DE102008058393A1 - Alumina-containing adsorbents for the purification of biodiesel - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Biodiesel, wobei:
- ein rohes Biodiesel bereitgestellt wird;
- das rohe Biodiesel mit einem Adsorbens umgesetzt wird, welches zumindest eine aluminiumoxidhaltige Komponente enthält, welche einen Aluminiumanteil, berechnet als Al2O3, von mehr als 40 Gew.-% aufweist; und
- ein gereinigtes Biodiesel von dem Adsorbens abgetrennt wird.The invention relates to a method for purifying biodiesel, wherein:
- a raw biodiesel is provided;
- The crude biodiesel is reacted with an adsorbent containing at least one alumina-containing component having an aluminum content, calculated as Al 2 O 3 , of more than 40 wt .-%; and
- A purified biodiesel is separated from the adsorbent.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Biodiesel, Biodiesel-Vorstufen, pflanzlichen oder tierischen Fetten sowie deren Gemische.The The invention relates to a process for the purification of biodiesel, biodiesel precursors, vegetable or animal fats and mixtures thereof.
Biodiesel weist wegen seines Ursprungs aus nachwachsenden Rohstoffen bei der Verbrennung eine neutrale Kohlendioxidbilanz auf. Kohlendioxid gehört zu den Treibhausgasen, deren Emission man zurückzudrängen versucht, um der globalen Erwärmung des Klimas zu begegnen. Biodiesel soll dabei eine wichtige Rolle als Ersatz für Dieselkraftstoffe spielen, die aus fossilen Quellen gewonnen werden. Dies wird auch durch staatliche Maßnahmen gefördert. Innerhalb der europäischen Union ist beispielsweise ein Anteil an Biodiesel in Dieselkraftstoffen gesetzlich vorgeschrieben.biodiesel because of its origin from renewable raw materials in the Burn a neutral carbon footprint on. Carbon dioxide belongs to the greenhouse gases whose emission you are pushing back trying to counter the global warming of the climate. Biodiesel is said to play an important role as a substitute for Play diesel fuels derived from fossil sources. This is also promoted by state measures. Within the European Union, for example, one Proportion of biodiesel in diesel fuels required by law.
Biodiesel wird durch Alkoholyse von Triglyceriden hergestellt, wobei ein Mol Triglycerid mit drei Mol Alkohol zu einem Mol Glycerin und drei Mol des entsprechenden Fettsäureesters reagiert. Die Umsetzung umfasst drei reversibel verlaufende Reaktionen, wobei das Triglycerid schrittweise in ein Diglycerid, ein Monoglycerid und schließlich in Glycerin überführt wird. Bei jedem der Schritte wird jeweils ein Mol Alkohol verbraucht und ein Mol eines Fettsäureesters freigesetzt.biodiesel is prepared by the alcoholysis of triglycerides, wherein one mole Triglyceride with three moles of alcohol to one mole of glycerol and three Mol of the corresponding fatty acid ester reacts. The implementation includes three reversible reactions, the triglyceride gradually into a diglyceride, a monoglyceride and finally is converted to glycerol. At each of the steps In each case one mole of alcohol is consumed and one mole of a fatty acid ester released.
Die
Alkoholyse kann sowohl unter saurer als auch unter basischer Katalyse
durchgeführt werden. Bei der industriellen Herstellung
von Biodiesel wird die Alkoholyse meist unter alkalischer Katalyse
durchgeführt, da die Reaktion dann unter milden Bedingungen
bei einer hohen Umsatzrate und daher relativ schnell verläuft. Die
verwendeten alkalischen Katalysatoren wirken meist weniger korrosiv
auf die Synthesereaktoren, so dass beispielsweise ein relativ preiswerter
kohlenstoffhaltiger Stahl für den Anlagenbau verwendet
werden kann. In den meisten industriellen Verfahren wird die Alkoholyse
der Triglyceride unter homogener alkalischer Katalyse durchgeführt.
Das als Katalysator wirkende Alkoxidion wird erzeugt, indem beispielsweise
ein Alkalialkoholat in Alkohol gelöst wird oder das reine
Alkalimetall mit dem Alkohol umgesetzt wird. Bei der Methanolyse
kann auch ein entsprechendes Alkalihydroxid in Methanol gelöst
werden. Da bei der Alkoholyse von Triglyceriden relativ rasch eine
Phasentrennung durch das entstehende Glycerin eintritt, wird der überwiegende
Teil des alkalischen Katalysators relativ rasch aus der Reaktionsmischung
entfernt. Die entstehenden Fettsäureester gelangen daher
mit dem Katalysator kaum in Berührung, so dass die Gefahr
einer Verseifung gering ist. Bezogen auf das eingesetzte Öl
wird der Katalysator meist in einer Menge von 0,5 bis 1 Gew.-% verwendet.
Zu Details der Biodieselherstellung wird auf die
Die als Ausgangsmaterialien verwendeten Triglyceride lassen sich beispielsweise aus Pflanzen- oder Tierfett gewinnen. Bei den pflanzlichen Rohstoffen werden bei der weltweiten Produktion von Biodiesel vor allem Palmöl und Sojabohnenöl verwendet. Von lokaler Bedeutung sind noch Rapsöl und Sonnenblumenöl. Weitere Ausgangsmaterialien, die eine kommerzielle Bedeutung haben, sind tierische Fette, wie Rindertalg, sowie gebrauchte Frittierfette. Für die Zukunft werden auch Öle aus der Jatrophanuss sowie aus Algen als Rohstoffe diskutiert.The Triglycerides used as starting materials can be, for example gain from vegetable or animal fat. With the vegetable raw materials In the worldwide production of biodiesel, palm oil is the main ingredient and soy used. Of local importance still rapeseed oil and sunflower oil. Other starting materials, which have a commercial significance are animal fats, such as Beef tallow, as well as used frying fats. For the future are also oils from the Jatrophanuss and algae as Commodities discussed.
Um
eine gleichmäßige Verbrennung des Biodiesels zu
gewährleisten, muss der Gehalt an Mono-, Di- und Triglyceriden,
sowie an Seifen und Glycerin, soweit wie möglich verringert
werden. Nach
Gegenwärtig wird der überwiegende Anteil des Biodiesels durch Alkoholyse der Triglyceride mit Methanol hergestellt. Da das Proton der Hydroxygruppe des Methanols relativ acid ist, lässt sich Methanol relativ einfach durch Umsetzung mit NaOH in das entsprechende Methanolat überführen, welches dann die Umesterung des Glycerids bewirkt. Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch die hohe Toxizität des Methanols. Ferner wird Methanol petrochemisch hergestellt, so dass nur ein Teil des Biodiesels auf nachwachsenden Rohstoffen beruht.Currently The majority of biodiesel is produced by alcoholysis the triglycerides produced with methanol. As the proton of the hydroxy group methanol is relatively acidic, methanol is relatively easy by conversion with NaOH into the appropriate methanolate, which then causes the transesterification of the glyceride. Disadvantageous However, this method is the high toxicity of methanol. Furthermore, methanol is produced petrochemically, so that only one Part of the biodiesel is based on renewable raw materials.
Als Alternative zur Methanolyse werden Verfahren entwickelt, bei welchen die Triglyceride unter Verwendung von Ethanol gespalten werden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass sowohl die Fettsäurekomponente als auch das Ethanol aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden können. Biodiesel auf der Basis von Fettsäureethylestern ist daher insbesondere für solche Länder von Interesse, in welchen große Mengen an Bioethanol hergestellt werden, beispielsweise Brasilien oder die USA.As an alternative to methanolysis, methods are developed in which the triglycerides are cleaved using ethanol. This method has the advantage that both the fatty acid compo nents as well as the ethanol can be obtained from renewable raw materials. Biodiesel based on fatty acid ethyl esters is therefore of particular interest for those countries in which large quantities of bioethanol are produced, for example Brazil or the USA.
Ethanol weist im Vergleich zu Methanol eine geringere Acidität auf. Der pKa von Ethanol beträgt 15,9 während Methanol einen pKa von 15,5 besitzt. Wasser weist einen pKa von 15,7 auf. Bei der Ethanolyse von Triglyceriden ist daher im Gegensatz zur Methanolyse die Verseifung der Glyceride durch Wasser die bevorzugte Reaktion. Die Reaktion läuft nicht vollständig ab, sodass im Reaktionsgemisch nach der Ethanolyse neben den Fettsäureseifen noch größere Mengen an Mono-, Di- und Triglyceriden vorhanden sind. Es tritt daher mit dem freigesetzten Glycerin oft die Bildung einer sehr stabilen Mikroemulsion auf. Dies erschwert die Abtrennung des Glycerins erheblich. Das Glycerin kann durch Zentrifugation abgetrennt werden oder die Emulsion kann gebrochen werden, indem die Mischung mit einer starken Säure gewaschen wird, sodass die Seifen in die entsprechenden Fettsäuren überführt werden.ethanol has a lower acidity compared to methanol on. The pKa of ethanol is 15.9 during Methanol has a pKa of 15.5. Water has a pKa of 15.7 on. In the ethanolysis of triglycerides is therefore in contrast For methanolysis, the saponification of glycerides by water is the preferred one Reaction. The reaction is not complete so that in the reaction mixture after the ethanolysis in addition to the fatty acid soaps even larger amounts of mono-, di- and triglycerides available. It therefore often occurs with the released glycerol the formation of a very stable microemulsion. This makes it difficult the separation of glycerol considerably. The glycerin can pass through Centrifugation can be separated or the emulsion can be broken by washing the mixture with a strong acid so that the soaps are converted into the corresponding fatty acids become.
Aber auch nach einer solchen Reinigung enthält das Biodiesel noch relativ hohe Anteile an Mono-, Di- und Triglyceriden. In vielen Fällen ist das auf diese Weise hergestellte Biodiesel noch mit bis zu 2 Gew.-% Monoglyceriden verunreinigt. Es erfüllt damit nicht die Spezifikation für eine Verwendung als Dieselkraftstoff.But even after such a purification contains the biodiesel still relatively high levels of mono-, di- and triglycerides. In many Cases the biodiesel produced in this way is still contaminated with up to 2 wt .-% monoglycerides. It fulfills hence not the specification for use as a diesel fuel.
Biodiesel wird aus natürlichen Rohstoffen hergestellt. Nach der Alkoholyse enthält Biodiesel daher neben Seifen, Mono-, Di- und Triglyceriden noch weitere Verunreinigungen, welche in ihren Anteilen sowie in ihrer Zusammensetzung innerhalb weiter Grenzen variieren. Auch diese Verunreinigungen können bei der Herstellung oder der Verwendung von Biodiesel zu Schwierigkeiten führen. Wird Biodiesel nach der Herstellung auf Raumtemperatur abgekühlt oder auch bei der Lagerung über einen längeren Zeitraum hinweg, fallen beispielsweise oft noch geringe Mengen eines feinen schwer löslichen Niederschlags aus. Dieser feine Niederschlag kann dann beispielsweise die Verstopfung von Filtern verursachen. Oft besteht der feine Niederschlag aus Glykosiden. Bei Biodiesel, welcher aus pflanzlichem Material hergestellt wurde, besteht der Niederschlag oft aus Sterylglykosiden. Sterine sind vom Cholesterin abgeleitete Glykoside, die nur am C3 eine Hydroxygruppe, sonst aber keine funktionellen Gruppen tragen. Meist weisen sie eine Doppelbindung in 5/6 Stellung, seltener auch in 7/8 oder 8/9 Stellung auf. Sie stellen formal Alkohole dar und werden daher auch häufig als Sterole bezeichnet. Natürlich vorkommende Sterylglykoside umfassen neben dem glykosidisch gebundenen Sterylrest oft noch eine Fettsäure, mit welcher die primäre Hydroxygruppe des Zuckers acyliert ist. Sie sind dadurch sehr gut in den pflanzlichen oder tierischen Fetten löslich. Man nimmt an, dass während der Alkoholyse der Triglyceride auch die Acylgruppe an der primären Hydroxygruppe der Sterylglykoside gespalten wird, wobei ein nicht acyliertes Sterylglykosid erhalten wird. Diese nicht acylierten Sterylglykoside sind im Biodiesel nahezu unlöslich. Sie liegen daher als sehr feine Schwebteilchen vor, die beispielsweise als Keime für die Kristallisation anderer Verbindungen wirken können. Nicht acylierte Sterylglykoside können bereits in sehr geringen Konzentrationen die Ausfällung fester Aggregate aus Biodiesel bewirken. Schon Konzentrationen im zweistelligen ppm-Bereich können bei Raumtemperatur zur Ausbildung von Trübungen im Biodiesel führen. Nicht acylierte Sterylglykoside weisen einen sehr hohen Schmelzpunkt von etwa 240°C auf. Trübungen oder Niederschläge, die durch nicht acylierte Sterylglykoside verursacht werden, lassen sich daher nicht einfach durch Erwärmen des Biodiesels auf eine höhere Temperatur auflösen. Sind also auf einem Filter bereits Ablagerungen vorhanden, verstopft dieses in Gegenwart von nicht acylierten Sterylglykosiden im Biodiesel relativ rasch vollständig.Biodiesel is made from natural resources. After alcoholysis, biodiesel therefore contains, in addition to soaps, mono-, di- and triglycerides, further impurities which vary in their proportions as well as in their composition within wide limits. These contaminants can also lead to difficulties in the production or use of biodiesel. For example, when biodiesel is cooled to room temperature after production, or even when stored for an extended period of time, small amounts of a fine, sparingly soluble precipitate often fall out. This fine precipitate can then cause, for example, the clogging of filters. Often the fine precipitate consists of glycosides. In biodiesel, which is made from vegetable material, the precipitate often consists of steryl glycosides. Sterols are cholesterol-derived glycosides that only have a hydroxy group at C 3 , but no other functional groups. Most of them have a double bond in 5/6 position, more rarely in 7/8 or 8/9 position. They are formally alcohols and are therefore often referred to as sterols. Naturally occurring steryl glycosides often include, in addition to the glycosidically linked steryl radical, a fatty acid with which the primary hydroxyl group of the sugar is acylated. They are therefore very well soluble in vegetable or animal fats. It is also believed that during the alcoholysis of the triglycerides, the acyl group on the primary hydroxy group of the steryl glycosides is cleaved to give an unacylated steryl glycoside. These non-acylated steryl glycosides are almost insoluble in biodiesel. They are therefore present as very fine suspended particles, which can act, for example, as nuclei for the crystallization of other compounds. Non-acylated steryl glycosides can cause the precipitation of solid aggregates of biodiesel even in very low concentrations. Even concentrations in the double-digit ppm range can lead to the formation of turbidity in biodiesel at room temperature. Non-acylated steryl glycosides have a very high melting point of about 240 ° C. Turbidity or precipitation caused by non-acylated steryl glycosides can therefore not be resolved by heating the biodiesel to a higher temperature. Thus, if deposits already exist on a filter, it clogs relatively quickly in the presence of non-acylated steryl glycosides in the biodiesel.
Nach dem Produktionsprozess wird das Biodiesel einer abschließenden Prüfung unterzogen. Wird dabei festgestellt, dass der Test zur Blockierung von Filtern nicht bestanden wird, weil das an sich fertige Biodiesel noch sehr geringe Mengen an nicht acylierten Sterylglykosiden enthält, kann dieses Biodiesel nicht freigegeben werden.To In the production process the biodiesel becomes a final one Examined. It is found that the test to block filters is not passed, because that in itself finished biodiesel still very small amounts of non-acylated steryl glycosides contains, this biodiesel can not be released.
Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren zur Abtrennung von Inhaltsstoffen, wie beispielsweise von Sterylglykosiden, aus Biodiesel beruht darauf, dass das rohe Biodiesel auf niedrige Temperaturen abgekühlt und anschließend filtriert wird. Dieses Verfahren ist jedoch in seiner Ausführung äußerst aufwändig.One Known from the prior art method for the separation of Ingredients, such as of steryl glycosides, from biodiesel Based on the fact that the raw biodiesel cooled to low temperatures and then filtered. This procedure is however extremely complex in its execution.
Die
In
der
In
der
In
der
In
der
Wie bereits oben ausgeführt, bietet die Verwendung von Ethanol in der Alkoholyse von Triglyceriden die Möglichkeit, ein Biodiesel herzustellen, dessen Ausgangsmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden können. Nachteilig an dem Verfahren ist jedoch, dass das erhaltene Biodiesel noch relativ große Mengen an Verunreinigungen enthält, insbesondere Mono-, Di- und Triglyceride, Seifen sowie Glykoside, sodass ein solches Ethyl biodiesel oft noch nicht die Spezifikationen erfüllt, die beispielsweise für eine Verwendung in Verbrennungsmaschinen vorgegeben sind.As already stated above, offers the use of ethanol in the alcoholysis of triglycerides the possibility of one Produce biodiesel whose starting materials from renewable Raw materials can be obtained. A disadvantage of the method is, however, that the obtained biodiesel is still relatively large Contains amounts of impurities, in particular mono-, Di- and triglycerides, soaps and glycosides, so one such Ethyl biodiesel often does not meet the specifications, for example, for use in internal combustion engines are predetermined.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung von Biodiesel bereitzustellen, welches eine effiziente Entfernung von Verunreinigungen aus rohem Biodiesel ermöglicht und welches insbesondere für die Reinigung von rohem Ethylbiodiesel geeignet ist.Of the The invention was therefore based on the object, a method for cleaning of biodiesel providing efficient removal of impurities from raw biodiesel allows and which in particular for the purification of crude Ethylbiodiesel suitable is.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.These The object is achieved by a method having the features of the patent claim 1 solved. Preferred embodiments of the invention Method are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass durch Verwendung eines Adsorbens, welches einen hohen Anteil an Aluminiumoxid enthält, sehr effizient Verunreinigungen aus rohem Biodiesel entfernt werden können. Das Verfahren lässt sich zur Reinigung von rohem Biodiesel einsetzen, wie es unmittelbar nach der Alkoholyse erhalten wird, insbesondere nach Abtrennung der Glycerinphase. Das Verfahren lässt sich aber auch zur Nachreinigung von Biodiesel verwenden, welches noch geringe Mengen an Verunreinigungen enthält und beispielsweise eine bestimmte Spezifikation nicht erfüllt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch routinemäßig als abschließende Reinigungsstufe zur weiteren Veredelung eines bereits vorgereinigten Biodiesels eingesetzt werden.According to the invention was found that by using an adsorbent, which is a high proportion Contains alumina, very efficient impurities can be removed from raw biodiesel. The procedure can be used to clean raw biodiesel, as it is obtained immediately after the alcoholysis, in particular after separation of the glycerol phase. The procedure leaves But also for the subsequent purification of biodiesel use, which still contains small amounts of impurities and, for example a certain specification is not met. The invention Procedure can also be routinely considered final Cleaning stage for further refining an already pre-cleaned Biodiesels are used.
Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zur Reinigung von Biodiesel zur Verfügung gestellt, wobei
- – ein rohes Biodiesel bereitgestellt wird;
- – das rohe Biodiesel mit einem Adsorbens umgesetzt wird, welches zumindest eine aluminiumoxidhaltige Komponente enthält, welche einen Aluminiumanteil, berechnet als Al2O3, von mehr als 40 Gew.-% aufweist; und
- – ein gereinigtes Biodiesel von dem Adsorbens abgetrennt wird.
- - a raw biodiesel is provided;
- - The crude biodiesel is reacted with an adsorbent containing at least one alumina-containing component having an aluminum content, calculated as Al 2 O 3 , of more than 40 wt .-%; and
- - A purified biodiesel is separated from the adsorbent.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein rohes Biodiesel bereitgestellt.At the inventive method is first provided a raw biodiesel.
Unter ”Biodiesel” wird ein Gemisch von Fettsäurealkylestern verstanden, wie es üblicherweise bei der Alkoholyse von natürlichen Fetten und Ölen erhalten wird. Die Alkoholyse kann sowohl unter saurer als auch unter alkalischer Katalyse durchgeführt worden sein. Als Alkohole können für die Herstellung von Biodiesel übliche Alkohole eingesetzt werden, beispielsweise Methanol, Ethanol oder Propanol. Als natürliche Fette und Öle können solche Fette und Öle eingesetzt werden, wie sie üblicherweise bei der Herstellung von Biodiesel verwendet werden. Wird im weiteren auf ”Fette” Bezug genommen, so sollen davon auch Öle erfasst werden. Ebenso sollen auch Fette erfasst werden, wenn auf Öle Bezug genommen wird.By "biodiesel" is meant a mixture of fatty acid alkyl esters commonly obtained in the alcoholysis of natural fats and oils. Alcoholysis may have been carried out under both acidic and alkaline catalysis. Alcohols customary for the production of biodiesel alcohols can be used as alcohols, for example methanol, ethanol or propanol. As natural fats and Oils can be used for those fats and oils commonly used in the production of biodiesel. If reference is made to "fats" below, oils should also be included. Likewise, fats should also be recorded when referring to oils.
Unter Fetten und Ölen werden allgemein Triglyceride langkettiger Fettsäuren verstanden. Die Fettsäuren umfassen vorzugsweise mehr als 10 Kohlenstoffatome und umfassen bevorzugt 15 bis 40 Kohlenstoffatome. Die Alkylkette der Fettsäuren ist bevorzugt geradkettig. Sie kann vollständig hydriert sein oder auch eine oder mehrere Doppelbindungen umfassen. Geeignete Ausgangsmaterialien sind pflanzliche Fette, wie Rapsöl, Sonnenblumenöl, Sojabohnenöl oder Palmöl. Es können aber auch andere pflanzliche Fette verwendet werden, wie Jatrophaöl oder Öle, die aus Algen gewonnen werden. Diese Öle eignen sich nicht für den Verzehr durch den Menschen. Außerdem können für die Produktion dieser Pflanzen landwirtschaftliche Flächen genutzt werden, die für die Produktion von Nahrungsmitteln nicht geeignet sind. Die Jatrophanuss kann beispielsweise auch auf sehr kargen Böden angebaut werden, die für eine Getreideproduktion nicht geeignet sind. Weiter können auch tierische Fette verwendet werden, wie Rindertalg. Es ist auch möglich, gebrauchte Fette, wie Frittierfette, zu verwenden. Es können sowohl Öle und Fette verwendet werden, die auf nur eine Quelle zurückgehen. Es ist aber auch möglich, Gemische von Fetten bzw. Ölen zu verwenden. Die Fette bzw. Öle werden vor der Alkoholyse bevorzugt in bekannter Weise gereinigt und beispielsweise entschleimt und/oder desodoriert. Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden für die Alkoholyse Fette oder Öle mit einem Lecithingehalt von weniger als 10 Gew.-% insbesondere weniger als 5 Gew.-% weiter bevorzugt weniger als 10 ppm, insbesondere weniger als 5 ppm, verwendet.Under Fats and oils generally become longer chain triglycerides Understood fatty acids. The fatty acids include preferably more than 10 carbon atoms and preferably comprise 15 to 40 carbon atoms. The alkyl chain of fatty acids is preferably straight-chain. It can be completely hydrogenated or include one or more double bonds. suitable Starting materials are vegetable fats, such as rapeseed oil, Sunflower oil, soy or palm oil. But it can also be used other vegetable fats, like jatropha oil or oils derived from algae become. These oils are not suitable for consumption the people. In addition, for the Production of these plants agricultural land be used for the production of food are not suitable. For example, the jatrophan nut may also be on very barren soils are cultivated for a Cereal production are not suitable. Next can also animal fats are used, such as beef tallow. It is also possible, Used fats, such as frying fats to use. It can Both oils and fats are used on just one Go back source. But it is also possible Mixtures of fats or oils to use. The fats or oils are preferably purified prior to alcoholysis in a known manner and, for example, degummed and / or deodorized. After a preferred embodiments are for the alcoholysis Fats or oils with a lecithin content of less than 10% by weight, in particular less than 5% by weight, more preferably less than 10 ppm, especially less than 5 ppm used.
Diese Fette und Öle werden üblicherweise durch Alkoholyse in Glycerin und Fettsäureester gespalten. Die Alkoholyse erfolgt bevorzugt unter alkalischer Katalyse. Als Alkohole können bei der Herstellung von Biodiesel übliche Alkohole eingesetzt werden, wie Methanol, Ethanol oder Propanol. Die Verwendung anderer Alkohole ist ebenfalls möglich.These Fats and oils are usually made by alcoholysis split into glycerol and fatty acid ester. Alcoholysis is preferably carried out under alkaline catalysis. As alcohols can used in the production of biodiesel conventional alcohols be such as methanol, ethanol or propanol. The use of others Alcohols is also possible.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Begriff ”Biodiesel” insbesondere auch jegliches Gemisch von Fettsäurealkylestern bezeichnen. Der Alkylrest des Fettsäurealkylesters kann beispielsweise geradkettig oder verzweigt sein und 1 bis 28 Kohlenstoffatome umfassen. Insbesondere kann der Fettsäurealkylester beispielsweise ein Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Pentyl- oder Hexylester einer Fettsäure sein. Vorzugsweise umfasst das Gemisch von Fettsäurealkylestern einen Gehalt von mindestens 70 Gew.-% vorzugsweise von mindestens 85 Gew.-% bevorzugt von mindestens 95 Gew.-% insbesondere bevorzugt von mindestens 98 Gew.-% an Fettsäurealkylestern, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der organischen Bestandteile des Gemisches.in the In the context of the present invention, the term "biodiesel" may be used in particular also designate any mixture of fatty acid alkyl esters. The alkyl group of the fatty acid alkyl ester may, for example straight chain or branched and comprising 1 to 28 carbon atoms. In particular, the fatty acid alkyl ester may, for example a methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl or hexyl ester of a Be fatty acid. Preferably, the mixture comprises fatty acid alkyl esters a content of at least 70% by weight, preferably at least 85 wt .-%, preferably of at least 95 wt .-%, particularly preferred of at least 98% by weight of fatty acid alkyl esters, respectively based on the total weight of the organic components of the mixture.
Als
Biodiesel bezeichnete Gemische können beliebige Mengen
an Mono-, Di- und/oder Triglyceriden aufweisen. Vorzugsweise weist
das Biodiesel einen geringen Gehalt an Mono-, Di- und/oder Triglyceriden
auf. Beispielsweise kann das Biodiesel einen maximalen Gehalt von
2 Gew.-%, vorzugsweise von maximal 0,8 Gew.% für Monoglyceride,
einen maximalen Gehalt von 2 Gew.-%, vorzugsweise maximal 0,2 Gew.-%
für Diglyceride, und/oder einen maximalen Gehalt von 2
Gew.-%, vorzugsweise von maximal 0,2 Gew.-% für Triglyceride
aufweisen, bestimmt gemäß der Norm
Das bei der Alkoholyse von Fetten und Ölen erhaltene Gemisch wird in üblicher Weise aufgearbeitet. So kann beispielsweise die Glycerinphase vom rohen Biodiesel abgetrennt werden oder das rohe Biodiesel auch ein- oder mehrfach mit Wasser gewaschen werden. Es ist aber auch möglich, das bei der Alkoholyse erhaltene rohe Biodiesel zunächst mit Hilfe eines Adsorptionsmittels zu reinigen.The mixture obtained in the alcoholysis of fats and oils is worked up in the usual way. So, for example the glycerol phase are separated from the crude biodiesel or the raw biodiesel can also be washed once or several times with water. But it is also possible that obtained in the alcoholysis raw biodiesel first with the help of an adsorbent to clean.
Unter einem rohen Biodiesel wird an sich jedes Biodiesel verstanden, das einen höheren Gehalt an Verunreinigungen aufweist, als ein Biodiesel, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigt wurde. Entsprechend wird unter einem ”gereinigten Biodiesel” ein Biodiesel verstanden, das einen niedrigeren Gehalt an Verunreinigungen aufweist als das rohe Biodiesel. Beispielhafte Verunreinigungen, die in einem rohen Biodiesel enthalten sein können, sind Mono-, Di- oder Triglyceride, Seifen oder auch Glykoside, wie Sterylglykoside.Under a raw biodiesel is understood to mean every biodiesel, the has a higher content of impurities than a biodiesel, which with the method according to the invention was cleaned. Accordingly, under a "purified Biodiesel "understood a biodiesel that has a lower Contains impurities as the raw biodiesel. exemplary Impurities that may be contained in a crude biodiesel are mono-, di- or triglycerides, soaps or glycosides, such as Sterylglykoside.
Ein rohes Biodiesel kann also ein Biodiesel sein, wie es unmittelbar nach der Alkoholyse der Fette und/oder Öle erhalten wird, beispielsweise unmittelbar nach Abtrennung der Glycerinphase. Ein rohes Biodiesel kann aber auch ein Biodiesel sein, das nach der Alkoholyse bereits Reinigungsstufen durchlaufen hat, aber beispielsweise noch einen zu hohen Glykosidgehalt aufweist, insbesondere einen zu hohen Gehalt an Sterylglykosiden, Mono-, Di- oder Triglyceriden oder auch Seifen, so dass es eine bestimmte Spezifikation nicht erfüllt und nachgereinigt werden muss.One Raw biodiesel can therefore be a biodiesel, as it is directly after alcoholysis of fats and / or oils is obtained, for example, immediately after separation of the glycerol phase. One But raw biodiesel can also be a biodiesel, which after the Alcoholysis has already gone through purification stages, but for example still has too high glycoside content, in particular one too high content of sterylglycosides, mono-, di- or triglycerides or soaps, so it does not have a specific specification must be fulfilled and cleaned.
Das rohe Biodiesel wird erfindungsgemäß mit einem speziellen Adsorbens versetzt.The Raw biodiesel is inventively with a special adsorbent added.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Adsorbens eingesetzt, welches eine aluminiumoxidhaltige Komponente enthält, welche eine Aluminiumanteil, berechnet als Al2O3, von mehr als 40 Gew.-% aufweist. Das Aluminium kann in der aluminiumoxidhaltigen Komponente in Form von Aluminiumoxid enthalten sein. Es ist aber auch möglich, dass die aluminiumoxidhaltige Komponente das Aluminium in Form beispielsweise eines gemischten Oxids enthält. Neben Aluminium können noch weitere Metalle in der aluminiumoxidhaltigen Komponente enthalten sein, wie Silicium. Die aluminiumoxidhaltige Komponente kann aus einer natürlichen Quelle abgebaut sein, also ein natürliches Mineral sein. Bevorzugt werden jedoch synthetische Verbindungen eingesetzt. Diese lassen sich unter kontrollierten Bedingungen herstellen und führen daher zu reproduzierbaren Eigenschaften und Ergebnissen beim erfindungsgemäßen Verfahren. Das Adsorbens besteht bevorzugt überwiegend aus der aluminiumoxidhaltigen Komponente. Es ist möglich, dass das Adsorbens neben der aluminiumoxidhaltigen Komponente beispielsweise ein Bindemittel enthält. Vorzugsweise beträgt der Anteil der aluminiumoxidhaltigen Komponente an dem Adsorbens mehr als 60 Gew.-%, bevorzugt mehr als 80 Gew.-%, besonders bevorzugt mehr als 90 Gew.-%. Die Differenz zu 100% könnte beispielsweise jeweils durch einen Anteil eines Bindemittels gebildet werden, mit welchem die aluminiumoxidhaltige Komponente zu einem Adsorbenspartikel gebunden wird. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht das Adsorbens nur aus der aluminiumoxidhaltigen Komponente.In the process according to the invention, an adsorbent is used which contains an aluminum oxide-containing component which has an aluminum content, calculated as Al 2 O 3 , of more than 40% by weight. The aluminum may be contained in the alumina-containing component in the form of alumina. But it is also possible that the alumina-containing component contains the aluminum in the form of, for example, a mixed oxide. In addition to aluminum, other metals may be included in the alumina-containing component, such as silicon. The alumina-containing component can be degraded from a natural source, so be a natural mineral. Preferably, however, synthetic compounds are used. These can be produced under controlled conditions and therefore lead to reproducible properties and results in the process according to the invention. The adsorbent is preferably predominantly of the alumina-containing component. It is possible that the adsorbent in addition to the alumina-containing component, for example, contains a binder. Preferably, the proportion of the alumina-containing component in the adsorbent is more than 60 wt .-%, preferably more than 80 wt .-%, more preferably more than 90 wt .-%. The difference to 100% could for example be formed in each case by a proportion of a binder, with which the alumina-containing component is bound to an adsorbent particle. According to a particularly preferred embodiment, the adsorbent consists only of the alumina-containing component.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren umfasst die aluminiumoxidhaltige Komponente einen Aluminiumanteil, berechnet als Al2O3, von mehr als 50 Gew.-%, gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Aluminiumanteil von mehr als 70 Gew.-%. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die aluminiumoxidhaltige Komponente aus Al2O3.According to one embodiment of the method according to the invention, the aluminum oxide-containing component comprises an aluminum content, calculated as Al 2 O 3 , of more than 50% by weight, according to a further embodiment, an aluminum content of more than 70% by weight. According to a further embodiment of the method according to the invention, the alumina-containing component consists of Al 2 O 3 .
Überraschend wurde gefunden, dass durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Adsorbens, welches einen hohen Anteil an Aluminiumoxid aufweist, auch bei Verwendung geringer Mengen des Adsorbens Verunreinigungen effizient aus rohem Biodiesel entfernt werden können. So ermöglicht die Verwendung des Adsorbens mit einem hohen Aluminiumoxidanteil die Entfernung von Mono-, Di- und Triglyceriden aus rohem Biodiesel und bei geeigneter Reaktionsführung ist es beispielsweise möglich, nach der Alkoholyse der Triglyceride und der Abtrennung der Glycerinphase auf einen Schritt zu verzichten, in dem das rohe Biodiesel mit Wasser gewaschen wird. Das rohe Biodiesel kann direkt mit dem Adsorbens umgesetzt werden, wobei Verunreinigungen des Biodiesel vom Adsorbens aus dem rohen Biodiesel entfernt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das rohe Biodiesel einen hohen Anteil an Fettsäureseifen umfasst, welche bei einer Wasserwäsche zur Ausbildung einer stabilen Emulsion führen können.Surprised was found that by the inventive Use of an adsorbent which contains a high proportion of aluminum oxide has, even when using small amounts of the adsorbent impurities can be efficiently removed from raw biodiesel. So allows the use of the adsorbent with a high Alumina content removal of mono-, di- and triglycerides from raw biodiesel and with appropriate reaction For example, it is possible after the alcoholysis of Triglycerides and the separation of the glycerol phase in one step in which the raw biodiesel is washed with water. The raw biodiesel can be reacted directly with the adsorbent, wherein impurities of the biodiesel from the adsorbent from the raw Biodiesel be removed. This is particularly advantageous when the raw biodiesel contains a high proportion of fatty acid soaps which is used in a water wash to form a stable emulsion can lead.
Das Adsorbens kann an sich in beliebiger Form in das zu reinigende rohe Biodiesel eingebracht werden. So ist es beispielsweise möglich, das Adsorbens in gemahlener Form in das Biodiesel einzurühren.The Adsorbent can in itself in any form in the raw to be cleaned Biodiesel be introduced. For example, it is possible stir the adsorbent in ground form into the biodiesel.
Wird das Adsorbens in Form eines Pulvers oder Granulats in das rohe Biodiesel eingebracht und in diesem suspendiert, so wird bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens das rohe Biodiesel während der Reinigung bevorzugt bewegt, beispielsweise mit Hilfe eines Rührers, so dass das Adsorbens innig mit dem Biodiesel vermischt wird und sich nicht absetzt.Becomes the adsorbent in the form of a powder or granules in the crude biodiesel introduced and suspended in this, so in this embodiment the process of the invention, the raw biodiesel preferably moved during cleaning, for example with the help of a stirrer, so that the adsorbent intimately the biodiesel is mixed and does not settle.
Die Menge des Adsorbens, welche dem Biodiesel zugesetzt wird, ist von der Menge der im rohen Biodiesel enthaltenen Verunreinigungen abhängig. Wird ein rohes Biodiesel verwendet, wie es unmittelbar nach der Alkoholyse der Triglyceride erhalten wird, ist es sinnvoll, größere Mengen des Adsorbens zu verwenden. Wird hingegen das erfindungsgemäße Verfahren zur Nachreinigung eines bereits vorgereinigten rohen Biodiesels verwendet, das lediglich noch geringe Mengen an Verunreinigungen enthält, kann entsprechend die Menge des zugesetzten Adsorbens gering gehalten werden.The Amount of the adsorbent added to the biodiesel is from the amount of impurities contained in the raw biodiesel. If a raw biodiesel is used, as it is immediately after Alcoholysis of triglycerides is obtained, it makes sense to larger Use quantities of the adsorbent. If, however, the inventive Process for the post-purification of an already prepurified crude biodiesel used that only small amounts of impurities contains, according to the amount of added adsorbent be kept low.
Die Behandlungszeit, während welcher das rohe Biodiesel mit dem Adsorbens in Kontakt gebracht wird, ist an sich von den relativen Mengen an rohem Biodiesel und Adsorbens, sowie von der im rohen Biodiesel enthaltenen Menge an Verunreinigungen abhängig. Es wurde jedoch gefunden, dass das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Adsorbens eine relative schnelle Kinetik aufweist. Bevorzugt wird die Kontaktzeit zwischen rohem Biodiesel und Adsorbens länger als 5 Minuten, vorzugsweise länger als 10 und gemäß einer weiteren Ausführungsform länger als 15 Minuten gewählt. Gemäß einer Ausführungsform wird die Behandlungszeit kürzer als 120 Minuten, gemäß einer weiteren Ausführungsform kürzer als 60 Minuten und gemäß einer weiteren Ausführungsform kürzer als 30 Minuten gewählt.The Treatment time during which the raw biodiesel with The adsorbent is in itself of the relative Quantities of raw biodiesel and adsorbent, as well as of the raw Biodiesel contained amount of impurities dependent. However, it was found that in the inventive Adsorbent used has a relatively fast kinetics. Preference is given to the contact time between crude biodiesel and adsorbent longer than 5 minutes, preferably longer than 10 and according to another embodiment chosen for more than 15 minutes. According to one Embodiment, the treatment time becomes shorter as 120 minutes, according to another embodiment shorter than 60 minutes and according to one Another embodiment shorter than 30 minutes selected.
Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren bei Raumtemperatur oder besonders bevorzugt bei Temperaturen oberhalb von Raumtemperatur durchgeführt. Das rohe Biodiesel weist während der Behandlung mit dem Adsorbens daher bevorzugt eine Temperatur im Bereich von mehr als 15°C, gemäß einer weiteren Ausführungsform mehr als 30°C und gemäß einer weiteren Ausführungsform mehr als 40°C auf. Meist ist es nicht erforderlich, das Biodiesel auf eine hohe Temperatur zu erhitzen. Gemäß einer Ausführungsform wird die Temperatur kleiner als 100°C, gemäß einer weiteren Ausführungsform kleiner als 90°C und gemäß einer Ausführungsform kleiner als 80°C auf.The process according to the invention is preferably added at room temperature or particularly preferably at Temperatures above room temperature. The crude biodiesel therefore preferably has a temperature in the range of more than 15 ° C. during the treatment with the adsorbent, more than 30 ° C. according to a further embodiment and more than 40 ° C. according to a further embodiment. In most cases, it is not necessary to heat the biodiesel to a high temperature. According to one embodiment, the temperature is less than 100 ° C, according to another embodiment, less than 90 ° C and, according to one embodiment, less than 80 ° C on.
Bevorzugt wird die Reinigung, insbesondere eine Feinreinigung des Biodiesels, bei einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur durchgeführt. Unter einer Feinreinigung wird eine Nachreinigung eines bereits vorgereinigten Biodiesels verstanden, wobei das rohe Biodiesel nur noch geringe Mengen an Verunreinigungen enthält. Eine solche Feinreinigung kann beispielsweise durchgeführt werden, wenn das rohe Biodiesel bereits weniger als 2,0 Gew.-%, bevorzugt weniger als 1,0 Gew.-% Monoglyceride bzw. weniger als 2 Gew.-% bevorzugt weniger 1 Gew.-% Diglyceride bzw. weniger als 1 Gew.-% bevorzugt weniger als 0,5 Gew.-% Triglyceride enthält, aber eine gegebene Spezifikation nicht erfüllt und beispielsweise mehr als 0,2 Gew.-% Monoglyceride, bzw. mehr als 0,8 Gew.-% Diglyceride bzw. mehr als 0,02 Gew.-% Triglyceride enthält. Nach der Feinreinigung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfüllt das gereinigte Biodiesel dann die Spezifikation, d. h. es enthält weniger als 0,2 Gew.-% Monoglyceride, weniger als 0,8 Gew.-% Diglyceride und weniger als 0,02 Gew.-% Triglyceride.Prefers is the cleaning, in particular a fine cleaning of the biodiesel, at a temperature above room temperature. Under a fine cleaning is a post-cleaning of an already pre-cleaned Understood biodiesel, the crude biodiesel only small Contains amounts of impurities. Such a fine cleaning can be done, for example, if the raw Biodiesel already less than 2.0 wt .-%, preferably less than 1.0 wt .-% monoglycerides or less than 2 wt .-%, preferably less 1% by weight of diglycerides or less than 1% by weight, preferably less as 0.5 wt .-% triglycerides, but a given Specification not met and, for example, more than 0.2 wt .-% monoglycerides, or more than 0.8 wt .-% diglycerides or contains more than 0.02% by weight of triglycerides. After the fine cleaning met with the inventive method the purified biodiesel then the specification, d. H. it contains less than 0.2% by weight of monoglycerides, less than 0.8% by weight of diglycerides and less than 0.02 wt.% triglycerides.
Wird die Reinigung des rohen Biodiesels bei erhöhter Temperatur durchgeführt, ist insbesondere die Löslichkeit von Verunreinigungen, welche in fester Form im Biodiesel vorliegen, erfahrungsgemäß besser. Durch das Erwärmen des rohen Biodiesels lassen sich solche in fester Form vorliegenden Verunreinigungen, die beispielsweise nach dem Abkühlen des Biodiesels ausgefallen sind, wieder in Lösung bringen. Das Arbeiten bei erhöhter Temperatur stellt auch sicher, dass diese festen Verunreinigungen nach dem erneuten Auflösen durch Adsorption am Adsorbens abgereichert werden und nicht lediglich eine Filtration erfolgt. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn zur Reinigung des Biodiesels das Adsorbens in Form einer Säulenpackung bereitgestellt wird. Die Bildung von Niederschlägen würde die Säule verstopfen und eine Regeneration einer Säule erschweren.Becomes the purification of the raw biodiesel at elevated temperature In particular, the solubility is carried out of contaminants present in solid form in biodiesel, according to experience better. By heating of crude biodiesel, such can be present in solid form Impurities, for example, after cooling of the biodiesel have failed, bring it back into solution. Working at elevated temperature also ensures that these solid impurities after redissolving be depleted by adsorption on the adsorbent and not only a filtration takes place. This is especially significant when for purifying the biodiesel, the adsorbent is provided in the form of a column packing. The formation of rainfall would become the pillar clog and make a regeneration of a column difficult.
Nach der Behandlung wird das Biodiesel wieder vom Adsorbens abgetrennt. Dazu können übliche Verfahren angewendet werden. Beispielsweise kann das Adsorbens sedimentieren gelassen und das überstehende gereinigte Biodiesel abdekantiert werden. Es ist aber auch möglich, das Adsorbens beispielsweise durch Filtration vom gereinigten Biodiesel abzutrennen.To the treatment, the biodiesel is separated again from the adsorbent. For this purpose, usual methods can be used. For example, let the adsorbent sediment and the supernatant cleaned biodiesel be decanted. But it is also possible the adsorbent, for example, by filtration from the purified biodiesel separate.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren als Adsorbens verwendete aluminiumoxidhaltige Komponente weist vorzugsweise eine sehr hohe spezifische Oberfläche von mehr als 100 m2/g auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die aluminiumoxidhaltige Komponente eine spezifische Oberfläche im Bereich von 100 bis 750 m2/g, besonders bevorzugt 120 bis 700 m2/g, insbesondere bevorzugt 140 bis 650 m2/g auf. Die spezifische Oberfläche wird nach dem BET-Verfahren bestimmt.The aluminum oxide-containing component used as adsorbent in the process according to the invention preferably has a very high specific surface area of more than 100 m 2 / g. According to a preferred embodiment, the alumina-containing component has a specific surface area in the range from 100 to 750 m 2 / g, particularly preferably from 120 to 700 m 2 / g, particularly preferably from 140 to 650 m 2 / g. The specific surface area is determined by the BET method.
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die aluminiumoxidhaltige
Komponente des im erfindungsgemäßen Verfahren
verwendeten Adsorbens bevorzugt ein hohes Porenvolumen auf. Die
aluminiumoxidhaltige Komponente weist vorzugsweise ein Porenvolumen
von mehr als 0,3 ml/g auf, besonders bevorzugt ein Porenvolumen
von mehr als 0,45 ml/g, besonders bevorzugt mehr als 0,50 ml/g.
Das Porenvolumen wird als kumulatives Porenvolumen nach BJH (
Die hohe spezifische Oberfläche und das hohe Porenvolumen ermöglichen einerseits eine hohe Adsorptionskapazität für die im rohen Biodiesel enthaltenen Verunreinigungen sowie eine schnelle Kinetik der Adsorption, so dass sich das Verfahren insbesondere für eine industrielle Anwendung eignet.The high specific surface and the high pore volume allow on the one hand a high adsorption capacity for the impurities contained in the raw biodiesel as well as a fast Kinetics of adsorption, so that the process in particular suitable for industrial use.
Als aluminiumoxidhaltige Komponente werden bevorzugte Aluminiumoxide, Aluminiumhydroxide, Boehmit oder Alumosilikate verwendet. Diese Verbindungen können in reiner Form oder auch in Form von Mischungen der genannten Verbindungen verwendet werden. Als Aluminiumoxid kann sowohl α-, γ- als auch ε-Al2O3 verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Aluminiumoxide eingesetzt, wobei γ-Al2O3 weiter bevorzugt ist. Die Aluminiumoxide können in reiner Form verwendet werden oder als Mischung aus zwei oder drei der genannten Phasen. Es können Aluminiumhydroxide unterschiedlicher Zusammensetzung verwendet werden, welche auch einen unterschiedlichen Grad an Dehydratisierung bzw. Polymerisation aufweisen können. Bei Boehmit handelt sich um AlOOH.As the alumina-containing component, preferred aluminas, aluminum hydroxides, boehmite or aluminosilicates are used. These compounds can be used in pure form or else in the form of mixtures of the compounds mentioned. As alumina, both α-, γ- and ε-Al 2 O 3 can be used. In a preferred embodiment, aluminum oxides are used, with γ-Al 2 O 3 being more preferred. The aluminas can be used in pure form or as a mixture of two or three of said phases. It can aluminum hydroxides of different composition tion, which may also have a different degree of dehydration or polymerization. Boehmite is AlOOH.
Aluminiumoxide und deren Hydrate können beispielsweise hergestellt werden, indem basische Aluminatlösungen durch Zugabe von Säure neutralisiert werden. Die Fällung der Aluminiumhydroxide bzw. deren Hydrate kann durch die Zugab von kristallisationskeimen unterstützt werden. Es ist auch möglich, hydratisierte Aluminiumhydroxide aus sauren Lösungen von Aluminiumsalzen durch Zugabe von Basen oder durch Kombination von basischen Lösungen von Aluminaten mit sauren Lösungen von Aluminiumsalzen auszufällen. Die von der wässrigen Phase abgetrennten hydratiseirten Aluminiumoxide können dann durch Glühen in Aluminiumoxide umgewandelt werden.aluminas and their hydrates can be prepared, for example, by adding basic aluminate solutions by adding acid be neutralized. The precipitation of aluminum hydroxides or their hydrates can by the addition of kristallisationskeimen get supported. It is also possible hydrated aluminum hydroxides from acidic solutions of aluminum salts by adding Bases or by combination of basic solutions of Aluminates with acidic solutions of aluminum salts precipitate. The hydrated from the aqueous phase separated Aluminum oxides can then be removed by annealing in aluminas being transformed.
Ein
geeignetes Verfahren zur Herstellung hydratisierter Aluminiumoxide
ist beispielsweise in der
Die Aluminiumoxide und deren Hydrate können auch über einen Sol-Gel Prozess hergestellt werden. Dazu können beispielsweise Aluminiumalkoxide hydrolisiert werden. Die hydrolyse kann allgemein in einem Temperaturbereich von 30 bis 150°C durchgeführt werden. Das feste Aluminiumoxidhydrat wird von der wässrigen Alkoholphase abgetrennt. Die erhaltenen Kristalle können beispielsweise noch unter hydrothermalen Bedingungen gealtert werden.The Aluminum oxides and their hydrates can also over be prepared a sol-gel process. This can, for example Aluminum alkoxides are hydrolyzed. The hydrolysis can be general performed in a temperature range of 30 to 150 ° C. become. The solid alumina hydrate is separated from the aqueous Alcohol phase separated. The resulting crystals can for example, be aged under hydrothermal conditions.
Ein
geeignetes Verfahren ist beispielsweise in der
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die aluminiumoxidhaltige Komponente ein synthetisches Alumosilikat.According to one Another preferred embodiment is the alumina-containing Component a synthetic aluminosilicate.
Die Alumosilikate weisen bevorzugt einen Siliziumgehalt, berechnet als SiO2, von weniger als 60 Gew.-% bevorzugt weniger als 55 Gew.-% weiter bevorzugt weniger als 50 Gew.-% auf. Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Siliziumgehalt des Alumosilikats, berechnet als SiO2, mehr als 0,5 Gew.-% gemäß einer weiteren Ausführungsform mehr als 0,75 Gew.-%.The aluminosilicates preferably have a silicon content, calculated as SiO 2 , of less than 60% by weight, preferably less than 55% by weight, more preferably less than 50% by weight. According to one embodiment, the silicon content of the aluminosilicate, calculated as SiO 2 , is more than 0.5% by weight, in accordance with a further embodiment more than 0.75% by weight.
Alumosilikate
lassen sich beispielsweise herstellen, indem organische Aluminiumverbindungen
unter sauren Bedingungen hydrolisiert und dann gemeinsam mit Kieselsäure
oder Kieselsäureverbindungen unter hydrothermalen Bedingungen
gealtert werden. Geeignete Aluminiumverbindungen sind beispielsweise
Aluminiumalkoholate, Aluminiumhydroxyalkoholate, Aluminiumacetylacetonate,
Aluminiumalkylchloride oder auch Aluminiumcarboxylate. Ein geeignetes
Verfahren ist beispielsweise in der
Um
besonders reine Alumosilikate zu erhalten, können an Stelle
von Kieselsäure auch hydrolisierbare Organosiliziumverbindungen
verwendet werden, wobei die Hydrolyse der Organosiliziumverbindungen
und der hydrolisierbaren Aluminiumverbindungen gemeinsam durchgeführt
wird. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der
Besonders bevorzugt werden Alumosilikate verwendet, die lediglich SiO2 und Al2O3 als Bestandteile enthalten. Der Anteil weiterer Metalle, berechnet als stabilstes Oxid, wird bevorzugt geringer als 1 Gew.-% gewählt.Particular preference is given to using aluminosilicates which contain only SiO 2 and Al 2 O 3 as constituents. The proportion of other metals, calculated as the most stable oxide, is preferably chosen to be less than 1% by weight.
Das Adsorbens kann beispielsweise in Form eines Pulvers bereitgestellt werden. Ein Adsorbens in Form eines Pulvers ist beispielsweise geeignet, wenn das Adsorbens in das rohe Biodiesel eingerührt wird, also in Form einer Suspension vorliegt.The Adsorbent may be provided, for example, in the form of a powder become. An adsorbent in the form of a powder is suitable, for example, when the adsorbent is stirred into the crude biodiesel, ie in the form of a suspension.
Die Partikelgröße des Pulvers wird allgemein so eingestellt, dass sich das Adsorbens ohne Schwierigkeit mit einem geeigneten Verfahren, wie beispielsweise Filtration, innerhalb einer geeigneten Zeitspanne vom gereinigten Biodiesel abtrennen lässt. Wird ein Pulver verwendet, welches im rohen Biodiesel suspendiert wird, beträgt der Trockensiebrückstand des Adsorbens auf einem Sieb mit einer Maschenweite von 63 μm vorzugsweise mehr als 25 Gew.-% und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 30 bis 50 Gew.-% Der Trockensiebrückstand auf einem Sieb mit einer Maschenweite von 25 μm beträgt vorzugsweise mehr als 80 Gew.-% und liegt bevorzugt in einem Bereich von 85 bis 88 Gew.-% Weiterhin beträgt der Trockensiebrückstand auf einem Sieb mit einer Maschenweite von 45 μm bevorzugt mehr als 35 Gew.-% besonders bevorzugt mehr als 45 Gew.-%.The Particle size of the powder is generally adjusted that the adsorbent without difficulty with a suitable Methods, such as filtration, within a suitable Time period from the purified biodiesel can be separated. Becomes uses a powder which is suspended in the crude biodiesel, is the dry sieve residue of the adsorbent on a sieve with a mesh width of 63 microns preferably more than 25% by weight, and is preferably in a range of 30 up to 50% by weight of the dry sieve residue on a sieve with a mesh size of 25 microns is preferably more than 80 wt .-%, and is preferably in a range of 85 to 88 wt .-% Furthermore, the dry sieve residue on a sieve with a mesh size of 45 microns preferred more than 35% by weight, more preferably more than 45% by weight.
Insbesondere für eine Anwendung des Adsorbens in Form einer Säulenpackung sind jedoch auch höhere Korngrößen geeignet. Hierzu wird das Adsorbens bevorzugt in Form eines Granulats eingesetzt. Insbesondere für die Herstellung von Säulenpackungen wird bevorzugt ein Granulat verwendet, welches eine Korngröße von mehr als 0,1 mm aufweist. Bevorzugt weist das Granulat eine Korngröße im Bereich von 0,2 bis 5 mm, insbesondere bevorzugt 0,3 bis 2 mm auf. Die Korngröße lässt sich beispielsweise durch Sieben einstellen.However, in particular for an application of the adsorbent in the form of a column packing also hö here grain sizes suitable. For this purpose, the adsorbent is preferably used in the form of granules. In particular, for the production of column packings, a granulate is preferably used which has a particle size of more than 0.1 mm. Preferably, the granules have a particle size in the range of 0.2 to 5 mm, particularly preferably 0.3 to 2 mm. The grain size can be adjusted, for example, by sieving.
Das Granulat kann nach üblichen Verfahren hergestellt werden, indem beispielsweise das fein gemahlene Adsorbens mit einem Granuliermittel, beispielsweise Wasser, beaufschlagt und dann in einer üblichen Granuliervorrichtung in einer mechanisch erzeugten Wirbelschicht granuliert wird. Es können jedoch auch andere Verfahren eingesetzt werden, um das Granulat herzustellen. So kann das pulverförmige Adsorbens beispielsweise durch Kompaktierung zu einem Granulat geformt werden.The Granules can be prepared by conventional methods, for example, by mixing the finely ground adsorbent with a granulating agent, For example, water, and then applied in a conventional granulating is granulated in a mechanically generated fluidized bed. It However, other methods may be used, to make the granules. So can the powdery Adsorbent formed, for example, by compaction to a granulate become.
Das Adsorbens kann auch als Formkörper bereitgestellt werden, die beispielsweise durch Extrusion einer plastischen Masse erhalten werden können. Hierzu wird aus der aluminiumoxidhaltigen Komponente und ggf. weiteren Komponenten, wie beispielsweise einem Bindemittel, durch Zusatz einer Flüssigkeit, bevorzugt Wasser, eine Paste hergestellt. Diese Paste wird dann extrudiert und das Extrudat zerkleinert, beispielsweise indem der extrudierte Strang in kurze zylinderförmige Stücke geschnitten wird, und dann die erhaltenen Formkörper getrocknet. Neben massiven Zylindern können auf diese Weise z. B. auch Hohlzylinder hergestellt werden.The Adsorbent can also be provided as a shaped body, obtained for example by extrusion of a plastic mass can be. For this purpose, from the alumina-containing Component and optionally other components, such as a Binder, by adding a liquid, preferably water, made a paste. This paste is then extruded and the Extrudate crushed, for example by the extruded strand is cut into short cylindrical pieces, and then drying the obtained shaped bodies. In addition to massive Cylinders can in this way z. B. also hollow cylinder getting produced.
Nach der Formgebung können das Granulate bzw. die Formkörper noch wärmebehandelt werden und beispielsweise durch Erhitzen gesintert werden. Dadurch kann die Stabilität des Granulats bzw. der Formkörper erhöht werden. Für die Wärmebehandlung werden die Formkörper bzw. das Granulat bevorzugt auf eine Temperatur von mehr als 300°C, gemäß einer weiteren Ausführungsform auf eine Temperatur von mehr als 400°C, und gemäß noch einer weiteren Ausführungsform auf eine Temperatur von mehr als 500°C erhitzt. Gemäß einer Ausführungsform wird die Temperatur geringer als 1200°C, gemäß einer weiteren Temperatur geringer als 1000°C gewählt.To The shaping can be the granules or the shaped bodies are still heat treated and, for example, by heating be sintered. This can increase the stability of the granules or the molding can be increased. For the heat treatment, the moldings or the granules preferably at a temperature of more than 300 ° C, according to a further embodiment to a temperature of more than 400 ° C, and according to still a further embodiment to a temperature of heated more than 500 ° C. According to one embodiment the temperature is lower than 1200 ° C, according to a further temperature less than 1000 ° C chosen.
Um stabile Formkörper zu erhalten, wird die Wärmebehandlung bevorzugt für eine Dauer von zumindest 30 Minuten, gemäß einer weiteren Ausführungsform für eine Dauer von zumindest 60 Minuten gewählt. Gemäß einer Ausführungsform wird die Behandlungsdauer geringer als 5 Stunden gewählt.Around To obtain stable shaped bodies, is the heat treatment preferably for a period of at least 30 minutes, according to a another embodiment for a period of at least 60 minutes. According to one embodiment the duration of treatment is chosen to be less than 5 hours.
Wie bereits erläutert, kann das Adsorbens direkt zum rohen Biodiesel gegeben werden, wobei das Biodiesel bevorzugt gerührt wird. Die Menge des Adsorbens wird bevorzugt in einem Bereich von 0,05 bis 5 Gew.-% besonders bevorzugt 0,1 bis 2 Gew.-% gewählt. Die prozentualen Anteile des Adsorbens beziehen sich auf das Gewicht des rohen Biodiesels.As already explained, the adsorbent can go straight to raw Biodiesel be given, the biodiesel preferably stirred becomes. The amount of the adsorbent is preferably in a range of 0.05 to 5 wt .-% particularly preferably 0.1 to 2 wt .-% selected. The percentages of adsorbent are by weight of raw biodiesel.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Adsorbens in Form einer Säulenpackung bereitgestellt. Das rohe Biodiesel kann dann durch die Säulenpackung geleitet werden. Die Säulenpackung kann beispielsweise in Form einer Kartusche bereitgestellt werden. Bei der praktischen Durchführung kann das rohe Biodiesel dann so lange durch die Kartusche geleitet werden, bis die Adsorptionskapazität des in der Kartusche enthaltenen Adsorbens erschöpft ist. Die Kartusche kann dann einfach gegen eine neue Kartusche ausgetauscht werden. Die Kartusche kann dann verworfen werden, oder, soweit die abgetrennten Verunreinigungen einer anderen Verwendung zugeführt werden sollen oder die Kartusche wieder verwendet werden soll, können die auf dem Adsorbens gebundenen Verbindungen auch mit einem geeigneten Elutionsmittel eluiert werden.According to one In another embodiment, the adsorbent is in the form of a Column packing provided. The raw biodiesel can then be passed through the column packing. The column packing can be provided for example in the form of a cartridge. In practical implementation, the raw biodiesel then pass through the cartridge until the adsorption capacity of the adsorbent contained in the cartridge is exhausted. The cartridge can then easily replaced with a new cartridge become. The cartridge can then be discarded, or, as far as the separated contaminants fed to another use to be or the cartridge is to be used again the compounds bound on the adsorbent also with a suitable Eluents are eluted.
Wird das Adsorbens in Form einer Säulenpackung vorgesehen, wird das Adsorbens in Form größerer Körner bereitgestellt, um einen übermäßigen Druckabfall über die Säulenpackung hinweg zu verhindern.Becomes the adsorbent is provided in the form of a column packing the adsorbent in the form of larger grains provided an excessive Prevent pressure drop across the column packing.
Bei dieser Ausführungsform wird daher das Adsorbens bevorzugt in Form eines Granulats verwendet, welches einen Partikeldurchmes ser von mehr als 0,1 mm, insbesondere bevorzugt einen Partikeldurchmesser im Bereich von 0,2 bis 5 mm aufweist.at In this embodiment, therefore, the adsorbent is preferred used in the form of granules, which ser a particle diameter of more than 0.1 mm, particularly preferably a particle diameter in Range of 0.2 to 5 mm.
Um ein Verstopfen der Säule zu vermeiden, wird das rohe Biodiesel bevorzugt auf eine Temperatur oberhalb Raumtemperatur erwärmt, ehe es auf die Säule gegeben wird.Around To avoid clogging the column becomes the raw biodiesel preferably heated to a temperature above room temperature, before it is put on the column.
Der Einsatz des Adsorbens in Form einer Säule ermöglicht auch eine Regenerierung der Säule, z. B. mit Lösungsmitteln, wodurch die Säulenpackung mehrfach verwendet werden kann. Geeignete Regenerationsmittel sind beispielsweise Alkohole, Gemische aus Alkoholen und Alkanen oder chlorierten Kohlenwasserstoffen oder auch wässrige tensidhaltige Lösungen. Gegebenenfalls kann die Regenerierung auch in einem Gradienten durchgeführt werden, wobei das Biodiesel zunächst mit einem relativ unpolaren Lösungsmittel von der Säule gewaschen wird und dann zu einem polareren Lösungsmittel übergegangen wird, beispielsweise einem Alkohol, wie Methanol oder Ethanol, um die an das Adsorbens gebundenen Verunreinigungen, insbesondere Sterylglykoside, aus der Säule zu eluieren.The use of the adsorbent in the form of a column also allows regeneration of the column, for. As with solvents, whereby the column packing can be used several times. Suitable regenerants are, for example, alcohols, mixtures of alcohols and alkanes or chlorinated hydrocarbon substances or aqueous surfactant-containing solutions. Optionally, the regeneration may also be carried out in a gradient wherein the biodiesel is first washed with a relatively nonpolar solvent from the column and then transferred to a more polar solvent, for example an alcohol such as methanol or ethanol, around the impurities bound to the adsorbent , in particular sterylglycosides, to elute from the column.
Die
im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Adsorbentien
reagieren bevorzugt neutral bis leicht alkalisch. Eine Suspension
von 10 Gew.-% des Adsorbens in Wasser weist bevorzugt einen pH-Wert
im Bereich von 5 bis 9, besonders bevorzugt 6 bis 8,5 und insbesondere
bevorzugt im Bereich von 6,5 bis 8 auf. Der pH-Wert wird mit Hilfe
einer pH-Elektrode gemäß
Eine weitere Steigerung der Aktivität des Adsorbens lässt sich gemäß einer Ausführungsform erreichen, wenn das Adsorbens vorgetrocknet wird. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Adsorbens einen Wassergehalt von weniger als 5 Gew.-%, gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Wassergehalt von weniger als 3 Gew.-% und gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Wassergehalt von weniger als 2 Gew.-% auf.A further increase the activity of the adsorbent leaves reach according to an embodiment, when the adsorbent is pre-dried. According to one Embodiment of the invention, the adsorbent a Water content of less than 5 wt .-%, according to a Another embodiment, a water content of less as 3 wt .-% and according to another embodiment a water content of less than 2 wt .-% on.
Es kann auch vorteilhaft sein, das Adsorbens auf eine höhere Temperatur zu erhitzen, um physikalisch gebundenes Wasser zu entfernen. Dazu kann gemäß einer Ausführungsform das Adsorbens auf eine Temperatur von mehr als 600°C erhitzt werden. Gemäß einer Ausführungsform wird die Temperatur geringer als 1000°C gewählt. Durch eine solche Behandlung kann beispielsweise bei Boehmit zunächst das oberflächlich gebundene Wasser entfernt werden und das Hydrat in eine Oxidphase überführt werden.It may also be advantageous, the adsorbent to a higher To heat temperature to remove physically bound water. For this purpose, according to one embodiment the adsorbent heated to a temperature of more than 600 ° C. become. According to one embodiment the temperature is chosen lower than 1000 ° C. By Such a treatment can be used, for example, in boehmite first the superficially bound water will be removed and the hydrate are converted into an oxide phase.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch besonders für die Entfernung von Glykosiden aus Biodiesel. Wie bereits erläutert, eignet sich das Verfahren insbesondere für die Nachreinigung von bereits vorgereinigtem Biodiesel. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Glykoside aus dem Biodiesel entfernen, wenn diese in nur sehr geringen Mengen im Biodiesel enthalten sind. Bei dieser Ausführungsform wird ein an sich also schon sehr reines Biodiesel einer Nachreinigung unterzogen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das rohe Biodiesel daher einen Glykosidgehalt von weniger als 5.000 ppmw, besonders bevorzugt weniger als 2.000 ppmw, insbesondere bevorzugt weniger als 500 ppmw auf. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für die Entfernung sehr geringer Mengen an Glykosiden, insbesondere Sterylglykosiden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das rohe Biodiesel daher einen Glykosidgehalt von weniger als 100 ppmw, weiter bevorzugt weniger als 80 ppmw, besonders bevorzugt weniger als 50 ppmw auf. Gemäß einer Ausführungsform weist das rohe Biodiesel einen Glykosidgehalt von mehr als 10 ppmw, gemäß einer weiteren Ausführungsform von mehr als 20 ppmw auf.The inventive method is also particularly suitable for the removal of glycosides from biodiesel. As already explained, the method is particularly suitable for the post-purification of pre-cleaned biodiesel. With the Processes according to the invention can be glycosides remove it from the biodiesel if these are in very small quantities contained in biodiesel. In this embodiment becomes a very pure Biodiesel after cleaning subjected. According to a preferred embodiment Therefore, the crude biodiesel has a glycoside content of less as 5,000 ppmw, more preferably less than 2,000 ppmw, in particular preferably less than 500 ppmw. The invention Method is very suitable especially for the removal small amounts of glycosides, especially Sterylglykosiden. According to one preferred embodiment, therefore, the crude biodiesel a glycoside content of less than 100 ppmw, more preferred less than 80 ppmw, more preferably less than 50 ppmw. According to one embodiment, the raw biodiesel has a glycoside content greater than 10 ppmw, according to a further embodiment of more than 20 ppmw.
Unter Glykosiden werden allgemein Verbindungen aus Kohlenhydraten und Aglykone verstanden. Als Kohlenhydrate können sowohl Mono- als auch Oligosaccharide in den Glykosiden enthalten sein. Als Aglykone können an sich alle Verbindungen wirken, die unter Ausbildung einer glykosidischen Bindung mit dem Kohlenhydrat reagieren können. Das Aglykon kann dabei sowohl α- als auch β-glykosidisch gebunden sein. Als Kohlenhydrate können sowohl Aldosen als auch Ketosen enthalten sein, die sowohl als 5- als auch als 6-Ringe, also als Furanoside oder Pyranoside, vorliegen können.Under Glycosides are commonly compounds of carbohydrates and Aglykone understood. As carbohydrates, both mono- as well as oligosaccharides may be contained in the glycosides. As Aglykone can In itself, all compounds act to form a glycosidic Binding can react with the carbohydrate. The aglycone can bind both α- and β-glycosidic be. As carbohydrates can be both aldoses and Ketoses may be present as both 5 and 6 rings, so as furanosides or pyranosides.
Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Abtrennung von Sterylglykosiden aus rohem Biodiesel. Sterylglykoside sind Glykoside, welche Sterine als Aglykon umfassen. Sterine sind stickstofffreie, polyzyklische, hydroaromatische Verbindungen, insbesondere Derivate des Guanans bzw. des Perhydro-1H-cyclopenta-[α]-phenanthrens. Beispiele für Sterylglykoside sind Stiosteryl-, Stigmasterol- oder Campesterol-β-glykosid. Bevorzugt liegen die Sterylglykoside in Form eines Glykosids vor.Especially the method according to the invention is suitable for Separation of sterol glycosides from crude biodiesel. Sterylglykoside are glycosides which include sterols as aglycone. Sterols are nitrogen-free, polycyclic, hydroaromatic compounds, in particular Derivatives of guanan or perhydro-1H-cyclopenta [α] phenanthrene. Examples of sterol glycosides are stiosteryl, stigmasterol or campesterol-β-glycoside. Preferably, the Sterylglykoside in the form of a glycoside.
Die Glykoside, insbesondere Sterylglykoside, liegen bevorzugt in nicht acylierter Form vor. Durch die polaren Hydroxygruppen des Saccharids weisen die Glykoside, insbesondere Sterylglykoside, eine sehr schlechte Löslichkeit im Biodiesel auf. Sie bilden daher sehr leicht einen schwer löslichen Niederschlag im Biodiesel aus. Wie bereits erläutert, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere für die Reinigung von Biodiesel, welches noch geringe Verunreinigungen durch Glykoside, insbesondere Sterylglykoside, aufweist. Diese liegen als sehr feiner Niederschlag vor.The Glycosides, in particular steryl glycosides, are preferably not in acylated form. By the polar hydroxy groups of the saccharide have the glycosides, especially Sterylglykoside, a very bad Solubility in biodiesel. They therefore form very easily a poorly soluble precipitate in biodiesel. As already explained, the invention is suitable Method especially for the purification of biodiesel, which still low levels of contamination by glycosides, in particular Sterylglykoside, has. These are a very fine precipitate in front.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das rohe Biodiesel daher das zumindest eine Glykosid, insbesondere Sterylglykosid, im Form eines feinteiligen Niederschlags, wobei die mittlere Partikelgröße des Niederschlags (D50) gemäß einer Ausführungsform kleiner als 200 μm, bevorzugt kleiner als 100 μm ist. Vorzugsweise liegt die Partikelgröße des Niederschlags im Bereich von 10 bis 100 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 20 μm. Die mittlere Partikelgröße wird bei Raumtemperatur (20°C) beispielsweise durch Laserbeugung bestimmt.According to one embodiment of the method, the crude biodiesel therefore comprises the at least one glycoside, in particular steryl glycoside, in the form of a finely divided precipitate, wherein the mean particle size of the precipitate (D 50 ) according to an embodiment is less than 200 μm, preferably less than 100 μm. Preferably, the particle size of the precipitate is in the range of 10 to 100 microns, especially before given in the range of 10 to 20 microns. The mean particle size is determined at room temperature (20 ° C), for example by laser diffraction.
Das Glykosid, insbesondere Sterylglykosid, fällt in Form von Kristallagglomeraten aus, wobei die Agglomerate bei Betrachtung unter dem Mikroskop eine amorphe Struktur aus gelartig locker miteinander verbundenen Kristalliten zeigen. Diese Agglomerate bestehen meist nicht aus reinem Glykosid, insbesondere Sterylglykosid, sondern enthalten noch Fettsäureester, die am Niederschlag adsorbiert sind.The Glycoside, especially Sterylglykosid, falls in the form of Crystal agglomerates, the agglomerates when viewed Under the microscope, an amorphous structure of gel-like loose together connected crystallites show. These agglomerates usually exist not of pure glycoside, especially steryl glycoside, but still contain fatty acid ester, which adsorbs on the precipitate are.
Die erfindungsgemäßen Adsorbentien sind auch zur Abreichung von Glykosiden tierischen Ursprungs geeignet, die noch im Biodiesel enthalten sind. Verunreinigungen durch Glykoside tierischen Ursprungs treten im Biodiesel auf, wenn als Rohstoff tierische Fette eingesetzt werden. Diese tierischen Fette enthalten Cholesterylglyceride, die im Biodiesel zu ähnlichen Problemen führen können, wie bei den Sterylglykosiden pflanzlichen Ursprungs beschrieben.The Adsorbents of the invention are also for administration of glycosides of animal origin that are still in biodiesel are included. Contaminants by glycosides of animal origin occur in biodiesel when used as a raw material animal fats become. These animal fats contain cholesterylglycerides, which in biodiesel can cause similar problems as described for the sterylglycosides of plant origin.
Das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Adsorbens hat eine hohe Adsorptionskapazität, insbesondere für Mono-, Di- und Triglyceride, sowie Fettsäureseifen und Glykoside. Wird das Verfahren für eine Nachreinigung eines Biodiesels verwendet, das lediglich geringe Mengen an Verunreinigungen enthält, ist es ausreichend, wenn nur geringe Menge des Adsorbens zum rohen Biodiesel gegeben werden. Das Adsorbens lässt sich nach Behandlung recht einfach, beispielsweise durch Filtration, wieder aus dem gereinigten Biodiesel abtrennen. Gemäß einer Ausführungsform wird das Adsorbens in einem Anteil von weniger als 5 Gew.-%, bezogen auf das rohe Biodiesel, zugegeben. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Adsorbens in einem Anteil von weniger als 3 Gew.-% gemäß einer weiteren Ausführungsform in einem Anteil von weniger als 2 Gew.-% zugegeben. Um eine ausreichende Reinigungswirkung zu erzielen, wird das Adsorbens gemäß einer Ausführungsform in einem Anteil von mehr als 0,2 Gew.-% gemäß einer weiteren Ausführungsform in einem Anteil von mehr als 0,5 Gew.-% zum rohen Biodiesel gegeben.The Adsorbent used in the process according to the invention has a high adsorption capacity, especially for Mono-, di- and triglycerides, as well as fatty acid soaps and Glycosides. If the process for a post-cleaning a Biodiesels uses only small amounts of impurities contains, it is sufficient if only small amount of Adsorbent be given to the raw biodiesel. The adsorbent leaves after treatment quite simple, for example by filtration, remove again from the cleaned biodiesel. According to one Embodiment, the adsorbent in a proportion of less than 5% by weight, based on the crude biodiesel. According to another embodiment For example, the adsorbent is present in a proportion of less than 3% by weight according to a another embodiment in a proportion of less than 2 wt .-% added. In order to achieve a sufficient cleaning effect, The adsorbent according to one embodiment in a proportion of more than 0.2 wt .-% according to a another embodiment in a proportion of more than 0.5 Wt .-% added to the raw biodiesel.
Wie bereits oben erläutert, enthält das rohe Biodiesel nach der Alkoholyse noch relativ große Mengen an Verunreinigungen, wenn die Umesterung unter Verwendung von Ethanol durchgeführt wird. Wegen der hohen Bindekapazität des im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Adsorbens eignet sich dieses daher insbesondere für ein Biodiesel, welches im Wesentlichen aus Fettsäureethylestern aufgebaut ist.As already explained above, contains the crude biodiesel after alcoholysis still relatively large amounts of impurities, when the transesterification is carried out using ethanol becomes. Because of the high binding capacity of the inventive This method is therefore particularly suitable for the adsorbent used for a biodiesel consisting essentially of fatty acid ethyl esters is constructed.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:The The invention will be further described by way of example and with reference to the accompanying drawings. Showing:
Die physikalischen Eigenschaften des Adsorbens wurden mit den folgenden Verfahren bestimmt:The Physical properties of the adsorbent were with the following Method determines:
BET-Oberfläche/Porenvolumen nach BJH und BET:BET surface area / pore volume after BJH and BET:
Die Oberfläche und das Porenvolumen wurden mit einem vollautomatischen Stickstoffporosimeter der Firma Micromeritics Typ ASAP 2010 bestimmt.The Surface and pore volume were combined with a fully automatic Nitrogen porosimeter Micromeritics type ASAP 2010 determined.
Die Probe wird im Hochvakuum auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff abgekühlt. Anschließend wird kontinuierlich Stick stoff in die Probenkammern dosiert. Durch die Erfassung der adsorbierten Gasmenge als Funktion des Druckes wird bei konstanter Temperatur eine Adsorptionsisotherme ermittelt. In einem Druckausgleich wird das Analysengas schrittweise entfernt und eine Desorptionsisotherme aufgenommen.The Sample is heated to the temperature of liquid under high vacuum Nitrogen cooled. Subsequently, it becomes continuous Stick dosed substance in the sample chambers. By capturing the adsorbed amount of gas as a function of pressure becomes more constant Temperature determined an adsorption isotherm. In a pressure equalization the analysis gas is gradually removed and a desorption isotherm added.
Zur
Ermittlung der spezifischen Oberfläche und der Porosität
nach der BET-Theorie werden die Daten gemäß
Das
Porenvolumen wird ferner aus den Messdaten unter Anwendung der BJH-Methode
ermittelt (
Wassergehalt:Water content:
Der
Wassergehalt der Produkte bei 105°C wird unter Verwendung
der Methode
Glühverlust:Loss on ignition:
In einem geglühten gewogenen Porzellantiegel mit Deckel wird ca. 1 g getrocknete Probe auf 0,1 mg genau eingewogen und 2 h lang bei 1000°C im Muffelofen geglüht. Danach wird der Tiegel im Exsikkator abgekühlt und ausgewogen.In a annealed weighed porcelain crucible with lid will Approximately 1 g of dried sample weighed to the nearest 0.1 mg and for 2 h annealed at 1000 ° C in a muffle furnace. After that will the crucible in the desiccator cooled and balanced.
Bestimmung des TrockensiebrückstandesDetermination of dry residue
Etwa 50 g des zu untersuchenden lufttrockenen Tonmaterials werden auf einem Sieb der entsprechenden Maschenweite eingewogen. Das Sieb wird an einen Staubsauger angeschlossen, der über ein unter dem Siebboden kreisenden Saugschlitz alle Anteile, die feiner als das Sieb sind, durch das Sieb heraussaugt. Das Sieb wird mit einem Plastikdeckel abgedeckt und der Staubsauger eingeschaltet. Nach 5 Minuten wird der Staubsauger abgeschaltet und die Menge der auf dem Sieb verbliebenen gröberen Anteile durch Differenzwägung ermittelt.Approximately 50 g of the examined air-dry clay material on weighing a sieve of the appropriate mesh size. The sieve is connected to a vacuum cleaner, which has an under the sieve bottom circular suction slot all shares, the finer than the strainer are sucked out through the strainer. The sieve comes with a Covered plastic lid and turned on the vacuum cleaner. To 5 minutes, the vacuum cleaner is turned off and the amount of up the coarser portions remaining by sieving by differential weighing determined.
Bestimmung des SchüttgewichtsDetermination of bulk density
Ein bei der 1000 ml Markierung abgeschnittener Messzylinder wird gewogen. Dann wird die zu untersuchende Probe mittels eines Pulvertrichters so in einem Zug in den Messzylinder eingefüllt, dass sich oberhalb des Abschlusses des Messzylinders ein Schüttkegel ausbildet. Der Schüttkegel wird mit Hilfe eines Lineals, das über die Öffnung des Messzylinders geführt wird, abgestreift und der gefüllte Messzylinder erneut gewogen. Die Differenz entspricht dem Schüttgewicht.One at the 1000 ml mark truncated graduated cylinder is weighed. Then the sample to be examined is determined by means of a powder funnel so filled in the measuring cylinder in a train that above the completion of the measuring cylinder a cone of material formed. The pour cone is made with the help of a ruler, that passed over the opening of the measuring cylinder is stripped off and the filled measuring cylinder again weighed. The difference corresponds to the bulk density.
Bestimmung von Glycerin und Glyceriden im BiodieselDetermination of glycerol and Glycerides in biodiesel
Die
Bestimmung des Gehalts an Glycerin und Glyceriden im Biodiesel wurde
nach
Bestimmung der Sterylglykoside mit GC-MS:Determination of Sterylglycosides with GC-MS:
Für die Bestimmung der Sterylglykoside wurde eine von der Fa. ASG Analytik-Service Gesellschaft mbH, Trentiner Ring 30, 86356 Neusäß entwickelte GC-MS-Methode eingesetzt. Dabei wurde wie folgt vorgegangen: For The determination of the steryl glycosides was carried out by the company ASG Analytik-Service Gesellschaft mbH, Trentiner Ring 30, 86356 Neusäß developed GC-MS method used. The procedure was as follows:
1. Anreicherung der Sterylglucoside1. Enrichment of Sterylglucoside
Zur Anreicherung der Sterylglycoside wurde entsprechend dem IP 387/97 Filter Blocking Tendency (FBT-Test) eine definierte Menge des zu untersuchenden rohen Biodiesels durch ein 1,6 μm Glasfiberfilter filtriert. Für einen vollständigen Test werden ca. 300 mL Biodiesel benötigt.to Enrichment of the steryl glycosides was according to the IP 387/97 Filter Blocking Tendency (FBT test) a defined amount of to examining raw biodiesel through a 1.6 μm glass fiber filter filtered. For a complete test will be about 300 mL biodiesel needed.
Der Filter wurde anschließend zunächst mit 4 mL Hexan extrahiert und dann die Sterylglycoside mit 1 ml Pyridin aus dem Filter gewaschen. Zur Probe werden 100 μL MSTFA (N-Methyl-N-(trimethylsilyl)trifluoroacetamid) als Silylierungsreagenz und 50 μL Tricaprinlösung (71.3 mg Tricaprin auf 10 mL Pyridin) gegeben. Die Mischung wurde 20 min bei 60°C stehen gelassen und dann 7 mL Hexan zugegeben. Die Mischung wird über einen 0,45 μm Spritzenfilter filtriert. Für die Messungen wurden jeweils 1 μL der Lösung ins GC/MS-System injiziert.Of the Filter was then first with 4 mL of hexane extracted and then the Sterylglycoside with 1 ml of pyridine from the Filter washed. Sample 100 μL of MSTFA (N-methyl-N- (trimethylsilyl) trifluoroacetamide) as silylation reagent and 50 μL tricaprin solution (71.3 mg tricaprin to 10 mL pyridine). The mixture was Allowed to stand for 20 min at 60 ° C and then added 7 mL of hexane. The mixture is passed through a 0.45 μm syringe filter filtered. For the measurements in each case 1 μL the solution injected into the GC / MS system.
2. Kalibrationsstandards2. Calibration standards
Die Quantifizierung der Sterylglucoside erfolgte durch Vergleich mit einer Kalibrationskurve.The Quantification of the sterylglucosides was carried out by comparison with a calibration curve.
Dazu wurde eine Stammlösung einer reinen Sterylglucosidmischung in Pyridin hergestellt, deren Konzentration im Bereich von ca. 50 mg/10 mL eingestellt war. Es wurden definierte Volumina der Stammlösung abgemessen und mit 100 μL MSTFA sowie 50 μL Tricaprinlösung versetzt. Die Mischung wurde 20 Minuten bei 60°C stehen gelassen und nach Zugabe von 8 mL Hexan durch ein 0,45 μm Spritzenfilter filtriert. Für die Messungen wurden jeweils 1 μL der Lösung ins GC/MS-System injiziert. Aus den Intensitäten der MS-Signale wurde in Abhängigkeit von der eingespritzten Probenmenge eine Kalibrationskurve erstellt.For this purpose, a stock solution of a pure Sterylglucosidmischung was prepared in pyridine, the concentration was set in the range of about 50 mg / 10 mL. There were defined volumes of stock solution measured and mixed with 100 μL MSTFA and 50 μL tricaprin solution. The mixture was allowed to stand for 20 minutes at 60 ° C and filtered after addition of 8 mL of hexane through a 0.45 micron syringe filter. For the measurements, 1 μL each of the solution was injected into the GC / MS system. From the intensities of the MS signals, a calibration curve was created as a function of the injected sample quantity.
3. Messung am GC/MS3. Measurement on GC / MS
3.1
Bedingungen GC
4. Auswertung4. Evaluation
Die in den Proben enthaltene Menge an Sterylglucosiden wurde durch Vergleich der Intensität der MS-Signale mit der Kalibrationskurve ermittelt.The The amount of sterylglucosides contained in the samples was determined by comparison the intensity of the MS signals with the calibration curve determined.
Verwendete Adsorbentien:Adsorbents used:
Für die Reinigung von rohem Biodiesel wurden verschiedene kommerziell erhältliche Alumosilikate verwendet. Diese sind unter den Bezeichnungen Siral® 5, Siral® 30, Siral® 40 erhältlich. Ferner wurde ein Boehmit getestet, welcher unter der Bezeichnung Pural® SCC 150 vertrieben wird. Als weiteres Adsorptionsmittel wurden Aluminiumoxide verwendet, welche unter der Bezeichnung Puralox® angeboten werden. Diese Adsorbentien wurden von der Sasol Germany GmbH, Ankelmannsplatz 1, 20537 Hamburg, DE, bezogen. Als Vergleich wurde ein kommerziell erhältlicher Calciumbentonit (Calcigel®, Süd-Chemie AG, München, DE), sowie ein kommerziell erhältliches synthetisches Magnesiumsilikat (Magnesol®, The Dallas Corp., Dallas, USA) eingesetzt.For the purification of crude biodiesel, various commercially available aluminosilicates were used. These are available under the designations ® Siral 5, Siral 30 ®, ® Siral 40th Furthermore, a boehmite was tested, which is sold under the name Pural ® SCC 150. As a further adsorbent aluminas were used, which are offered under the name Puralox ® . These adsorbents were purchased from Sasol Germany GmbH, Ankelmannsplatz 1, 20537 Hamburg, DE. As a comparison, a commercially available calcium bentonite was (calcigel ®, Süd-Chemie AG, Munich, DE), as well as a commercially available synthetic magnesium silicate (Magnesol ®, The Dallas Corp., Dallas, USA).
Für
die untersuchten Adsorbentien werden im Weiteren die folgenden Bezeichnungen
gewählt:
Die Eigenschaften der Adsorbentien sind in Tabelle 1 zusammengefasst The properties of the adsorbents are summarized in Table 1
Beispiel 1: Entfernung von Sterylglykosiden aus SojabiodieselExample 1: Removal of Steryl Glycosides from soyabiodiesel
Für die Untersuchungen wurde ein aus Sojaöl hergestellter Biodiesel (Methylester) verwendet. Das rohe Biodiesel wies einen Gehalt an nicht acylierten Sterylglykosiden von 49 ppm auf.For the research was a biodiesel made from soybean oil (Methyl ester) used. The raw biodiesel had a content non-acylated steryl glycosides of 49 ppm.
Zu jeweils etwa 500 bis 800 g des rohen Biodiesels wurde unter Rühren jeweils 1 Gew.-% Adsorbens zugegeben. Die Probe wurde für 20 Minuten bei Raumtemperatur gerührt und dann das Adsorbens durch Filtration durch ein Papierfilter abgetrennt. Das Filtrat wurde direkt für die Quantifizierung der Sterylglykoside verwendet.To About 500 to 800 g each of the crude biodiesel was stirred 1 wt .-% adsorbent added. The sample was for Stirred for 20 minutes at room temperature and then the adsorbent separated by filtration through a paper filter. The filtrate was directly for the quantification of sterylglycosides used.
Der
nach Reinigung ermittelte Gehalt an Sterylglykosiden ist für
die durchgeführten Versuche in Tabelle 2 zusammengefasst. Tabelle 2: Sterylglykosidgehalt in Biodiesel
(Sojaöl) nach Reinigung mit verschiedenen Adsorbentien
(1 Gew.-% bezogen auf das Biodiesel)
Mit den erfindungsgemäß eingesetzten Adsorbentien 1–6 konnte der Sterylglykosidgehalt unter die Nachweisgrenze abgesenkt werden. Mit Boehmit gelingt eine deutliche Abreicherung des rohen Biodiesels an Sterylglykosiden. Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt also die gleiche Leistungsfähigkeit wie das bereits im Stand der Technik als Adsorbens eingesetzte Magnesiumsilikat (Magnesol®). Der als Vergleich verwendete Calciumbentonit zeigt dagegen nur eine geringe Leistungsfähigkeit.With the adsorbents 1-6 used according to the invention, the steryl glycoside content could be lowered below the detection limit. With boehmite a significant depletion of the crude biodiesel of steryl glycosides succeeds. Thus, the method according to the invention shows the same performance as the magnesium silicate used already in the art as an adsorbent (Magnesol ®). By contrast, the calcium bentonite used as a comparison shows only a low performance.
Um
die Wirksamkeit der Adsorbentien zur Entfernung von Sterylglycosiden
weiter zu charakterisieren, wurde deren Konzentration schrittweise
erniedrigt. Als Vergleich wurde eine Probe des rohen Biodiesels
mit Magnesol® gereinigt. Das Adsorbens
wurde jeweils in einer Menge von 0,5 Gew.-%, 0,2 Gew.-% und 0,04 Gew.-%
zugegeben. Die Reinigung wurde wie oben beschrieben durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefasst. Tabelle 3: Sterylglykosidgehalt in Biodiesel
(Sojaöl) nach Reinigung mit verschiedenen Adsorbentien
bei verschiedenen Konzentrationen
Bei einer Menge von 0,5 Gew.-% Adsorbens wird mit allen Adsorbentien eine deutliche Verringerung der Sterylglycosidkonzentration erreicht. Wird die zugegebene Menge auf 0,04 Gew.-% verringert, wird mit dem Adsorbens 3 noch eine deutliche Verringerung der Sterylglycosidkonzentration erreicht, während bei Magnesol® keine wesentliche Verringerung mehr beobachtet wird.With an amount of 0.5 wt .-% adsorbent is achieved with all adsorbents a significant reduction in Sterylglycosidkonzentration. If the added amount is reduced to 0.04 wt .-%, with the adsorbent 3 is still a significant reduction in Sterylglycosidkonzentration achieved, while Magnesol ® no significant reduction is observed.
Beispiel 2: Entfernung von Monoglyceriden aus EthylbiodieselExample 2: Removal of monoglycerides from ethyl biodiesel
Für
die Untersuchung wurde ein aus Sojaöl gewonnener Ethylbiodiesel
eingesetzt, der einen Monoglyceridgehalt von 1,92 Gew.-% aufwies,
bestimmt nach
100
ml Biodiesel wurden auf 55°C erwärmt, jeweils
mit 7 Gew.-% des Adsorbens versetzt und für 45 Minuten
bei dieser Temperatur mit einem Magnetrührer gerührt.
Anschließend wurde die Probe über einen Spritzen-Vorfilter
filtriert. Der Gehalt an Monoglyceriden im Filtrat wurde nach
In
einer ersten Versuchsreihe wurden die Adsorbentien ohne Vortrocknung
eingesetzt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 sowie
Bei Verwendung aluminiumoxidhaltiger Adsorbentien wird eine deutliche Verringerung des Monoglyceridgehalts erreicht. Diese übertrifft die Leistungsfähigkeit von Magnesol® sowie Calciumbentonit.When using alumina adsorbents a significant reduction in monoglyceride content is achieved. This exceeds the performance of Magnesol ® and Calciumbentonite.
Beispiel 3: Entfernung von Monoglyceriden aus Ethylbiodiesel mit vorgetrockneten AdsorbentienExample 3: Removal of monoglycerides from ethylbiodiesel with pre-dried adsorbents
Beispiel
2 wurde wiederholt, wobei jedoch die Adsorbentien zuvor für
45 Minuten bei 55°C im Trockenschrank getrocknet wurden.
Der Wassergehalt betrug nach dem Trocknen für alle Adsorbentien
weniger als 2 Gew.-%. Anschließend wurde die Ethylbiodieselprobe
mit den getrockneten Adsorbentien in der oben beschriebenen Weise
behandelt. Der im Filtrat ermittelte Gehalt an Monoglyceriden ist
in Tabelle 4 zusammengefasst und in
Durch die Vortrocknung der Adsorbentien kann eine weitere Verbesserung der Adsorptionsleistung erzielt werden. Die SiO2-haltigen Aluminiumoxide vom Siraltyp (Adsorbens 1, 2 und 3) zeigen dabei die höchste Wirksamkeit. Rechnet man die gebundene Menge an Monoglycerid in eine Bindekapazität um, so gelangt man auf 16,7 Gew.-% Monoglycerid für Adsorbens 3. Die Adsorbentien lassen sich somit sehr gut zur Entfernung von Monoglyceriden aus Biodiesel einsetzen.By predrying the adsorbents, a further improvement of the adsorption performance can be achieved. The SiO 2 -containing aluminum oxides from Siraltyp (adsorbent 1, 2 and 3) show the highest efficiency thereby. If the bound amount of monoglyceride is converted into a binding capacity, the result is 16.7% by weight of monoglyceride for adsorbent 3. The adsorbents can thus be used very well for removing monoglycerides from biodiesel.
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