CN101831357B - 一种利用非酸法生产生物柴油的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用非酸法生产生物柴油的工艺，属再生燃料制造技术领域。该工艺是在反应釜内用氧化亚锡作催化剂，酯化釜内温度为90℃，压力为3kg，经2～3小时的带温带压反应后，通过循环蒸馏塔降压蒸馏，蒸馏时压力为负压0.5公斤，温度控制在295℃，收集185℃～280℃的蒸馏物即为生物柴油。该工艺醇解和酯化能同时进行，使得反应速度明显加快，且酯化率高，酸值极低，易去除残余催化剂。解决了现行采用碱性或酸性催化剂生产生物柴油工艺中，酯化不完全，反应速度慢，后期脱除催化剂困难以及对环境造成二次污染的问题。本发明生产工艺成本低，原料来源广，剩余的油渣可作为锅炉燃料，生产前后均不会对环境造成污染。

Description

一种利用非酸法生产生物柴油的工艺
技术领域：
本发明涉及一种生产生物柴油的工艺，特别涉及一种利用非酸法生产生物柴油的工艺。
背景技术：
石油是人们生活极需的，也是不可再生的矿物能源，但作为动力燃料对空气也造成严重污染。比如汽车排放的尾气使得城市空气中的一氧化碳激增，同时尾气中的二氧化硫也会造成土壤和水源酸化。因此，目前世界上绝大多数国家极为重视生物能源的开发生产和使用，生物柴油因其排放二氧化碳比矿物柴油要少50％，一氧化碳和未燃尽烃类及颗粒物大大减少，是很好的清洁燃料和石油替代品，也受到越来越多的国家追捧。
目前生产生物柴油的原料为植物油与动物油，包括食品加工留下的下脚料油、地沟油等，一般通过反酯化法生产，其工艺采用碱性催化或酸性催化；碱性催化其甘油回收和催化剂脱除困难，且反应不完全，当油中含水或游离脂肪酸时易生成皂化物。酸性催化以传统的硫酸作为催化剂，生产时反应时间长，酯化率低，最后还需要综合脱酸。而且采用酸性和碱性催化剂生产生物柴油都会对环境造成二次污染。
发明内容：
本发明的目的在于，提供一种解决目前基于酸、碱催化剂生产生物柴油反应不完全、反应时间长、酯化率低、脱碱脱酸困难，易对环境造成二次污染等问题，且酯化收率高，反应时间短，高效节能的利用非酸法生产生物柴油的工艺。
本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：
一种利用非酸法生产生物柴油的工艺，其特征在于：它是按如下次序的步骤进行的：
(1)将收集的酸化油、地沟油原料放入化油池，通过80℃的高温，将其完全溶化，使其油水渣完全分离后得到精制酸化油，将精制酸化油送入原料储存罐区存放；
(2)将预处理后的原料从原料罐区通过计量泵送入高压水解釜，在180℃温度、18kg压力下加热处理2小时，使原料完全水解成脂肪酸；
(3)将水解处理好的脂肪酸通过计量泵送入酯化釜内，加入脂肪酸重量的13％的甲醇和脂肪酸重量的1％的氧化亚锡催化剂，将酯化釜内温度升至90℃，压力升至3kg，经2～3小时的带温带压反应，当酸值降到小于1，生成脂肪酸粗甲酯时终止反应；
(4)将脂肪酸粗甲酯通过计量泵打入中和釜，通过50℃的温水，以脂肪酸粗甲酯2份、水1份的比例搅拌10分钟后，保温洗水静置中和3小时，使油水残渣分离，脱除残留催化剂；
(5)将中和釜内分离后的脂肪酸粗甲酯通过计量泵，以每小时3吨的流量打入离心机脱水，使脱水后的脂肪酸粗甲酯水份小于0.1％；
(6)将脱水后的脂肪酸粗甲酯通过计量泵打入循环蒸馏塔降压蒸馏，蒸馏时压力为负压0.5公斤，温度控制在295℃，收集185℃～280℃的蒸馏物即为生物柴油；
(7)按生物柴油的理化指标，检验分级达标入库；蒸馏塔蒸馏期间底部落下的少许油渣为植物沥青，可作为锅炉用燃料。
本发明的工作原理是使油脂在氧化亚锡的催化作用下，使得在同一反应罐中醇解和酯化可同时进行，大大缩短了酯化时间，同时氧化亚锡加热时产生的化学变化能彻底地中和掉残留在脂肪中的酸物质，使生产出的生物柴油品质更高。
本发明的原料可以是植物油，也可以是废弃的动植物油，比如潲水油、地沟油；还包括在植物油生产过程中的废油脚通过酸化处理后的酸化油。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：
1、解决了现行生产生物柴油采用碱性催化剂工艺中，反应速度慢，酯化不完全，易产生皂化物，且后期脱除催化剂困难的弊端。
2、解决了现行生产生物柴油采用酸性催化剂工艺中，酯化速度慢，产品残留酸值高的问题。
3、解决了现行生产生物柴油利用碱性或酸性催化剂的工艺中，对环境造成的二次污染问题。
4、本发明生产工艺简单，成本低，原料来源广，生产反应时间短，产品质量高，且剩余的油渣为植物沥青，可作为锅炉燃料。
5、本发明生产工艺无论在生产前、生产期间还是在生产之后，都不对环境造成污染。
6、本发明生产工艺生产的生物柴油的理化指标完全符合国家生物柴油理化指标，且含硫量非常低。
理化指标如下：
  序号   名称   标准   序号   名称   标准
  1   十六烷值   ＞52   8   机械杂质   ≤0.01％
  2   闪点(闭口)   ＞110℃   9   运动黏度   ≤21泊
  3   碘价   ＜120   10   热值   ≥9400千卡/kg
  4   灰度   ＜0.025％   11   凝固点   ＜0℃
5 色度 ＜2.5# 12   腐蚀(铜片50℃3hr) ＜2级
6 硫含量 ≤0.02％ 13 酸度   ＜240mgKOH/100ml
  7   水份   ≤0.2％   14   密度20℃   8.79kg/m3
具体实施方式：
下面结合具体的实施例对本发明作进一步地描述如下：
实施例1：(以1吨地沟油的原料为例)
(1)将收集的1吨废植物油脂(地沟油)原料放入化油池，通过80℃的高温将其完全溶化，使废植物油脂的油、水、渣完全分离，预处理后得到精制酸化油。
(2)将预处理后的原料通过计量泵送入高压水解釜，在180℃温度、18kg压力下加热处理2小时，使原料完全水解成脂肪酸。
(3)将水解处理好的脂肪酸通过计量泵送入酯化釜内，加入脂肪酸重量的13％的甲醇和脂肪酸重量的1％的氧化亚锡催化剂，再将酯化釜内的温度升至90℃，压力升至3kg，经2小时的带温带压反应，当酸值降到小于1(PH＜1)，生成脂肪酸粗甲酯时终止反应。
(4)将脂肪酸粗甲酯通过计量泵打入中和釜，通过50℃的温水，以脂肪酸粗甲酯2份、水1份的比例搅拌10分钟后，保温洗水静置中和3小时，使油水残渣分离，脱除残留催化剂。
(5)将中和釜内分离后的脂肪酸粗甲酯经计量泵打入离心机脱水；以每小时3吨的流量，脱水后的脂肪酸粗甲酯水分小于0.1％。
(6)将脱水后的脂肪酸粗甲酯通过计量泵打入循环蒸馏塔降压蒸馏，蒸馏时压力为负压0.5公斤，温度控制在295℃，收集185℃～280℃的蒸馏物即为生物柴油。
(7)按生物柴油的理化指标，检验分级达标入库；蒸馏塔蒸馏期间底部落下的少许油渣为植物沥青，可作为锅炉用燃料。
实施例2：(以1吨酸化油原料为例)
(1)将收集的1吨酸化油原料放入化油池，通过80℃的高温将其完全溶化，使废植物油脂的油、水、渣完全分离，预处理后得到精制酸化油。
(2)将预处理后的原料通过计量泵送入高压水解釜，在180℃温度、18kg压力下加热处理2小时，使原料完全水解成脂肪酸。
(3)将水解处理好的脂肪酸通过计量泵送入酯化釜内，加入脂肪酸重量的13％的甲醇和脂肪酸重量的1％的氧化亚锡催化剂，再将酯化釜内的温度升至90℃，压力升至3kg，经2小时的带温带压反应，当酸值降到小于1(PH＜1)，生成脂肪酸粗甲酯时终止反应。
(4)将脂肪酸粗甲酯通过计量泵打入中和釜，通过50℃的温水，以脂肪酸粗甲酯2份、水1份的比例搅拌10分钟后，保温洗水静置中和3小时，使油水残渣分离，脱除残留催化剂。
(5)将中和釜内分离后的脂肪酸粗甲酯经计量泵打入离心机脱水。以每小时3吨的流量，脱水后的脂肪酸粗甲酯水分小于0.1％。
(6)将脱水后的粗甲酯通过计量泵打入循环蒸馏塔降压蒸馏，蒸馏时压力为负压0.5公斤，温度控制在295℃，收集185℃～280℃的蒸馏物即为生物柴油。
(7)按生物柴油的理化指标，检验分级达标入库；蒸馏塔蒸馏期间底部落下的少许油渣为植物沥青，可作为锅炉用燃料。

Claims (1)

1.一种利用非酸法生产生物柴油的工艺，其特征在于：它是按如下次序的步骤进行的：
(1)将收集的酸化油、地沟油原料放入化油池，通过80℃的高温，将其完全溶化，使其油水渣完全分离后得到精制酸化油，将精制酸化油送入原料储存罐区存放；
(2)将预处理后的原料从原料罐区通过计量泵送入高压水解釜，在180℃温度、18kg压力下加热处理2小时，使原料完全水解成脂肪酸；
(3)将水解处理好的脂肪酸通过计量泵送入酯化釜内，加入脂肪酸重量的13％的甲醇和脂肪酸重量的1％的氧化亚锡催化剂，将酯化釜内温度升至90℃，压力升至3kg，经2～3小时的带温带压反应，当酸值降到小于1，生成脂肪酸粗甲酯时终止反应；
(4)将脂肪酸粗甲酯通过计量泵打入中和釜，通过50℃的温水，以脂肪酸粗甲酯2份、水1份的比例搅拌10分钟后，保温洗水静置中和3小时，使油水残渣分离，脱除残留催化剂；
(5)将中和釜内分离后的脂肪酸粗甲酯通过计量泵，以每小时3吨的流量打入离心机脱水，使脱水后的脂肪酸粗甲酯水份小于0.1％；
(6)将脱水后的脂肪酸粗甲酯通过计量泵打入循环蒸馏塔降压蒸馏，蒸馏时压力为负压0.5公斤，温度控制在295℃，收集185℃～280℃的蒸馏物即为生物柴油；
(7)按生物柴油的理化指标，检验分级达标入库；蒸馏塔蒸馏期间底部落下的少许油渣为植物沥青，可作为锅炉用燃料。
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