CN105001999B - 一种废油脂连续酯化生产生物柴油的方法 - Google Patents

一种废油脂连续酯化生产生物柴油的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废油脂连续酯化生产生物柴油的方法：将废油脂经过滤器后除去杂质，换热后再加热至150~245℃从酯化塔上部进入塔内，在塔内上部经列管换热器进一步加热；甲醇经汽化后从酯化塔下部进入，废油脂从上往下流动与甲醇气从下往上流动在塔内经多层筛板逆向流动接触、碰撞、反应，反应后的粗品生物柴油从塔底出料，经闪蒸器脱除残余甲醇后与原料油换热，再经冷却器冷却得到粗品生物柴油。过量甲醇气经酯化塔内上部不锈钢填料后排出再经过处理后回收；闪蒸器脱除的甲醇经冷却器冷却后回收利用。本发明在生物柴油生产中具有快速高效、自动化程度高、产品质量好、生产成本低、设备投资小、劳动强度低、工作环境好的特点。

Description

一种废油脂连续酯化生产生物柴油的方法
技术领域
本发明涉及生物柴油生产方法，具体涉及一种废油脂连续酯化生产生物柴油的方法。
背景技术
国内生物柴油生产厂家普遍以地沟油、潲水油、酸化油等废油脂为原料生产生物柴油。由于废油脂普遍存在着杂质多、游离脂肪酸和油脂（简称甘三酯）共存的特点，故实际生产中先采取净化除杂质后，再通过酯化、酯交换两步化学法生产生物柴油（脂肪酸甲酯）；其中酯化反应是将废油脂中的游离脂肪酸与甲醇反应，生成脂肪酸甲酯，废油脂中游离脂肪酸含量高低用酸值表示，酸值是指中和1克油脂中游离脂肪酸所需氢氧化钾毫克数，酸值越高游离脂肪酸含量也越高，通常将酯化反应后酸值控制在1.0mgKOH/g以下；而酯交换反应则是将油脂与甲醇反应生成脂肪酸甲酯。
现有生物柴油生产方法主要包括在反应釜中进行的间歇法、在反应塔中进行的高温高压连续法和生物酶法；所述间歇法是在反应釜中加入废油脂、甲醇和催化剂，在一定温度下经过酯化或酯交换反应生成生物柴油，但反应釜存在着物料接触表面积小，反应速度慢、时间长、质量不稳定、劳动强度大、自动化控制水平低等缺陷；所述高温高压连续法是在反应塔中用高压泵或压缩机将废油脂送入反应塔中，在高温高压下，经过酯化、酯交换反应生成生物柴油，由于反应塔采用高温、高压超临界甲醇方法，存在投资大、能耗高、使用条件苛刻、生产成本高、难以推广应用等缺陷；生物酶法是以酶为催化剂生产生物柴油，但由于酶容易中毒失活，使用成本高，目前还难以在工业上得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物柴油生产快速高效、自动化程度高、产品质量好、生产成本低、设备投资小、劳动强度低、工作环境好的废油脂连续酯化生产生物柴油的方法。
为实现以上目的，本发明一种废油脂连续酯化生产生物柴油的方法包括以下操作步骤：
第一步：废油脂经过滤器后除去其中的机械杂质，然后与酯化塔出料的粗品生物柴油进行换热，再经加热器加热至150~245℃从酯化塔的上部进入塔内，并在塔内上部通过列管换热器进一步加热，以维持酯化塔内反应温度；
第二步：将计量的甲醇和回收甲醇经过热器汽化后从酯化塔下部进入酯化塔内，废油脂从上往下流动与甲醇气从下往上流动在酯化塔内经过多层筛板逆向流动接触、碰撞、酯化反应，反应后的过量甲醇气在酯化塔内上部经过不锈钢填料后再从塔顶排出，以防止过量甲醇气将原料油从塔顶带出；
第三步：反应后酸值符合要求的粗品生物柴油从酯化塔底部出料，经闪蒸器脱除残余的甲醇后与原料油进料进行换热，换热后的粗品生物柴油经冷却器进一步冷却得到粗品生物柴油。
所述第二步中酯化反应后，从酯化塔顶出来的过量甲醇夹带的高温水蒸汽经冷凝器冷凝到80~150℃进入甲醇蒸馏塔，通过蒸馏以及调节回流回收甲醇，甲醇蒸馏塔蒸出的回收甲醇经冷却器冷却后返回至过热器中使用，甲醇蒸馏塔排出的少量废水去污水站处理。
所述第三步中闪蒸器脱除的甲醇经冷却器冷却后回收利用。
上述废油脂连续酯化生产生物柴油的方法中为了提高酯化塔内酯化反应速度和保证反应所需要温度的稳定性，在酯化塔内设有多层筛板，以提高物料接触面积，增加碰撞反应条件，提高反应速度；为了维持酯化塔内反应温度，在酯化塔内上布有列管换热器，可以加热进料时的原料油；同时为防止过量甲醇气将原料油从塔顶带出，酯化塔内上部装有不锈钢填料。
本发明一种废油脂连续酯化生产生物柴油的方法具有以下优点：
（1）废油脂与甲醇逆向流动，在筛板上接触鼓泡反应，扩大了物料接触表面积，反应速度快；
（2）在较高的温度和常压下，完成甲酯化反应；同时进行甲醇的回收利用；
（3）实现连续进料、出料的生产，提高自动化控制水平，降低劳动强度，改善生产环境；
（4）与超临界甲醇法、生物酶法相比，具有成本低、操作容易等；
（5）有利于工业化大规模生产的推广应用。
附图说明
附图是本发明一种废油脂连续酯化生产生物柴油的方法工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明一种废油脂连续酯化生产生物柴油的方法作进一步详细说明。
实施例1
附图所示本发明一种废油脂连续酯化生产生物柴油的方法包括以下操作步骤：
第一步：将酸值为52mgKOH/g的废油脂经过滤器后除去其中的机械杂质，然后与酯化塔出料的粗品生物柴油进行换热，再经加热器加热至150~245℃从酯化塔的上部进入塔内，并在塔内上部通过列管换热器进一步加热，维持酯化塔内反应温度235℃。
第二步：将计量的甲醇和回收甲醇经过热器汽化后从酯化塔下部进入酯化塔内，气相甲醇温度240℃，废油脂从上往下流动与甲醇气从下往上流动在酯化塔内经过多层筛板逆向流动接触、碰撞、酯化反应；反应后的过量甲醇气在酯化塔内上部经过不锈钢填料后再从塔顶排出，以防止过量甲醇气将原料油从塔顶带出；酯化反应后，从酯化塔顶出来的过量甲醇夹带的高温水蒸汽经冷凝器冷凝到80~150℃进入甲醇蒸馏塔，通过蒸馏以及调节回流回收甲醇，甲醇蒸馏塔蒸出的回收甲醇经冷却器冷却后返回至过热器中使用，甲醇蒸馏塔排出的少量废水去污水站处理。
第三步：酯化反应后粗品生物柴油酸值为1.1mgKOH/g，符合要求，从酯化塔底部出料，经闪蒸器脱除残余的甲醇后与原料油进料进行换热，换热后的粗品生物柴油经冷却器进一步冷却得到粗品生物柴油；从闪蒸器脱除的甲醇经冷却器冷却后回收利用。
实施例2
废油脂酸值60mgKOH/g，废油脂反应温度240℃，气相甲醇温度242℃，酯化反应后得到粗品生物柴油酸值为0.9mgKOH/g，符合要求，其他操作条件同实施例1。
实施例3
废油脂酸值73mgKOH/g，废油脂反应温度238℃，气相甲醇温度245℃，酯化反应后得到粗品生物柴油酸值为0.9mgKOH/g，符合要求，其他操作条件同实施例1。
实施例4
废油脂酸值80mgKOH/g，废油脂反应温度240℃，气相甲醇温度245℃，酯化反应后得到粗品生物柴油酸值为0.8mgKOH/g，符合要求，其他操作条件同实施例1。
实施例5
废油脂酸值95mgKOH/g，废油脂反应温度242℃，气相甲醇温度242℃，酯化反应后得到粗品生物柴油酸值为0.9mgKOH/g，符合要求，其他操作条件同实施例1。

Claims (3)

1.一种废油脂连续酯化生产生物柴油的方法，其特征是：它包括以下操作步骤：
第一步：废油脂经过滤器后除去其中的机械杂质，然后与酯化塔出料的粗品生物柴油进行换热，再经加热器加热至150~245℃从酯化塔的上部进入塔内，并在塔内上部通过列管换热器进一步加热，以维持酯化塔内反应温度；
第二步：将计量的甲醇和回收甲醇经过热器汽化后从酯化塔下部进入酯化塔内，废油脂从上往下流动与甲醇气从下往上流动在酯化塔内经过多层筛板逆向流动接触、碰撞、酯化反应，反应后的过量甲醇气在酯化塔内上部经过不锈钢填料后再从塔顶排出，以防止过量甲醇气将原料油从塔顶带出；
第三步：反应后酸值符合要求的粗品生物柴油从酯化塔底部出料，经闪蒸器脱除残余的甲醇后与原料油进料进行换热，换热后的粗品生物柴油经冷却器进一步冷却得到粗品生物柴油。
2.如权利要求1所述废油脂连续酯化生产生物柴油的方法，其特征是：所述第二步中酯化反应后，从酯化塔顶出来的过量甲醇夹带的高温水蒸汽经冷凝器冷凝到80~150℃进入甲醇蒸馏塔，通过蒸馏以及调节回流回收甲醇，甲醇蒸馏塔蒸出的回收甲醇经冷却器冷却后返回至过热器中使用，甲醇蒸馏塔排出的少量废水去污水站处理。
3.如权利要求1所述废油脂连续酯化生产生物柴油的方法，其特征是：所述第三步中闪蒸器脱除的甲醇经冷却器冷却后回收利用。
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