CN104130867A - 两步酯化法生产生物柴油的工艺及设备 - Google Patents

两步酯化法生产生物柴油的工艺及设备 Download PDF

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李安民
文玉祥
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Abstract

本发明创造提供一种两步酯化法生产生物柴油的工艺及设备，以获得纯度高、收率高的生物柴油，如图所示，其中附图1是酸反应工艺流程示意图，附图2是碱反应工艺流程示意图，1是硫酸槽，2是硫酸泵，3是硫酸计量罐，4是甲醇计量罐，5是酸反应釜，6是防腐泵，7是沉降釜，8是防腐泵，9是齿轮泵，10是隔油池，11是防腐泵，12是调和釜，13是甲醇泵，14是中间罐，15是甲醇泵，16是碱反应釜，17是齿轮泵，18是预热器，19是多层蒸发器，20是齿轮泵，21是沉降釜，22是齿轮泵，23是甘油聚集器，24是甘油地槽，25是齿轮泵。

Description

两步酯化法生产生物柴油的工艺及设备
技术领域
本发明涉及一种两步酯化法生产生物柴油的工艺及设备，属于化学化工领域，具体地涉及一种用废油脂两步酯化法生产生物柴油的工艺及设备以获得高收率高品质的生物柴油。
背景技术
废油脂是指食品生产经营单位在经营过程中产生的不能再食用的动植物油脂，包括油脂使用后产生的不可再食用的油脂，餐饮业废弃油脂以及含油脂废水经油水分离器或者隔油池分离后产生的不可再食用的油脂。例如：煎炸废油、工业猪皮杂碎熬制的非食用猪油、潲水油、油烟机排放的废油脂等。中国废油脂的产量很大，据估算，废弃油脂的量约占食用油总消费量的20％-30％。以中国年均消费食用油21Mt计，每年产生废油4-8Mt。收集起来能够作为资源利用的废弃油脂有4Mt左右。据报道，北京市内的餐馆一天就可以产生约20t废油脂，每年可达7kt以上。中国又是世界上制油大国，每年可加工食用油10Mt以上，而且有几千家食用油及肉类、皮革、骨粉、骨胶、明胶等骨产品加工企业，每年可排放动植物油脂下脚料几百万吨。这些废油脂和动植物油下脚料若直接排放，不仅造成环境和水质污染，而且也是一种严重的资源浪费。据报道，日本每年使用约2Mt食用油，产生400-600kt废食用油，其中有250-260kt被回收再利用。目前，利用餐饮废油脂和动植物油下脚料的主要工业用途是生产动物饲料用油、肥皂、涂料及洗涤剂等化工产品，用废食用油脂添加的动物饲料存在严重的安全隐患，已经被严令禁止。为了彻底杜绝废食用油脂及动植物油下脚料的危害，提高其利用价值，寻找新的利用途径已成为当务之急，将其用于生产生物柴油是一个很好的发展方向。
由于废油脂大多腐败严重，酸值很高，常规生产工艺转化率很低。酯化反应属于可逆反应，同时酯化反应又会产生大量水分，水分的存在对酯化反应的深入进行起着抑制作用，这是常规生产工艺收率低、品质差的根本原因。
发明内容
为了解决以上问题，本发明创造提供一种两步酯化法生产生物柴油的工艺及设备，以获得高收率高品质的生物柴油。
为了实现上述目的，本发明创造两步酯化法生产生物柴油的工艺采用的技术方案是：
(1)经过脱水脱胶和除杂等净化后的原料废油脂自原料油计量罐由齿轮泵打入酸反应釜，同时98％的硫酸自硫酸槽由硫酸泵打入硫酸计量罐，经计量后通过放料阀放入酸反应釜，硫酸在物料中的浓度为3％，甲醇经甲醇计量罐计量后放入酸反应釜，甲醇与原料油中的游离脂肪酸的摩尔比为10比1，酸反应的温度为68-72℃，反应时间3小时，酸值小于2时达到终点；
(2)酸反应达到终点后，提高酸反应釜的温度至85-95℃，将过量的甲醇蒸至甲醇塔回收甲醇，物料由防腐泵打入沉降罐沉降分离，沉降时间为8-10小时，沉降结束后将下层杂质放入隔油池，上层清油由防腐泵或齿轮泵打入碱反应釜，含有水分、硫酸的杂质在隔油池分离出油脂后打入酸水池，再进入污水处理系统；
(3)预先将固体氢氧化钠和甲醇按比例在调和釜中调和溶解，其中固体氢氧化钠的用量为物料总量的1％，甲醇与甘油三酯的摩尔比为15比1，配好的溶液先打入中间罐，再由甲醇泵经计量后打入碱反应釜，碱反应的温度为70℃，时间为3小时，酸值小于3为终点；
(4)碱反应完成后的物料由齿轮泵经预热器打入多层蒸发器，多层蒸发器由蒸汽加热，在此将过量的甲醇蒸出并送往甲醇塔回收甲醇；
(5)脱除甲醇后的物料由齿轮泵打入沉降釜静置分离，下层甘油等水杂放入甘油地槽，上层清油由齿轮泵打入甘油聚集器进一步脱除甘油后的生物柴油粗品送往精制车间精制，甘油则打入甘油罐待售。
本发明创造的有益效果是：
1、采用两步酯化法生产工艺，将第一步酸反应产生的水分和过量的硫酸及时的分离，有利于第二步碱反应的顺利进行，大大提高了反应收率和产品品质；
2、经过大量的生产实践，优化了生产工艺条件，缩短了生产周期，提高了劳动生产率。
附图说明
附图是本发明创造的工艺流程示意图，其中附图1是酸反应工艺流程示意图，附图2是碱反应工艺流程示意图，1是硫酸槽，2是硫酸泵，3是硫酸计量罐，4是甲醇计量罐，5是酸反应釜，6是防腐泵，7是沉降釜，8是防腐泵，9是齿轮泵，10是隔油池，11是防腐泵，12是调和釜，13是甲醇泵，14是中间罐，15是甲醇泵，16是碱反应釜，17是齿轮泵，18是预热器，19是多层蒸发器，20是齿轮泵，21是沉降釜，22是齿轮泵，23是甘油聚集器，24是甘油地槽，25是齿轮泵。
如附图所示，一种两步酯化法生产生物柴油的工艺的设备：由硫酸槽(1)、硫酸泵(2)、硫酸计量罐(3)、甲醇计量罐(4)、酸反应釜(5)、防腐泵(6)、沉降釜(7)、防腐泵(8)、齿轮泵(9)、隔油池(10)、防腐泵(11)、调和釜(12)、甲醇泵(13)、中间罐(14)、甲醇泵(15)、碱反应釜(16)、齿轮泵(17)、预热器(18)、多层蒸发器(19)、齿轮泵(20)、沉降釜(21)、齿轮泵(22)、甘油聚集器(23)、甘油地槽(24)、齿轮泵(25)等组成，其中硫酸槽(1)通过管道与硫酸泵(2)相连，硫酸泵(2)通过管道分别与硫酸槽(1)及硫酸计量罐(3)相连，硫酸计量罐(3)通过管道分别与硫酸泵(2)及酸反应釜(5)相连，甲醇计量罐(4)通过管道和阀门与酸反应釜(5)相连，酸反应釜(5)通过管道和阀门与硫酸计量罐(3)、甲醇计量罐(4)及防腐泵(6)相连，防腐泵(6)通过管道和阀门与酸反应釜(5)及沉降釜(7)相连，沉降釜(7)通过管道和阀门分别与防腐泵(6)、防腐泵(8)及齿轮泵(9)相连，防腐泵(8)通过管道和阀门分别与沉降釜(7)及碱反应釜(16)相连，齿轮泵(9)通过管道和阀门分别与沉降釜(7)及碱反应釜(16)相连，隔油池(10)通过管道分别与沉降釜(7)及防腐泵(11)相连，防腐泵(11)通过管道与隔油池(10)及酸水池相连，调和釜(12)通过管道和阀门与甲醇泵(13)相连，甲醇泵(13)通过管道和阀门分别与调和釜(12)及中间罐(14)相连，中间罐(14)通过管道和阀门分别与甲醇泵(13)及甲醇泵(15)相连，甲醇泵(15)通过管道和阀门分别与中间罐(14)及碱反应釜(16)相连，碱反应釜(16)通过管道和阀门分别与甲醇泵(15)及齿轮泵(17)相连，齿轮泵(17)通过管道和阀门分别与碱反应釜(16)及预热器(18)相连，预热器(18)通过管道和阀门分别与齿轮泵(17)及多层蒸发器(19)相连，多层蒸发器(19)通过管道和阀门分别与齿轮泵(17)及齿轮泵(20)相连，齿轮泵(20)通过管道和阀门分别与多层蒸发器(19)及沉降釜(21)相连，沉降釜(21)通过管道和阀门分别与齿轮泵(20)及齿轮泵(22)相连，齿轮泵(22)通过管道和阀门分别与沉降釜(21)及甘油聚集器(23)相连，甘油聚集器(23)通过管道和阀门分别与齿轮泵(22)及甘油地槽(24)相连，甘油地槽(24)通过管道和阀门分别与甘油聚集器(23)及齿轮泵(25)相连，齿轮泵(25)通过管道和阀门分别与甘油地槽(24)及甘油罐相连。

Claims (2)

1.两步酯化法生产生物柴油的工艺，其特征是：(1)经过脱水脱胶和除杂等净化后的原料废油脂自原料油计量罐由齿轮泵打入酸反应釜，同时98％的硫酸自硫酸槽由硫酸泵打入硫酸计量罐，经计量后通过放料阀放入酸反应釜，硫酸在物料中的浓度为3％，甲醇经甲醇计量罐计量后放入酸反应釜，甲醇与原料油中的游离脂肪酸的摩尔比为10比1，酸反应的温度为68-72℃，反应时间3小时，酸值小于2时达到终点；
(2)酸反应达到终点后，提高酸反应釜的温度至85-95℃，将过量的甲醇蒸至甲醇塔回收甲醇，物料由防腐泵打入沉降罐沉降分离，沉降时间为8-10小时，沉降结束后将下层杂质放入隔油池，上层清油由防腐泵或齿轮泵打入碱反应釜，含有水分、硫酸的杂质在隔油池分离出油脂后打入酸水池，再进入污水处理系统；
(3)预先将固体氢氧化钠和甲醇按比例在调和釜中调和溶解，其中固体氢氧化钠的用量为物料总量的1％，甲醇与甘油三酯的摩尔比为15比1，配好的溶液先打入中间罐，再由甲醇泵经计量后打入碱反应釜，碱反应的温度为70℃，时间为3小时，酸值小于3为终点；
(4)碱反应完成后的物料由齿轮泵经预热器打入多层蒸发器，多层蒸发器由蒸汽加热，在此将过量的甲醇蒸出并送往甲醇塔回收甲醇；
(5)脱除甲醇后的物料由齿轮泵打入沉降釜静置分离，下层甘油等水杂放入甘油地槽，上层清油由齿轮泵打入甘油聚集器进一步脱除甘油后的生物柴油粗品送往精制车间精制，甘油则打入甘油罐待售。
2.根据权利要求1所述的两步酯化法生产生物柴油的工艺的设备，其特征是：由硫酸槽(1)、硫酸泵(2)、硫酸计量罐(3)、甲醇计量罐(4)、酸反应釜(5)、防腐泵(6)、沉降釜(7)、防腐泵(8)、齿轮泵(9)、隔油池(10)、防腐泵(11)、调和釜(12)、甲醇泵(13)、中间罐(14)、甲醇泵(15)、碱反应釜(16)、齿轮泵(17)、预热器(18)、多层蒸发器(19)、齿轮泵(20)、沉降釜(21)、齿轮泵(22)、甘油聚集器(23)、甘油地槽(24)、齿轮泵(25)等组成，其中硫酸槽(1)通过管道与硫酸泵(2)相连，硫酸泵(2)通过管道分别与硫酸槽(1)及硫酸计量罐(3)相连，硫酸计量罐(3)通过管道分别与硫酸泵(2)及酸反应釜(5)相连，甲醇计量罐(4)通过管道和阀门与酸反应釜(5)相连，酸反应釜(5)通过管道和阀门与硫酸计量罐(3)、甲醇计量罐(4)及防腐泵(6)相连，防腐泵(6)通过管道和阀门与酸反应釜(5)及沉降釜(7)相连，沉降釜(7)通过管道和阀门分别与防腐泵(6)、防腐泵(8)及齿轮泵(9)相连，防腐泵(8)通过管道和阀门分别与沉降釜(7)及碱反应釜(16)相连，齿轮泵(9)通过管道和阀门分别与沉降釜(7)及碱反应釜(16)相连，隔油池(10)通过管道分别与沉降釜(7)及防腐泵(11)相连，防腐泵(11)通过管道与隔油池(10)及酸水池相连，调和釜(12)通过管道和阀门与甲醇泵(13)相连，甲醇泵(13)通过管道和阀门分别与调和釜(12)及中间罐(14)相连，中间罐(14)通过管道和阀门分别与甲醇泵(13)及甲醇泵(15)相连，甲醇泵(15)通过管道和阀门分别与中间罐(14)及碱反应釜(16)相连，碱反应釜(16)通过管道和阀门分别与甲醇泵(15)及齿轮泵(17)相连，齿轮泵(17)通过管道和阀门分别与碱反应釜(16)及预热器(18)相连，预热器(18)通过管道和阀门分别与齿轮泵(17)及多层蒸发器(19)相连，多层蒸发器(19)通过管道和阀门分别与齿轮泵(17)及齿轮泵(20)相连，齿轮泵(20)通过管道和阀门分别与多层蒸发器(19)及沉降釜(21)相连，沉降釜(21)通过管道和阀门分别与齿轮泵(20)及齿轮泵(22)相连，齿轮泵(22)通过管道和阀门分别与沉降釜(21)及甘油聚集器(23)相连，甘油聚集器(23)通过管道和阀门分别与齿轮泵(22)及甘油地槽(24)相连，甘油地槽(24)通过管道和阀门分别与甘油聚集器(23)及齿轮泵(25)相连，齿轮泵(25)通过管道和阀门分别与甘油地槽(24)及甘油罐相连。
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