Способ получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты Российский патент 2025 года по МПК C11B3/04 C11B3/00 C11B3/10 

Изобретение относится к способам получения продуктов для переработки в возобновляемые топливные компоненты и может быть использовано в нефтеперерабатывающей отрасли промышленности.

Известен способ получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты путем очистки масложирового сырья от примесей, при выполнении которой масложировое сырье сначала дегуммируют путем последовательной обработки его кислотным и щелочным агентами и их удаления посредством центрифугирования, а затем дегуммированное сырье подвергают обработке кислотным агентом путем его добавления к масложировому сырью, обработке адсорбционным агентом путем его добавления к смеси масложирового сырья и кислотного агента и перемешивания в условиях вакуума и удалению отработавших кислотного и адсорбционного агентов [WO 2013050653 A1, дата публикации: 11.04.2013 г.]

В качестве прототипа выбран способ получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты путем очистки масложирового сырья от примесей, при выполнении которой масложировое сырье сначала подвергают предварительной фильтрации и вакуумной отгонке, затем масложировое сырье нейтрализуют путем последовательной обработки его кислотным и щелочным агентами и их удаления посредством центрифугирования, а затем нейтрализованное сырье подвергают обработке кислотным агентом путем его добавления к масложировому сырью, обработке адсорбционным агентом путем его добавления к смеси масложирового сырья и кислотного агента в количестве 0,4-0,6 масс. % от массы масложирового сырья и удалению отработавших кислотного и адсорбционного агентов [EP 2028259 A1, дата публикации: 25.02.2009 г.]

Общим недостатком известного решения и прототипа является низкая эффективность процесса очистки масложирового сырья от примесей и, как следствие, низкое качество получаемого продукта очистки, что выражается в высоком содержании металлов и фосфора в составе очищенного масложирового сырья и делает его непригодным для использования в целях переработки в возобновляемые топливные компоненты. Помимо этого, еще одним существенным недостатком известного решения и прототипа является высокая трудоемкость выполнения способа, обусловленная большим количеством этапов и высокой технологической сложностью некоторых из них, например этапа вакуумной отгонки, в ходе которого также существенным образом снижается выход целевого продукта ввиду удаления из состава масложирового сырья значительного количества свободных жирных кислот. Вышеописанные недостатки существенным образом снижают эффективность и технологичность способа получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты.

Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в необходимости повышения эффективности способа получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты с сопутствующим повышением его технологичности.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении эффективности процесса очистки масложирового сырья от примесей с сопутствующим снижением трудоемкости выполнения способа получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Способ получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты путем очистки масложирового сырья от примесей, при выполнении которой последовательно осуществляют:

- обработку масложирового сырья кислотным агентом путем его добавления к масложировому сырью и перемешивания получившейся смеси;

- обработку масложирового сырья адсорбционным агентом путем его добавления к смеси кислотного агента и масложирового сырья в количестве 0,5-10 масс.%.

- удаление отработавших агентов и получение очищенного масложирового сырья.

Целевым продуктом способа является очищенное от примесей масложировое сырье, которое в дальнейшем может быть использовано в качестве продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты. Для обеспечения такой возможности в очищенном масложировом сырье может содержаться не более 10 мг/кг металлов, не более 5 мг/кг фосфора и не более 5 мг/кг хлора.

В качестве обрабатываемого масложирового сырья могут быть использованы отработанные кулинарные масла, животный технический жир любой категории, а также их смеси. Отработанные кулинарные масла могут быть представлены подсолнечным, оливковым, виноградным и прочими растительными кулинарными маслами, использовавшимися в кулинарных целях. Животный технический жир может быть представлен птичьим техническим жиром, свиным техническим жиром, техническим жиром крупного рогатого скота или их смесями. Для повышения эффективности процесса очистки масложирового сырья от примесей обрабатываемое масложировое сырье может содержать не более 2000 мг/кг металлов, не более 200 мг/кг фосфора и не более 20 мг/кг хлора.

Дополнительно для повышения эффективности процесса очистки масложирового сырья от примесей перед его осуществлением масложировое сырье могут предварительно растворять в органическом растворителе в массовом соотношении, составляющем 1:1 друг к другу, до гомогенного состояния, что обеспечивает снижение вязкости масложирового сырья и более равномерное распределение примесей и загрязнений по его объему, что позволяет исключить локальные недоочистки сырья. По окончании процесса очистки масложирового сырья от примесей органический растворитель может быть отделен от очищенного масложирового сырья, например путем испарения. В качестве органического растворителя могут быть использованы н-гексан, а также очищенное масложировое сырье.

Перед обработкой масложирового сырья кислотным агентом для перевода некоторых видов используемого сырья в жидкое агрегатное состояние или для снижения вязкости жидкого сырья его могут предварительно нагревать до температуры 30-50°С. Нагрев сырья ниже температуры 30°С не позволит перевести некоторые виды сырья в жидкое агрегатное состояние ввиду того, что температура их плавления превышает указанную величину. При этом нагрев сырья выше температуры 50°С может привести лишь к возрастанию энергозатрат способа при отсутствии дополнительного снижения вязкости сырья.

Обработка масложирового сырья кислотным агентом обеспечивает переход металлов из солей жирных кислот в органическом слое в соли с кислотным агентом в водном слое, перевод фосфолипидов в гидратируемую форму и выделение фосфора в виде осадка и перевод органического хлора в водорастворимую форму с его удалением из масложирового сырья. Данный вид обработки осуществляют путем добавления кислотного агента к масложировому сырью и перемешивания получившейся смеси. Перемешивание смеси могут осуществлять при температуре 40-70°С, что обеспечивает поддержание вязкости сырья на оптимальном уровне без существенного увеличения энергозатрат на его нагрев, повышая тем самым эффективность процесса очистки масложирового сырья от примесей. Длительность обработки масложирового сырья кислотным агентом может варьироваться в диапазоне от 10 до 150 минут, что так же обеспечивает повышение эффективности процесса очистки масложирового сырья от примесей. Уменьшение длительности обработки масложирового сырья кислотным агентом может привести к прохождению реакции кислотного агента с масложировым сырьем не по всему его объему и возникновению локальных недоочисток. При этом увеличение длительности обработки кислотным агентом не приведет к существенному улучшению качества очистки сырья и лишь увеличит общую длительность технологического процесса.

В качестве кислотного агента могут использовать лимонную и/или фосфорную кислоты, представленные в виде 50-70 % водного раствора. Использование данных видов кислот обеспечивает повышение эффективности процесса очистки масложирового сырья от примесей при их сравнительно небольшом расходе, за счет того, что лимонная и фосфорная кислоты являются трехосновными. Добавление кислотного агента к масложировому сырью могут осуществлять в количестве 1000-10000 мг/кг сырья, при этом добавление меньшего количества кислотного агента может привести к ухудшению качества очистки сырья, а добавление кислотного агента в большем количестве может привести лишь к перерасходу реагентов без существенного улучшения качества очистки.

Обработка масложирового сырья адсорбционным агентом обеспечивает удаление осадка фосфолипидов, а также более глубокое удаление металлов и хлора. Данный вид обработки осуществляют путем добавления адсорбционного агента к смеси масложирового сырья и кислотного агента. Обработку масложирового сырья адсорбционным агентом могут осуществлять при температуре 40-70°С, что обеспечивает поддержание вязкости сырья на оптимальном уровне без существенного увеличения энергозатрат на его нагрев, повышая тем самым эффективность процесса очистки масложирового сырья от примесей. При этом увеличение температуры обработки сырья адсорбционным агентом может привести к его спеканию и как следствие ухудшению свойств целевого продукта и уменьшению его выхода. Длительность обработки масложирового сырья адсорбционным агентом может варьироваться в диапазоне от 10 до 150 минут, что так же обеспечивает повышение эффективности процесса очистки масложирового сырья от примесей. Уменьшение длительности обработки масложирового сырья адсорбционным агентом может привести к прохождению реакции адсорбционного агента с масложировым сырьем не по всему его объему и возникновению локальных недоочисток. При этом увеличение длительности обработки адсорбционным агентом не приведет к существенному улучшению качества очистки сырья и лишь увеличит общую длительность технологического процесса.

В качестве адсорбционного агента могут использовать гидроалюмосиликаты, которые могут быть представлены природными глинами, например бентонитовой глиной, активированными землями, а также цеолитом. Добавление адсорбционного агента к смеси масложирового сырья и кислотного агента осуществляют в количестве 0,5-10,0 масс. % по отношению к масложировому сырью, при этом добавление меньшего количества адсорбционного агента может привести к ухудшению качества очистки сырья, в том числе за счет локальных недоочисток, а добавление адсорбционного агента в большем количестве может привести лишь к перерасходу реагентов и большим энергозатратам на разделение смеси без существенного улучшения качества очистки.

По окончании обработки масложирового сырья адсорбционным агентом осуществляют удаление отработавших агентов и получение таким образом очищенного масложирового сырья. Удаление отработавших агентов могут осуществлять путем вакуумной фильтрации смеси.

Изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».

Изобретение характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что способ получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты путем очистки масложирового сырья от примесей содержит три этапа, заключающихся в проведении простых операций таких, как нагрев и перемешивание, при этом создание вакуума и контроль давления может потребоваться лишь на одном из этапов, а именно на этапе удаления отработавших кислотного и адсорбционного агентов, что совокупно снижает трудоемкость способа получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты и повышает выход очищенного масложирового сырья за счет меньших технологических потерь, при этом повышение эффективности процесса очистки масложирового сырья от примесей обеспечивается за счет того, что ионы металла, способные переходить в очищаемую смесь из адсорбента связываются кислотным агентом очистки, в связи с чем исключается повышение содержания металлов в масложировом сырье на этапе адсорбционной очистки не повышается.

Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности процесса очистки масложирового сырья от примесей с сопутствующим снижением трудоемкости выполнения способа получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты, тем самым повышаются его эффективность и технологичность.

Изобретение обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «новизна».

Из уровня техники не известны существенные признаки заявленного способа получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты, ввиду чего изобретение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется следующими фигурами.

Табл. 1 - Условия получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты.

Табл. 2 - Результаты оценки соответствия требованиям полученных способом по изобретению продуктов для переработки в возобновляемые топливные компоненты.

Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути изобретения ниже представлен вариант его осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.

Продукт для переработки в возобновляемые топливные компоненты получают путем очистки масложирового сырья от металлов, фосфора и хлора, в ходе которой последовательно осуществляют:

- обработку масложирового сырья кислотным агентом,

- обработку масложирового сырья адсорбционным агентом.

Процесс получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты осуществляют посредством оборудования, включающего реактор с емкостью, снабженный механической мешалкой, нагревателем и термометром.

Ниже представлены примеры получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты.

Пример 1.

Перед обработкой масложирового сырья кислотным агентом его помещали в емкость реактора и нагревали до температуры 45°С в течение 15 минут, сопровождая нагрев перемешиванием сырья при частоте вращения мешалки 300 об/мин. Обрабатываемое масложировое сырье было представлено животным техническим жиром, а именно смесью птичьего технического жира и технического жира крупного рогатого скота.

По достижении масложировым сырьем температуры 45°С осуществляли его обработку кислотным агентом. Для этого в емкость к сырью в количестве 1000 мг/кг сырья добавляли предварительно нагретый до температуры 40°С кислотный агент, представленный 50%-ным водным раствором лимонной кислоты (C₆H₈O₇), и выдерживали получившуюся смесь при температуре 45°С в течение 70 минут. Нагрев сопровождали перемешиванием смеси при частоте вращения мешалки 300 об/мин. По достижении смесью необходимой температуры обработка масложирового сырья кислотным агентом считалась завершенной.

Для обработки масложирового сырья адсорбционным агентом в емкость к смеси кислотного агента и масложирового сырья в количестве 1,0 масс.% добавляли адсорбционный агент, представленный порошком бентонитовой глины (БГ). Получившуюся смесь нагревали до 60°С в течение 60 минут. Нагрев сопровождали перемешиванием смеси при частоте вращения мешалки 300 об/мин.

По истечении 60 минут осуществляли удаление отработавших адсорбционного и кислотного агентов путем вакуумной фильтрации смеси. Полученный жидкий фильтрат представлял собой целевой продукт способа, а именно продукт для переработки в возобновляемые топливные компоненты.

Примеры 2-8 получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты реализовывали аналогично примеру 1 в соответствии с данными, указанными в Табл. 1. Процесс получения продукта по каждому из примеров 2-8 сопровождался следующими изменениями.

В частности, осуществляли изменение типа используемого масложирового сырья, а также температуры предварительного нагрева сырья в диапазоне от 30 до 50°C, при этом в качестве масложирового сырья помимо смеси птичьего технического жира (П) и технического жира крупного рогатого скота (КРС) использовали также свиной технический жир (С), птичий технический жир и технический жир крупного рогатого скота по отдельности и в смеси со свиным техническим жиром, а также отработанные кулинарные масла (ОКМ). Все используемое масложировое сырье соответствовало следующим требованиям:

Наименование показателя Требование Суммарное содержание Na, Ca, Mg и K, мг/кг Не более 2000 Содержание P, мг/кг Не более 200 Содержание Cl, мг/кг Не более 20

В процессе обработки масложирового сырья кислотным агентом осуществляли изменение типа кислотного агента и его расход, в частности в качестве кислотного агента помимо 50%-го водного раствора лимонной кислоты (C₆H₈O₇) использовали также 70%-й водный раствор фосфорной кислоты (H₃PO₄), а расход кислотного агента изменяли в диапазоне от 1000 до 10000 мг/кг сырья. Также в процессе обработки масложирового сырья кислотным агентом осуществляли изменение температуры процесса в диапазоне от 40 до 70°C и изменение длительности процесса в диапазоне от 10 до 150 мин.

В процессе обработки масложирового сырья адсорбционным агентом осуществляли изменение типа адсорбционного агента и его расход, в частности в качестве адсорбционного агента помимо порошка бентонитовой глины (БГ), использовали также и другие гидроалюмосиликаты, такие как активированные земли (АЗ) и цеолит (Ц), а расход адсорбционного агента изменяли в диапазоне от 0,5 до 10,0 масс. %. Также в процессе обработки масложирового сырья адсорбционным агентом осуществляли изменение температуры процесса в диапазоне от 40 до 70°C и изменение длительности процесса в диапазоне от 10 до 150 мин.

Помимо этого, примеры 4-6 получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты сопровождались предварительным растворением масложирового сырья в органическом растворителе в соотношении 1:1 до гомогенного состояния. В качестве органического растворителя использовали н-гексан. По окончании процесса очистки масложирового сырья от примесей органический растворитель отделяли от продукта очистки путем испарения при 70°С.

Полученные способами по примерам 1-8 продукты для переработки в возобновляемые топливные компоненты были подвергнуты испытаниям для оценки эффективности очистки масложирового сырья от примесей. Эффективность очистки оценивалась на основании соответствия полученного продукта следующим требованиям:

Наименование показателя Требование Суммарное содержание Na, Ca, Mg и K, мг/кг Не более 10 Содержание P, мг/кг Не более 5 Содержание Cl, мг/кг Не более 5

Содержание фосфора, натрия, кальция, магния и калия в полученном продукте оценивалось посредством атомно-эмиссионного спектрометра с индуктивно-связанной плазмой ICPE-9000. Содержание хлора оценивалось по методике, представленной в ГОСТ Р 52247-2021, метод В.

Результаты оценки продуктов для переработки в возобновляемые топливные компоненты, полученные способами по примерам 1-8, представлены в Табл. 2.

Исходя из данных, приведенных в Табл. 2, видно, что все продукты, полученные способами по примерам 1-8, демонстрировали соответствие вышеприведенным требованиям по суммарному содержанию в них металлов натрия, кальция, магния и калия, а также по содержанию хлора и фосфора. При этом наименьшее содержание упомянутых компонентов наблюдалось для продуктов, полученных способами по примерам 4-6, поскольку предварительное растворение масложирового сырья в органическом растворителе до гомогенного состояния обеспечивало снижение вязкости сырья и, как следствие, облегчало его нагрев и перемешивание, за счет чего, в свою очередь, обеспечивалось более равномерное распределение существующих примесей и загрязнений по объему сырья и исключались локальные недоочистки.

Таким образом обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности процесса очистки масложирового сырья от примесей с сопутствующим снижением трудоемкости выполнения способа получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты, тем самым повышаются его эффективность и технологичность.

Изобретение относится к способам получения продуктов для переработки в возобновляемые топливные компоненты и может быть использовано в нефтеперерабатывающей отрасли промышленности. Способ получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты путем очистки масложирового сырья от примесей, при выполнении которой последовательно осуществляют: обработку отработанного масложирового сырья кислотным агентом путем его добавления к масложировому сырью и перемешивания получившейся смеси, добавление кислотного агента осуществляют к предварительно нагретому до 30-50°С отработанному масложировому сырью, а перемешивание получившейся смеси осуществляют при температуре 40-70°С в течение 10-150 минут, при этом в качестве кислотного агента используют лимонную и/или фосфорную кислоты в виде 50-70% водного раствора и добавляют ее к масложировому сырью в количестве 1000-10000 мг/кг сырья; обработку полученной смеси адсорбционным агентом путем его добавления к смеси кислотного агента и отработанного масложирового сырья осуществляют при температуре 40-70°С в течение 10-150 минут в количестве 0,5-10 масс.% по отношению к отработанному масложировому сырью, при этом в качестве адсорбционного агента используют гидроалюмосиликаты; удаление отработавших агентов и получение очищенного масложирового сырья. Изобретение позволяет повысить эффективность процесса очистки масложирового сырья от примесей с сопутствующим снижением трудоемкости выполнения способа получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты. 6 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ получения продукта для переработки в возобновляемые топливные компоненты путем очистки масложирового сырья от примесей, при выполнении которой последовательно осуществляют:

- обработку отработанного масложирового сырья кислотным агентом путем его добавления к масложировому сырью и перемешивания получившейся смеси, добавление кислотного агента осуществляют к предварительно нагретому до 30-50°С отработанному масложировому сырью, а перемешивание получившейся смеси осуществляют при температуре 40-70°С в течение 10-150 минут, при этом в качестве кислотного агента используют лимонную и/или фосфорную кислоты в виде 50-70% водного раствора и добавляют ее к масложировому сырью в количестве 1000-10000 мг/кг сырья;

- обработку полученной смеси адсорбционным агентом путем его добавления к смеси кислотного агента и отработанного масложирового сырья осуществляют при температуре 40-70°С в течение 10-150 минут в количестве 0,5-10 масс.% по отношению к отработанному масложировому сырью, при этом в качестве адсорбционного агента используют гидроалюмосиликаты;

- удаление отработавших агентов и получение очищенного масложирового сырья.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед выполнением очистки масложирового сырья от примесей его предварительно растворяют в органическом растворителе в массовом соотношении, составляющем 1:1 друг к другу, до гомогенного состояния.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по окончании процесса очистки масложирового сырья от примесей органический растворитель отделяют от очищенного масложирового сырья.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в обрабатываемом масложировом сырье содержится не более 2000 мг/кг металлов, не более 200 мг/кг фосфора и не более 20 мг/кг хлора.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в очищенном масложировом сырье содержится не более 10 мг/кг металлов, не более 5 мг/кг фосфора и не более 5 мг/кг хлора.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве обрабатываемого масложирового сырья используют отработанные кулинарные масла, животный технический жир любой категории, а также их смеси.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что в качестве животного технического жира используют птичий технический жир любой категории, свиной технический жир любой категории или технический жир крупного рогатого скота, а также их смеси.