CZ20001846A3 - Způsob výroby methylesterů mastných kyselin a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Je popsán způsob a zařízení pro výrobu methylesterů mastných kyselin, zejména paliva pro naftové motory vozidel, přičemž uvedený způsob umožňuje racionální výrobu v ekonomickém zařízení, s výhodou v průmyslovém velkovýrobním zařízení. Nádrž (1) obsahuje vyšší, nasycené a nenasycené tuky rostlinného nebo/a živočišného původu. Dále je upraven zásobník (2) pro silný louh, zejména louh draselný a další zásobník (3) pro alkohol, zejména pro methanol. Louh se rozpustí v alkoholu, přičemž tato operace probíhá v mísící nádrži (4). Nádrž (1) s tuky a mísící nádrž (4)jsou spojeny s transesterifikační zónou (8). Transesterifikační, popřípadě reakční zóna (8) obsahuje statický mixér (12), kteiý rozviřuje kapalinu působením vysoké nebo silné turbulence, kapalina se pak vede do destilačního zařízení (15). Podle stupňů (18) destilačního zařízení (15) se odtahují jednotlivé látky, jako právě methylester mastné kyseliny.

Description

Způsob výroby methyl esterů mastných kyselin a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky nebo./a z^r-r-eé-Ul·© původů

Vynález se týká způsobu výroby methylesterů mastných kyselin, zejména paliva pro naftové motory vozidel, přičemž se smíchají,. vyššj, nasycené nebo nenasycené tuky rostlinného s roztokem silných louhů, zejména louhu draselného, v alkoholu, zejména v methanolu, a obě komponenty dosáhnou v reakční zóně emulgaci směsi prostřednictvím mezi fázové reakce, přičemž se tuky transesterif i kuj i na methylestery mastných kyselin, svůj rovnovážný stav á po dosažení rovnovážného stavu se oddělí zbytky jako triglyceridy, glycerin, mýdlo, netransester i f i kované tuky a podobně, od methylesteru mastné kyseliny, jakož i zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Taková zařízení jsou známá, přičemž se v alkoholu rozpuštěný louh míchá asi 20 minut až jednu hodinu v míchací nádrži s tukem, popřípadě s olejem. Po míchací operaci se nechá směs odpočinout. Toto usazení trvá asi 5 až 8 hodin. Po usazení se glycerinová fáze odtáhne. Nyní se kapalinová fáze popřípadě znovu smíchá s methanolovým roztokem draselného louhu a operace míchání a odtahování se přiměřeným způsobem zopakuje, Transesterifikovaná kapalina se pak zneutralizuje kyselinou f.osforečnou, kyselinou citronovc-u nebo jinými kyselinami, přičemž se při tom vytvoří mýdlo a draselné soli kyselin. V některých případech se promývá též·vodou, přičemž voda pojme mýdlo, louh draselný a podobně. Tato fáze se rovněž odtáhne. Poté mohou být provedeny všechny myslitelné čisticí operace, V úvahu přichází též operace odhánění, přičemž •4 ··»· • 4 • 4 44 44*4 44 » · 444 4444 • 4 · 4 444 4 4 4 1

I 444 4 4·4 44 4 »4 44 4 444« *4 444 44 44 se ve věžové pračce přivádí vzduch v protiproudu k esteru. Nevýhodou tohoto způsobu, který je založen na bázi nízkotlakého transesterifikačního procesu, je dlouhá doba výroby. Nehledě na míchací operaci jsou v usazovacích tázích zapotřebí dlouhé doby klidu. Kromě toho je též nutná velká potřeba místa pro nádrže. Stejně nevýhodná se ukázala být velká statická potřeba pro těžké konstrukce a základy.

Další nevýhoda známého způsobu spočívá v tom., že dochází vždy k více nebo méně velkému zašpinění paliva,

Z publikace Falbe a Regitz, ROEMPP Chemie Lexikon. 9, rozšířené vydání, svazek

Georcf Thieme Verlag Stuttgart-New York 1990, strana 1343 je znám způsob výroby methylesterů mastných kyselin, při kterém se po usazení glycerinového roztoku v separátoru provede destilace pro vyčistění a popřípadě frakcionace methylesteru, Dále může být dosaženo zvýšení reakční rychlosti při transesterifikaci zvýšením teploty, jakož i alkalickými nebo kyselými katalyzátory. Nevýhodné při tomto způsobu je, že usazovací fází v separátoru pro glycerinový roztok a také možnosti zvýšené reakční rychlosti nedochází k žádnému pozoruhodněj š i mu zkráceni doby výroby, jaká je známá ze shora uvedeného stavu techniky.

Dále je z AT-PS 398 znám způsob čištění surových esterů rostlinných olejů, přičemž se ester rostlinného oleje získává alkalickou transesterifikaci, K transesterifikaci dochází methanolem v přebytku za přídavku hydroxidu draselného jako katalyzátoru, Na surový ester rostlinného oleje se působí vodní párou, přičemž se vytvoří glycerinová fáze, která se odtáhne. Při tomto způsobu se za účelem transesterifi kace intenzivně míchá a odehnaný alkohol se může po zpětném získání dešti lační kolonou znovu zhodnotí

Jsou však též známy způsoby, které mají za základ vysokotlaký transesterifikační proces. Při tom dochází k transes• 99 ·· 9 • ··

9 • 9 ··· ·* • 9 9999 • · · • · 9 · · ·

• 9

9 9 9 ·· • 9 9 9 • 9 9 9 • 9 9 * * • 9 9 9 • 9 99 terifikaci v autoklávu za relativně krátkou reakční dobu. Nevýhoda takovýchto způsobů, popřípadě zařízení spočívá v tom, že hospodárná výroba methylesteru mastné kyseliny, tedy například paliva pro naftové motory vozidel není absolutně možná ,

Kromě toho je též známo provádět transesterifikační proces ve dvou stupních. Při tom je kvantitativní a kvalitativní výtěžek jistě vyšší než při transesterifikaci v jedné pracovní operaci, avšak ani zde není možno vzhledem k vysokým investičním a výrobním nákladům dosáhnout hospodárnosti.

Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol poskytnout způsob a zařízení pro výrobu esterů mastných kyselin, zejména paliva pro naftové motory vozidel, které by jednak neměly nevýhody známých způsobů a jednak by umožňovaly racionální výrobu v ekonomicky obhajitelném zařízení, s výhodou v průmyslovém velkozařízení, ale také malým zařízením přinášelo hospodárnost.

Zařízení podle vynálezu se vyznačuje tím, že se v reakční zóně zvyšují plochy fázového rozhraní směsi vysokými, popřípadě silnými turbulencemi.

Pomocí vynálezu je poprvé možno vyrobit palivo pro naftové motory, tak zvaný eko-diesel nebo biodiesel, se všemi jeho výhodami za optimálních ekologických výrobních podmínek. Vynálezem se opatří pozitivní hospodářskopolitické a ekologické argumenty, které povzbuzují k tomu, aby se znovu intenzivněji přemýšlelo o úloze obnovitelné energie a obnovitelných surovin.

K další neočekávané výhodě vynálezu dochází v oblasti odstraňování odpadů, popřípadě likvidace nebezpečných odpadů. Podle vynálezu je též možno ekologicky znovu a dále zhodnotit ··»· • 9 »9 » 9 · I

B 9 9 «

B 9 · I » 9 9 I

9 9 9 starý jedlý olej. Použití starého jedlého oleje bu podle vynálezu bez rozpaků možné v důsledku výsledných produktů.

je při způsoysoké čistoty

Předloženým vynálezem je vytvořena možnost urychleni reakce zvětšením hraničních ploch a dynamickými postupy při transesterifikaci. Vlivem vysokých, popřípadě silných dynamických turbulencí se prakticky účinně zmenší kapky kapalinových fází, čímž tedy vzniknou mnohem menší kapky, tím je dán mnohem větší povrch a rychleji se dosáhne chemická rovnováha. Dosažení rovnovážného stavu trvá někdy méně nežli jednu minutu, To má za následek ohromné zkrácení výrobní doby. Tento způsob podle vynálezu není vsak vhodný pro tak zvaný sedimentační způsob, protože sedimentační doby by vzhledem k jemnému rozdělení kapek trvaly příliš dlouho.

Podle zvláštního význaku vynálezu se vysoké, popřípadě silné dynamické turbulence připraví fyzikálními silami, například mechanickými střihovými silami. Výhodné při tom je, že střihovými silami, které se mohou vytvořit zcela mechanicky, vznikají mnohem silnější kapek na úkor velikosti kapek turbulence, které zvyšuji počet

Podle dalšího provedeni vynálezu se vysoké, popřípadě silné dynamické turbulence získávají emulzním štěrbinovým postup.em. .Štěrbinou vznikne vysoké proudění procházející kapaliny, které přejde na konci štěrbiny do vysokých turbulencí, popřípadě víření. Tyto turbulence, popřípadě víření vedou ke zvětšení ploch fázového rozhraní.

Podle zvláštního provedení vynálezu se vysoké, popřípadě silné dynamické turbulence získávají dynamickou emulgací, například přes turbulátor. Také v tomto případě vedou turbulence, popřípadě zvíření ke zvětšení ploch fázového rozhraní směsi,

AA • *

AA • A • · • A »»·· • t ·

A A AAA

A A A • A A

A A · A · ·· AA • · · A

A A A »

A A A A A

A A A A

AA AA

Podle dalšího způsobu provedení vynálezu se získávají vysoké, popřípadě silné dynamické turbulence kavitační emulgací. Touto operací se dosáhne dalšího zkrácení reakční doby, protože tato činí v důsledku této optimalizace pouze více než asi 20 sekund.

Podle dalšího význaku vynálezu se velké plochy fázového rozhraní získají ultrazvukem. Ultrazvukovým přístrojem se mohou v reakční zóně vytvoř i t rovněž velké hraniční plochy dalším dělením kapek.

Podle dalšího vytvoření vynálezu se provádí transesterifikace za vysokého tlaku, V důsledku vysokého tlaku vzniká v zúženích reakční zóny vysoké proudění, které zase vede na konci zúžení k vysokým turbulencím.

Podle dalšího vytvoření vynálezu začíná transesterifikace za vysokého tlaku a tlak se během transesterifikace odbourává . Je prokázáno, že délka reakční zóny může být zvolena o to kratší, o co větší je ztráta tlaku. Je prokázáno, že ztráta tlaku jde ve prospěch zvětšeni ploch fázového rozhraní. Při tom je výhodné, že tlak může na začátku transesterifikace činit až 20 MPa, Samozřejmě se tím zvyšuje dynamika turbulencí. Ztráta tlaku se v průběhu reakční zóny vyhodnotí, pokud se týká zvětšení hraničních ploch a dynamiky.

Podle zvláštního význaku vynálezu se dělení fází emulgátu provádí fyzikální cestou. Touto výhodnou operací se dosáhne oddělení jednotlivých fází směsi, přičemž se mechanickými zařízeními, jako například filtračními zařízeními, ze stavu techniky známá usazovací fáze již neprovede a nahradí se racionálními, moderními průmyslovými metodami.

Podle dalšího vytvoření vynálezu se po rozdělení fází emulgátu provede čistění methylesteru mastné kyseliny, V zásadě je možno touto operací získat čistý methylester mastné «4 *9 ···· ·· ·· • 4 · · 4 4 4 4 · 4 4 • 44 4 4 444 4 * 4 · • 4 444 4 44 4 44 ·

444 44 4 4444 >44 44 ·4 944 44 ·4 kyseliny.

Podle zvláštního provedení vynálezu se dělení fází emulgátu provádí s využitím povrchových sil. zejména filtrací. Tímto způsobem dělení fází směsi se dosáhne dobrá hospodárnost při průmyslové výrobě.

Podle dalšího zvláštního provedeni vynálezu se dělení fází emulgátu provádí vícestupňovou filtrací. Při tom vzniká v prvém stupni glycerinová fáze a ve druhém stupni triglyceridy jako retendát, Ve třetím stupni se oddělí methano1 od methylesteru mastné kyseliny. Takovéto filtrační zařízení je provedeno také jako filtr s příčným tokem. Touto výhodnou operací může probíhat 1ibovolně mnoho stupňů a může být docílena požadovaná čistota. Je tedy dobře myslitelné vyrobit podle řetězce mastné kyseliny letní nebo zimní palivo pro naftové motory jako eko- nebo biodiesel.

Podle dalšího provedení vynálezu se pro filtraci používají filtry z membránové technologie., například z ultranebo/a nano- nebo./a mikrooblasti . Takovéto filtry zajišťují při dnešní technologii nezávadný provoz, přičemž i čištěni těchto filtrů je neobyčejně jednoduché.

Podle zvláštního význaku vynálezu se používají 1ipofi lni nebo./a hydrofilní nébo./a amfoterní filtry, vlastnost filtru se zvolí s ohledem na jeho úlohu.

Podle zvláštního vyznaku vynalezu se provádí deleni fazi emulgátu chemickou cestou. Také taková cesta je pro dělení fází výhodná, přičemž se ze stavu techniky známé usazovací doby zkrátí na rozsah minut.

Podle zvláštního provedení nováhy, popřípadě po rozdělení stupňová destilace. Po dosažení vynálezu se po ustavení rovfází emulgátu, provede vícerovnováhy může být provedena • · · · • · · · ···· ··· · » · φ • · ♦ · · · · · · ·· « • · · · · · ··· ·· · • · · · · · · · · · ··· ·· ·· ··· ·· · · přímo destilace, přičemž se současně také odstraní methanol. Je vsak též myslitelné provést destilaci po filtraci.

Podle zvláštního provedení vynálezu zahrnuje vícestupňová destilace nejméně jednu vakuovou destilaci. Pomocí této výhodné operace má být dosaženo cíleného oddělení jednotlivých látek, přičemž se pomoc i vakua mohou snížit teploty, při nichž se způsob provádí. Principiálně se může pomocí destilace získat čistý methylester mastné kyseliny.

Podle zvláštního provedení vynálezu zahrnuje vícestupňová destilace nejméně jedno odpařování, zejména odpařování se splývající vrstvou kapaliny. Také tímto způsobem odpařování lze docílit žádané rozdělení látek.

Podle dalšího zvláštního provedení ynálezu zahrnuje vícestupňová destilace nejméně jedno odpařování vrstvě odpařování. Také tímto způsobem odpařo zejména tenkoání lze docílit cílené rozdělení látek.

Podle dalšího provedení vynálezu zahrnuje vícestupňová destilace frakční kondenzaci. Touto výhodnou operaci může proběhnout libovolný počet stupňů a může být dosažena žádaná čistota. Je tedy dobře myslitelné, že se tímto způsobem v závislosti na řetězci mastné kyseliny vyrobí letní nebo zimní palivo pro naftové motory jako eko- nebo biodiesel.

Podle dalšího zvláštního význaku vynálezu se netransesterifikované podíly oddělí a před reakční zónou se znovu přivedou k tukům. Tím se zvýší výtěžek ekologického paliva z použitých výchozích látek.

Úloha vynálezu je však vyřešena samostatně též zařízením k provádění způsobu. Zařízení podle vynálezu se vyznačuje tím, že je opatřeno nejméně jednou nádrží na tuky, jakož i jedním zásobníkem pro silné louhy a jedním zásobníkem pro • · · · • · • · » 4 » 4 • · • · • · · « • · · « • · · · 4 • · · 4 • · · · alkohol, popřípadě nejméně jednou mísící nádrží pro jejich roztok a nejméně nádrž a mísící nádrž jsou spojeny 3 reakční zónou a za reakční zónou je přiřazeno zařízení pro dělení fází emulgátu. S tímto zařízením podle vynálezu je poprvé možné provádět způsob podle vynále’zu efektivně a 3 mizivě malým podílem znečištění životního prostředí. Zařízení podle vynálezu má tu výhodu, že může být získáno 3 úsporou místa a tím výhodně pokud se týká nákladů. Jde o konstrukcí jako průmyslové velkozařízení, které může být provozováno ekonomicky.

Podle zvláštního vyznaku vynálezu má reakční zóna statický mixér. Tímto provedením vynálezu se dosáhne jednoduchým zařízením vysokých, popřípadě silných turbulencí pro transesterifikační fázi. Tento standartní přistroj se osvědčil výhodně pro použití v zařízení podle vynálezu.

Podle dalšího provedeni vynálezu obsahuje statický mixér výhodou trubici naplněnou popřípadě vestavěnými různými velkými koulemi nebo/a díly, jako vodícími plechy, vrtulemi, odporovými tělesy nebo podobně. Tento přístroj je konstrukčně je nenáročný na údržbu, K turbulencím důsledku rychlého prouděni směsi kolem jedoduchý a proto dochází v prvé řadě koulí,

Podle dalšího provedení vynálezu je reakční zóna opatřena dynamickým emulgátorem. Protože z reakční zóny má vycházet emulze, to znamená kapalina, která obsahuje dvě fáze, které se udržují Braunovým molekulárním pohybem ve vznosu, je takovéto zařízení velmi vhodné k rychlému dosažení tohoto cí1 e .

Podle dalšího provedení vynálezu je emulgátorem štěrbinový emulgátor. Toto zařízení má tu výhodu, že šířka nebo/a délka štěrbiny může být volně zvolena podle požadavků. Tím mohou být též ovlivněny turbulence, popřípadě zvíření následující po štěrbině.

• · • · · · • ·

Podle další varianty provedení vynálezu je reakční zóna opatřena turbulátorem. Také takovýmto přístrojem může být s výhodou dosaženo v krátké době zvětšení plochy fázového rozhraní.

Podle zvláštního provedení vynálezu je reakční zóna opatřena smíšenou formou štěrbinového emulgátoru a turbulátoru, která sestává například ze dvou vzájemně se pohybujících kotoučů, a přívod emulgátu je proveden středem kotouče. Výhoda takovéhoto zařízení spočívá v tom, že je možno dosáhnout neobyčejně krátké reakční doby.

Podle další varianty provedení vynálezu je reakční zóna opatřena kavitačním emulgátorem. Pomocí tohoto zařízení je možno s výhodou dosáhnout nejkratší reakční doby, aniž by došlo ke kvalitativním nebo kvantitativním ztrátám.

Podle dalšího vytvoření vynálezu je v reakční zóně upraven ultrazvukový přístroj. Začlenění ultrazvukového přístroje se ukázalo být výhodné, protože je tím možno v důsledku velkých hraničních ploch cíleně urychlit tranesterifikaci,

Podle jednoho zcela zvláštního provedení vynálezu je zařízení k dělení fází emulgátu filtrační zařízení. Tímto výhodným zařízením má být dosaženo oddělení jednotlivých fází směsi, přičemž již nemusí být provedena mechanickými zařízeními usazovací fáze známá ze stavu techniky. Nahradí se pracovními pochody, které se provádějí s racionálními, moderními a průmyslovými zařízeními, aparaturami, popřípadě přístroji.

Podle dalšího provedení vynálezu je jako filtrační zařízení použit povrchový plochý filtr v membránové technologii, S takovým zařízením se dosahují s výhodou nejlepsí výsledky, a sice jak z kvalitativního, tak z kvantitativního hlediska.

Podle dalšího význaku vynálezu sestává povrchový filtr z porézního nosiče a vrstvy nanesené na tomto nosiči, která působí jako membrána, S takovým výhodným povrchovým filtrem může zařízení pracovat s nejvyšší účinnosti a s optimálním využitím energie. Povrchový filtr může být samozřejmě vytvořen také jako deska.

Podle jednoho vytvoření vynálezu je nosič proveden ve formě trubice. Výhoda tohoto provedení spočívá v tom, že je zajištěn kontinuální průběh postupu i při rozdílných množstvích přítoku.

Podle dalšího provedení vynálezu je nosič vytvořen například z oxidu hliníku, porézního skla nebo silikátů. Takovéto materiály sí poměrně jednoduše zpracovat a nejlépe se při postupu podle vynálezu osvědčily.

Podle dalšího význaku vynálezu má vrstva působíc i j ako membrána lipofilní nebo./a hydrofilní nebo/a amfoterní vlastnosti, Volbou těchto vlastností se může určit, která fáze směsi projde filtrem a která fáze zůstane jako retendát.

Podle jednoho zvláštního význaku vynálezu je vrstva působící jako membrána keramická membrána, která například sestává z oxidu titaničitého. oxidu zirkoničitého, křemíku nebo

Na této vrstvě s uvedenými z methylesteru mastné kyselisloučenin křemíku nebo podobně materiály se tvoří krycí vrstva ny, která například nedovoluje proniknout glycerinové fázi, Na této vrstvě z oxidu titaničitého, popřípadě oxidu zirkoničitého se netvoří žádná glycerinová vrstva jako krycí vrstva.

Podle jednoho vytvoření vynálezu obsahuje vrstva působící jako membrána póry v nano- nebo/a mikrooblasti, zejména o velikosti 1 až 200 nm. Takové velikosti pórů je možno současnými technologiemi vyrobit a dávají vynikající výsledky.

• · · · · 9 · 9 9 · · ·· • · · · · · 9 ···· • ·· · 9 · 9 9 9 99 · ·· 999 9 999 9« 9 •99 99 9 ···· ··· ·· ·· ··· · · * ·

Podle dalšího význaku vynálezu je, popřípadě zahrnuje filtrační zařízení filtr, popřípadě membránu na bázi molekulárního síta. Takovými speciálními filtry je možno neočekávaně také dělit netransesteri f ikované tuky od methyl esteru mastných kyselin.

Podle dalšího provedení vynálezu je filtrační zařízení vytvořeno jako vícestupňové. Podle požadovaného stupně čistoty methylesteru mastných kyselin může být více filtrů uspořádáno v sérii nebo paralelně.

Podle jednoho zvláštního význaku vynálezu je k reakční zóně, popřípadě po zařízení k dělení fází, přiřazeno destilační zařízení sestávající nejméně z jedné odparky a jednoho kondenzátoru, Také s tímto zařízením je možno způsob podle vynálezu efektivně provádět.

Podle dalšího vytvoření vynálezu je jako odparka použita odparka se splývající vrstvou kapaliny. Taková odparka má tu výhodu, že je přivedené teplo optimálně využito, V úvahu též přichází odpařování ve vakuu,

Podle dalšího provedení vynálezu je jako odparka použit tenkovrstvý evaporizér, Také s takovou odparkou je možné odpařování ve vakuu. Kromě toho se s takovým zařízením dosahují nej lepší výsledky.

Podle jednoho zvláštního vytvoření vynálezu je jako odparka použita tenkovrstvá rotační odparka, V důsledku odstředivých sil tenkovrstvě rotační odpary je odpařovaný film zvláště tenkovrstvý, takže aparatura může být provozována vysoce efektivně a s optimálním využitým energie.

Podle dalšího provedení vynálezu je za destilačním zařízením zařazeno usazovací zařízení, Použitím usazovacího zařízení mohou být zbytky, jako například glycerin, jednoduše ·· ·· • · · · ··· ···· • · · · · · · 9 9 9 9 » ·· 9 9 9 9 9 9 9 9 9 ·

9 9 ·· · · 9 9 ·

999 ·· 99 ··· 9· ·· zachyceny a kvalita stanovena. Podle zjištěné kvality se stanoví další postup.

Podle dalšího provedení vynálezu je za zařízením pro dělení fází zařazeno usazovací zařízení. Použitím usazovacího zařízení mohou byt zbytky, jako například glycerin, jednoduše zachyceny a kvalita stanovena. Podle zjištěné kvality se stanoví další postup.

Podle dalšího význaku vynálezu je za zařízením pro dělení fází emulgátu upraven odlučovací zařízení. Použitím odlučovacího zařízení mohou být zbytky, jako například glycerin, jednoduše zachyceny a stanovena kvalita. Podle zjištěné kvality se určí další postup.

Podle dalšího vvznaku nálezu je odlučovací zařízení e na tuky k reakční zóně, ných v uazovacím zařízení stě netransesterifi kované ester ifikaci, výtěžek se spojeno spojovacím potrubím od nádrž Pokud by se při analýze látek obsaže zjistilo, že jsou tam obsaženy je tuky, podrobí se tyto další trans příslušně zvýší.

Podle jednoho zvláštního vytvořeni vod kapaliny do reakční zóny opatřeno čerpadlo, kotlaké čerpadlo. Začlenění vysokotlakého dou osvědčilo proto, že turbulence do ve fikaci vysokou dynamiku a tím

Podle dalšího provedeni odpaří v expanzním reaktoru, ter prostý methanolu,

Příklady provedení vynálezu

Vynález bude podrobněji dění znázorněného na výkrese.

ynálezu je pro příze jména vysočerpadla se s výhocilují pro transesteriIkou hraniční plochu, vynálezu se přebytečný methanol Tímto krokem se stane methylesobjasněn pomocí příkladu provekde ukazují:

•999 9 · 9 * · · »

99 · 9999 · 9 « 9 • 9 999 9 999 99 9 • 99 99 9 9999 • 99 99 99 999 99 99 obr. 1 schematický pohled na průběh způsobu s destilačním zařízením a schematický pohled na průběh způsobu s filtračním zařízením ,

Úvodem je třeba konstatovat, že v popsaném příkladu provedení jsou stejné díly, popřípadě stavy opatřeny stejnými vztahovými značkami, případně stejným označením konstrukčních dílů, přičemž odkazy obsažené v celém popisu mohou být účelně přeneseny na stejné díly, popřípadě stavy se stejnými vztahovými značkami, popřípadě označeními konstrukčních dílů. Dále mohou i jednotlivé znaky ze znázorněného příkladu provedení představovat samy o sobě samostatná řešení podle vynálezu.

Podle obr, 1 obsahuje nádrž 1_ vyšší, nasycené a nenasycené tuky rostlinného nebo/a původu. Dále je zde zásobník 2 pro silný louh, zejména louh draselný, a další zásobník 3. na alkohol, zejména methanol, Louh se rozpustí v alkoholu, přičemž tato operace probíhá v mísící nádrži 4, Ke smíšení louhu v alkoholu je mísící nádrž 4 opatřena míchadlem 5., Přívody 6. do zásobníků 2, 3. jsou opatřeny příslušnými řídicími ventily 7_. Nádrž 1. s tuky a mísící nádrž 4 jsou spojeny přes spojovací potrubí 9., popřípadě 10 , s transesterifikační zónou 8., V spojovacích potrubích 9., popřípadě 10 , jsou upraveny další řídicí ventily 7_ a pro přívod tuků, popřípadě roztoku do transesterifikační zóny 8. je upraveno vysokotlaké čerpadlo 11.

Transesterifikační, popřípadě reakční zóna 8 sestává ze statického mixéru 12., který je v tomto případě tvořen trubicí 13, která je naplněna různými velikými koulemi 14. V trubici 13 mohou být též obsaženy další vestavěné díly, jako vodicí plechy, vrtule nebo podobně. Statický mixér 12 rozvíří kapalinu, která má být transesterifikována z trojnásobného esteru na jednoduchý ester pomocí vysokých, popřípadě silných turbu14 lencí. Tím se velmi silně zvětši plochy fázového rozhraní. To je způsobeno tím. že velikost kapek kapalíny, která má být transesterifikována, se turbulencemi silně zmenší a tedy se povrch silně zvětši. Protože transesterifikace je reakce hraničních ploch, zvýši se v důsledku zvětšeného povrchu odpovídajícím způsobem reakční rychlost, takže se velmi rychle ustaví chemická rovnováha.

Aby se nyní ještě dále ovlivnil reakční čas,, provádí se průběh procesu při určitých teplotách, popřípadě začíná proces při vysokém tlaku, který se v průběhu procesu odbourá.

Zvětšení ploch fázového rozhraní by mohlo být provedeno též pomocí ultrazvuku. Je proto zcela dobře myslitelné, že reakční zóna bude opatřena ultrazvukovým přístrojem.

Kapalina,, která je v chemickém rovnovážném stavu, se vede potrubím 17 do destilačního zařízení 15 , Před destilačním zařízením 15 může být v potrubí 17 upraveno zařízeni 16 k odstranění methanolu, například odparka se splývající vrstvou kapaliny.

Destilační zařízení 15 sestává nejméně z jedné odparky ilační zařízeni 15 je upe stupňů 18 destilačního látky, jako právě methya jednoho kondenzátoru, přičemž dest raveno jako vakuová destilace, Podl zařízení 15 se odtahují jednotlivé lester mastné kyseliny.

Přirozeně mohou být použity nejrůznější odparky. Tak například mohou být použity odparka se splývající vrstvou kapaliny, tenkovrstvý evaporizér, rotační filmová odpaark nebo pod. Kromě toho zahrnuje destilační zařízení 15 také frakční kondenzaci. Použitím destilačního zařízení 15 může být ovlivněn stupeň čistoty methylesterů mastné kyseliny.

Netransesterifikované podíly se oddělí a shromáždí se • ·· · » » · • · · · v usazovacím zařízení 19 , které je spojeno potrubím 2 0 s destilačním zařízením 15. Pro přivedení těchto podílů do usazovacího zařízení 19 je v potrubí 20 upraveno čerpadlo 21. V usazovacím zařízení 19 se tyto podíly analyzují a příslušně se dále zpracují. Popřípadě se část netransesterifikovaného podílu vede potrubím 22 , které obsahuje čerpadlo 23., opět k tukům před reakční zónu 3.· Určité podíly se z usazovacího zařízení 19 odtahují přes vynášecí zařízení 24.

zase vyšší, nasycené a zvířecího původu. Dále je louhy, zejména pro louh

Podle obr. 2 obsahuje nádrž nenasycené tuky rostlinného nebo/a zásobník 2. pro silné zde zase draselný, a další zásobník 2. pro alkohol, zejména pro methanol. Louh se rozpustí v alkoholu, přičemž tato operace proběhne v mísící nádrži 4, Pro smíšení louhu s alkoholem je mísící nádrž 4 opatřena míchadlem 5., Přívody 6. do zásobníků 2, 3. jsou opatřeny příslušnými řídicími ventily 7. Nádrž s tuky a mísící nádrž 4 jsou spojeny přes spojovací potrubí 9., popřípadě 10 , s transester i ř i kačn í zónou 8., V spojovacích potrubích 9., popřípadě 10 , jsou upraveny další řídicí ventily a pro přívod tuků, popřípadě roztoku do transesterifikační zóny 8 je upraveno vysokotlaké čerpadlo 11,

Transesterifikační, popřípad z dynamického emulgátoru 25, který šroubovitou trubicí 26, koulemi 14, V trubici 26 vestavěné díly, jako vodicí Emulgátor 25 rozvíří kapalinu, reakční zóna 2 sestává je v tomto případě tvořen která je naplněna různými velikými mohou zase též být obsaženy další plechy, vrtule nebo podobně, která má být transesterifikována z trojnásobného esteru na jednoduchý ester, pomocí vysokých, popřípadě silných turbulencí. Tím se velmi silně zvětší plochy fázového kapek kapaliny, rozhraní, To která má být lencemi silně zmenší a proto je způsobeno tím, že velikost transesterifikována, se turbuse povrch silně zvětší. Protože transesterifikace je reakce hraničních ploch, zvýší se v důsledku zvětšeného povrchu odpovídajícím způsobem reakční rych16 • · 9 99 9 • ·

I · · · · » · ·

I · 9

999 lost, takže se velmi rychle ustaví rovnovážný stav.

Místo dynamického emulgátoru 25 by mohl být použit také štěrbinový emulgátor nebo turbulátor, popřípadě smíšená forma štěrbinového emugátoru a turbulátoru nebo také kavitační emulgátor. Přirozeně by bylo též myslitelné použít dva nebo více emulgátoru v sérii nebo paralelně. Zvětšeni ploch fázového rozhraní by mohlo být dosaženo také pomocí ultrazvuku. Je tedy dobře myslitelné, že by reakční zóna byla opatřena ultrazvukovým přístrojem.

Aby se nyní ještě dále ovlivnil reakční čas, provádí se proces při určitých teplotách, například při 40 až 70 °C, popřípadě začíná proces při vysokém flaku, který se v průběhu procesu odbourá. Mohlo by však být též zvoleno rozmezí teplot, při kterém se přebytečný methanol odpaří expanzním r?

aktoru a touto operací se methylester zbaví methanolu.

Kapalina, která je v chemickém rovnovážném stavu, se vede potrubím 17 do zařízení 27 pro dělení fází směsi. Popřípadě může být před zařízením 28 pro indikaci tlaku.

potrubí 17 upraveno zařízení

Zařízení 27 sestává nejméně zení 29, Podle provedení zařízení z jednoho filtračního zaří27 se jednotlivé fáze, jako právě methylester mastné kyseliny, oddělí a na výstupním místě 30 se odtáhnou k jejich dalšímu použití. Glycerinová fáze může být na výstupním místě 31 odebrána pro její další použití ,

Použitím filtračního zařízení 29 může být ovlivněn stupeň čistoty methylesteru mastné kyseliny. Přirozeně by mohl být také methylester mastné kyseliny dále upraven v přiřazeném čisticím zařízení 32 , Stejně je myslitelné, aby filtrační zařízení 29 zahrnovalo filtr na bázi molekulárního síta.

99

9 9

99

9 ·

9 9 9 9

9 · · ·

9 9

9 9 9 9 • 9

9

9 · 9 9 • 9 99 • 9 9 9

9 9 9

9 9 9 9

9 9 9

9 9 9

Filtrační zařízení 29 je povrchový filtr, který je vyroben v membránové technologii a je vytvořen z porézního nosiče, například z oxidu hlinitého·, který je vytvořen jako trubice, a z vrstvy nanesené na nosiči, například z vrstvy oxidu titaničitého. Tato vrstva může mít amfoterní vlastnosti, přičemž velikost pórů leží v nanometr vé oblasti,

Netransesterifikované podíly se oddělí a shromáždí se v usazovacím zařízení 19, které je spojeno potrubím 20 s destilačním zařízením 15. Pro přivedení těchto podílů do usazovacího zařízení 19 je v potrubí 20 upraveno čerpadlo 21. V usazovacím zařízení 19 se tyto podíly analyzují a příslušně se dále zpracují. Popřípadě se část netransesterifikovaného podílu vede potrubím 22 , které obsahuje čerpadlo 23, opět k tukům pře,d reakční zónou 8., Určité podíly se z odlučovače 19 odtahují přes vyjímací zařízení 24.

Na závěr je třeba pro pořádek uvést, že na výkrese jsou jednotlivé konstrukční díly a konstrukční skupiny pro lepší pochopení vynálezu znázorněny neproporeionálně a ve zkresleném měřítku.

Jednotlivé znaky přikladu pro jednotlivými znaky nebo samy o sobě edení mohou též s jinými tvořit samostatné vynálezy, Především mohou jednotlivá na tvořit předmět samostatných řešení úkoly a řešení podle vynálezu je popisů těchto obrázků.

obr. znázorněná provedení podle vynálezu. Příslušné možno seznat z detailních • 4

- li ~ψ\) ΊΌΟΟ4 ·· 44 ···♦ 44

4 4 4 4 4 4 4 *4 44444 44

444 4 444 4

444 44 4 44 ·4 44 444 49

Claims (37)

1. patentové ν a R Ο Κ Υ

   1. Způsob výroby methylesteru mastných kyselin, zejména paliva pro naftové motory vozidel, přičemž se vyšší, nasycené a nenasycené tuky rostlinného nebo/a zvířecího původu smíchají s roztokem silných louhů, zejména louhu draselného, v alkoholu, zejména v methanolu, a obě komponenty dosáhnou v reakční zóně emulgaci směsi prostřednictvím mez i fázové reakce, přičemž se tuky transesterifikují na methyl estery mastných kyselin, svůj rovnovážný stav a po dosažení rovnovážného stavu se oddělí zbytky, jako triglyceridy, glycerin, mýdlo, netransesterifi kované tuky a podobně, od methylesteru mastných kyselin, vyznačující setím, že se v reakční zóně (8) zvětšují plochy fázového rozhraní vysokými, popřípadě silnými, dynamickými turbulencemi,
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se t i m , že se vysoké, popřípadě silné dynamické turbulence získávají fyzikálními silami, například mechanickými střihovými silami,
3. 3. Způsob podle nároků 1 nebo 2, v y z n a č u j i c i se tím , že se vysoké, popřípadě silné dynamické turbulence získávají štěrbinovou emulzní operací.
4. 4. Způsob nejméně podle jednoho z nároků 1 až 3, v y značující se tím , že se vysoké, popřípadě silné dynamické turbulence získávají dynamickou emulgací, například turbulátorem,
5. 5. Způsob nejméně podle jednoho z nároků 1 až 4, v y značující se tím , že se vysoké, popřípadě silné dynamické turbulence získávají kavitační emulgací.
6. 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující • ·· ·· ··· ♦ 9 · » · 1

   44 4·

   4 ·· 4

   4 4 4 4 • 4 4 · 4

   4 4 4 « ·· 44 t í m , že se velké plochy fázového rozhraní získají ultrazvukem .
7. 7. Způsob nejméně podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím , že se transesterifikace provádí za vysokého tlaku,
8. 8. Způsob nejméně podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím , že se transesterifikace začíná za vysokého tlaku a tlak se během transesterifikace odbourává.
9. 9. Způsob nejméně podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím , že se dělení fází emulgátu provádí fyzikální cestou
10. 10, Způsob nejméně podle jednoho z nároků 1 až 9 vyznačující se e t i m , že se po rozdělení fází (32) methylesteru mastné kyseliny.

    emulgátu provede čištění
11. 11. Způsob nejméně podle jednoho z nároků 1 až 10, vyznačující se tím , že se děleni fází emulgátu provádí za využití povrchových sil, zejména pomoci filtrace .
12. 12. Způsob nejméně podle jednoho z nároků 1 až 11, vyznačující se tím , že se dělení fází emulgátu provádí vícestupňovou filtrací,
13. 13. Způsob nejméně podle jednoho z nároků 1 až 12, vyznačující se tím , že se pro filtraci použijí filtry z membránové technologie, například z ultranebo./a nano- nebo,/a mikrooblasti.
14. 14, Způsob nejméně podle jednoho z nároků 1 až 13, vyznačující se tím , že se použijí lipofilní • A » 4

    AA

    A* ··+«

    A* ··+« > A A » A A A A » · A A » A A

    AA AAA

    AA AA » A A 4 » A A <

    ► A A « » A A «

    A· nebo./a hydrofilní nebo/a amfoterní filtry.
15. 15, Způsob nejméně podle jednoho z nároků 1 až 14, vyznačující se r i m gátu provádí chemickou cestou.

    že se dělení fází emul
16. 16, Způsob nejméně podle jednoho z nároků 1 až 15, vyznačující se tím , že se po ustavení rovnováhy, popřípadě po rozdělení fází emulgátu provádí vícestupňová destilace,
17. 17. Způsob nejméně podle jednoho z nároků 1 až 16, vyznačující se tím , že vícestupňová destilace zahrnuje nejméně jednu vakuovou destilaci,

    13. Způsob nejméně podle jednoho z nároků 1 až 17, vyznačující se tím , že ví cestupňová destilace zahrnuje nejméně jedno odpařování, zejména jedno odpařování se splývající vrstvou kapaliny,
18. 19. Způsob nejméně podle jednoho z nároků 1 až 13, vyznačující se tím , že vícestupňová destilace zahrnuje nejméně jedno odpařování, zejména jedno tenkovrstvé odpařováni,
19. 20. Způsob nejméně podle jednoho z nároků 1 až 19, vyznačující se tím ,že vícestupňová destilace zahrnuje frakční kondenzaci,
20. 21. Způsob nejméně podle jednoho z nároků 1 až 20, vyznačující se í m ,že netransesterifikované podíly se oddělí a přivedou se před reakční zónu (8j znovu k tukům.
21. 22. Zařízení k provádění způsobu nejméně podle jednoho z nároků 1 až 21, vyznačující se tím ,že ob• 9 9 9 9 9 • 9 » 4 » 9 9 1 » 9 9 4

    99 99 sáhuje nejméně jednu nádrž (1) pro tuky, jakož i vždy jeden zásobník (2,3) pro silný louh a pro alkohol, popřípadě nejméně jeden mísící zásobník (4) pro jejich roztok a nejméně zásobník (1) a mísící zásobník (4) jsou spojeny s reakční zónou (8) a že za reakční zónou (8) je zařazeno zařízení (27) pro dělení fází emulgátu.

    Zařízení podle nároku 22, v , že reakční zóna sestává ze s y z n a č tatického u j í c mixéru,
22. 24. Zařízení nejméně podle jednoho z nároků 22 nebo 23, vyznačující se tím ,že statický mixér je s výhodou trubka (26) naplněná různými velkými koulemi nebo./a popřípadě vestavěnými díly, jako vodícími plechy, propelery, odporovými tělesy.

    25 . Zařízení nejméně podle j e dnoho z nároků 22 až 24, v y z n a č u j í c i se t í m ,že v reakční zóně (8 ) je uprav en dynami cký emulgátor (2 5) • 26 . Zařízení nejméně podle j e dnoho z nároků 22 až 25, v y z n a č u j í c í se t í m , že emulgátor (25) je

    štěrbinový emulgátor.
23. 27, Zařízení nejméně podle jednoho z nároků 22 až 26, vyznačující' se tím ,že v reakční zóně (8) je upraven turbulátor.
24. 28. Zařízení nejméně podle jednoho z nároků 22 až 27, vyznačující se tím ,že v reakční zóně (8) je upravena smíšená forma štěrbinového emulgátoru a turbulátoru, která je tvořena dvěmi relativně k sobě se pohybujícími kotouči a přívod emulgátu je proveden středem jednoho kotouče.
25. 29. Zařízení nejméně podle jednoho z nároků 22 až 28, ·* » 1 ··

    9*9 ·

    99 »·9· > 9 · • ·9·

    99 999 • 9 9«

    9 9 9 9 • 9 9 9

    9 9 9 9 9

    9 9 9 9

    99 99 vyznačující se tím , z e je upraven kavitační emulgátor.
26. 30, Zařízení nejméně podle jednoho z nároků 22 až 29, vyznačující se tím ,že v reakční zóně (8) je upraven ultrazvukový přístroj,
27. 31. Zařízení nejméně podle jednoho z nároků 22 až 30, vyznačující se tím ,že zařízení (27) pro dělení fází emulgátu je filtrační zařízení (29j,
28. 32. Zařízení nejméně podle jednoho z nároků 22 až 31, vyznačující- se tím ,že jako filtrační zařízení (29) slouží povrchový filtr v membránové technologii,
29. 33, Zařízení nejméně podle jednoho z nároků 22 až 32, vyznačující se tím ,že povrchový filtr je vytvořen z porézního nosiče a vrstvy nanesené na tomto nosí či, která působí jako membrána.

    34, Zařízeni n e j m é n ě v y z n a č u j í C Í 3 jako trubka, 35 . Zař í zen i nejméně v » v y z n a c u j 1 Cl' 3 příklad z oxidu hlinitého 36 . Zařízení nejméně v y z n a c u g 1 Cl s

    s e v i m , ze nosíc ie a z jí, ^rytvořen membrána má lipofilní nebo/a hydrofilní nebo/a amfoterní vlastnosti.
30. 37, Zařízení nejméně podle jednoho z nároků 22 až 36, vyznačující se tím ,že vrstva působící jako membrána je keramická membrána, která sestává například z dioxidu ti táni čitého, • 44 • 0 4 4 • 44 • 4» 4 4 • 4 · • 44 44

    44 4444 • 4 4 • * ···

    4 4 4

    4 4 4 • 4 44 4

    4 4

    4 4

    4 4 4

    4 4

    4 4

    4 4

    4 4

    4 4 dioxidu zirkoničitého něho podobně,
31. 38. Zařízení nejméně podle vyznačující se t membrána obsahuje póry v nanoo velikosti 5 až 200 nm.

    jednoho z nároků 22 až 37, í m ,že vrstva působící jako nebo/a mikrooblasti, zejména
32. 39. Zařízení nejméně podle jednoho vyznačující se tím ,že (29.) zahrnuje filtr na bázi molekulového bránu na bázi molekulového síta.

    z nároků 22 až 38, filtrační zařízení síta, popřípadě mem-

    40 . Zařízení nejméně podle v y z n a č u j í c í 5 e t (29.) j θ vytvořeno vícestupňové. 41 . Zařízení nejméně podle v y z n a č u j í c í 3 e t

    ednoho z nároků 22 filtrační z< až 39, ařízení m , ze dnoho z nároků 22 až 40, m , že za reakční zónou

    (a), popřípadě za zařízením ti lační zařízení (15.) sestá zátoru, 42 , Zařízení nejméně p v y z n a č u j í c í se použita odparka se splývají 43 . Zařízení nejméně p< v y z n a č u j í c í se

    ! dělení fází je upraveno desci nejméně z odparky a kondenjednoho z nároků 22 až 41, í m , že jako odparka je rštvou kapaliny.

    použit tenkovrstvá odparka.
33. 44. Zařízení nejméně podle vyznačující. se t žita odparka s rotující vrstvou

    jednoho z nároků 22 až 42, í m , že jako odparka je jednoho z nároků 22 až 43, í m , že jak o odparka pou-

    kapaliny.

    45 . Zařízen í nejméně podle jednoho z nároků 22 až 44, v y z n a č u j í c í 3 e t í m , že za destilačním září-

    »· · · • · · • · · • · · » · · · · zením je zařazeno usazovací zařízení (19),
34. 46. Zařízení nejméně podle jednoho z nároků 22 až 45, vyznačuj i c i tím ,že za zařízením (27) k dělení fází emulgátu je zařazeno usazovací zařízení (19.),
35. 47, Zařízení nejméně podle jednoho z nároků 22 až 46, vyznačující se tím ,že usazovací zařízení (19.) je spojeno spojovacím potrubím (9.) od nádrže (1.) pro tuky k reakční zóně (8),
36. 48, Zařízení nejméně podle jednoho z nároků 22 až 47, vyznačující se tím ,že k přiváděni kapaliny do reakční zóny (8.) je upraveno čerpadlo (11.), zejména vysokotlaké čerpadlo,
37. 49, Zařízeni nejméně podle jednoho z nároků 22 až 48, vyznačující se tím ,že přebytečný methanol se odpaří v expanzním reaktoru.