU2412236C2 (en) | 2008-12-15 | 2008-12-15 | Method of producing biodiesel fuel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2412236C2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2646755C1 (en) * | 2017-04-13 | 2018-03-07 | Владимир Владимирович Ткач | Production line of biodiesel fuel |
| RU2676485C1 (en) * | 2018-04-19 | 2018-12-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Method of obtaining biodiesel fuel in medium of supercritical dimethyl carbonate |
| RU2714306C1 (en) * | 2019-05-06 | 2020-02-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное Учреждение высшего образования "Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра 1" (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ) | Method of producing biodiesel fuel and installation for its implementation |
| RU2724886C1 (en) * | 2019-08-27 | 2020-06-26 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of controlling continuous process of rapeseed oil re-esterification with supercritical ethyl alcohol |
| RU2772417C1 (en) * | 2020-12-02 | 2022-05-19 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for producing biodiesel fuel from vegetable oil in supercritical conditions and unit for implementation thereof |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BR102012032851A2 (en) * | 2012-12-21 | 2014-08-26 | Univ Fed Do Parana | BIODIESEL SEPARATION AND / OR PURIFICATION PROCESS USING PRESSURIZED CARBON DIOXIDE |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2129587C1 (en) * | 1992-10-26 | 1999-04-27 | Эксон Кемикэл Пейтентс Инк. | Liquid fuel composition and additive concentrate |
| US6887283B1 (en) * | 1998-07-24 | 2005-05-03 | Bechtel Bwxt Idaho, Llc | Process for producing biodiesel, lubricants, and fuel and lubricant additives in a critical fluid medium |
| RU2256695C1 (en) * | 2004-02-24 | 2005-07-20 | Жирноклеев Игорь Анатольевич | Fuel production process (options) |
| RU58624U1 (en) * | 2006-05-25 | 2006-11-27 | Сергей Григорьевич Михеев | FUEL SYSTEM OF THE DIESEL ENGINE |
-
2008
- 2008-12-15 RU RU2008149226/10A patent/RU2412236C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2129587C1 (en) * | 1992-10-26 | 1999-04-27 | Эксон Кемикэл Пейтентс Инк. | Liquid fuel composition and additive concentrate |
| US6887283B1 (en) * | 1998-07-24 | 2005-05-03 | Bechtel Bwxt Idaho, Llc | Process for producing biodiesel, lubricants, and fuel and lubricant additives in a critical fluid medium |
| RU2256695C1 (en) * | 2004-02-24 | 2005-07-20 | Жирноклеев Игорь Анатольевич | Fuel production process (options) |
| RU58624U1 (en) * | 2006-05-25 | 2006-11-27 | Сергей Григорьевич Михеев | FUEL SYSTEM OF THE DIESEL ENGINE |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2646755C1 (en) * | 2017-04-13 | 2018-03-07 | Владимир Владимирович Ткач | Production line of biodiesel fuel |
| RU2676485C1 (en) * | 2018-04-19 | 2018-12-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Method of obtaining biodiesel fuel in medium of supercritical dimethyl carbonate |
| RU2714306C1 (en) * | 2019-05-06 | 2020-02-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное Учреждение высшего образования "Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра 1" (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ) | Method of producing biodiesel fuel and installation for its implementation |
| RU2724886C1 (en) * | 2019-08-27 | 2020-06-26 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of controlling continuous process of rapeseed oil re-esterification with supercritical ethyl alcohol |
| RU2772417C1 (en) * | 2020-12-02 | 2022-05-19 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for producing biodiesel fuel from vegetable oil in supercritical conditions and unit for implementation thereof |
| RU2829040C1 (en) * | 2024-05-03 | 2024-10-22 | Исмаил Энверович Аметов | Method of producing fatty acid esters from vegetable oil production wastes |
| RU2851252C1 (en) * | 2024-11-02 | 2025-11-21 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Plant for producing biodiesel fuel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008149226A (en) | 2010-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pragya et al. | A review on harvesting, oil extraction and biofuels production technologies from microalgae | |
| Bušić et al. | Recent trends in biodiesel and biogas production | |
| Patel et al. | A review on hydrothermal pre-treatment technologies and environmental profiles of algal biomass processing | |
| Atadashi et al. | The effects of water on biodiesel production and refining technologies: A review | |
| AU2004324250B2 (en) | Improved process for the preparation of fatty acid methyl ester (Biodiesel) from triglyceride oil through transesterification | |
| DK3080288T3 (en) | Process for processing lignocellulosic material using a cationic compound | |
| RU2412236C2 (en) | Method of producing biodiesel fuel | |
| KR20090121298A (en) | Biodiesel Products | |
| ZA200706614B (en) | Liquid bio-fuel mixture and method and device for producing said mixture | |
| Manzanera et al. | Biodiesel: An alternative fuel | |
| RU2365625C1 (en) | Method of vegetable oil processing | |
| EP2110429A1 (en) | Batch Production Processes of Fatty Acid Alkyl Ester With Homogeneous (Hapjek) | |
| JP2009523866A (en) | Method for obtaining fuel from vegetable and animal fat waste and plant for carrying out the method | |
| Sarma et al. | Recent inventions in biodiesel production and processing-A review | |
| RU2393209C2 (en) | Method of producing biofuel based on rapeseed oil for diesel car and tractor engines | |
| US10934567B2 (en) | Method for manufacturing biofuel | |
| KR102511219B1 (en) | Method for reducing the content of saturated monoglycerides in raw biodiesel | |
| CN112961714B (en) | A method for preparing biomass liquid fuel based on waste | |
| Paone et al. | Production of biodiesel from biomass | |
| KR101778257B1 (en) | Method for concurrent production of biodiesel, its additives, and alkyl formate using Microalgae | |
| Yuan et al. | Chemical conversion process for biodiesel production | |
| Olufemi et al. | Optimum production and characterization of biodiesel from Microcystis Aeruginosa algae | |
| Dwivedi et al. | Bio‐Oil Production from Algal Feedstock | |
| Ferreira et al. | Biodiesel production from vegetable frying oil and ethanol using enzymatic catalysis | |
| JP6738214B2 (en) | Biofuel production method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 5-2011 FOR TAG: (73) |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111216 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20140610 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181216 |