CN104531350A - 一种提纯生物柴油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提纯生物柴油的方法，属油脂化工技术领域；本发明所述方法通过原料的预混、主提纯反应、悬浮物分离以及固体物质的回收利用过程，得到的生物柴油纯度为98.2%以上，制取的燃料的热值为3000kcal/kg以上，生物柴油提纯中期和后期均无污染物产生，具有工艺简单、操作方便、效率高、无污染、能耗低，过程清洁以及半连续生产的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种提纯生物柴油的方法，特别涉及一种高纤维素物质提纯生物柴油的方法，属油脂化工技术领域。
背景技术
生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等植物油脂，以及动物油脂、废餐饮油等为原料油通过酯交换工艺制成的甲酯或乙酯燃料。它是一种良好的石化柴油替代品，与石化柴油相比，具有优良的环保性，较好的低温发动机启动性能和安全性能，良好的燃料性能及可再生等特点。目前工业生产生物柴油主要是应用酯交换法，用于酯交换的催化剂有酸性催化剂和碱性催化剂以及生物酶催化剂等，但因氢氧化钾或氢氧化钠这些碱要求的条件不高，价格便宜，能在工业生产中广泛应用，所以工业上基本用于酯交换生产生物柴油的催化剂主要是氢氧化钾或氢氧化钠；当将油脂、甲醇和碱催化剂以一定比例装入反应器，在一定温度和压力下反应生成了生物柴油，但这个生物柴油产物中还含有反应过程中形成的甘油和残留的催化剂，如钾皂，为了从生物柴油中去除这些杂质，通常会加酸后再水洗，将钾皂分解去除，然而此处理会产生大量的酸性废水，对环境造成严重污染，如若处理此废水，难度也较大，同时也将增加成本；而且加酸水洗工艺会将小部分甲酯带出，降低了甲酯的产率。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种新的提纯生物柴油的方法，利用高纤维素物质提纯生物柴油，以克服现有提纯方法存在的缺陷，生物柴油的纯度大大提高，且整个工艺的能耗和成本大大降低。
本发明所述提纯生物柴油的方法，具体包括以下步骤：
（1）预混：两种高纤维素物质和白土分别由进料口Ⅰ1、进料口Ⅱ2、进料口Ⅲ3落到传送带4上，由传送带4送入混合器5中与粗生物柴油入口30送入的粗生物柴油进行预混，在预混阶段，粗生物柴油能与高纤维物质进行初步反应；
（2）主提纯反应：打开阀门Ⅰ6，将预混好的混合物放入反应罐7中，在温度为50℃-70℃的条件下，在搅拌器的作用下，高纤维素物质和白土与粗生物柴油进一步接触反应，反应时间10-20 分钟；
（3）悬浮物分离：主提纯反应完成后，打开阀门Ⅱ10，反应罐7中带悬浮物的生物柴油经泵Ⅱ12送入两级沉淀罐23中，在上级沉淀罐20中沉淀10-20分钟后，打开阀门Ⅳ24，液体部分由出口Ⅱ22放出至下级沉淀罐26中，打开阀门Ⅴ25，上级沉淀罐20中沉淀下来的固体部分经出口Ⅰ21由泵Ⅲ16送回主反应罐7中，下级沉淀罐26中继续沉淀10-20分钟后，打开阀门Ⅶ28，液体部分进入过滤器29进行过滤，过滤得到纯净生物柴油和小部分杂质，纯净生物柴油经过滤器29排出，杂质经管道Ⅱ15再次回到主反应罐7中；二级沉淀罐中固体部分打开阀门Ⅵ27进入管道Ⅲ17，由泵16送回主反应罐7中；
（4）固体物质的回收利用：打开阀门Ⅲ11，主反应罐中固体物质进入压榨机13，经过压榨，分离出的生物柴油由泵Ⅰ8再次泵入主反应罐7，固体部分进入混合器14，同时由外部经管道Ⅰ9连续加入油粨，油粨和固体部分按1:1的比例混合均匀后进入缓冲罐18，然后被送入制粒机19中制成颗粒状。
本发明步骤（1）中所述两种高纤维素物质之间的质量比为任意比，每种高纤维素物质的质量均为粗生物柴油质量的0.15%－0.35%，白土的重量为粗生物柴油质量的0.07%－1.2%。
本发明步骤（1）中所述高纤维素物质为玉米芯、木屑、花生壳和刨花中的任意两种。
本发明步骤（4）中所述油粨为棉籽油粨，葵花籽油粨，油桐籽油粨，大麻籽油粨，油茶籽油粨中的任意一种。
所述的（2）步骤中，反应罐7自带搅拌装置和加热装置；
所述的（3）步骤中，两级沉淀罐23分上下两级，上级沉淀罐20斜面开有出口Ⅱ22，由阀门Ⅳ24控制，底中间开有出口Ⅰ21，由阀门Ⅴ25控制，两级沉淀罐23罐底有下级沉淀罐26，其斜面开有由阀门Ⅶ28控制的出口，底中间开有由阀门Ⅵ27控制的出口。
本发明的优点和积极效果：
（1）使用高纤维素物质作为主反应物，白土作为辅助吸附物，使得生物柴油提纯中期和后期均无污染物产生，得到的生物柴油纯度为98.2%以上；
（2）设定主反应罐反应时间和两级沉淀罐中上下两级沉淀时间相同，保证了整个系统处于半连续而非间歇式生产状态，提高了生产效率；
（3）加入系统的固体反应物质反应完后与工厂中之前制备植物油时压榨后留下的油粨一起，经过混合，压榨，制粒成燃料，燃料的热值为3000kcal/kg以上，使得整个系统废物全部回收利用，排放零污染；
（4）此发明方法具有工艺简单、操作方便、效率高、无污染、能耗低，过程清洁以及半连续生产的优点。
附图说明
图1为本发明的工艺流程；
图中：1－进料口Ⅰ；2－进料口Ⅱ；3－进料口Ⅲ；4－传送带；5－混合器；6－阀门Ⅰ；7－反应罐；8－泵Ⅰ；9－管道Ⅰ；10－阀门Ⅱ；11－阀门Ⅲ；12－泵Ⅱ；13－压榨机；14－混合器；15－管道Ⅱ；16－泵Ⅲ；17－管道Ⅲ；18－缓冲罐；19－制粒机；20－上级沉淀罐；21－出口Ⅰ；22－出口Ⅱ；23－两级沉淀罐；24－阀门Ⅳ；25－阀门Ⅴ；26－下级沉淀罐；27－阀门Ⅵ；28－阀门Ⅶ；29－过滤器；30-粗生物柴油入口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
本实施例所述提纯生物柴油的方法，具体包括以下步骤：
（1）预混：玉米芯、木屑、白土，分别由进料口Ⅰ1、进料口Ⅱ2、进料口Ⅲ3落到传送带4上（玉米芯和木屑的质量分别为粗生物柴油质量的0.2%和0.15%，白土的重量为粗生物柴油质量的0.1%）；由传送带4送入混合器5中与粗生物柴油入口30送入的粗生物柴油进行预混，在预混阶段，粗生物柴油能与高纤维物质进行初步反应；
（2）主提纯反应：打开阀门Ⅰ6，将预混好的混合物放入反应罐7中，在温度为50℃的条件下，在搅拌器的作用下，玉米芯、木屑、白土与粗生物柴油进一步接触反应，反应时间10分钟；
（3）悬浮物分离：主提纯反应完成后，打开阀门Ⅱ10，反应罐7中带悬浮物的生物柴油经泵Ⅱ12送入两级沉淀罐23中，在上级沉淀罐20中沉淀10分钟后，打开阀门Ⅳ24，液体部分由出口Ⅱ22放出至下级沉淀罐26中，打开阀门Ⅴ25，上级沉淀罐20中沉淀下来的固体部分经出口Ⅰ21由泵Ⅲ16送回主反应罐7中，下级沉淀罐26中继续沉淀10分钟后，打开阀门Ⅶ28，液体部分进入过滤器29进行过滤，过滤得到纯净生物柴油和小部分杂质，纯净生物柴油（纯度为98.23%）经过滤器29排出，杂质经管道Ⅱ15再次回到主反应罐7中；二级沉淀罐中固体部分打开阀门Ⅵ27进入管道Ⅲ17，由泵16送回主反应罐7中；
（4）固体物质的回收利用：打开阀门Ⅲ11，主反应罐中固体物质进入压榨机13，经过压榨，分离出的生物柴油由泵Ⅰ8再次泵入主反应罐7，固体部分进入混合器14，同时由外部经管道Ⅰ9连续加入棉籽油粨，棉籽油粨和固体部分按1:1的比例混合均匀后进入缓冲罐18，然后被送入制粒机19中制成颗粒状，此颗粒状燃料热值为3624kcal/kg。
实施例 2
本实施例所述提纯生物柴油的方法，具体包括以下步骤：
（1）预混：玉米芯、木屑、白土，分别由进料口Ⅰ1、进料口Ⅱ2、进料口Ⅲ3落到传送带4上（玉米芯和木屑的质量分别为粗生物柴油质量的0.3%和0.2%，白土的重量为粗生物柴油质量的0.5%）；由传送带4送入混合器5中与粗生物柴油入口30送入的粗生物柴油进行预混，在预混阶段，粗生物柴油能与高纤维物质进行初步反应；
（2）主提纯反应：打开阀门Ⅰ6，将预混好的混合物放入反应罐7中，在温度为60℃的条件下，在搅拌器的作用下，玉米芯、木屑、白土与粗生物柴油进一步接触反应，反应时间15分钟；
（3）悬浮物分离：主提纯反应完成后，打开阀门Ⅱ10，反应罐7中带悬浮物的生物柴油经泵Ⅱ12送入两级沉淀罐23中，在上级沉淀罐20中沉淀15分钟后，打开阀门Ⅳ24，液体部分由出口Ⅱ22放出至下级沉淀罐26中，打开阀门Ⅴ25，上级沉淀罐20中沉淀下来的固体部分经出口Ⅰ21由泵Ⅲ16送回主反应罐7中，下级沉淀罐26中继续沉淀15分钟后，打开阀门Ⅶ28，液体部分进入过滤器29进行过滤，过滤得到纯净生物柴油和小部分杂质，纯净生物柴油（纯度为98.86%）经过滤器29排出，杂质经管道Ⅱ15再次回到主反应罐7中；二级沉淀罐中固体部分打开阀门Ⅵ27进入管道Ⅲ17，由泵16送回主反应罐7中；
（4）固体物质的回收利用：打开阀门Ⅲ11，主反应罐中固体物质进入压榨机13，经过压榨，分离出的生物柴油由泵Ⅰ8再次泵入主反应罐7，固体部分进入混合器14，同时由外部经管道Ⅰ9连续加入油桐籽油粨，油桐籽油粨和固体部分按1:1的比例混合均匀后进入缓冲罐18，然后被送入制粒机19中制成颗粒状，此颗粒状燃料热值为3385kcal/kg。
实施例 3
本实施例所述提纯生物柴油的方法，具体包括以下步骤：
（1）预混：花生壳、刨花、白土，分别由进料口Ⅰ1、进料口Ⅱ2、进料口Ⅲ3落到传送带4上（花生壳和刨花的质量分别为粗生物柴油质量的0.15%和0.27%，白土的重量为粗生物柴油质量的0.8%）；由传送带4送入混合器5中与粗生物柴油入口30送入的粗生物柴油进行预混，在预混阶段，粗生物柴油能与高纤维物质进行初步反应；
（2）主提纯反应：打开阀门Ⅰ6，将预混好的混合物放入反应罐7中，在温度为55℃的条件下，在搅拌器的作用下，花生壳、刨花、白土与粗生物柴油进一步接触反应，反应时间13分钟；
（3）悬浮物分离：主提纯反应完成后，打开阀门Ⅱ10，反应罐7中带悬浮物的生物柴油经泵Ⅱ12送入两级沉淀罐23中，在上级沉淀罐20中沉淀13分钟后，打开阀门Ⅳ24，液体部分由出口Ⅱ22放出至下级沉淀罐26中，打开阀门Ⅴ25，上级沉淀罐20中沉淀下来的固体部分经出口Ⅰ21由泵Ⅲ16送回主反应罐7中，下级沉淀罐26中继续沉淀13分钟后，打开阀门Ⅶ28，液体部分进入过滤器29进行过滤，过滤得到纯净生物柴油和小部分杂质，纯净生物柴油（纯度为98.23%）经过滤器29排出，杂质经管道Ⅱ15再次回到主反应罐7中；二级沉淀罐中固体部分打开阀门Ⅵ27进入管道Ⅲ17，由泵16送回主反应罐7中；
（4）固体物质的回收利用：打开阀门Ⅲ11，主反应罐中固体物质进入压榨机13，经过压榨，分离出的生物柴油由泵Ⅰ8再次泵入主反应罐7，固体部分进入混合器14，同时由外部经管道Ⅰ9连续加入油桐籽油粨，油桐籽油粨和固体部分按1:1的比例混合均匀后进入缓冲罐18，然后被送入制粒机19中制成颗粒状，此颗粒状燃料热值为3210kcal/kg。
实施例 4
本实施例所述提纯生物柴油的方法，具体包括以下步骤：
（1）预混：木屑、刨花、白土，分别由进料口Ⅰ1、进料口Ⅱ2、进料口Ⅲ3落到传送带4上（木屑和刨花的质量分别为粗生物柴油质量的0.25%和0.3%，白土的重量为粗生物柴油质量的1%）；由传送带4送入混合器5中与粗生物柴油入口30送入的粗生物柴油进行预混，在预混阶段，粗生物柴油能与高纤维物质进行初步反应；
（2）主提纯反应：打开阀门Ⅰ6，将预混好的混合物放入反应罐7中，在温度为50℃的条件下，在搅拌器的作用下，木屑、刨花、白土与粗生物柴油进一步接触反应，反应时间17分钟；
（3）悬浮物分离：主提纯反应完成后，打开阀门Ⅱ10，反应罐7中带悬浮物的生物柴油经泵Ⅱ12送入两级沉淀罐23中，在上级沉淀罐20中沉淀15分钟后，打开阀门Ⅳ24，液体部分由出口Ⅱ22放出至下级沉淀罐26中，打开阀门Ⅴ25，上级沉淀罐20中沉淀下来的固体部分经出口Ⅰ21由泵Ⅲ16送回主反应罐7中，下级沉淀罐26中继续沉淀17分钟后，打开阀门Ⅶ28，液体部分进入过滤器29进行过滤，过滤得到纯净生物柴油和小部分杂质，纯净生物柴油（纯度为99.17%）经过滤器29排出，杂质经管道Ⅱ15再次回到主反应罐7中；二级沉淀罐中固体部分打开阀门Ⅵ27进入管道Ⅲ17，由泵16送回主反应罐7中；
（4）固体物质的回收利用：打开阀门Ⅲ11，主反应罐中固体物质进入压榨机13，经过压榨，分离出的生物柴油由泵Ⅰ8再次泵入主反应罐7，固体部分进入混合器14，同时由外部经管道Ⅰ9连续加入棉籽油粨，棉籽油粨和固体部分按1:1的比例混合均匀后进入缓冲罐18，然后被送入制粒机19中制成颗粒状，此颗粒状燃料热值为3105kcal/kg。
实施例 5
本实施例所述提纯生物柴油的方法，具体包括以下步骤：
（1）预混：花生壳、木屑、白土，分别由进料口Ⅰ1、进料口Ⅱ2、进料口Ⅲ3落到传送带4上（花生壳和木屑的质量分别为粗生物柴油质量的0.2%和0.35%，白土的重量为粗生物柴油质量的1.2%）；由传送带4送入混合器5中与粗生物柴油入口30送入的粗生物柴油进行预混，在预混阶段，粗生物柴油能与高纤维物质进行初步反应；
（2）主提纯反应：打开阀门Ⅰ6，将预混好的混合物放入反应罐7中，在温度为70℃的条件下，在搅拌器的作用下，花生壳、木屑、白土与粗生物柴油进一步接触反应，反应时间20分钟；
（3）悬浮物分离：主提纯反应完成后，打开阀门Ⅱ10，反应罐7中带悬浮物的生物柴油经泵Ⅱ12送入两级沉淀罐23中，在上级沉淀罐20中沉淀20分钟后，打开阀门Ⅳ24，液体部分由出口Ⅱ22放出至下级沉淀罐26中，打开阀门Ⅴ25，上级沉淀罐20中沉淀下来的固体部分经出口Ⅰ21由泵Ⅲ16送回主反应罐7中，下级沉淀罐26中继续沉淀20分钟后，打开阀门Ⅶ28，液体部分进入过滤器29进行过滤，过滤得到纯净生物柴油和小部分杂质，纯净生物柴油（纯度为99.21%）经过滤器29排出，杂质经管道Ⅱ15再次回到主反应罐7中；二级沉淀罐中固体部分打开阀门Ⅵ27进入管道Ⅲ17，由泵16送回主反应罐7中；
（4）固体物质的回收利用：打开阀门Ⅲ11，主反应罐中固体物质进入压榨机13，经过压榨，分离出的生物柴油由泵Ⅰ8再次泵入主反应罐7，固体部分进入混合器14，同时由外部经管道Ⅰ9连续加入葵花籽油粨，葵花籽油粨和固体部分按1:1的比例混合均匀后进入缓冲罐18，然后被送入制粒机19中制成颗粒状，此颗粒状燃料热值为3029kcal/kg。
Claims (1)
1.一种提纯生物柴油的方法，其特征在于具体包括以下步骤：
（1）预混：两种高纤维素物质和白土分别由进料口Ⅰ（1）、进料口Ⅱ（2）、进料口Ⅲ（3）落到传送带（4）上，由传送带（4）送入混合器（5）中与粗生物柴油入口（30）送入的粗生物柴油进行预混，在预混阶段，粗生物柴油能与高纤维物质进行初步反应；
（2）主提纯反应：打开阀门Ⅰ（6），将预混好的混合物放入反应罐（7）中，在温度为50℃-70℃的条件下，在搅拌器的作用下，高纤维素物质、白土与粗生物柴油进一步接触反应，反应时间10-20分钟；
（3）悬浮物分离：主提纯反应完成后，打开阀门Ⅱ（10），反应罐（7）中带悬浮物的生物柴油经泵Ⅱ（12）送入两级沉淀罐（23）中，在上级沉淀罐（20）中沉淀10-20分钟后，打开阀门Ⅳ（24），液体部分由出口Ⅱ（22）放出至下级沉淀罐（26）中，打开阀门Ⅴ（25），上级沉淀罐（20）中沉淀下来的固体部分经出口Ⅰ（21）由泵Ⅲ（16）送回主反应罐（7）中，下级沉淀罐（26）中继续沉淀10-20分钟后，打开阀门Ⅶ（28），液体部分进入过滤器（29）进行过滤，过滤得到纯净生物柴油和小部分杂质，纯净生物柴油经过滤器（29）排出，杂质经管道Ⅱ（15）再次回到主反应罐（7）中；二级沉淀罐中固体部分打开阀门Ⅵ（27）进入管道Ⅲ（17），由泵（16）送回主反应罐（7）中；
（4）固体物质的回收利用：打开阀门Ⅲ（11），主反应罐中固体物质进入压榨机（13），经过压榨，分离出的生物柴油由泵Ⅰ（8）再次泵入主反应罐（7），固体部分进入混合器（14），同时由外部经管道Ⅰ（9）连续加入油粨，油粨和固体部分按1:1的比例混合均匀后进入缓冲罐（18），然后被送入制粒机（19）中制成颗粒状；
步骤（1）中所述两种高纤维素物质之间的质量比为任意比，每种高纤维素物质的质量均为粗生物柴油质量的0.15%－0.35%，白土的重量为粗生物柴油质量的0.07%－1.2%；
步骤（1）中所述高纤维素物质为玉米芯、木屑、花生壳和刨花中的任意两种；
步骤（4）中所述油粨为棉籽油粨，葵花籽油粨，油桐籽油粨，大麻籽油粨，油茶籽油粨中的任意一种。
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