CN104862082A - 一种生物柴油及其制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物柴油，以及一种生物柴油的制造方法，该生物柴油，由动物油脂、植物油脂、松节油、油酸、烷烃和水，按比例混合配置而成，选取废弃动、植物油脂为原料，经过水解-脱脂-脱水-酯化-中和-精馏工艺制得一种车用清洁生物柴油。本发明的生产生物柴油的工艺简单、环保，油品性能优质，设备成本低，产量高、能耗低，成品的收率高，具有很高的工业化生产价值。

Description

一种生物柴油及其制造工艺
技术领域
本发明涉及柴油领域，特别涉及一种生物柴油，还涉及一种生物柴油的制造工艺。
背景技术
柴油是一种不可再生能源，随着内燃机和外燃炉使用量的迅速增加，柴油的使用量也随之迅速增加，造成不可再生能源的紧缺，并且增加了对环境的污染。
生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物质能的一种，它是生物质利用热裂解等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物，这些混合物主要是一些分子量大的有机物，几乎包括所有种类的含氧有机物，如：醚、醛、酮、酚、有机酸、醇等。复合型生物柴油是以废弃的动植物油、废机油及炼油厂的副产品为原料，再加入催化剂，经专用设备和特殊工艺合成。现有的制备生物柴油工艺路线较长，收率低，对环境的污染严重；且应用于柴油发动机中会堵塞管路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生物柴油，还涉及一种生物柴油的制造工艺，设备成本低，产量高、能耗低，成品的收率高，具有很高的工业化生产价值，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种生物柴油，由动物油脂25-35%、植物油脂30-40%、松节油10-15%、油酸5-7%、烷烃5-7%和余量为水，按比例混合配置而成。
一种制造生物柴油的方法，包括以下步骤：
1）将动动物油脂和植物油脂，投入水解塔中，加水进行水解反应，分离得到粗脂肪酸与甘油水溶液，反应温度为200℃-230℃，压力为2MPa-4MPa，反应时间≥7小时；
2）将粗脂肪酸加入脱脂机，制冷，脱出硬脂酸，得脂肪酸油；
3）将脂肪酸油在145-150℃真空脱水；
4）将脱水的脂肪酸油加入反应釜中，加入催化剂硫酸和不低于脱水的脂肪酸油重量份15％的甲醇，硫酸与脱水的脂肪酸油的质量比为1:100，温度120℃-130℃，反应时间3-4小时，得酯化物；
5）将脱水的脂肪酸油重量份的4％-6％的甲醇加入酯化物中，加入碱，碱与酯化物的质量比为1:50，制成的碱液，进行中和，静止沉降，去除游离酸和硫酸钠，再精过滤；
6）将步骤5所得产物经过预热罐脱甲醇，预热至150℃-170℃，抽入精馏塔进行精馏，精馏反应条件为塔体内真空残压＜5毫米汞柱，精馏塔温度为250℃-270℃，残渣放入真空冷却罐，90℃-110℃后放出动植物油沥渣，得半成品；
7）将半成品、松节油、油酸、烷烃和水各组份依次放入混合反应釜中，在常温常压下混合搅拌2-3小时，静置过滤1小时即得成品。
优选的，所述步骤4甲醇按以下方式加入：每小时加入的甲醇量为脂肪酸油重量份的5％-6％。
优选的，所述步骤5还包括在精过滤后，加入硼酸，硼酸与酯化物的质量比为1:50。
优选的，所述硫酸的浓度为95％-98％。
采用以上技术方案的有益效果是：本发明能够把泔水油、地沟油等所有的废动物油和废植物油加工成清洁生物柴油。本发明的生产生物柴油的工艺简单、环保，油品性能优质，设备成本低，产量高、能耗低，成品的收率高，具有很高的工业化生产价值。现有的生物柴油在使用过程中，易造成油路堵塞，对机械部分沾连，本发明解决了同类产品性能差的问题。譬如，单钢柴油机的油头和柱塞，使用其它非标柴油和其它生物柴油，对机械的油头、柱塞部分会有沾连，损伤后使用本发明生产的生物柴油50Kg 后，柴油机的油头和柱塞会自动修复正常使用。
本发明的优点在于：
1、生产工艺简单，适于工业化生产。
2、生产成本低。
3、可节油8-10%。
4、使用时对内燃机和外燃炉无伤害。
5、燃烧充分，无积碳和结焦现象。
6、使用本发明的柴油能减少对环境的污染。
具体实施方式
下面结合详细说明本发明的优选实施方式。
实施例1：
一种生物柴油，由动物油脂25%、植物油脂40%、松节油10%、油酸7%、烷烃7%和余量为水，按比例混合配置而成。
一种制造生物柴油的方法，包括以下步骤：
1）将动动物油脂和植物油脂，投入水解塔中，加水进行水解反应，分离得到粗脂肪酸与甘油水溶液，反应温度为200℃℃，压力为2MPa，反应时间7.5小时；
2）将粗脂肪酸加入脱脂机，制冷，脱出硬脂酸，得脂肪酸油；
3）将脂肪酸油在145℃真空脱水；
4）将脱水的脂肪酸油加入反应釜中，加入催化剂硫酸和不低于脱水的脂肪酸油重量份15％的甲醇，温度120℃，反应时间3小时，得酯化物，甲醇按以下方式加入：每小时加入的甲醇量为脂肪酸油重量份的6％，硫酸与脱水的脂肪酸油的质量比为1:100，硫酸的浓度为95％；
5）将脱水的脂肪酸油重量份的4％的甲醇加入酯化物中，加入碱，碱与酯化物的质量比为1:50，制成的碱液，进行中和，静止沉降，去除游离酸和硫酸钠，再精过滤，在精过滤后，加入硼酸，硼酸与酯化物的质量比为1:50；
6）将步骤5所得产物经过预热罐脱甲醇，预热至150℃℃，抽入精馏塔进行精馏，精馏反应条件为塔体内真空残压＜5毫米汞柱，精馏塔温度为250℃，残渣放入真空冷却罐，90℃后放出动植物油沥渣，得半成品；
7）将半成品、松节油、油酸、烷烃和水各组份依次放入混合反应釜中，在常温常压下混合搅拌2小时，静置过滤1小时即得成品。
实施例2：
一种生物柴油，由动物油脂35%、植物油脂30%、松节油15%、油酸7%、烷烃7%和余量为水，按比例混合配置而成。
一种制造生物柴油的方法，包括以下步骤：
1）将动动物油脂和植物油脂，投入水解塔中，加水进行水解反应，分离得到粗脂肪酸与甘油水溶液，反应温度为230℃，压力为4MPa，反应时间8小时；
2）将粗脂肪酸加入脱脂机，制冷，脱出硬脂酸，得脂肪酸油；
3）将脂肪酸油在150℃真空脱水；
4）将脱水的脂肪酸油加入反应釜中，加入催化剂硫酸和不低于脱水的脂肪酸油重量份15％的甲醇，温度130℃，反应时间4小时，得酯化物，甲醇按以下方式加入：每小时加入的甲醇量为脂肪酸油重量份的5％，硫酸与脱水的脂肪酸油的质量比为1:100，硫酸的浓度为95％；
5）将脱水的脂肪酸油重量份的4％-6％的甲醇加入酯化物中，加入碱，碱与酯化物的质量比为1:50，制成的碱液，进行中和，静止沉降，去除游离酸和硫酸钠，再精过滤，在精过滤后，加入硼酸，硼酸与酯化物的质量比为1:50；
6）将步骤5所得产物经过预热罐脱甲醇，预热至170℃，抽入精馏塔进行精馏，精馏反应条件为塔体内真空残压＜5毫米汞柱，精馏塔温度为270℃，残渣放入真空冷却罐，110℃后放出动植物油沥渣，得半成品；
7）将半成品、松节油、油酸、烷烃和水各组份依次放入混合反应釜中，在常温常压下混合搅拌3小时，静置过滤1小时即得成品。
实施例3：
一种生物柴油，由动物油脂30%、植物油脂35%、松节油15%、油酸5%、烷烃5%和余量为水，按比例混合配置而成。
一种制造生物柴油的方法，包括以下步骤：
1）将动动物油脂和植物油脂，投入水解塔中，加水进行水解反应，分离得到粗脂肪酸与甘油水溶液，反应温度为215℃，压力为3MPa，反应时间7.5小时；
2）将粗脂肪酸加入脱脂机，制冷，脱出硬脂酸，得脂肪酸油；
3）将脂肪酸油在147℃真空脱水；
4）将脱水的脂肪酸油加入反应釜中，加入催化剂硫酸和不低于脱水的脂肪酸油重量份15％的甲醇，温度125℃，反应时间3.5小时，得酯化物，甲醇按以下方式加入：每小时加入的甲醇量为脂肪酸油重量份的5.5％，硫酸与脱水的脂肪酸油的质量比为1:100，硫酸的浓度为96％；
5）将脱水的脂肪酸油重量份的5％的甲醇加入酯化物中，加入碱，碱与酯化物的质量比为1:50，制成的碱液，进行中和，静止沉降，去除游离酸和硫酸钠，再精过滤，在精过滤后，加入硼酸，硼酸与酯化物的质量比为1:50；
6）将步骤5所得产物经过预热罐脱甲醇，预热至160℃，抽入精馏塔进行精馏，精馏反应条件为塔体内真空残压＜5毫米汞柱，精馏塔温度为260℃，残渣放入真空冷却罐，100℃后放出动植物油沥渣，得半成品；
7）将半成品、松节油、油酸、烷烃和水各组份依次放入混合反应釜中，在常温常压下混合搅拌2.5小时，静置过滤1小时即得成品。
本发明制得的生物柴油指标如下：
  比重 闪点 ℃ 冻点 ℃ 酸值 脂含量 % 水分 %
实施例1 0.89 140 -12 0.8 98.5 1.2
实施例2 0.86 142 -15 0.6 98.2 1.3
实施例3 0.88 138 -14 0.9 98.9 1.5
现有技术 0.72 120 -3 1.3 96.3 2.1
如表所示，本发明生物柴油的各指标相对于现有技术都有很大的提高。
本发明能够把泔水油、地沟油等所有的废动物油和废植物油加工成清洁生物柴油。本发明的生产生物柴油的工艺简单、环保，油品性能优质，设备成本低，产量高、能耗低，成品的收率高，具有很高的工业化生产价值。现有的生物柴油在使用过程中，易造成油路堵塞，对机械部分沾连，本发明解决了同类产品性能差的问题。譬如，单钢柴油机的油头和柱塞，使用其它非标柴油和其它生物柴油，对机械的油头、柱塞部分会有沾连，损伤后使用本发明生产的生物柴油50Kg 后，柴油机的油头和柱塞会自动修复正常使用。
本发明的优点在于：
1、生产工艺简单，适于工业化生产。
2、生产成本低。
3、可节油8-10%。
4、使用时对内燃机和外燃炉无伤害。
5、燃烧充分，无积碳和结焦现象。
6、使用本发明的柴油能减少对环境的污染。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种生物柴油，其特征在于：由动物油脂25-35%、植物油脂30-40%、松节油10-15%、油酸5-7%、烷烃5-7%和余量为水，按比例混合配置而成。
2.一种制造权利要求1所述生物柴油的方法，其特征在于：包括以下步骤：
将动动物油脂和植物油脂，投入水解塔中，加水进行水解反应，分离得到粗脂肪酸与甘油水溶液，反应温度为200℃-230℃，压力为2MPa-4MPa，反应时间≥7小时；
将粗脂肪酸加入脱脂机，制冷，脱出硬脂酸，得脂肪酸油；
将脂肪酸油在145-150℃真空脱水；
将脱水的脂肪酸油加入反应釜中，加入催化剂硫酸和不低于脱水的脂肪酸油重量份15％的甲醇，硫酸与脱水的脂肪酸油的质量比为1:100，温度120℃-130℃，反应时间3-4小时，得酯化物；
将脱水的脂肪酸油重量份的4％-6％的甲醇加入酯化物中，加入碱，碱与酯化物的质量比为1:50，制成的碱液，进行中和，静止沉降，去除游离酸和硫酸钠，再精过滤；
将步骤5所得产物经过预热罐脱甲醇，预热至150℃-170℃，抽入精馏塔进行精馏，精馏反应条件为塔体内真空残压＜5毫米汞柱，精馏塔温度为250℃-270℃，残渣放入真空冷却罐，90℃-110℃后放出动植物油沥渣，得半成品；
将半成品、松节油、油酸、烷烃和水各组份依次放入混合反应釜中，在常温常压下混合搅拌2-3小时，静置过滤1小时即得成品。
3.根据权利要求2所述的一种制造生物柴油的方法，其特征在于，所述步骤4甲醇按以下方式加入：每小时加入的甲醇量为脂肪酸油重量份的5％-6％。
4.根据权利要求2所述的一种制造生物柴油的方法，其特征在于，所述步骤5还包括在精过滤后，加入硼酸，硼酸与酯化物的质量比为1:50。
5.根据权利要2所述的一种制造生物柴油的方法，其特征在于，所述硫酸的浓度为95％-98％。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101440299A (zh) * 2008-12-09 2009-05-27 湘潭昭山油化科技有限公司 基于精馏工艺从废油脂中制备-10#生物柴油的方法

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