OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA PROPONOWANYCH TECHNOLOGII

Autor Lech Hys, Krystian Klementowicz  www.krystian.us
Całość procesu wytwarzania estrów kwasów tłuszczowych z nasion rzepaku obejmuje trzy rozdzielne technologie tj.:
1. Technologię pozyskiwania oleju surowego z nasion rzepaku metodą ekstrakcji,
2. Technologię przygotowania oleju roślinnego do estryfikacji
3. Technologię przepływowej estryfikacji oleju roślinnego.

TECHNOLOGIA POZYSKIWANIA OLEJU SUROWEGO Z ZIAREN RZEPAKU METODĄ EKSTRAKCJI

Wykaz technik i technologii chronionych prawem autorskim zastrzeżonym i wynalazczym
1. Sposób i urządzenie do produkcji paliw płynnych patent nr PL 196514- uprawniony Politechnika Lubelska, twórcy: J. Sawa, L. Hys.
2. Rozwiązania konstrukcyjne ekstraktora przepływowego- prawa autorskie zastrzeżone na rzecz oferenta

Charakterystyka technologii
Podstawowymi operacjami w ramach technologii są:
1. Separacja ziaren rzepaku od zanieczyszczeń.
2. Rozdrabnianie ziaren.
3. Ekstrakacja oleju z ziaren przy użyciu benzyny ekstrakcyjnej.
4. Filtracja misceli.
5. Oddzielenie rozpuszczalnika od oleju metodą destylacyjną.
6. Skroplenie par rozpuszczalnika i zawrócenie go do procesu ekstakcji.
7. Filtracja i magazynowanie oleju.
Pozbawiona oleju śruta zostaje zbrykietowana stanowiąc paliwo wykorzystywane do wytworzenia pary grzejnej oraz produkt handlowy.

Technologia pozwala na:
1. Zwiększenie uzysku oleju- do 98 % w porównaniu z metoda wyciskania na prasach ślimakowych – do 92 %.
2. Zmniejszenie energochłonności procesu (prasa o wydajności 1Mg/h – 120 kW mocy zainstalowanej, ekstraktor- do 20 KW).
3. Obniżenie kosztów inwestycyjnych (prasa > 750 000 PLN (2002r)) –
Metoda ekstrakcji oleju z rozdrobnionych ziaren jest wykorzystywana w skali przemysłowej w technologiach biodiesla między innymi w Indiach.

TECHNOLOGIA PRZYGOTOWANIA OLEJU SUROWEGO DO ESTRYFIKACJI
Wykaz technik i technologii chronionych prawem autorskim zastrzeżonym
i wynalazczym
1. Sposób oczyszczania estrów kwasów tłuszczowych i środek do tego celu. -zgłoszenie patentowe nr P 380090, (twórca; L. Hys) prawa autorskie zastrzeżone
2. Linia technologiczna do przygotowania oleju roślinnego do estryfikacji i jej wykorzystanie. – prawa autorskie zastrzeżone.
3. Rozwiązania konstrukcyjne ekstraktora przepływowego- prawa autorskie zastrzeżone

Charakterystyka Technologii

Istotą technologii przygotowania oleju surowego do estryfikacji jest wydzieleniez niego cząstek stałych i wody, jego neutralizacji i  odśluzowaniu.

W porównaniu z klasyczna rafinacją oleju do celów spożywczych nie występują tu operacje deodoryzacji i wybielenia.
Zastosowany w technologii proces przygotowania oleju do transestryfikacji bazuje na metodzie ekstrakcji wolnych kwasów tłuszczowych, wody i fosfolipidów przy użyciu specjalnie skomponowanego ekstahenta.
Olej po wyjściu z procesu oraz poddany procesowi może być użyty jedynie do celów przemysłowych.

Proces przygotowania oleju surowego składa się z następujących operacji jednostkowych:
1. Sporządzenia odpowiedniej kompozycji ekstrahenta.
2. Podgrzania oleju.
3. Filtracji oleju.
4. Ekstrakcji wolnych kwasów tłuszczowych i fosfolipidów w układzie ciecz-ciecz z zastosowaniem ekstraktora przepływowego.
5. Rozdzielenia faz olejowej i wyczerpanego ekstrahenta metodą wirowania przy użyciu separatora talerzowego.
Po wyjściu z procesu olej kierowany jest do węzła transestryfikacji.
Wyczerpany ekstrahent kierowany jest do zbiornika magazynowego.
Ekstrahent może zostać poddany regeneracji mającej na celu jego ponowne użycie

TECHNOLOGIA PRZEPŁYWOWEJ ESTRYFIKACJI OLEJU ROŚLINNEGO

Wykaz technik i technologii chronionych prawem autorskim zastrzeżonym
i wynalazczym na rzecz oferenta
1. Sposób ciągłego wytwarzania estrów kwasów tłuszczowych zwłaszcza jako paliwa silnikowego lub opałowego lub komponentów do ich otrzymywania – zgłoszenie patentowe nr P 379428, (twórcy; K.Klementowicz, L.Hys) prawa autorskie zastrzeżone.
2. Sposób oczyszczania estrów kwasów tłuszczowych i środek do tego celu. -zgłoszenie patentowe nr P 380090, prawa autorskie zastrzeżone
3. Linia technologiczna do wytwarzania estrów kwasów tłuszczowych
z przygotowanego do tego celu oleju roślinnego i jej wykorzystanie. – prawa autorskie zastrzeżone.
4. Rozwiązania konstrukcyjne zespołu reaktora transestryfikacji- prawa autorskie zastrzeżone

CHARAKTERYSTYKA TECHNOLOGII

Oferowana technologia ciągłego wytwarzania FAME z przygotowanego do tego celu oleju rzepakowego składa się z następujących bloków funkcjonalnych:
1. Bloku przygotowania surowców, gdzie roztwarza się KOH w metanolu po czym roztwór magazynuje się, natomiast olej podgrzewa się.
2. Bloku transestryfikacji w którym następuje wstępne wymieszanie w przepływie podgrzanego oleju z roztworem metanolowym KOH i następnie wprowadzenie mieszaniny do zespołu
reaktorów przepływowych w których zostają wywołane rodniki reakcji metanolizy oraz następuje transestryfikacja.
3. Bloku rozdzielenia faz, gdzie utworzone w wyniku reakcji fazy estrowa i glicerynowa zostają od siebie odseparowane w warunkach przepływu przez separator grawitacyjny. Faza estrowa kierowana jest do bloku wydzielenia mydeł, natomiast faza glicerynowa do bloku obróbki fazy glicerynowej.
4. Bloku wydzielenia mydeł. Utworzone w trakcie kontaktu KOH z wolnymi kwasami tłuszczowymi oraz estrem mydła zostają odseparowane od fazy estrowej metodą ekstrakcji w układzie ciecz-ciecz. Do pełnego wyprowadzenia mydeł z układu wykonuje się ekstrakcję dwustopniową przepływową po której fazy estrową i ekstrahenta zawierającego mydła separuje się metodą wirowania. W pierwszym stopniu ekstrakcji wykorzystuje się ekstahent regenerowany, natomiast w drugim stopniu ekstahent świeży. Faza estrowa kierowana jest do bloku destylacji metanolu, natomiast faza ekstrahenta do bloku regeneracji ekstahenta.
5. Bloku wydzielenia metanolu z fazy estrowej w którym następuje oddestylowanie pozostałego w estrze metanolu. Skropliny metanolu są zawracane na początek procesu. Pozbawiony metanolu ester jest kierowany do bloku sorpcji.
6. Opcjonalnie bloku sorpcji, gdzie ester przechodzi przez złoże stałe sorbentu, zadaniem którego jest wychwycenie pozostałych w estrze resztek mydeł, śladów wody, trójglicerydów i metanolu oraz innych zanieczyszczeń. Po opuszczeniu bloku sorpcji ester magazynuje się. Wyczerpany sorbent poddaje się procesowi regeneracji.
7. Bloku obróbki fazy glicerynowej w którym odzyskuje się metanol metodą destylacyjną i następnie po zakwaszeniu układ rozdziela się na ciekłe fazy oleinową (FFA) i glicerynową oraz fazę utworzonej soli potasowej.
8. Bloku regeneracji ekstrahenta w którym po zakwaszeniu wydziela się fazę FFA, soli potasowej oraz zregenerowany ekstahent.

Zużycie materiałów i energii przypadające na 1 Mg produktu.
Lp.              Czynnik                                                 Zużycie
1.                Olej rafinowany                                     1080 dm3 (1,0 Mg)
2.                Metanol                                                 150 dm3
3.                KOH                                                       8 kg
4.                Ekstrahent                                              6 dm3
5.                Sorbent (opcjonalnie)                             ~ 1 kg
6.                Kwas fosforowy                                      20 kg
7.                Energia elektryczna                                ~ 10 KWh/T
8.                Para grzejna                                           ~ 75 kg/T
Wskaźniki mogą ulec zmianie w zależności od jakości stosowanego surowca

Oprócz FAME w procesie produkcyjnym powstają:
–     gliceryna surowa 85-88% w ilości ok.0,120 Mg/ 1 Mg FAME,
–     osad fosforanu potasu zawierający kilka procent wagowych estrów metylowych oraz gliceryny w ilości ok. 0,021 Mg/ 1MgFAME; osad ten ze względu na łatwą biodegradowalność zawartych w nim estrów może stanowić składnik nawozów sztucznych,
–    oleina (FFA) w ilości ok.0,014 Mg/1 Mg FAME