Nachwachsende Rohstoffe in der Wikipedia, Band 4 - nova-Institut ...

Umesterungsanlage 211
Industrieanlagen
Moderne Industrieanlagen haben eine Jahreskapazität von mindestens 100.000 Tonnen pro Jahr. [2]
Katalysatoren
Die Umesterung wird in der Regel alkalisch katalysiert. Zur Vermeidung von durch Wasser bedingten
Nebenreaktionen finden als Katalysatoren hauptsächlich wasserfreie Alkoholate Verwendung, die als ca. 30%ige
Lösung von Natrium- oder Kaliumalkoholat in Methanol eingesetzt werden. [3]
Verwendete Apparate
Eine typische Umesterungsanlage benötigt Lagertanks für die Rohmaterialien und Endprodukte, Wärmetauscher zur
Erhitzung des Reaktionsgemischs, Rührkessel zur Vermischung von Katalysator und Methanol. Des Weiteren
werden Reaktoren sowie Apparate zur Phasentrennung von Roh-Biodiesel und Glycerin, Filtrieranlagen und
Destillationsapparate zur Trennung von Biodiesel und Methanol und Restfeuchte benötigt.
Verfahrensschritte
Das Verfahren kann grob in die Schritte Umesterung, Trennung von Biodiesel und Glycerin, Wäsche des Biodiesels,
Trocknung des Biodiesels und Aufarbeitung des Glycerins und Rückgewinnung des Methanols unterteilt werden.
Viele der Verfahrensschritte sind mehrstufig. Bei großen Industrieanlagen wird die Umesterung in einem
kontinuierlichen Prozess durchgeführt. Der Prozess kann durch Nah-Infrarot (NIR) Online-Analytik überwacht
werden.
Umesterung und Trennung
Als erster Schritt werden der Umesterungskatalysator und Methanol gemischt. Diese werden mit Pflanzenöl
gemischt und in einen kontinuierlichen Kolonnen-Reaktor oder einen kontinuierlichen Rührkesselreaktor gepumpt,
von denen zwei oder mehr in Reihe geschaltet werden können. Dort findet die Umesterung statt. Die typische
Reaktionstemperatur liegt bei ca. 50 bis 65°C. Das Verfahren findet unter Normaldruck statt. In der Regel wird
Methanol im stöchiometrischen Überschuss eingesetzt.
Im unteren Teil des Reaktors sammelt sich eine schwere basische Phase, die Glycerin, Methanol und Methanolat
enthält und abgezogen und zwischengelagert wird. Die Biodieselphase enthält weiterhin Methanol, nicht abreagiertes
Rapsöl sowie Seifen. Zur Vervollständigung der Reaktion werden in einem weiteren Reaktor nochmals Katalysator
und Methanol zum Ester-Gemisch gegeben und abschließend nochmals getrennt. Die leichte Esterphase
("Roh-Biodiesel") wird danach gewaschen.
Biodieselwäsche und Trocknung
Verunreinigungen der Esterphase wie Methanol, Seifen und Glycerin werden durch Zugabe von Wasser in
kontinuierlichen Waschkolonnen entfernt. Die Nebenprodukte werden in einem Zwischenlagertank gelagert. In
einem Settler wird das restliche Wasser vom Biodiesel getrennt. Die letzte Trocknungsstufe des Biodiesels erfolgt in
der Regel als Vakuumtrocknung, zum Beispiel in einem Dünnschichtverdampfer.
Aufarbeitung des Glycerins und Rückgewinnung des Methanols
In einer Kolonne werden Glycerin und Methanol destillativ von einander getrennt. Die kondensierte Methanolphase
wird wieder in den Prozess zurückgeführt. Das als Sumpfprodukt zurückbleibende Rohglycerin wird angesäuert. Die
Verunreinigungen Methanolat und Seife werden durch diesen Schritt in Methanol, Salz und freie Fettsäure überführt.
Das reine Glycerin kann in einem Absetzgefäß von den Verunreinigungen getrennt werden.