способ получения биотоплива из жиросодержащих отходов гидробионтов

Формула изобретения

Способ получения биотоплива из жиросодержащих отходов гидробионтов, включающий реакцию переэтерификации, отличающийся тем, что полученный рыбий жир с кислотным числом 2,1-4,6 мг KOH/г подвергают нейтрализации щелочью до переэтерификации; нейтрализацию рыбьего жира осуществляют, добавляя щелочь до значения кислотного числа жира 0,7 мг KOH/г (меньше единицы); нейтрализованный жир, содержащий мыла и остатки щелочи, промывают солевым раствором 10%-ным один раз и 2 раза водой с температурой 90-95°С продолжительностью 90 мин; процесс переэтерификации рыбьего жира осуществляют с добавлением 25% этанола и 0,75% сухого NaOH от массы взятого жира.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к рыбной отрасли, в частности к способам производства биотоплива из отходов гидробионтов. Биотопливо может быть использовано во всех типах дизельных двигателей как самостоятельно, так и в смеси с обычным дизтопливом.

Известна технология получения биотоплива на основе рапсового масла для использования в автотракторных двигателях (см. Аблаев А.Р. Производство и применение биодизеля: справочное пособие / А.Р Аблаев и др. - М:. АПК и ППРО, 2006. - 31 с.), в котором используется метанол при переэтерификации. Недостатком данного способа является использование метанола, который является сильным ядом, взрыво- и пожароопасным веществом, вследствие чего происходит усложнение конструкции перерабатывающего оборудования.

Известен способ производства биотоплива на основе рапсового масла для дизельных автотракторных двигателей, включающий нейтрализацию жирных кислот рапсового масла, отделение выпавшего осадка, смешивание очищенного рапсового масла с дизельным топливом. Однако топливо, получаемое в результате применения известного способа, не обладает качественными параметрами, характерными для биодизельного топлива (см. патент РФ № 2393209, 2010 г.).

Наиболее близким из известных к предлагаемому способу является способ получения биотоплива из растительных масел, включающий реакцию переэтерификации: к растительному маслу добавляют метанол или этанол, или изопропиловый спирт, незначительное количество катализатора (щелочи или кислоту) при температуре 60°С и при нормальном давлении (см. Ю.М.Щекочихина. Биодизельное топливо из водорослей / под ред. д-ра хим. наук, проф. Ю.М.Щекочихина. - М.: ГНУ ВИЭСХ, 2008. - 252 с.). Однако использование растительных масел - дорогостоящий процесс, который увеличивает себестоимость продукта.

Техническая задача - разработка способа производства биотоплива из жиросодержащих отходов гидробионтов.

Технический результат - усовершенствование способа и повышение выхода биотоплива.

Он достигается тем, что в качестве сырья используют жиросодержащие отходы переработки гидробионтов; рыбий жир подвергают нейтрализации щелочью до переэтерификации; процесс переэтерификации рыбьего жира осуществляют с добавлением 25% этанола и 0,75% NaOH сухого от массы взятого жира.

Способ осуществляется следующим образом.

При производстве биотоплива сначала получают жир из жиросодержащих отходов гидробионтов. Для этого заготовленное сырье: внутренние органы прудовых рыб подвергают мойке, отеканию воды, измельчению на мясорубке с диаметром отверстий решетки (2-3 мм) до однородной массы, извлекают рыбий жир, после чего направляют на нейтрализацию и переэтерификацию.

Для извлечения жира способом вытапливания к измельченным внутренним органам рыб добавляют воду в соотношении субстрат:вода, равном 2:1, и полученную смесь нагревают при щадящем режиме (температуре) 75-80°С, настаивают в течение 40 мин. Отделение жира от водно-белковой части осуществляют центрифугированием при частоте вращения ротора 3000 об/мин и продолжительности 20 мин. Жир, выделенный из внутренних органов рыб, подвергают нейтрализации. После нейтрализации жир, содержащий мыла и остатки щелочи, направляют на промывку 10%-ным раствором хлорида натрия (поваренной соли) и водой с соблюдением соотношений жира:раствора, жира:воды 1:1 соответственно. При этом промывку 10%-ным раствором хлорида натрия осуществляют один раз, водой 2 раза с температурой 90-95°С, общей продолжительностью 90 минут. Промывные растворы от жира отделяют методом отстаивания или сепарирования. Выход жира составляет 76% от уровня содержащегося во внутренних органа толстолобика и 73-72% - карпа и амура.

Очищенный жир, освобожденный от содержания свободных жирных кислот и примесей, направляют на переэтерификацию с добавлением этанола и катализатора - NaOH. На данном этапе исследований подбирают оптимальные параметры проведения переэтерификации (концентрацию этанола 25%, дозу катализатора NaOH (сухой) 0,75% и температуру процесса 55-60°С, при продолжительности 60 мин). После завершения реакции остаток спирта отделяет от продуктов переэтерификации методом отгонки при температуре 68-72°С. Отделенная смесь от спирта содержит две жидкие фазы: верхняя фаза - этиловой эфир, нижняя - глицерин. Этиловые эфиры от остатков глицерина освобождают промывкой водой с температурой 20°С, через 3 часа отстаивания смесь разделяется на две фазы за счет перехода глицерина в нижнюю водную часть смеси, которая отделяется от этиловых эфиров методом слива нижней части. Выход этиловых эфиров, т.е. биотоплива, составляет 87% от исходной массы направленного жира.

Пример 1 осуществления способа

С целью использования жиросодержащих отходов гидробионтов были выбраны внутренние органы прудовых рыб (толстолобика, карпа, амура).

Из 300 г внутренних органов рыб вытапливали жир посредством добавления к измельченным внутренним органам рыб воды в соотношении субстрат:вода, равном 2:1, и полученную смесь нагревали до температуры 75-80°С, настаивали в течение 40 мин. Отделение жира от водно-белковой части осуществляли центрифугированием при частоте вращения ротора 3000 об/мин и продолжительности 20 мин. Полученный жир в количестве 90 г с кислотным числом 2,1-4,6 мгКОН/г, был нейтрализован до снижения кислотного числа до 0,7 мгКОН/г (менее единицы).

Для нейтрализации 90 г полученного жира расчетное количество щелочи составляло 0,14 г. Из указанного количества был приготовлен 10%-ный раствор щелочи в объеме 1,4 см³. Указанный объем 10%-ного раствора добавлялся к взятому количеству жира, и полученная смесь нагревалась при температуре 50°С в течение 15 минут с постоянным перемешиванием.

Жир после нейтрализации, содержащий мыла и остатки щелочи, направлялся на промывку раствором 10%-ной концентрации хлорида натрия (поваренной соли) один раз, водой 2 раза с температурой 90-95°С, общей продолжительностью 90 минут.

Очищенный жир, освобожденный от содержания свободных жирных кислот и примесей, был направлен на переэтерификацию с добавлением этанола 25% и катализатора - сухой NaOH 0,75% при температуре процесса 60°С, продолжительностью 60 мин. После завершения реакции остаток спирта был отделен от продуктов переэтерификации методом отгонки при температуре 72°С. Отделенная смесь от спирта содержала две жидкие фазы: верхняя фаза - этиловой эфир, нижняя - глицерин. Этиловые эфиры от остатков глицерина были освобождены промывкой водой с температурой 20°С, через 3 часа отстаивания смесь разделялась на две фазы за счет перехода глицерина в нижнюю водную часть смеси, которая отделялась от этиловых эфиров методом слива нижней части. Выход этиловых эфиров, т.е. биотоплива, составляет 87% от исходной массы направленного жира. Биотопливо было направлено на хранение при условиях окружающей среды. Предлагаемый способ позволяет повысить выход биотоплива за счет использования дешевых отходов гидробионтов.