DE102009006921A1

DE102009006921A1 - Verfahren, Anlage und Mittel zur Vermeidung von Sterolglycoside enthaltenden Ausfällungen bei der Herstellung von Fettsäurealkylestern

Info

Publication number: DE102009006921A1
Application number: DE102009006921A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr. Bönsch; Eckhard Dr. Seidel; Helmut Saft; Ute Dr. Raab; Norbert Palauschek; Manfred Hoffmann
Original assignee: Lurgi GmbH
Current assignee: Air Liquide Global E&C Solutions Germany GmbH
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2010-08-05

Abstract

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Fettsäurealkylestern durch Umesterung von Fetten und Ölen mit Alkylalkoholen in wenigstens einer Umsetzungsstufe, bestehend aus einem Mischreaktor, in welchem die Fette und Öle mit den Alkylalkoholen und einem Katalysator gemischt werden, und einem Abscheider, in welchem die erhaltene Mischung in eine leichte, esterreiche Phase und eine schwere, glycerinreiche Phase aufgetrennt wird, wobei man anschließend aus der leichten, esterreichen Phase Fettsäurealkylester separiert. Um bei der Herstellung von Biodiesel das Auftreten von Feststoffausfällungen in der Produktionsanlage und im Endprodukt zu vermeiden, wird das Fett oder Öl und/oder der durch Umesterung erzeugte Rohalkylester und/oder ein nach Abtrennung von Nebenprodukten erhaltenes Biodiesel-Endprodukt in innigen Kontakt mit einem Mittel gebracht, das einen oder mehrere Alkohole mit mindestens zwei Hydroxylgruppen mit geringer Löslichkeit in unpolaren flüssigen Phasen enthält.

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Fettsäurealkylestern durch Umesterung von Fetten und Ölen mit Alkylalkoholen in wenigstens einer Umsetzungsstufe bestehend aus einem Mischreaktor, in welchem die Fette und Öle mit den Alkylalkoholen und einem Katalysator gemischt werden, und einem Abscheider, in welchem die erhaltene Mischung in eine leichte, esterreiche Phase und eine schwere, glycerinreiche Phase aufgetrennt wird, wobei man anschließend aus der leichten, esterreichen Phase Fettsäurealkylester separiert.
Verfahren zur Umwandlung von pflanzlichen Ölen oder tierischen Fetten in Brennstoffe durch Umesterung der an Glycerin gebundenen Fettsäuren (Triglyceride) mit kurzkettigen Alkoholen, wie bspw. Methanol, sind bekannt. So wird in der FR 996 608 die Umesterung von Palmöl mit Methanol oder Ethanol in Anwesenheit einer starken anorganischen Säure, wie Salzsäure oder Schwefelsäure, als Katalysator zum Zwecke der Brennstoffherstellung beschrieben.
Die FR 2 560 210 beschreibt die Herstellung eines Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder Butylesters von Fettsäuren aus pflanzlichen Ölen oder tierischen Fetten und die Verwendung des Produktes als Dieselkraftstoff. Die leichte, unpolare, den Fettsäureester enthaltende Phase wird von der schweren, polaren, Glycerin enthaltenden Phase getrennt. Zur Verbesserung der Verbrennungseigenschaften wird die Produktphase mit einem Adsorbens behandelt.
Bei dem in der WO 87/07632 A1 beschriebenen Verfahren erfolgt die Produktion von Biotreibstoff ausgehend von Triglyceriden in einem zweistufigen Prozess, wo zunächst eine Roh-Triglyceride enthaltende Substanz mit einem Alkanol in Gegenwart eines Katalysators reagiert, um die in der Roh-Triglyceride enthal tenden Substanz enthaltenen Fettsäuren in ihre Alkylester umzuwandeln. Das Produkt des ersten Prozessschrittes wird mit einem wässrigen Waschmittel unter Bildung eines organischen Zweiphasensystems gewaschen, wobei der Katalysator aus der Reaktionsmischung in die wässrige Phase überführt wird.
Ein modernes Verfahren zur Herstellung von Fettsäure-Methylester oder Fettsäure-Ethylester und Glycerin durch Umesterung von Fetten oder Ölen ist in der EP 0 532 767 B1 beschrieben. Bei diesem Verfahren erfolgt die Umsetzung des Öls oder Fettes mit Methanol oder Ethanol und einem alkalischen Katalysator in flüssiger Phase zu den Produkten Fettsäure-Methylester oder Fettsäure-Ethylester und Glycerin, die getrennt gewonnen werden und Wertprodukte des Prozesses darstellen. Der Prozess arbeitet mit mindestens zwei Umsetzungsstufen, wobei jede Umsetzungsstufe aus einem ein- oder mehrstufigen Mischreaktor und einen Abscheider zur Abtrennung einer leichten, esterreichen Phase und einer schweren, glycerinreichen Phase enthält. Die im Abscheider der zweiten bis letzten Umsetzungsstufe gewonnene schwere Phase wird mindestens teilweise zum Mischreaktor der ersten Umsetzungsstufe zurückgeführt. Die Esterprodukte des Prozesses stellen nach Aufarbeitung und Reinigung als sogenannter Biodiesel ein marktfähiges Produkt dar.
Es ist bekannt, dass die Verwendung bestimmter pflanzlicher Öle, insbesondere aus kostenoptimierten Ölaufarbeitungen, bei der Umwandlung zu Fettsäure-Methylester oder Fettsäure-Ethylester (Biodiesel) zu Feststoffausfällungen beim Herstellungsprozess oder bei der nachfolgenden Lagerung des Produktes bei kalten Umgebungstemperaturen führen kann. Ausgeprägt ist dieses Verhalten bspw. bei der Verwendung von Sojaöl oder Palmöl zu beobachten. Bei der Verarbeitung solcher Öle ist daher ein erhöhter Wartungsaufwand für die Produktionsanlage erforderlich. Außerdem ist die Verfügbarkeit und damit die Produktivität der Produktionsanlage eingeschränkt, da sie zur Wartung und Beseitigung der Feststoffausfällungen außer Betrieb genommen werden muss. Die Ausfällungen können durch mechanische Verfahren, wie Filtration oder Zentrifugation, abgetrennt werden.
Verantwortlich für die Entstehung der Ausfällungen sind sogenannte Sterolglycoside (SG), bei denen es sich um verbreitete pflanzliche Inhaltsstoffe handelt, die aus der Verbindung eines Zuckers (Glucose) mit einem Phytosterin resultieren. Phytosterine sind pflanzliche Hormone und stellen Bestandteile von pflanzlichen Zellmembranen dar. Bekannte Vertreter sind Stigmasterol oder Campesterol, deren Strukturformen in 1a bzw. 1b dargestellt sind. Ergänzend wird auf die US 4 112 218 verwiesen.
In der WO 2007/076163 A2 wird die Zugabe eines Adsorbens oder Filtrationshilfsmittels zur Abtrennung der Feststoffausfällungen aus Biodiesel und dessen nachfolgende Entfernung mittels Filtration oder Zentrifugation beschrieben. Diese Behandlung ist jedoch in einfacher Weise nur für das fertige Biodieselprodukt möglich. Die Beseitigung von bereits in der Produktionsanlage aufgetretene Ausfällungen kann durch diese Maßnahme nur unter großem Aufwand erfolgen. Aus der WO 2007/076163 A2 ist es auch bekannt, Biodiesel in Kontakt mit einer Komponente zu bringen, welche Sterolglycoside aus dem Biodiesel entfernen kann. Als Komponenten hierfür werden Adsorbentien, Filtermittel, Borsäure, Seifen, Saccharose, Zucker, Glucose, Natriumchlorid, Zitronensäure, Magnesiumsilikat, Ton, Kieselerde, Lecithin, Proteine, Kohlenstoff, Zellulose, Lösungen mit Borsäure oder Silicahydrogel vorgeschlagen. Die vorgeschlagenen Komponenten sind jedoch nur in unzureichendem Maße in der Lage, durch Sterolglycoside bedingte Ausfällungen in Lösung zu bringen und zu beseitigen. Zudem kann durch die Behandlung des Endproduktes Biodiesel das oben beschriebene Problem von Ausfällungen in der Produktionsanlage nicht beseitigt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei der Herstellung von Biodiesel das Auftreten von Feststoffausfällungen in der Produktionsanlage und im Endprodukt zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen dadurch gelöst, dass das Fett oder Öl und/oder der durch Umesterung erzeugte Rohalkylester und/oder ein nach Abtrennung von Nebenprodukten erhaltenes Biodiesel-Endprodukt in innigen Kontakt mit einem Mittel gebracht wird, das einen oder mehrere Alkohole mit mindestens zwei Hydroxylgruppen mit geringer Löslichkeit in unpolaren flüssigen Phasen enthält. Die die Feststoffausfällungen verursachenden Verbindungen werden dabei selektiv von der unpolaren Phase (Öl/Fett bzw. Fettsäuremethylester = Biodiesel) in die polare Phase überführt und können aus dem Biodiesel-Produkt entfernt werden. Danach können das Öl/Fett, der Rohalkylester bzw. das Biodiesel-Endprodukt durch Wasch- und Trocknungsverfahren aufgearbeitet werden, ohne dass Ausfällungen auftreten. Es wird ein spezifikationsgerechtes und lagerstabiles Biodiesel-Endprodukt erreicht.
Als besonders geeignete Alkohole haben sich Ethylenglykol, Diethylenglykol, Glycerin, Tris(hydroxymethyl)phenol oder Mischungen dieser Stoffe erwiesen. Besonders bevorzugt wird Glycerin verwendet, das als Nebenprodukt der Biodiesel-Herstellung gewonnen wird und damit in der Anlage ohnehin zur Verfügung steht.
Das Mittel kann dabei einen Restwassergehalt von bis zu 10%, bevorzugt bis zu 7% enthalten bzw. aufnehmen, wodurch die Anforderungen an das verwendete Edukt gesenkt werden können. Das so in den Prozess eingeführte Wasser kann begünstigt nach der Aufarbeitung durch Waschen dem Produkt ohne zusätzlichen apparativen Aufwand entzogen werden.
Die besten Ergebnisse zur Entfernung der die Ausfällungen verursachenden Substanzen werden erzielt, wenn das als Ausgangsstoff dienende Öl oder Fett und/oder der durch Umesterung erzeugte Rohalkylester und/oder das Biodiesel-Endprodukt mehrfach satzweise, bspw. in einer mehrere Mischzonen ausweisenden Mischeinrichtung, oder kontinuierlich im Gegenstrom mit dem Waschmittel behandelt werden.
Das Waschmittel wird vorzugsweise in flüssiger Form eingebracht, um eine einfache Durchmischung mit den Ausgangsstoffen oder Produkten bei der Herstellung der Fettsäurealkylester zu ermöglichen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Behandlung mit dem Waschmittel bei Temperaturen zwischen 30 und 150°C vorzugsweise in einem bspw. aus der EP 0 513 709 B2 bekannten Turbomischer oder Ultraschallmischer. Das Waschmittel wird hierbei erfindungsgemäß mit einer Konzentration bis zu 15 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf das zu behandelnde Medium eingebracht.
Nach der Behandlung mit dem Mittel werden erfindungsgemäß die polare und die unpolare Phase getrennt. Wird die polare Phase nach der Trennung bspw. in einer Rektifikationskolonne aufgearbeitet, so kann sie zur Wiederverwendung den Mischeinrichtungen zugeführt werden.
Die Erfindung umfasst auch ein Mittel zur Vermeidung von Feststoffausfällungen bei der Herstellung von Fettsäurealkylestern durch Umesterung von Fetten und Ölen mit Alkylalkoholen, wobei das Mittel einen oder mehrere Alkohole mit mindestens zwei Hydroxylgruppen mit geringer Löslichkeit in unpolaren flüssigen Phasen und vorzugsweise Ethylenglykol, Diethylenglykol, Glycerin, Tris(hydroxymethyl)phenol oder Mischungen dieser Stoffe enthält.
Eine erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung von Fettsäurealkylestern durch Umesterung von Fetten und Ölen mit Alkylalkoholen, die zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens geeignet ist, weist wenigstens eine Umsetzungsstufe mit einem Mischreaktor zur Mischung der Fette und Öle mit den Alkylalkoholen und einem Abscheider, in dem die Mischung in eine leichte, esterreiche Phase und eine schwere, glycerinreiche Phase aufgetrennt wird, eine Trenneinrichtung zur Abtrennung von Fettsäurealkylestern aus der leichten, esterreichen Phase, sowie eine Mischeinrichtung zur Mischung des Fettes oder Öles und/oder des durch Umesterung erzeugten Rohalkylesters und/oder eines nach Abtrennung von Nebenprodukten erhaltenen Biodiesel-Endprodukts mit dem oben beschriebenen Mittel auf.
Die Mischeinrichtung ist vorzugsweise ein Turbomischer oder ein Ultraschallmischer.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Mischeinrichtung eine Rührkaskade auf, mit welcher sich eine besonders effektive Durchmischung und Behandlung mit dem Waschmittel erreichen lässt.
Je nachdem, ob das Waschmittel zur Behandlung der Einsatzstoffe (Öl, Fett) des Prozesses, des durch Umesterung erzeugten Rohalkylesters oder des Biodiesel-Endprodukts eingesetzt wird, wird die Mischeinrichtung erfindungsgemäß vor dem Mischreaktor, nach dem Abscheider bzw. nach einer Waschkolonne zur Abtrennung von Nebenprodukten aus dem Fettsäurealkylester angeordnet.
Um nach der Mischung mit dem Waschmittel die die Feststoffausfällungen verursachenden Verbindungen aus dem Prozess zu entfernen, ist vorzugsweise im Anschluss an jedenfalls die letzte Mischeinrichtung eine Trenneinrichtung zur Trennung der unpolaren und polaren Phasen vorgesehen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
1a die Strukturformel von Stigmasterol als Beispiel eines Sterolglycosids,
1b die Strukturformel von Campesterol als Beispiel eines Sterolglycosids und
2 schematisch eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die in 2 schematisch dargestellte Anlage zur Herstellung von Fettsäurealkylestern durch Umesterung von Fetten und Ölen mit Alkylalkoholen weist zwei Umsetzungsstufen auf. Bei der dargestellten Ausführungsform wird als Alkohol Methanol eingesetzt, doch kann das Verfahren in gleicher Weise auch mit Ethanol zur Erzeugung von Ethylester durchgeführt werden.
Die erste Umsetzungsstufe 1 weist einen Mischreaktor 2 und einen anschließenden Schwerkraftabscheider 3 auf. Entsprechend weist auch die zweite Umsetzungsstufe 4 einen Mischreaktor 5 und einen Schwerkraftabscheider 6 auf. Das zu behandelnde Öl oder Fett fließt durch eine Leitung 7 in den Mischreaktor 2. Dem Reaktor 2 führt man ferner durch eine Leitung 8 weitgehend wasserfrei es Methanol und einen Katalysator sowie durch die Leitung 9 die schwere, glycerinhaltige Phase aus der zweiten Umsetzungsstufe 4 zu. Der Katalysator wird durch die Leitung 10 herangeführt und mit dem Methanol gemischt. In dem Reaktor 2 erfolgt eine intensive Durchmischung mit Hilfe wenigstens einer Rühreinrichtung 11. Der Mischreaktor 2 kann in bekannter Weise mehrere hintereinandergeschaltete Mischkammern aufweisen.
Die Temperaturen im Mischreaktor 2 liegen üblicherweise im Bereich von 40°C bis zur Siedetemperatur des Gemisches. Arbeitet man bei Atmosphärendruck, so haben sich Temperaturen bis 68°C als zweckmäßig erwiesen. Bei höherem Druck sind Temperaturen bis zu 90°C sinnvoll. Zwischen dem Mischreaktor 2 und dem Abscheider 3 kann eine hier nicht dargestellte Kühlung vorgesehen sein, um die Trennung im Abscheider 3 zu erleichtern. Als Schwerkraftabscheider verwendet man bevorzugt Faserbettabscheider, die an sich bekannt und bspw. in "Filtration and Separation", September/Oktober 1990, Seite 360 bis 363 beschrieben sind.
In dem Abscheider 3 zieht man eine leichte, methylesterreiche Phase ab, die man durch die Leitung 12 zum Mischreaktor 5 der zweiten Umsetzungsstufe 4 führt. Die in der Leitung 13 abgezogene schwere, glycerinreiche Phase wird zusammen mit dem Waschwasser aus einer Waschkolonne 21 nach pH-Einstellung auf 1,5–2,0 in einer Sammelleitung 23 zur Rektifikation einer Kolonne 14 aufgegeben. In der an sich bekannten Rektifikationskolonne 14 gewinnt man über Kopf weitgehend wasserfreies Methanol, das man in der Leitung 15 abzieht und dem Methanol der Leitung 8 zugibt. Aus dem Sumpf der Kolonne 14 zieht man durch eine Leitung 16 ein Glycerin/Wasser/Fettsubstanz-Gemisch ab, das man zur Abtrennung der im Glycerinwasser dispergierten Fettsäure und Methylesterbestandteile einem Schwerkraftabscheider bei Temperaturen von 50°C bis 90°C zuführt. Als leichte Phase bildet sich die Fettsubstanz („Fatty Matter”) aus und wird kontinuierlich abgezogen. Die schwere Wasser- Glycerinphase wird einem Verdampfer 17 zugeführt und das Wasser abgetrennt. Das Rohglycerin mit einem Wassergehalt von 2 bis max. 10% wird über eine Leitung 18 einer nicht dargestellten Reinigung zugeführt.
Der zweiten Umsetzungsstufe 4 führt man neben der leichten, methylesterreichen Phase aus dem Abscheider 3 über eine Leitung 19 ein Gemisch aus Methanol und Katalysator zu. Vor Eintritt in den Mischreaktor 5 kann die Temperatur der methylesterreichen Phase der Leitung 12 in einem nicht dargestellten Wärmetauscher abgesenkt oder angehoben werden. Im Mischreaktor 5, in welchem wiederum eine intensive Vermischung erfolgt, ist die Temperatur etwa die gleiche wie im Mischreaktor 2. Vor dem Abscheider 6 kann wiederum eine nicht dargestellte Kühlung vorgesehen sein.
Die schwere, glycerinreiche Phase, die im Abscheider 6 anfällt und 90% des zugesetzten Katalysators und nicht verbrauchtes Methanol enthält, wird durch die Leitung 9 zum Mischreaktor 2 zurückgeführt. Die leichte, methylesterreiche Phase (Rohester) gelangt durch die Leitung 20 zu einer Neutralisationsstufe zur Entfernung der Katalysatorreste im Ester durch Zumischen von 1% einer 3%igen HCl-Lösung in einem Intensivmischer 32 und Phasentrennung in einem Abscheider 33 und weiter durch die Leitung 39 zu einer Waschkolonne 21, der man über die Leitung 22 das in dem Verdampfer 17 gewonnene Wasser zuführt. Das Wasser nimmt die wasserlöslichen Substanzen, vor allem Methanol, Glycerin, Salze und die Überschusssalze der vorgeschalteten Katalysatorneutralisation auf. Die wässrige Phase, die Methanol und Glycerin enthält und praktisch frei von Methylester ist, wird über die Leitung 23 der glycerinreichen Phase der Leitung 13 zugemischt, die man nach Abtrennung der Fettsubstanz der Rektifikationskolonne 14 aufgibt.
Andererseits wird aus der Waschkolonne 21 über die Leitung 24 Fettsäure-Methylester abgezogen, der als Biodiesel eingesetzt werden kann. Da der Was sergehalt hierfür noch zu hoch ist, muss er durch Erhitzung in einem nicht dargestellten Wärmetauscher und anschließende Trocknung, bspw. Vakuumtrocknung, in einer Trocknungsstufe 25 verringert werden. Man erhält ein weitgehend getrocknetes (wasserfreies) Produkt mit einem der Biodieselspezifikation entsprechenden Wassergehalt von maximal 0,05%, welches anschließend in einer Filtereinheit 35 von Verunreinigungen befreit und in einem nicht dargestellten Produkttank gelagert wird.
Um bei der oben beschriebenen Herstellung von Fettsäurealkylestern die Bildung von Ausfällungen auf der Basis von Sterolglycosiden zu vermeiden, wird der Produktionsanlage ein Mittel (Waschmittel WM) zugeführt, das einen oder mehrere Alkohole mit mindestens zwei Hydroxylgruppen mit geringer Löslichkeit in unpolaren flüssigen Phasen enthält, vorzugsweise Ethylenglykol, Diethylenglykol, Glycerin, Tris(hydroxymethyl)phenol oder Mischungen dieser Stoffe. Bevorzugt wird hierbei reines Glycerin oder eine Glycerin mit einem Restwassergehalt von 0,1 bis 10% als Waschmittel verwendet. Das Mittel kann auch technisches Glycerin mit einem Glyceringehalt von wenigstens 70 Gew.-% sein, das aus Rohglycerin destillativ gewonnen wird, oder das Rohglycerin selbst.
Das Waschmittel wird hierbei einer vor der ersten Umsetzungsstufe 1 angeordneten ersten Mischeinrichtung 26 zugeführt, in welcher es mit dem Einsatzstoff (Öl, Fett) des Prozesses innig vermischt wird. Ferner kann vorgesehen sein, das Waschmittel in eine zweite Mischeinrichtung 27 einzubringen, die nach dem Abscheider 6 angeordnet ist, und mit dem durch Umesterung erzeugten Rohalkylester innig zu vermischen.
Bevorzugt kann das als Nebenprodukt anfallende Rohglycerin verwendet werden, das aus Leitung 18 über die optional dargestellte Leitung 41 dem Mischer 27 zugeführt werden kann. Es hat sich herausgestellt, dass die Absorptionswir kung des in der Anlage anfallenden Rohglycerins mit Bezug zu Sterolglyceriden besonders gut ist.
Schließlich kann eine dritte Mischeinrichtung 28 nach der Waschkolonne 21 und ggf. vor oder nach der Trocknungsstufe 25 angeordnet werden, um das Waschmittel mit dem Biodiesel-Endprodukt innig zu vermischen. Nach dem Trockner 25 wird als Waschmittel vorzugsweise hochreines Glycerin (≥ 99,5 Gew.-%) eingesetzt. Die ersten bis dritten Mischeinrichtungen 26 bis 28 können einzeln oder in beliebiger Kombination vorgesehen werden.
Im Anschluss an jedenfalls die letzte Mischeinrichtung 26, 27 und/oder 28 können jeweils Trenneinrichtungen 29, 30 bzw. 31 vorgesehen werden, um die polare Phase (bspw. Glycerinphase) von der unpolaren Phase (Öl, Fett bzw. Fettsäurealkylester oder Biodiesel) abzutrennen und auszuschleusen.
Die abgetrennte Glycerin-Waschphase kann der Kolonne 14 zugeführt und dort zusammen mit dem übrigen Glycerin aufgearbeitet werden. In 2 ist dies über die gestrichelte Leitung 36 angedeutet. Entsprechendes gilt für das Glycerin aus den Trenneinrichtungen 29 und 31.
Das aufgearbeitete Rohglycerin kann von der Leitung 18 aus wieder den Mischeinrichtungen 26, 27 und 28 zugeführt werden.
Besonders zweckmäßig ist es, die Trenneinrichtung 31 nach der Waschkolonne 21 vorzusehen, um zu gewährleisten, dass die polare Phase nicht in das Biodiesel-Endprodukt gelangt. Als Trenneinrichtung 29 bis 31 wird vorzugsweise ein Faserbettabscheider oder ein Schwerkraftabscheider, wie etwa eine Zentrifuge, eingesetzt.
Restgehalte des Waschmittels im getrockneten Fettsäurealkylester oder Biodiesel können durch eine Adsorbereinheit 34 entfernt werden. Wird Glycerin als Waschmittel verwendet, können Restgehalte im Biodiesel von bis zu 0,4 Gew.-% verbleiben. Die europäische Biodieselspezifikation EN 14214 und die amerikanische Norm ASTM D6751 schreiben einen Grenzwert von maximal 0,02 Gew.-% an freiem Glycerin im Biodiesel fest. Die Entfernung von überschüssigem Glycerin aus dem Biodiesel-Endprodukt kann beispielsweise in einer Adsorberkolonne, die mit Lewatit^® K 2567 der Fa. Lanxess gefüllt ist, erreicht werden.
Durch die Wäsche mit dem Waschmittel wird die Bildung von Feststoffausfällungen in der Anlage und im Biodiesel-Endprodukt zuverlässig verhindert.

1: erste Umsetzungsstufe
2: Mischreaktor
3: Abscheider
4: zweite Umsetzungsstufe
5: Mischreaktor
6: Abscheider
7–10: Leitung
11: Rühreinrichtung
12–13: Leitung
14: Kolonne
15–16: Leitung
17: Verdampfer
18–20: Leitung
21: Waschkolonne
22–24: Leitung
25: Trocknungsstufe
26–28: Mischeinrichtungen
29–31: Trenneinrichtungen
32: Mischer
33: Abscheider
34: Adsorber
35: Filter
36: optionale Verbindungsleitung
37–41: Leitung
WM: Waschmittel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- FR 996608 [0002]
- FR 2560210 [0003]
- WO 87/07632 A1 [0004]
- EP 0532767 B1 [0005]
- US 4112218 [0007]
- WO 2007/076163 A2 [0008, 0008]
- EP 0513709 B2 [0015]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- ”Filtration and Separation”, September/Oktober 1990, Seite 360 bis 363 [0030]
- EN 14214 [0043]
- ASTM D6751 [0043]

Claims

Verfahren zur Herstellung von Fettsäurealkylestern durch Umesterung von Fetten oder Ölen mit Alkylalkoholen, wobei die Fette oder Öle sowie die Alkylalkoholen und ein Katalysator in wenigstens einer Umsetzungsstufe mit einem Mischreaktor und einem Abscheider in eine leichte, esterreiche Phase und eine schwere, glycerinreiche Phase aufgetrennt werden und wobei man aus der leichten, esterreichen Phase Fettsäurealkylester separiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Fett oder Öl und/oder der durch Umesterung erzeugte Rohalkylester und/oder ein nach Abtrennung von Nebenprodukten erhaltenes Biodiesel-Endprodukt in innigen Kontakt mit einem Mittel gebracht wird, das einen oder mehrere Alkohole mit mindestens zwei Hydroxylgruppen mit geringer Löslichkeit in unpolaren flüssigen Phasen enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel Ethylenglykol, Diethylenglykol, Glycerin, Tris(hydroxymethyl)phenol oder Mischungen dieser Stoffe enthält.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel einen Restwassergehalt von bis zu 10% aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung mit dem Mittel in einer oder mehreren Mischzonen im Gegenstrom erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung mit dem Waschmittel satzweise oder kontinuierlich erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Mischeinrichtung ein Turbomischer oder ein Ultraschallmischer verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel in flüssiger Form eingebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung mit dem Mittel bei einer Temperatur zwischen 30 und 150°C erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel in einer Konzentration von bis zu 10 Gew.-% bezogen auf das zu behandelnde Medium eingebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die polare und die unpolare Phase nach der Behandlung mit dem Mittel getrennt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die polare Phase nach der Trennung aufgearbeitet wird.
Mittel zur Vermeidung von insbesondere Sterolglycoside enthaltenden Ausfällungen bei der Herstellung von Fettsäurealkylestern durch Umesterung von Fetten oder Ölen mit Alkylalkoholen, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel einen oder mehrere Alkohole mit mindestens zwei Hydroxylgruppen mit geringer Löslichkeit in unpolaren flüssigen Phasen enthält.
Mittel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel Ethylenglykol, Diethylenglykol, Glycerin, Tris(hydroxymethyl)phenol oder Mischungen dieser Stoffe enthält.
Mittel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel aufgearbeitetes Rohglycerin aus der Anlage ist.
Mittel nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel technisches Glycerin mit einem Glyceringehalt von mindestens 70 Gew.-% ist.
Verwendung eines Mittels nach einem der Ansprüche 12 bis 15 bei der Herstellung von Fettsäurealkylestern aus Fetten oder Ölen.
Anlage zur Herstellung von Fettsäurealkylestern durch Umesterung von Fetten oder Ölen mit Alkylalkoholen, mit wenigstens einer Umsetzungsstufe (1, 4) mit einem Mischreaktor (2, 5) zur Mischung der Fette oder Öle mit den Alkylalkoholen und einem Abscheider (3, 6), in dem die Mischung in eine leichte, esterreiche Phase und eine schwere, glycerinreiche Phase aufgetrennt wird, und einer Waschkolonne (21) zur Abtrennung von Fettsäurealkylester aus der leichten, esterreichen Phase, gekennzeichnet durch eine Mischeinrichtung (26, 27, 28) zur Mischung des als Einsatzstoff zugeführten Fettes oder Öles und/oder des durch Umesterung erzeugten Rohalkylesters und/oder eines nach Abtrennung von Nebenprodukten erhaltenen Biodiesel-Endprodukts mit einem Mittel nach einem der Ansprüche 12 bis 15.
Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (26, 27, 28) ein Turbomischer ist.
Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (26, 27, 28) ein Ultraschallmischer ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (26, 27, 28) eine Rührkaskade aufweist.
Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (26) vor dem Mischreaktor (2) angeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (27) nach dem Abscheider (3, 6) angeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung (28) nach einer Waschkolonne (21) zur Abtrennung von Nebenprodukten aus dem Fettsäurealkylester angeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 23, gekennzeichnet durch wenigstens eine Trenneinrichtung (29, 30, 31) zur Trennung der unpolaren und polaren Phasen.