Verfahren zur Herstellung von Biodiesel

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Biodiesel sowie einen Biodiesel, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist.

Biodiesel ist eine Alternative zu herkömmlichem petrochemischen Dieseltreibstoff auf Erdölbasis.

Biodiesel wird meistens durch Umesterung von Triacylglyceriden, die auch als Triglyceride bezeichnet werden, mit einem Alkanol, beispielsweise Methanol oder Ethanol, in Gegenwart eines basischen Katalysators gewonnen, wobei

beispielsweise Fettsäuremethylester oder Fettsäureethylester erhalten werden.

Geeignete Triacylglyceride können beispielsweise aus pflanzlichen oder tierischen Quellen gewonnen werden, beispielsweise Sojaöl oder Rapsöl.

Bei der Umesterung von Triacylglyceriden mit einem Alkanol in Gegenwart eines alkalischen Katalysators, wie etwa Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid, entsteht neben Monoalkylfettsäureestern als Hauptprodukt auch Glycerin.

Der verwendete alkalische Katalysator bildet während der Reaktion eine

Fettsäureseife, die nachfolgend mit dem eingesetzten Alkanol einen

Monoalkylfettsäureester bildet. Die aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren weisen jedoch den Nachteil auf, dass das bei der Reaktion entstehende Glycerin von dem entstehenden Monoalkylfettsäureester abgetrennt werden muss, um einen brauchbaren Biodiesel zu erhalten.

Daneben müssen ebenfalls der alkalische Katalysator, das als Nebenprodukt entstehende Wasser, ggf. vorhandene Fettsäureseifen und ggf. nicht umgesetzte Alkanole entfernt werden.

Der verwendete alkalische Katalysator, ggf. vorhandene Fettsäureseifen und ggf. vorhandene Alkanole können beispielsweise mittels eines Wasserwaschschrittes entfernt werden, wobei der alkalische Katalysator, ggf. vorhandene Fettsäureseifen sowie nicht umgesetzte Alkanole im Waschwasser gelöst werden und von der Glycerinphase sowie von der Biodieselphase abgetrennt werden können.

Allerdings kann es bei dem Vorhandensein von Fettsäureseifen, die als Emulgatoren wirken, zur Ausbildung einer Glycerin-Wasser-Emulsion kommen, die nicht ohne weiteres in ihre Bestandteile getrennt werden kann.

Darüber hinaus stellt das verwendete Alkanol einen hohen Kostenfaktor dar.

Alternativ sind im Stand der Technik Verfahren beschrieben, bei denen Triglyceride in Alkane umgewandelt werden, wobei beispielsweise Crackingprozesse unter der zusätzlichen Zugabe von Katalysatoren und Wasserstoff oder komplexe

enzymatische Prozesse verwendet werden.

Für eine direkte Umwandlung eines Fettsäureglycerinesters in das entsprechende Alkan ist darüber hinaus zunächst eine Abtrennung des Glycerins vom Fettsäurerest notwendig. Anschließend erfolgt eine Hydrierung des erhaltenen Fettsäurerests.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das die kostengünstige und einfache Umwandlung von Fettsäureglycerinester in

Biodiesel ermöglicht. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch die Bereitstellung eines Verfahrens nach Anspruch 1 .

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Biodiesel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:

a) Umsetzen einer Mischung umfassend wenigstens einen

Fettsäureglycerinester und wenigstens ein Polyol in Gegenwart wenigstens eines Zeoliths bei einer Temperatur aus einem Bereich von 120°C bis 450°C, unter Erhalt von Biodiesel, und

b) Abtrennen des in Schritt a) erhaltenen Biodiesels.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 14 dargestellt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls gelöst durch die

Bereitstellung eines Biodiesels nach Anspruch 15.

Der erfindungsgemäße Biodiesel ist erhältlich nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Biodiesel ist im

abhängigen Anspruch 16 dargestellt.

Unter„Biodiesel" wird erfindungsgemäß eine Kohlenwasserstoffe-haltige

Zusammensetzung verstanden, wobei die Kohlenwasserstoffe-haltige

Zusammensetzung Alkane, Cycloalkane und/oder aromatische

Kohlenwasserstoffe sowie Fettsäurealkylester aufweist. Vorzugsweise liegt der Siedebereich des Biodiesels in einem Bereich von 170°C bis 390°C, weiter bevorzugt von 180°C bis 320°C, noch weiter bevorzugt von 200°C bis 280°C.

Der Anteil an Fettsäurealkylester im Biodiesel liegt dabei in einem Bereich von vorzugsweise 5 bis weniger als 40 Gew.-%, weiter bevorzugt von 10 bis 35 Gew.- %, noch weiter bevorzugt von 15 bis 30 Gew.-%, jeweils bezogen auf das

Gesamtgewicht des Biodiesels. Vorzugsweise weisen die Fettsäurealkylester einen Alkylrest mit 1 bis 5 C-Atomen, vorzugsweise 1 bis 4 C-Atomen, auf und einen Fettsäurerest mit 10 bis 30 C- Atomen, vorzugsweise 12 bis 20 C-Atomen, auf. Gemäß einer Variante der Erfindung handelt es sich bei dem Fettsäurealkylester um Fettsäuremethylester,

Fettsäureethylester, Fettsäurepropylester und/oder Fettsäurebutylester. Gemäß einer bevorzugt Ausführungsform handelt es sich bei dem Fettsäurealkylester um

Fettsäuremethylester.

Der Anteil an Alkanen, Cycloalkanen und/oder aromatischen

Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise Alkanen, Cycloalkanen und aromatischen Kohlenwasserstoffen, liegt vorzugsweise in einem Bereich von 30 bis 95 Gew.-%, weiter bevorzugt von 40 bis 90 Gew.-%, noch weiter bevorzugt von 50 bis 85 Gew.-%, noch weiter bevorzugt von 55 bis 75 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Biodiesels.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der Biodiesel weniger als 5 Gew.-% aromatische Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise keine aromatischen Kohlenwasserstoffe. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegt der Anteil an aromatischen Kohlenwasserstoffen in einem Bereich von 0,1 bis 4,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 2,3 Gew.-%, wobei sich diese Angaben in Gew.-% jeweils auf das Gesamtgewicht des Biodiesels beziehen.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform weisen die Alkane,

Cycloalkane und/oder Aromaten 8 bis 30 Kohlenstoffatome, weiter bevorzugt 10 bis 30 Kohlenstoffatome, noch weiter bevorzugt 12 bis 28 Kohlenstoffatome, noch weiter bevorzugt 14 bis 22 Kohlenstoffatome, auf.

Vorzugsweise liegt der Gehalt an Alkanen, die geradkettig oder verzweigt, weiter bevorzugt geradkettig, sind und 10 bis 30 Kohlenstoffatome, weiter bevorzugt 12 bis 28 Kohlenstoffatome, noch weiter bevorzugt 14 bis 22 Kohlenstoffatome, aufweisen, in dem Biodiesel bei wenigstens 30 Gew.-%, vorzugsweise bei

wenigstens 40 Gew.-%, weiter bevorzugt bei wenigstens 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Biodiesels. Biodiesel, der auch als Agrodiesel bezeichnet wird, kann, aufgrund der Verwendung von pflanzlichen und/oder auch tierischen Fetten als Ausgangsmate al pflanzliche und/oder tierische Geruchsstoffe enthalten. Des Weiteren können auch pflanzliche und/oder tierische Verunreinigungen bzw. Nebenprodukte in dem Biodiesel enthalten sein. Das erfindungsgemäße Biodiesel enthält aufgrund der pflanzlichen und/oder tierischen Ausgangsstoffe zwingend einen Gehalt an Fettsäurealkylester,

vorzugsweise Fettsäuremethylester. Es hat sich gezeigt, dass auch

Fettsäurebutylester in dem erfindungsgemäßen Biodiesel enthalten sein kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine einfache und kostengünstige

Umsetzung von wenigstens einem Fettsäureglycerinester in Biodiesel ohne dass dabei ein alkalischer Katalysator und ein Alkanol verwendet wird und wobei weiterhin im Wesentlichen kein Glycerin, vorzugsweise kein, Glycerin als Nebenprodukt entsteht. Die Erfinder vermuten, dass das bei der Spaltung entstehende Glycerin chemisch umgewandelt und/oder abgebaut wird.

Somit sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die aus dem Stand der Technik bekannten Aufreinigungsschritte zur Abtrennung des alkalischen Katalysators, ggf. von nicht umgesetzten Alkanolen sowie von Glycerin vom erhaltenen Biodiesel nicht erforderlich.

Darüber hinaus haben die Erfinder überraschend festgestellt, dass das

erfindungsgemäße Verfahren eine direkte Umwandlung von wenigstens einem Fettsäureglycerinester in einen Biodiesel mit einem Alkananteil von größer als 30 Gew.-%, vorzugsweise von größer als 40 Gew.-%, vorzugsweise von größer als 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des erhaltenen Biodiesels, erlaubt.

Als geeignet hat sich ein Alkananteil und/oder Cycloalkananteil von weniger als 95 Gew.-%, vorzugsweise von weniger als 90 Gew.-%, vorzugsweise von weniger als 85 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des erhaltenen Biodiesels, erwiesen. Vorzugsweise liegt der Anteil an Alkanen und/oder Cycloalkanen in einem Bereich von 30 bis 95 Gew.%, weiter bevorzugt von 40 bis 80, noch weiter bevorzugt von 50 bis 75 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Biodiesels. Darüber hinaus enthält der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Biodiesel vorzugsweise weniger als 40 Gew.-% Fettsäurealkylester und

vorzugsweise weniger als 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des erhaltenen Biodiesels, freie Fettsäuren.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Mischung aus einem

Fettsäureglycerinester und wenigstens einem Polyol in Gegenwart wenigstens eines Zeoliths bei einer Temperatur aus einem Bereich von 120°C bis 450°C, umgesetzt, wobei vorzugsweise die Temperatur durch Friktion und/oder Kompression erzeugt wird.

Beispielsweise kann durch Verwendung einer als Flüssigkeitsringpumpe

ausgebildeten Vorrichtung zur mechanischen Aufheizung der in Schritt a)

umgesetzten flüssigen Mischung umfassend wenigstens ein Fettsäureglycerinester und wenigstens ein Polyol sowie wenigstens ein Zeolith, verwendet werden.

Eine geeignete Vorrichtung ist beispielsweise in der DE 10 2012 000 980

beschrieben, deren Inhalt hiermit unter Bezugnahme aufgenommen wird.

Die mechanische Aufheizung auf eine Temperatur aus einem Bereich von 120°C bis 450°C, vorzugsweise von 180°C bis 420°C, vorzugsweise von 200°C bis 390°C, weiter bevorzugt von 225°C bis 370°C, weiter bevorzugt von 265°C bis 350°C, weiter bevorzugt von 280°C bis 320°C, wird vorzugsweise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, dass in einer Flüssigkeitsringpumpe eine Schaumphase erzeugt wird und die Schaumphase komprimiert wird, um die Kompressionswärme an das eingesetzte Stoffgemisch zu übertragen. Dadurch ist ein sehr effektiver Energieeintrag in das im erfindungsgemäßen Verfahren in Schritt a) verwendete flüssige Stoffgemisch möglich.

Es hat sich gezeigt, dass die Energie, die zum Aufbau der Schaumphase

aufgewendet wird, beim Abbau der Schaumphase unmittelbar in Wärmeenergie umgesetzt wird, sodass Einleitungsverluste, wie sie bei äußeren Erwärmungen des verwendeten Stoffgemisches auftreten, vermieden werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Schaumphase durch Einleitung eines unter einem geringen Überdruck stehenden inerten Prozessgases, beispielsweise N ₂ , CO ₂ , He, Ar oder Mischungen davon, in dem Stoffgemisch erzeugt wird.

Die Schaumphase kann dabei vorzugsweise vor und während des Eintritts des Stoffgemisches in die Pumpe erzeugt werden. Die dadurch optimierte

Phasengrenzoberfläche zwischen Schaumphase und Flüssigphase führt zu einem maximierten Wärmeübergang, während die Kompressibilität des Schaums zur Wärmeerzeugung und Gewährleistung der Funktion des Wirkprinzips einer

Flüssigkeitsringpumpe beiträgt.

Die Erfinder haben weiterhin überraschend festgestellt dass neben einer Erhöhung der Aufheizrate der in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens umgesetzten Mischung durch Verwendung von Friktion und/oder Kompression eine intensive Durchmischung erlaubt und somit zu einer signifikanten Steigerung der Aktivität des verwendeten Zeolithkatalysators führt.

Die Erzeugung eines schaumartigen Flüssigkeit-Gas-Gemisches bereits im

Ansaugbereich der in einer bevorzugten Ausführungsform verwendeten

Flüssigkeitsringpumpe führt weiterhin zu bedeutenden Vorteilen bei der Benutzung der Kompression.

Auf Grund des Verhältnisses zwischen wärmeabgebendem Gasvolumen der entstehenden Schaumblasen und der wärmeaufnehmenden Flüssigkeit, die an die Blasenwand grenzt, ist ein intensiver Energietransfer gewährleistet.

Durch die intensive Durchmischung der eingesetzten Mischung mit wenigstens einem Fettsäureglycerinester und wenigstens einem Polyol in Gegenwart wenigstens eines, vorzugsweise partikulären, Zeoliths kommt es zu einem beschleunigten Stoffaustausch zwischen den katalytisch wirksamen Zentren des verwendeten wenigstens einen Zeoliths und den in der verwendeten Mischung enthaltenen

Fettsäureglycerinestern. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in Schritt a) eine Mischung, umfassend wenigstens einen Fettsäureglycerinester und wenigstens ein Polyol sowie

wenigstens eines Zeoliths, bei einer Temperatur aus einem Bereich von 120°C bis 450°C, vorzugsweise von 180°C bis 420°C, vorzugsweise von 200°C bis 390°C, weiter bevorzugt von 225°C bis 370°C, weiter bevorzugt von 265°C bis 350°C, weiter bevorzugt von 280°C bis 320°C, umgesetzt.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Temperatur durch Friktion und/oder Kompression erzeugt.

Die in Schritt a) verwendete Mischung kann in einem Kreislauf umgewälzt werden. Die Mischung kann durch die kontinuierliche oder diskontinuierliche Zugabe von wenigstens einen Fettsäureglycerinester und/oder wenigstens ein Polyol und/oder wenigstens eines Zeoliths während des Kreislaufs mit Biodiesel angereichert werden.

Es kann vorgesehen sein, dass die Schaumphase durch die Einleitung eines unter einem geringen Überdruck stehenden inerten Prozessgases in die in Schritt a) verwendete Mischung erzeugt wird.

Das Prozessgas wird vorzugsweise stromaufwärts vor der Flüssigkeitsringpumpe in die in Schritt a) verwendete Mischung eingeleitet werden.

Es kann vorgesehen sein, dass das Prozessgas in der Flüssigkeitsringpumpe in die in Schritt a) verwendete Mischung eingeleitet wird.

In einer vorteilhaften Ausbildung kann vorgesehen sein, dass der Anteil der

Schaumphase 10 bis 30 Vol-% beträgt, vorzugsweise 10 bis 25 Vol-%.

Der Anteil der Schaumphase kann so gewählt werden, dass am inneren Umfang der Flüssigkeitsringpumpe ein Flüssigkeitsring ausgebildet ist. Auf diese Weise wird die Förderleistung der Flüssigkeitsringpumpe trotz Schaumeintrag gewährleistet. Es kann vorgesehen sein, dass der Anteil der Schaumphase durch

Temperaturmessung vor und hinter der Flüssigkeitsringpumpe und dem daraus errechneten Energieeintrag in das Stoffgemisch bestimmt wird.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Gewichtsverhältnis von dem wenigstens einen Fettsaureglycennester zu dem wenigstens einen Polyol in der Mischung, umfassend wenigstens einen Fettsaureglycennester und wenigstens ein Polyol, in einem Bereich von 5:1 bis 1 :5 liegt.

Geeignete Fettsaureglycennester werden aus der Gruppe ausgewählt, die aus Mono- Fettsäureglycerinestern, Di-Fettsäureglycerinestern, Tri-Fettsäureglycerinestern und Mischungen davon, vorzugsweise Tri-Fettsäureglycerinestern, besteht.

Geeignete Fettsäurereste weisen vorzugsweise 10 bis 30 C-Atome, weiter bevorzugt 12 bis 28 C-Atome, weiter bevorzugt 14 bis 24 C-Atome, auf.

Geeignete Fettsäurereste können gesättigt oder ungesättigt sein, wobei ungesättigte Fettsäurereste einfach oder mehrfach ungesättigt sein können.

Geeignete einfach ungesättigte Fettsäurereste leiten sich beispielsweise von der Undecylensäure, Myristoleinsäure, Palmitoleinsäure, Petroselinsäure, Ölsäure, Eladinsäure, Vaccensäure, Gadoleinsäure, Ikosensäure, Cetoleinsäure, Erucasäure oder Nervonsäure ab.

Geeignete mehrfach ungesättigte Fettsäurereste leiten sich beispielsweise von der Linolsäure, Alpha-Linolensäure, Gamma-Linolensäure, Calendulasäure,

Punizinsäure, Alpha-Elaeosterinsäure, Beta-Elaeosteinsäure, Arachidonsäure, Timnodonsäure, Culpanodonsäure oder Cervonsäure ab.

Geeignete gesättigte Fettsäurereste leiten sich beispielsweise von der Laurinsäure, Myristinsäure, Pentadecansäure, Palmitinsäure, Magarinsäure, Stearinsäure, Nonadecansäure, Arachinsäure, Behensäure, Lignocerinsäure, Cerotinsäure, Montansäure oder Melissensäure ab. Die für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Fettsäureglycerinester können die oben genannten gesättigten Fettsäurereste, einfach ungesättigten Fettsäurereste oder mehrfach ungesättigten Fettsäurereste oder Mischungen davon enthalten.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Verfahrens können die verwendeten Fettsäureglycerinester als pflanzliches oder tierisches Öl, vorzugsweise pflanzliches Öl, vorliegen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das wenigstens eine pflanzliche Öl Maisöl, Cashewnussöl, Haferöl, Lupinenöl, Kennaföl, Ringelblumenöl,

Baumwollsamenöl, Sojaöl, Kaffeeöl, Flachsöl, Haselnussöl, Euphorbiaöl, Kürbisöl, Korianderöl, Senfkornöl, Öl von Kreuzblütengewächsen, Sesamöl, Färberdistelöl, Reisöl, Sonnenblumenöl, Kakaoöl, Erdnussöl, Schlafmohnöl, Rapsöl, Olivenöl, Rizinusöl, Pekanussöl, Jojobaöl, Jatrophaol, Macadamiaöl, Paranussbaumöl, Avocadoöl, Kokosnussöl, Öl des chinesischen Talgbaums, Palmöl, weiter bevorzugt Sojaöl, Rapsöl, Palmöl, Rizinusöl, Sonnenblumenöl, Jatrophaol, Öl des chinesischen Talgbaums.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann als geeignetes Rapsöl Canolaöl verwendet werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird weiterhin wenigstens ein Polyol verwendet.

Geeignete Polyole können beispielsweise Polysacharide, Lignine oder Mischungen davon sein.

Lignine bilden eine Gruppe von phenolischen Makromolekülen, die sich aus verschiedenen Monomerbausteinen zusammensetzen und etwa 20 Gew.-% bis 30 Gew.-% der Trockenmasse beholzter Pflanzen ausmachen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind geeignete Polysacharide Stärke, Cellulose, Hemicellulose oder Mischungen davon, weiter bevorzugt

Cellulose, Hemicellulose oder Mischungen davon. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das im erfindungsgemäßen Verfahren in Schritt a) verwendete Polyol als Holzstoff eingesetzt, beispielsweise als Holzschliff, Druckschliff, thermomechanischer Holzstoff und/oder Mischungen davon, vorzugsweise Holzschliff.

Das in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Polyol kann aber auch in Form von Zellstofffasern, eingesetzt werden, die beispielsweise aus Stroh, Bargasse, Kenaf, Bambus, Sägeholzresten, geschnittenem Holz, Altpapier oder Mischungen davon hergestellt wird.

Weiter bevorzugt ist das verwendete Polyol Holzschliff, der eine mittleren

Partikelgröße d ₅ o von 15 mm oder kleiner, vorzugsweise 12 mm oder kleiner, vorzugsweise 7 mm oder kleiner, weiter bevorzugt 5 mm oder kleiner, aufweist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in Schritt a) eine Mischung umfassend wenigstens ein Fettsäureglycerinester und wenigstens ein Polyol in Gegenwart wenigstens eines Zeolithes umgesetzt. Geeignete Zeolithe werden vorzugsweise in einem Anteil von 0,005 Gew.-% bis 5,0 Gew.-%, weiter bevorzugt in einem Anteil von 0,009 Gew.-% bis 4,3 Gew.-%, weiter bevorzugt in einem Anteil von 0,01 Gew.-% bis 3,6 Gew.-%, weiter bevorzugt in einem Anteil von 0,03 Gew.-% bis 4,3 Gew.-%, weiter bevorzugt in einem Anteil von 0,05 Gew.-% bis 1 ,9 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der in Schritt a) umgesetzten Mischung verwendet.

Weiter bevorzugt ist der wenigstens eine Zeolith ein Zeolith Y, ein Zeolith X oder eine Mischung davon.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist der wenigstens eine Zeolith ein Zeolith Y. Zeolith Y ist eine künstlich hergestellte kristalline Substanz. Die

Kristallstruktur des Zeolith Y entspricht derjenigen von Faujasith, wobei das

Faujasithgerüst aus Sodalithkäfigen, die über hexagonale Prismen miteinander verbunden sind, ausgebildet ist. Weiter bevorzugt weist der verwendete wenigstens eine Zeolith Y Natrium oder Ammoniumionen als Gegenionen auf. Bei einer weiteren bevorzugten

Ausführungsform können aber auch Natrium-freie, in den sauren Zustand überführte Zeolithe Y verwendet werden.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der in Schritt a) verwendete wenigstens eine Zeolith ein Zeolith, der aus der Gruppe, die aus NaY Zeolith, 13X- Zeolith, 4A-Zeolith, 5A-Zeolith, NaX Zeolith oder Mischungen derselben besteht, ausgewählt wird.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der in Schritt a) verwendete wenigstens eine Zeolith ein NaY Zeolith oder ein 13X-Zeolith oder eine Mischung davon.

Der verwendete Zeolith weist bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform eine mittlere Partikelgröße von kleiner als 100 μιτι, weiter bevorzugt kleiner als 50 μιτι, weiter bevorzugt kleiner als 1 μιτι auf. Weiter bevorzugt weist das erfindungsgemäß verwendete Zeolith eine mittlere Partikelgröße aus einem Bereich von 2 μιτι bis 10 μιτι, weiter bevorzugt 3 μιτι bis 5 μιτι, auf.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der in Schritt a) erhaltene Biodiesel in Schritt b) abgetrennt.

Vorzugsweise kann das Abtrennen in Schritt b) durch Filtration und/oder Destillation und/oder Zerstäuben erfolgen, wobei vorzugsweise die leichter siedende Biodiesel- Komponente von den noch nicht umgesetzten Bestandteilen der Mischung aus wenigstens einem Fettsäureglycerinester und wenigstens einem Polyol sowie wenigstens einen Zeolith abgetrennt wird.

Ein geeignetes Verfahren zum Abtrennen des in Schritt a) erhaltenen Biodiesels wird beispielsweise in der DE 10 2012 000 985 beschrieben, deren Inhalt hiermit unter Bezugnahme aufgenommen wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Abtrennung des in Schritt a) erhaltenen Biodiesels in einem Separator, wobei in dem Separator eine Zerstäubereinrichtung angeordnet ist.

Vorzugsweise ist die Zerstäubereinrichtung als eine symmetrische

Rohr/Düseneinrichtung ausgebildet, die das in Schritt a) erhaltene flüssige

Rohprodukt in zwei gleich große Fluidteilströme aufteilt und wobei die

Zerstäubereinrichtung unter einem von 0 verschiedenem Einstellwinkel gegenüber einer vorzugsweise waagerechten Bezugsebene geneigten Düse aufweist, die von einander beabstandet einander gegenüber angeordnet sind.

Das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung haben den Vorteil, dass durch die erzeugte Fluidblase das Fluid einerseits in einem

Raumbereich konzentriert ist und andererseits das Fluid in feine Tröpfchen aufgespaltet ist, so dass eine große Verdampfungsoberfläche erzeugt ist. Die wegen der Schwerkraftwirkung nach unten aus der Fluidblase austretenden Tröpfchen bilden einen feinen Nebelvorhang, der langsamer als ein kompakter

Flüssigkeitsstrom nach unten sinkt, wodurch die zum Ausdampfen flüchtiger

Bestandteile zur Verfügung stehende Zeit steigt.

Weil die Fluidblase nicht im Kontakt mit Wandungen steht, findet kein unerwünschter Wärmeübergang von dem Fluid in die Wandungen statt.

Es kann vorgesehen sein, dass die Fluidblase in einem Separator so ausgebildet wird, dass sie nicht im Kontakt mit einer Wandung des Separators steht.

Bei einer vorteilhaften Ausbildung kann vorgesehen sein, dass die Fluid-Teilströme unter einem gleichen Anstellwinkel von +30° bis +60° oder von -30° bis -60° gegenüber der waagerechten Bezugsebene geneigt sind.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Fluid-Teilströme durch Düsen mit einem schlitzförmigen Auslass geleitet werden. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der schlitzförmige Auslass waagerecht angeordnet wird.

Weiter kann vorgesehen sein, dass die schlitzförmigen Auslässe in einem solchen Abstand und mit einem solchen Anstellwinkel einander gegenüberstehend angeordnet werden, dass eine Fluidblase mit einem flachelliptischen Querschnitt ausgebildet wird. Der Abstand kann vorzugsweise durch einen Versuch bestimmt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, den Abstand einstellbar zu gestalten, so dass eine Einstellung während des Betriebs möglich ist.

Die Düsen können unter einem vorzugsweise gleichen Anstellwinkel von +30° bis +60° oder von -30° bis -60° gegenüber der vorzugsweise waagerechten

Bezugsebene geneigt sein.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Verfahrens wird der in Schritt b) abgetrennte Biodiesel weiter gereinigt,

beispielsweise durch Destillation.

Weitere geeignete Reinigungsprozesse umfassen beispielsweise eine Trocknung des erhaltenen Biodiesels und/oder eine nachgeschaltete Entschwefelung des erhaltenen Biodiesels.

Geeignete Verfahren sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der in Schritt b) des

erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene Biodiesel mehr als 30 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 40 Gew.-%, weiter bevorzugt mehr als 50 Gew.-%, weiter bevorzugt mehr als 55 Gew.-%, weiter bevorzugt mehr als 57 Gew.-%, Alkane, jeweils bezogen das Gesamtgewicht des in Schritt b) abgetrennten Biodiesels, auf.

Vorzugsweise sind die Alkane geradkettig oder verzweigt, weiter bevorzugt geradkettig, und weisen 10 bis 30 C-Atome, vorzugsweise 12 bis 28 C-Atome, vorzugsweise 14 bis 22 C-Atome, auf. Die Erfinder haben überraschend festgestellt, dass es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist, eine Fettsäureglycerinester-haltige Mischung direkt in ein Stoffgemisch umzusetzen, das zu mehr als 50 Gew.-% aus Alkanen besteht, ohne dass dabei eine Wasserstoff zur Hydrierung verwendet werden muss.

Weiterhin haben die Erfinder überraschend festgestellt, dass im Wesentlichen kein, vorzugsweise kein; Glycerin in dem in Schritt b) enthaltenen Biodiesel nachweisbar ist.

Der in Schritt b) erhaltene Biodiesel enthält weiterhin 5 Gew.-% bis weniger als 40 Gew.-%, vorzugsweise 10 Gew.-% bis weniger als 35 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des in Schritt b) erhaltenen Biodiesels, Fettsäurealkylester.

Vorzugsweise weisen die Fettsäurealkylester des in Schritt b) erhaltenen Biodiesels einen Alkylrest mit 1 bis 5 C-Atomen, vorzugsweise 1 bis 4 C-Atomen, auf und einen Fettsäurerest mit 10 bis 30, vorzugsweise 12 bis 20 C-Atomen, auf.

Bei einer weitere bevorzugten Ausführungsform enthält der in Schritt b) erhaltene Biodiesel weniger als 15 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 12 Gew.-%,

vorzugsweise weniger als 8 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des in Schritt b) erhaltenen Biodiesels, an freien Carbonsäuren.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchgeführt, wobei in Schritt a) eine Mischung umfassend wenigstens ein Fettsäureglycerinester und wenigstens ein Polyol in Gegenwart wenigstens eines Zeolithes bei einer Temperatur aus einem Bereich von 120°C bis 450°C, vorzugsweise von 180°C bis 420°C, vorzugsweise von 200°C bis 390°C, weiter bevorzugt von 225°C bis 370°C, weiter bevorzugt von 265°C bis 350°C, weiter bevorzugt von 280°C bis 320°C, durch eine Flüssigkeitsringpumpe in Kreislauf gefördert.

Bei längerem Betrieb kann das eingesetzte Katalysatormaterial inaktiviert werden, weil sich Bestandteile der im Umlauf befindlichen Mischung, umfassend wenigstens ein Fettsäureglycerinester und wenigstens ein Polyol, sowie bereits umgesetzte Bestandteile auf der Katalysatoroberfläche abscheidet. Dadurch kann der Ertrag an Biodiesel sinken.

Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das verwendete Katalysatormaterial aus dem in im Kreislauf bewegten flüssigen Stoffgemisches sedimentiert.

Ein geeignetes Verfahren zum sedimentieren der Katalysatorpartikel sowie eine Vorrichtung zum sedimentieren der Katalysatorpartikel ist beispielsweise die in der DE 10 2012 000 975 beschrieben, deren Inhalt hiermit unter Bezugnahme

aufgenommen wird.

Durch das Sedimentieren des Stoffgemischs wird ein störungsfreier Dauerbetrieb ermöglicht, wobei das Sediment nach der Entnahme in weiteren Verfahrensschritten aufbereitet werden kann, indem beispielsweise Schadstoffe und verwertbare

Reststoffe voneinander getrennt werden.

Es kann vorgesehen sein, dass das Stoffgemisch nach dem Austritt aus der

Leiteinrichtung so umgelenkt wird, dass es die Gittereinrichtung von oben nach unten umströmt.

In einer vorteilhaften Ausbildung kann vorgesehen sein, dass die Sedimentpartikel inaktivierte Katalysatorpartikel umfassen.

Weiter kann vorgesehen sein, dass das Stoffgemisch in einer zwischen der spiralförmigen Leiteinrichtung und der Gittereinrichtung angeordneten

Labyrintheinrichtung verwirbelt wird. Durch die Verwirbelung kann eine Trennung der Sedimente entsprechend ihrer Masseverteilung erreicht werden, wobei massereiche Sedimentpartikel im Wirbel nach außen strömen und massearme Partikel nach innen strömen.

Es kann vorgesehen sein, dass der Sedimentor einen Zentralbehälter umfasst, wobei in dem Zentralbehälter ein äußerer Innenbehälter, ein innerer Innenbehälter und ein Gitterbehälter ineinander geschachtelt angeordnet sind, und wobei zwischen dem Zentral behälter, dem äußeren Innenbehälter, dem inneren Innenbehälter und dem Gitterbehälter jeweils ein Abstandsraum ausgebildet ist, wobei die Abstandsräume einen labyrinthartigen Durchströmungsraum für das Stoffgemisch bilden, und wobei in dem Abstandsraum zwischen dem Zentralbehälter und dem äußeren

Innenbehälter eine spiralförmige Leiteinrichtung angeordnet ist.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Längsachse des Zentralbehälters senkrecht ausgerichtet ist.

Der Zentralbehälter, der äußere Innenbehälter, der innere Innenbehälter und der Gitterbehälter können koaxial zueinander angeordnet sein.

Es kann vorgesehen sein, dass die spiralförmige Leiteinrichtung an der

Innenwandung des Zentralbehälters und/oder an der Außenwandung des äußeren Innenbehälters angeordnet ist.

Weiter kann vorgesehen sein, dass der labyrinthartige Durchströmungsraum durch mehrere im Querschnitt ringförmige zueinander koaxial angeordnete

Durchströmungsräume gebildet wird.

Das durch die Durchströmungsräume strömende Stoffgemisch kann jeweils um 180° umgelenkt sein. Vorzugsweise könne die Durchströmungsräume das Stoffgemisch alternierend nach unten und nach oben umlenken.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren durch Figuren und Beispiele näher erläutert, ohne hierauf beschränkt zu sein.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in

schematischer perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 die Vorrichtung in Fig. 1 in einer schematischen Schnittansicht;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Anwendungsbeispiels der Vorrichtung in Fig. 1 und

2. Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abtrennung ausdampfbarer Komponenten aus einem erhitzten Fluid in einer schematischen Seitenansicht;

Fig. 5 die Einrichtung in Fig. 4 in einer schematischen Draufsicht;

Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt III in Fig. 4 in schematischer perspektivischer

Darstellung;

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Anlage zur Gewinnung von Biodiesel aus einer Mischung umfassend wenigstens einen Fettsäureglycerinester und wenigstens ein Polyol in Gegenwart wenigstens eines Zeoliths.

Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel eines in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Sedimentors in schematischer Schnittdarstellung;

Fig. 9 ein Blockschaltbild eines Anwendungsbeispiels der Vorrichtung in Fig. 8.

Fig. 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer als Flüssigkeitsringpumpe 1 ausgebildete Vorrichtung zur mechanischen Aufheizung eines flüssigen

Stoffgemisches, wobei die Flüssigkeitsringpumpe 1 ein in einem topfförmigen

Pumpengehäuse 1 1 exzentrisch angeordnetes Pumpenrad 12 sowie einen tangential angeordneten Saugstutzen 13 und einen tangential angeordneten Druckstutzen 14 umfasst. Ein Gasstutzen 15 mündet in den Saugstutzen 13. Der Gasstutzen 15 weist hierfür eine Schlitzdüse 15s auf, die im axialen Mündungsbereich des Saugstutzens 13 angeordnet ist und einmündet.

Das Pumpengehäuse 1 1 ist topfförmig ausgebildet. Wegen der exzentrischen

Anordnung des Pumpenrads 12 in dem Pumpengehäuse 1 1 weisen die

Schaufelenden des schaufelradförmigen Pumpenrads 12 je nach Drehlage einen unterschiedlichen Abstand zur Innenwand des Pumpengehäuses 1 1 auf. Bei der Flüssigkeitsringpumpe 1 handelt es sich um eine Kreiselpumpe, das heißt um eine Strömungsmaschine. Flüssigkeit, die über den Saugstutzen 13 in die

Flüssigkeitsringpumpe 1 eintritt, wird von dem rotierenden Pumpenrad 12

mitgerissen und wegen der auftretenden Fliehkräfte auf einer Kreisbahn nach außen gezwungen. Die dabei aufgenommene Bewegungsenergie der Flüssigkeit erhöht den Druck innerhalb des Pumpengehäuses 1 1 und presst die Flüssigkeit in den

Druckstutzen 14. Durch den Gasstutzen 15 in die Flüssigkeit eintretendes inertes Gas bildet in der Flüssigkeit eine Schaumphase aus, die ebenfalls Bewegungsenergie aufnimmt, wobei das in den Schaumbläschen eingeschlossene Gas komprimiert wird und dabei erhitzt wird. Zwischen den Schaumbläschen und der Flüssigkeit findet eine intensive Wärmeübertragung statt, so dass die Flüssigkeit erwärmt wird. Der Gasstutzen 15 ist mit seiner Achse parallel oder fluchtend mit der Drehachse des Pumpenrads (12) angeordnet.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel zum Einsatz der Flüssigkeitsringpumpe 1 .

Das in der Flüssigkeitsringpumpe 1 gebildete, mit einer Schaumphase versetzte Stoffgemisch 29, umfasst wenigstens ein Fettsäureglycerinester und wenigstens ein Polyol sowie wenigstens ein Zeolit, und wird in einen Separator 21 eingetragen, bei dem es sich beispielsweise um einen trichterförmigen Behälter handelt, an dessen Innenwand das Stoffgemisch herab rinnt und dabei ausdampft. Biodieseldampf 24d strömt in eine Destillationskolonne 22, die über dem Separator 21 angeordnet ist und gelangt sodann in einen stromabwärts nach der Destillationskolonne 22

angeordneten Kondensator 23. In dem Kondensator 23 sammelt sich so Kondensat in Form von Biodiesel 24, das in einem Produkttank 25 gesammelt wird. Der

Produkttank 25 ist mittels einer Vakuumpumpe 26 entlüftbar, wobei über dem

Biodiesel 24 angesammeltes Abgas 27 zu einem Teil dem Gasstutzen 15 der Flüssigkeitsringpumpe 1 zugeführt wird. Zum Start des Prozesses wird anstelle des Abgases ein inertes Gas aus einem Druckgasbehälter eingespeist, beispielsweise Stickstoff.

Unter dem Separator 21 ist ein Zentralbehälter 28 angeordnet, in den ausgedampftes Stoffgemisch 29r fließt. Der Zentralbehälter 28 kann einen Eintragstutzen 28e aufweisen, über den Mischung 30, umfassend wenigstens ein Fettsäureglycerinester und wenigstens ein Polyol, aus einem Vorratsbehälter 31 in das Stoffgemisch 29r eingebracht werden kann. Die Mischung 30 wird in dem ausgedampften

Stoffgemisch 29r eingebracht und bei dem Weg durch den Zentralbehälter 28 homogen verteilt. Mischung 30 kann jedoch auch stromabwärts hinter dem

Zentralbehälter 28 in den Stoffgemisch-Kreislauf eingespeist werden. Es wird so ein angereichertes Stoffgemisch 29a erhalten, das dem Saugstutzen 13 der

Flüssigkeitsringpumpe 1 zugeführt wird, wodurch der Stoffkreislauf geschlossen ist. Am Boden des Zentralbehälters 28 können aus dem Stoffgemisch ausgefällte Sedimentpartikel 32 entnommen werden, die gegebenenfalls als Brennstoff nutzbar sind oder zu entsorgen sind.

Die optimale Betriebsweise der Flüssigkeitsringpumpe 1 kann nach zwei Verfahren eingestellt werden.

Zum einen kann der Anteil der Schaumphase so gewählt werden, dass am inneren Umfang der Flüssigkeitsringpumpe 1 ein Flüssigkeitsring ausgebildet ist. Zum anderen kann der Anteil der Schaumphase aus dem Energieeintrag in das

Stoffgemisch bestimmt werden. Dazu sind zwei Temperatursensoren vorgesehen. Ein erster Temperatursensor 33 ist stromabwärts hinter der Flüssigkeitsringpumpe 1 in der Stoffgemisch-Leitung angeordnet. Ein zweiter Temperatursensor 34 ist stromaufwärts vor der Flüssigkeitsringpumpe 1 in der Stoffgemisch-Leitung angeordnet. Die Signale beider Temperatursensoren 33, 34 werden in einer

Steuereinrichtung 35 ausgewertet, und es wird ein Steuersignal für ein Regelventil 36 gebildet, das in der Verbindungsrohrleitung zwischen der Vakuumpumpe 26 und dem Gasstutzen 15 der Flüssigkeitsringpumpe 1 angeordnet ist und die Menge des zur Schaumbildung vorgesehenen Gases regelt.

Es hat sich bewährt, wenn der Anteil der Schaumphase 10 bis 30 Vol-% beträgt, vorzugsweise 10 bis 25 Vol-%.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Abtrennung ausdampfbarer Komponenten aus einem erhitzten Fluid 2. Die Vorrichtung weist eine als symmetrische Rohr-/Düseneinrichtung ausgebildete Zerstäubereinrichtung 1 zur Ausbildung einer Fluidblase 2b mit großer Oberfläche auf, die in einem Separator 21 angeordnet ist. Bei dem Fluid 2 handelt es sich um eine Mischung, umfassend wenigstens einen Fettsäureglycerinester und wenigstens ein Polyol sowie

wenigstens eines Zeoliths, mit einer Temperatur aus einem Bereich von 120°C bis 450°C. Das Fluid 2 enthält, wie weiter unten beschrieben, weiterhin ausdampfbaren Biodiesel-Komponenten, die in dem Separator 21 abgetrennt werden und nach dem Kondensieren Biodiesel bilden. Die Zerstaubereinrichtung 1 weist einen T-förmigen Eingangsabschnitt 1 e auf, in dem ein der Zerstäubereinrichtung 1 zugeführter Fluidstrom 2 in zwei gleich große Fluid- Teilströme 2t aufgespaltet wird, die mittels zweier V-förmiger Rohrleitungen 1 r, die an ihren Endabschnitten Düsen 1 d aufweisen, aufeinander gerichtet werden. Die Düsen 1 d sind unter einem Anstellwinkel α zur Waagerechten schräg nach oben gerichtet. Die Düsen 1 d weisen schlitzförmige Auslässe 1 a auf, aus denen der Fluidteilstrom 2t austritt. Die schlitzförmigen Auslässe 1 a sind in der Gebrauchslage der

Zerstäubereinrichtung 1 waagerecht angeordnet und weisen wegen des

Anstellwinkels α der Düsen 1 d schräg nach oben. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Düsen unter dem Anstellwinkel α schräg nach unten weisen. Der für beide Düsen 1 d gleiche Anstellwinkel α ist bevorzugt in dem Bereich von +30° bis +60° oder von -30° bis -60°.

Der Abstand zwischen den beiden aufeinander zu weisenden Auslässen 1 a wird experimentell so ermittelt, dass eine flache Fluidblase 2b mit einem flachelliptischen Querschnitt ausgebildet wird, die die Innenwand des Separators 21 nicht berührt.

Neben dem Vorteil, dass die Fluidblase 2b eine große Oberfläche aufweist, welche die Verdampfung der im Fluid enthaltenen Dieselölkomponenten unterstützt, tritt eine starke Verwirbelung des Fluids ein, die die Wirksamkeit des Katalysators erhöht.

Der Separator 21 ist in dem in Fig. 4 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel als ein nach oben sich erweiternder hohlkegelförmiger Behälter ausgebildet, dessen Boden- und Deckplatte Durchgangsöffnungen zu einer auf dem Separator 21 angeordneten Destillationskolonne 22 und zu einer unter dem Separator 21 angeordneten

Zentralbehälter aufweist (siehe Fig. 7).

Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer Anlage 3 zur Herstellung von Biodiesel mit einer Vorrichtung zur Abtrennung ausdampfbarer Komponenten aus einem erhitzten Fluid. In der Anlage 3 wird bei einer

Prozesstemperatur aus einem Bereich von 120°C bis 450°C eine Mischung, umfassend wenigstens einen Fettsäureglycerinester und wenigstens ein Polyol, unter Einwirkung eines wenigstens eines Zeoliths als Katalysators in Biodiesel

umgewandelt. Dazu wird ein bei der Prozesstemperatur flüssiges Stoffgemisch 29, bei dem es sich um eine Mischung, umfassend wenigstens einen

Fettsäureglycerinester und wenigstens ein Polyol sowie wenigstens eines Zeoliths, handelt, durch die Flüssigkeitsringpumpe 10 im Kreislauf gefördert.

Das in der Flüssigkeitsringpumpe 10 durchmischte und mit einer Schaumphase versetzte Stoffgemisch 29 wird über einen Druck-Stutzen 14 der

Flüssigkeitsringpumpe 10 und eine zwischengeschaltete Rohrleitung mittels der Zerstäubereinrichtung 1 in den Separator 21 eingetragen. Dabei dampfen, wie oben beschrieben, die ausdampfbaren Biodiesel-Komponenten als Biodieseldampf 24d aus. Der Biodieseldampf 24d strömt in die Destillationskolonne 22, die über dem Separator 21 angeordnet ist und gelangt sodann in einen stromabwärts nach der Destillationskolonne 22 angeordneten Kondensator 23. In dem Kondensator 23 fällt das Kondensat in Form von Biodiesel 24 aus, das in einem Produkttank 25 gesammelt wird. Der Produkttank 25 ist mittels einer Vakuumpumpe 26 entlüftbar, wobei über dem Biodiesel 24 angesammeltes Abgas 27 zu einem Teil einem Gas- Stutzen 15 der Flüssigkeitsringpumpe 10 zugeführt wird. Zum Start des Prozesses wird anstelle des Abgases ein inertes Gas aus einem Druckgasbehälter eingespeist, beispielsweise Stickstoff.

Unter dem Separator 21 ist der Zentralbehälter 28 angeordnet, in den

ausgedampftes Stoffgemisch 29r fließt. Der Zentralbehälter 28 kann einen Eintrags- Stutzen 28e aufweisen, über den kohlenwasserstoffhaltiger Reststoff 30 aus einem Reststoff-Vorratsbehälter 31 in das Stoffgemisch 29r eingebracht werden kann. Der Reststoff 30 wird in dem ausgedampften Stoffgemisch 29r aufgelöst und bei dem Weg durch den Zentralbehälter 28 homogen verteilt. Reststoff 30 kann jedoch auch stromabwärts hinter dem Zentralbehälter 28 in den Stoffgemisch-Kreislauf eingespeist werden. Aus dem Zentralbehälter 28 austretendes angereichertes Stoffgemisch 29a wird einem Saug-Stutzen 13 der Flüssigkeitsringpumpe 10 zugeleitet, wodurch der Stoffgemisch-Kreislauf geschlossen ist.

Am Boden des Zentralbehälters 28 können aus dem Stoffgemisch 29a

abgeschiedene Sedimentpartikel 32 entnommen werden, die gegebenenfalls als Brennstoff nutzbar sind oder zu entsorgen sind. Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Sedimentors, der in einer in Fig. 9 beschriebenen Anlage 2 zur Herstellung von Biodiesel einsetzbar ist.

Der Sedimentor 28 umfasst einen senkrecht angeordneten Zentralbehälter 28z, über dem ein Separator 21 angeordnet ist. Der Zentralbehälter 28z ist als ein

zylinderförmiger Behälter ausgebildet, der in einen kegelförmigen Fußabschnitt übergeht. Über dem Separator 21 ist eine Destillationskolonne 22 angeordnet, wie weiter unten in Fig. 2 beschrieben.

In dem zylinderförmigen Behälter sind ein äußerer Innenbehälter 28a, ein innerer Innenbehälter 28i und ein Gitterbehälter 28g ineinander geschachtelt angeordnet. Die topfförmigen Innenbehälter 28a und 28i weisen jeweils einen kegelförmigen Boden auf. Der Boden des äußeren Innenbehälters 28a weist nach oben, der Boden des inneren Innenbehälters 28i weist nach unten. Zwischen dem Zentralbehälter 28z, dem äußeren Innenbehälter 28a, dem inneren Innenbehälter 28i und dem

Gitterbehälter 28g ist jeweils ein Abstandsraum ausgebildet.

Aus einem in den Separator 21 eintretenden Stoffgemisch 29 treten ausdampfbaren Biodiesel-Komponenten als Biodieseldampf 24d aus, der wie weiter unten

beschrieben nach Kondensation als Biodiesel 24 vorliegt. Ausgedampftes

Stoffgemisch 29r wird nun in den Abstandsraum zwischen dem Zentralbehälter 28z und dem äußeren Innenbehälter 28a geleitet, in dem eine spiralförmige

Leiteinrichtung 28I angeordnet ist, auf der das Stoffgemisch 29r spiralförmig nach unten gleitet. Das Stoffgemisch 29r wird in der spiralförmigen Leiteinrichtung 28I verwirbelt, wobei Sedimentpartikel 32 abgetrennt werden, die nach dem Verlassen der spiralförmigen Leiteinrichtung 28I als Bodenschlamm nach unten sinken und in dem kegelförmigen Fußabschnitt des Zentralbehälters 28z gesammelt werden, aus dem sie abgeführt werden können. Zu den Sedimentpartikeln zählen auch

inaktivierte Katalysatorpartikel, deren Oberfläche verunreinigt und zugesetzt ist.

Das von den Sedimentpartikeln 32 befreite Stoffgemisch 29r tritt nun in den

Abstandsraum zwischen dem äußeren Innenbehälter 28a und dem inneren

Innenbehälter 28i ein und strömt dabei nach oben. Sodann tritt das Stoffgemisch 29r in den Abstandsraum zwischen dem inneren Innenbehälter 28i und dem Gitterbehälter 28g ein und durchdringt dabei auch den in den Gitterbehälter 28g eingebrachten Mischung 30, umfassend wenigstens einen Fettsäureglycerinester und wenigstens ein Polyol. Die Mischung 30 wird durch das auf 120°C bis 450°C erhitzte Stoffgemisch 29r aufgelöst und/oder homogenisiert. Es wird so ein mit dem Reststoff 30 angereicherte Stoffgemisch 29a gebildet, das den Zentralbehälter 28 über den kegelförmigen Boden des inneren Innenbehälters 28i verlässt und wieder in den Stoffkreislauf eintritt.

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel zum Einsatz der in Fig. 8 beschriebenen

Vorrichtung.

Die Flüssigkeitsringpumpe 1 verfügt über einen Saug-Stutzen 13, einen Druck- Stutzen 14 sowie einen Gas-Stutzen 15 zur Einleitung eines inerten Gases, das in dem in der Flüssigkeitsringpumpe 1 befindlichen Stoffgemisch 29a eine

Schaumphase bildet. Das Stoffgemisch 29a reagiert noch in der

Flüssigkeitsringpumpe 1 mit den Katalysatorpartikeln, wodurch langkettige

Kohlenwasserstoffe in kurzkettige Kohlenwasserstoffe aufgespaltet werden. Es bildet sich so ein Stoffgemisch 29, das kurzkettige Kohlenwasserstoffe enthält. Das

Stoffgemisch 29 wird über eine Rohrleitung in den Separator 21 eingetragen, in dem die kurzkettigen Kohlenwasserstoffe ausdampfen. Der Biodieseldampf 24d strömt in die über dem Separator 21 angeordnete Destillationskolonne 22 und gelangt sodann in einen stromabwärts nach der Destillationskolonne 22 angeordneten Kondensator 23. In dem Kondensator 23 sammelt sich Kondensat in Form von Biodiesel 24, das in einem Produkttank 25 gesammelt wird. Der Produkttank 25 ist mittels einer

Vakuumpumpe 26 entlüftbar, wobei über dem Biodiesel 24 angesammeltes Abgas 27 zu einem Teil dem Gas-Stutzen 15 der Flüssigkeitsringpumpe 1 zugeführt wird. Zum Start des Prozesses wird anstelle des Abgases ein inertes Gas aus einem Druckgasbehälter eingespeist, beispielsweise Stickstoff.

Aus dem Separator 21 strömt das ausgedampfte Stoffgemisch 29r in den Sedimentor 28, in dem, wie oben in Fig. 1 beschrieben, Sedimentpartikel aus dem Stoffgemisch 29r entfernt werden und neue Mischung 30 hinzugegeben wird. Das angereicherte Stoffgemisch 29a wird sodann dem Saugstutzen 13 der

Flüssigkeitsringpumpe 1 zugeführt, wodurch der Stoffkreislauf geschlossen ist.

Beispiel 1 .

1400 I einer Mischung aus 50 Gew.-% handelsüblichem Rapsöl und 50 Gew.-% Holzschliff aus ca. 80% Weichholz und 20% Hartholz, wurden zusammen mit 30 kg eines NaY-Zeolithen, kommerziell erhältlich von Zeolyst International

(Conshohocken, PA, USA), in einem Versuchsreaktor bei einer Temperatur von 280 bis 320°C umgesetzt.

Das verwendete handelsübliche Rapsöl ist ein Triglycerid, wobei die Fettsäurereste folgende Zusammensetzung aufwiesen:

Myristinsäure (14:0) 0 - 0.2 %

Palmitinsäure (16:0) 3.3 - 6.0 %

Palmitoleinsäure (16:1 ) 0.1 - 0.6 %

Margarinsäure (17:0) 0.3 %

Stearinsäure (18:0) 1 .1 - 2.5 %

Oleinsäure / Vaccensäure (18:1 ) 52 - 57 %

Linolsäure (18:2) 16 - 25 %

Linolensäure, gesamt (18:3) 6 - 14%

Nach Abschluss der Reaktion wurden 800 I Destillat erhalten.

Für die nachfolgenden Untersuchungen wurde das filtrierte Destillat erneut gemischt und Aliquots entnommen.

Die Zusammensetzung des Destillats wurde mittels GC-MS bestimmt. Die

Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1 : Zusammensetzung des Reaktionsproduktes gemäß GC-MS Analyse

Alkane identifizierte Verbindung Flammpu Siedepunkt Gefrierpunkt

Tetradecan Ci ₄ H ₃ o 99 C 253 C 5.5 C

Pentadecan C15H32 132 268 - 270 9.9

Hexadecan Ci6H ₃₄ 135 287 18

Heptadecan C17H36 148 302 21

Octadecan C18H38 165.6 316.3 28 - 31

Gesamtanteil Alkane: 59 Gew.-%

Fettsäureester

identifizierte Verbindung Flammpunkt Siedepunkt Gefrierpunkt Methyl lau rate C13H26O2 1 14.6 263 5.2

Butyllaurate Ci6H ₃ 2O ₂ 139.8 305.5

Methyloleate Ci9H ₃₆ O ₂ 92.4 351 .4 - 20

Methylstearate Ci ₉ H ₃₈ O ₂ 169.3 355.5 37 - 39

Butylpalmitate C ₂ oH ₄ oO ₂ 176.4 362.4

Gesamtanteil Fettsäureester: 31 Gew.-%

Fettsäuren

identifizierte Verbindung Flammpunkt Siedepunkt Gefrierpunkt Laurinsäure Ci ₂ H ₂₄ O ₂ 134.1 296.1 44 - 46

Elaidinsäure CisH ₃₄ O ₂ 270.1 360 43 - 45

Ketone

Compounds Identified Flash Point Freeze Pt. 4-Dodecanon Ci ₂ H ₂ O 65 65

Gesamtanteil Fettsäuren und Ketone: 10 Gew.-%

Nachfolgend wurden der Flammpunkt, der Schwefelgehalt, die Viskosität und die Kupferkorrosion gemäß den in Tabelle 2 angegebenen Standards gemessen.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2: Ergebnisse der ASTM-test:

Test Ergebnis Grenzwert Standard

Flammpunkt 42 °C > 53 °C D93 Schwefelgehalt 151 ppm < 15ppm D129 kin. Viscosität bei 40°C 4 cSt 1.9-4.1 D445

Kupferkorrosion 3a 3a oder weniger D130