Способ переработки жира в жидкое топливо (патент 2491325)
Изобретение относится к способу получения сложных эфиров жирных кислот из жиров и может быть использовано при производстве жидкого топлива. Жидкое топливо получают из жиров с содержанием свободных жирных кислот от 0,1 до 50%. Способ получения жидкого топлива осуществляют следующим образом: жир нагревают до температуры 30-40°С, проводят ферментативный гидролиз с использованием липазы, дважды смешивают с концентрированной серной кислотой в количестве 1-3% и этанолом или метанолом при перемешивании в течение 1 ч при температуре 60-70°С. Смесь выдерживают в течение 24 ч после первого и второго смешивания для выделения глицерина. Отделяют глицерин и получают жидкое топливо. Для получения жидкого топлива можно использовать как растительные жиры, так и жиры животного происхождения с содержанием свободных жирных кислот от 0,1 до 50%. Полученное топливо имеет низкую себестоимость. Трудоемкость технологического процесса получения жидкого топлива ниже на 20%. 3 пр.Изобретение относится к способу получения сложных эфиров жирных кислот из жиров и может быть использовано при производстве жидкого топлива.Известен способ получения сложных эфиров жирных кислот путем переэтерификации рафинированных или нерафинированных натуральных растительных масел, содержащих свободные жирные кислоты, низшими одноатомными спиртами при перемешивании в присутствии в качестве катализатора гидроокиси или алкоголята щелочного или щелочноземельного металла при температуре окружающей среды и атмосферном давлении с последующим отстоем, удалением тяжелой глицериновой фазы, добавлением воды для удаления оставшихся в сложноэфирной фазе примесей, смешением, отстоем, удалением водной фазы, процесс переэтерификации при смешении с последующим отстоем, отделением тяжелой фазы, добавлением воды для удаления примесей при смешении, отстоем и удалением водной фазы осуществляют в установке для перемешивания в емкости с переменным уровнем заполнения, в которой исключена зона отстоя из процесса взаимодействия компонентов, а катализатор и спирт подают в режиме циркуляции, причем удаление тяжелой фазы и водной фазы осуществляют через дренажное отверстие в емкости с уклоном в ее нижней части, при этом соотношение исходных триглицеридов жирных кислот натурального масла и низшего одноатомного спирта берут в молях равным 1:3 соответственно [Патент 2366646, С07С 67/03, С11С 3/10, С11С 3/00].Недостатками данного способа являются значительная трудоемкость и применение дорогостоящей аппаратуры.Наиболее близким, по технической сущности, к заявляемому изобретению является способ переработки животного жира в жидкое топливо, включающий подготовку сырья с содержанием свободных жирных кислот 10-40%, которое нагревают при температуре 55-60°С, затем отделяют влагу, примеси и осветляют, обработку подготовленного сырья осуществляют в два этапа при температуре 55-60°С, на первом из которых сырье дважды смешивают с концентрированной серной кислотой в количестве 5% или 10% к массе жирового сырья и этанолом или метанолом в течение 1 ч при перемешивании, причем после первого смешивания осуществляют отделение воды и спирта, а после второго - смесь выдерживают в течение 24 ч, при этом концентрированную серную кислоту и метанол или этанол берут в соотношении 20:1 при первом смешивании с сырьем, а при втором - в соотношении 40:1 соответственно, на втором этапе сырье обрабатывают смесью 0,82% метилата натрия и метанола при соотношении 6:1 соответственно в течение 1 ч при перемешивании, с последующим выдерживанием в течение 8-12 ч для разделения алкиловых эфиров жирных кислот, являющихся топливом, и глицерина, получение топлива [Патент 2381262, С11C 3/04].Данный способ переработки животного жира в жидкое топливо имеет следующие недостатки: высокая себестоимость, значительная трудоемкость процесса.Технический результат изобретения заключается в снижении себестоимости жидкого топлива, снижении трудоемкости технологического процесса.Технический результат достигается тем, что способ переработки жира в жидкое топливо, включающий нагревание сырья, дважды смешивание сырья с концентрированной серной кислотой и этанолом или метанолом при перемешивании в течение 1 ч, выдерживание смеси в течение 24 ч и получение топлива, дополнительно проводят ферментативный гидролиз с использованием липазы, в качестве сырья берут жиры с содержанием свободных жирных кислот от 0,1 до 50%, нагревание жира до температуры 30-40°С, количество концентрированной серной кислоты составляет 1-3% к массе жирового сырья, соотношение жир:спирт составляет 6:1 при первом смешивании, при втором смешивании - 12:1 соответственно, дважды смешивание осуществляют при температуре 60-70°С.
Использование в качестве сырья жиров с содержанием свободных жирных кислот от 0,1 до 50%, нагревание жира до температуры 30-40°С, проведение ферментативного гидролиза с использованием липазы, уменьшение количества концентрированной серной кислоты до 1-3% к массе жира позволяет снизить себестоимость жидкого топлива.Проведение дважды смешивания при температуре 60-70°С обеспечивает интенсивность прохождения процесса, что снижает трудоемкость.Способ переработки жира в жидкое топливо осуществляют следующим способом:Пример 1. Берут 1000 кг жиров, например растительный жир с кислотным числом 2,24 мг КОН/г (СЖК - 1,12%), нагревают до температуры 32°С. Берут 104 г сухого порошка липазы, смешивают со 100 литрами воды. Полученный раствор с рН=8,1 добавляют в подогретый растительный жир. Смесь перемешивают при температуре 32°С в течение 1 часа. Кислотное число полученной смеси составляет 135,22 мг КОН/г (СЖК=67,61%). Смесь перекачивают в емкость для отстаивания и отделения раствора липазы.После отделения раствора липазы жир нагревают до 60°С для метанола (до 70°С для этанола), смешивают с 166,6 кг метанола (этанола) - соотношение жир:спирт составляет 6:1, добавляют 10 кг концентрированной серной кислоты (количество серной кислоты составляет 1% по отношению к массе жира) при постоянном перемешивании в течение 1 часа. Для удаления воды и повышения выхода эфиров к полученной смеси добавляют сухой порошок силиката. Смесь выдерживают в течение 24 ч для выделения глицерина. Отделяют глицерин.Проводят второе смешивание. Полученные после отделения глицерина 860 кг жира нагревают до 60°С для метанола (до 70°С для этанола), смешивают с 71,6 кг метанола (этанола) - (соотношение жир:спирт составляет 12:1) и 8,6 кг концентрированной серной кислоты (количество серной кислоты составляет 1% по отношению к массе жира). К полученной смеси добавляют сухой порошок силиката. Смесь выдерживают в течение 24 ч для выделения глицерина. Отделяют глицерин от жидкого топлива.Выход полученного жидкого топлива составляет 85,4%.Пример 2. Берут 1000 кг жиров, например растительный жир с кислотным числом 82,2 мг КОН/г (СЖК - 41,1%), нагревают до температуры 35°С. Берут 286 г сухого порошка липазы, смешивают со 100 л воды. Полученный раствор с рН=7,0 добавляют в подогретый растительный жир. Смесь перемешивают при температуре 35°С в течение 1 часа. Кислотное число полученной смеси составляет 144,22 мг КОН/г (СЖК=72,11%). Смесь перекачивают в емкость для отстаивания и отделения раствора липазы.После отделения раствора липазы жир нагревают до 60°С для метанола (до 70°С для этанола), смешивают с 166,6 кг метанола (этанола) - (соотношение жир:спирт 6:1) и добавляют 20 кг концентрированной серной кислоты - (количество серной кислоты составляет 2% по отношению к массе жира). Для удаления воды и повышения выхода эфиров к полученной смеси добавляют сухой порошок силиката. Смесь выдерживают в течение 24 ч для выделения глицерина. Отделяют глицерин.Проводят второе смешивание. Полученные, после отделения глицерина, 860 кг жира нагревают до 60°С для метанола (до 70°С для этанола) смешивают с 71,6 кг метанола (этанола) - (соотношение жир:спирт 12:1) и 8,6 кг концентрированной серной кислоты (количество серной кислоты составляет 1% по отношению к массе жира). К полученной смеси добавляют сухой порошок силиката. Смесь выдерживают в течение 24 ч для выделения глицерина. Отделяют глицерин от жидкого топлива.Выход жидкого топлива составляет 89,6%.Пример 3. Берут 1000 кг жиров, например, животного происхождения с кислотным числом 12,6 мг КОН/г (СЖК - 6,3%), нагревают до температуры 35°С. Берут 104 г сухого порошка липазы, смешивают со 100 литрами воды. Полученный раствор с рН=7,4 добавляют в подогретый до 35°С животный жир. Смесь перемешивают в течение 1 часа. Кислотное число полученной смеси составляет 166,6 мг КОН/г (содержание СЖК=83,3%). Смесь перекачивают в емкость для отстаивания и отделения раствора липазы.После отделения раствора липазы жир нагревают до 60°С для метанола (до 70°С для этанола), смешивают с 166,6 кг метанола (этанола) - (соотношение жир:спирт составляет 6:1), добавляем 30 кг концентрированной серной кислоты - (количество серной кислоты составляет 3% по отношению к массе жира) при постоянном перемешивании в течение 1 часа. Для удаления воды и повышения выхода эфиров к полученной смеси добавляют сухой порошок силиката. Смесь выдерживают в течение 24 ч для выделения глицерина. Отделяют глицерин.Проводят второе смешивание. Полученные, после отделения глицерина, 860 кг жира нагревают до 60°С для метанола (до 70°С для этанола), смешивают с 71,6 кг метанола (этанола) - (соотношение жир:спирт составляет 12:1) и 8,6 кг концентрированной серной кислоты (количество серной кислоты составляет 1% по отношению к массе жира). К полученной смеси добавляют сухой порошок силиката. Смесь выдерживают в течение 24 ч для выделения глицерина. Отделяют глицерин от жидкого топлива.Выход жидкого топлива составляет 82,8%.Предлагаемый способ переработки жира в жидкое топливо позволяет использовать жиры животного и растительного происхождения с содержанием свободных жирных кислот от 0,1 до 50%.Использование в качестве сырья жиров с содержанием свободных жирных кислот от 0,1 до 50%, нагревание жира до температуры 30-40°С, проведение ферментативного гидролиза с использованием липазы, уменьшение количества концентрированной серной кислоты до 1-3% к массе жира снижает себестоимость жидкого топлива на 10%.Увеличение температуры нагревания жира до 60-70°С при проведении дважды смешивания обеспечивает повышение интенсивности получения жидкого топлива, вследствие чего снижается трудоемкость процесса на 20%.Полученное жидкое топливо по предлагаемому способу не уступает дизельному топливу.Предложенный способ апробирован в лаборатории кафедры «Агроинженерия» факультета технического сервиса в агропромышленном комплексе ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А.Столыпина.Источники информации1. Патент 2366646, С07С 67/03, С11С 3/10, С11C 3/00.2. Патент 2381262, С11С 3/04 (прототип).
Формула изобретенияСпособ переработки жира в жидкое топливо, включающий нагревание сырья, дважды смешивание сырья с концентрированной серной кислотой и этанолом или метанолом при перемешивании в течение 1 ч, выдерживание смеси в течение 24 ч и получение топлива, отличающийся тем, что дополнительно проводят ферментативный гидролиз с использованием липазы, в качестве сырья берут жиры с содержанием свободных жирных кислот от 0,1 до 50%, нагревание жира осуществляют до температуры 30-40°С, количество концентрированной серной кислоты составляет 1-3% к массе жирового сырья, соотношение жир:спирт составляет 6:1 при первом смешивании, при втором смешивании - 12:1 соответственно, дважды смешивание осуществляют при температуре 60-70°С.