CN115161120A - 一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统及生产方法，解决现有技术采用复蒸除硫、磷、氯、以及重金属导致生物柴油生产成本增加及最终利润降低的技术问题。本发明系统主要包括碟式离心机、水解塔、酶法反应系统、蒸馏塔和真空缓冲罐，真空缓冲罐连接有设第一泵的生物柴油成品外输管。本发明生产方法为废弃动植物油脂经过碟式离心机连续水洗后进入水解塔水解出脂肪酸后进入酶法反应系统生成粗品脂肪酸甲酯，粗品脂肪酸甲酯经过蒸馏塔提纯得生物柴油成品。本发明从源头上处理掉硫、磷、氯和重金属后在蒸馏浓缩时只需要进行一次蒸馏即可，能有效降低蒸馏投入，节约生产成本，原料利用率得以提高，企业利润率能够增加40‑50％。
Description
技术领域
本发明属于废弃动植物油脂回收生产设备技术领域，具体涉及一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统及生产方法。
背景技术
餐饮废弃动植物油脂是生产生物柴油最主要的原料来源，餐饮废油在生产生物柴油之初，需要经过预处理，即沉淀过滤去除水份、杂质、以及胶质后方能成为生物柴油的原料油，经过过滤后的原料油中，其中还含有盐类、色素、以及胶质，盐类主要包括含CL-、S2-等盐类，胶质主要以淀粉形式存在；其中卤油和煎炸油等餐饮废油，在经过预处理后，其内所含的盐类、色素、胶质、以及氨基酸等成分较其他油类更多，尤其是含CL-盐类中的有机氯能达到300ppm，有机氯主要存在于醛、酮、醚、以及胶质中。
生物柴油由早期的一代生物柴油发展至现在的二代生物柴油，早期的一代生物柴油中脂肪酸甲酯掺和比较少，其冷凝点较高，利用率低。二代生物柴油通过油脂(原料油)与氢气在300-400℃、5-7个大气压工况下反应生成烷烃类生物柴油，即为二代生物柴油，二代生物柴油冷凝点低，其可与柴油以任意比例混合使用，还能单独作为柴油使用。
目前过滤生物柴油生产工艺生产的废弃动植物油脂产品品质过低，普片存在含S2 +、P4+、CL-、以及重金属较高的问题，为了满足出口需求(欧标EN)，大部分生物柴油出口企业都将重心放在蒸馏除硫、磷、氯、以及重金属上，基本上采用复蒸(两次蒸馏)方式来去除硫、磷、氯、以及重金属，在复蒸过程中能够生产5-10％的次品生物柴油，造成生物柴油生产成本增多，原料利用率降低，最终大幅下降企业利润。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统及生产方法，以至少解决上述部分技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统，包括连接有废弃动植物油脂输送管、水洗输水管、以及水渣出管的碟式离心机，从碟式离心机接出并连接有水解输水管的水解塔，从水解塔接出的酶法反应系统，从酶法反应系统接出的蒸馏塔，以及从蒸馏塔接出的真空缓冲罐，真空缓冲罐连接有生物柴油成品外输管，生物柴油成品外输管上设有第一泵。
进一步地，废弃动植物油脂输送管上设有用于将其内废弃动植物油脂加热至60-70℃的蒸汽加热器。
进一步地，碟式离心机和水解塔之间连接有第一输油管，并且第一输油管上设有用于将其内油脂加热至250-260℃的第一导热油电加热器。
进一步地，水解塔底部连接有用于将其底部所排出甘油和水杂混合物浓缩成80％粗甘油的浓缩罐。
进一步地，酶法反应系统连接有用于为其添加常压、40℃、15-20％甲醇的甲醇输送管。
进一步地，酶法反应系统与蒸馏塔之间连接有第二输油管，并且第二输油管上设有用于将其内油脂加热至250-260℃的第二导热油电加热器。
进一步地，蒸馏塔与真空缓冲罐之间连接有第三输油管，并且第三输油管上设有用于将其内油脂冷凝至常温的水冷凝器。
进一步地，蒸馏塔上连接有循环加热管，循环加热管一端连接于蒸馏塔底部，另一端连接于蒸馏塔下部，循环加热管上设有第二泵和第三导热油电加热器。
进一步地，真空缓冲罐连接有用于将其内气压抽成200Pa的真空泵，真空缓冲罐内顶部设有扑沫器。
一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统的生产方法，包括以下步骤：
步骤1、60-70℃、95-97％体积量废弃动植物油脂与40-50℃、3-5％体积量水进入碟式离心机进行连续水洗，水渣从水渣出管外排处理，水洗废弃动植物油脂通过第一输油管被输送至水解塔；
步骤2、水洗废弃动植物油脂在水解塔内水解，水解温度250-260℃，水解压力3.5-4MPa，水解过程中通过水解输水管输入体积量10-15％的水解水，水解得到的脂肪酸通过管道进入酶法反应系统；
步骤3、甲醇输送管为酶法反应系统输送常压、40℃、15-20％甲醇，脂肪酸和甲醇在脂肪酶催化剂作用下水解成粗品脂肪酸甲酯，粗品脂肪酸甲酯通过第二输油管被输送至蒸馏塔；
步骤4、粗品脂肪酸甲酯被升温至250-260℃后进入蒸馏塔蒸馏提纯成生物柴油成品，过程中蒸馏塔通过循环加热管对其内粗品脂肪酸甲酯进行循环加热以保证其内粗品脂肪酸甲酯温度保持在250-260℃，生物柴油成品通过真空缓冲罐缓存后由生物柴油成品外输管外输储运，生物柴油成品进入真空缓冲罐前通过水冷凝器降温至常温。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明结构简单、设计科学合理，使用方便，其从源头上处理废弃动植物油脂中的硫、磷、氯、以及重金属等杂质，将原料处理合格后再依次进行水解、酶法反应、以及蒸馏提纯，如此生产出的生物柴油成品不仅能够满足欧标(EN)要求，其在蒸馏浓缩时只需要进行一次蒸馏即可，能有效降低蒸馏设备及运行时的投资，从而节约生物柴油生产成本，同时原料的利用率还能得以提高，相比于传统过滤生物柴油生产工艺，企业利润率能够增加40-50％。
附图说明
图1为本发明系统结构示意图。
其中，附图标记对应的名称为：
1-废弃动植物油脂输送管、2-水洗输水管、3-碟式离心机、4-水解输水管、5-水解塔、6-酶法反应系统、7-蒸馏塔、8-真空缓冲罐、9-生物柴油成品外输管、10-第一泵、11-蒸汽加热器、12-第一输油管、13-第一导热油电加热器、14-浓缩罐、15-甲醇输送管、16-第二输油管、17-第二导热油电加热器、18-第三输油管、19-水冷凝器、20-循环加热管、21-第二泵、22-第三导热油电加热器、23-真空泵、24-扑沫器、25-水渣出管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明提供的一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统，包括连接有废弃动植物油脂输送管1、水洗输水管2、以及水渣出管25的碟式离心机3，从碟式离心机3接出并连接有水解输水管4的水解塔5，从水解塔5接出的酶法反应系统6，从酶法反应系统6接出的蒸馏塔7，以及从蒸馏塔7接出的真空缓冲罐8，真空缓冲罐8连接有生物柴油成品外输管9，生物柴油成品外输管9上设有第一泵10。
本发明结构简单、设计科学合理，使用方便，其从源头上处理废弃动植物油脂中的硫、磷、氯、以及重金属等杂质，将原料处理合格后再依次进行水解、酶法反应、以及蒸馏提纯，如此生产出的生物柴油成品不仅能够满足欧标(EN)要求，其在蒸馏浓缩时只需要进行一次蒸馏即可，能有效降低蒸馏设备及运行时的投资，从而节约生物柴油生产成本，同时原料的利用率还能得以提高，相比于传统过滤生物柴油生产工艺，企业利润率能够增加40-50％。
本发明废弃动植物油脂输送管1上设有用于将其内废弃动植物油脂加热至60-70℃的蒸汽加热器11。如此将废弃动植物油脂升温至60-70℃后，可有效提高后期水洗效率及效果。
本发明碟式离心机3和水解塔5之间连接有第一输油管12，并且第一输油管12上设有用于将其内油脂加热至250-260℃的第一导热油电加热器13。如此将废弃动植物油脂加热至250-260℃后，可有效保证后期废弃动植物油脂能够水解完全。
本发明水解塔5底部连接有用于将其底部所排出甘油和水杂混合物浓缩成80％粗甘油的浓缩罐14。水解塔5底部排出甘油和水杂混合物，俗称甜水，经过浓缩罐14浓缩后，可得到80％粗甘油副产品。
本发明酶法反应系统6连接有用于为其添加常压、40℃、15-20％甲醇的甲醇输送管15。酶法反应系统6中含有脂肪酶催化剂，其与从甲醇输送管15输送过来的常压、40℃、15-20％甲醇、以及从水解塔5输送过来的脂肪酸发生酶法反应得到粗品脂肪酸甲酯(粗品生物柴油)，本发明所用酶法反应系统6在常压及40℃环境中进行酶法反应，本发明所用酶法反应系统6为常规酶法反应系统6，该系统为成熟设备，可直接在市场上购买使用。
本发明酶法反应系统6与蒸馏塔7之间连接有第二输油管16，并且第二输油管16上设有用于将其内油脂加热至250-260℃的第二导热油电加热器17。从酶法反应系统6反应生成的粗品脂肪酸甲酯，温度只有40℃，于是在经过第二输油管16时，通过第二导热油电加热器17升温至250-260℃，可以提高后期蒸馏提纯效率。
本发明蒸馏塔7与真空缓冲罐8之间连接有第三输油管18，并且第三输油管18上设有用于将其内油脂冷凝至常温的水冷凝器19。从蒸馏塔7浓缩提纯的成品脂肪酸甲酯，温度高达250-260℃，为了便于真空缓冲罐缓存及生物柴油成品外输管输送，在第三输油管18上通过水冷凝器19冷凝降温，同时水冷凝器19内的冷凝水可供蒸汽加热器加热使用、或者其他需要热水工段使用，可有效节约能源。
本发明蒸馏塔7上连接有循环加热管20，循环加热管20一端连接于蒸馏塔7底部，另一端连接于蒸馏塔7下部，循环加热管20上设有第二泵21和第三导热油电加热器22。蒸馏塔7在蒸馏浓缩提纯的过程中，位于蒸馏塔7内底部的粗品脂肪酸甲酯在第二泵21作用下进入循环加热管20，经过第三导热油电加热器22加热后又回到蒸馏塔7内，如此循环加热，可有效保证蒸馏塔7内的粗品脂肪酸甲酯温度保持在250-260℃，保证蒸馏塔7浓缩提纯持续顺利进行。
本发明真空缓冲罐8连接有用于将其内气压抽成200Pa的真空泵23，真空缓冲罐8内顶部设有扑沫器24。通过真空泵23将真空缓冲罐8内压抽成200Pa，可保证蒸馏塔7内成品生物柴油可持续从蒸馏塔7顶部输送至真空缓冲罐8内，成品生物柴油在真空缓冲罐8内缓存降温后，在第一泵作用下通过生物柴油成品外输管输送至仓储管存储、或者是运输系统往外地输送。
本发明提供的一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统的生产方法，包括以下步骤：
步骤1、60-70℃、95-97％体积量废弃动植物油脂与40-50℃、3-5％体积量水进入碟式离心机进行连续水洗，水渣从水渣出管外排处理，水洗废弃动植物油脂通过第一输油管被输送至水解塔；
步骤2、水洗废弃动植物油脂在水解塔内水解，水解温度250-260℃，水解压力3.5-4MPa，水解过程中通过水解输水管输入体积量10-15％的水解水，水解得到的脂肪酸通过管道进入酶法反应系统；
步骤3、甲醇输送管为酶法反应系统输送常压、40℃、15-20％甲醇，脂肪酸和甲醇在脂肪酶催化剂作用下水解成粗品脂肪酸甲酯，粗品脂肪酸甲酯通过第二输油管被输送至蒸馏塔；
步骤4、粗品脂肪酸甲酯被升温至250-260℃后进入蒸馏塔蒸馏提纯成生物柴油成品，过程中蒸馏塔通过循环加热管对其内粗品脂肪酸甲酯进行循环加热以保证其内粗品脂肪酸甲酯温度保持在250-260℃，生物柴油成品通过真空缓冲罐缓存后由生物柴油成品外输管外输储运，生物柴油成品进入真空缓冲罐前通过水冷凝器降温至常温。
本发明通过上述生产方法，可以有效从源头上处理废弃动植物油脂中的硫、磷、氯、以及重金属等杂质，将原料处理合格后再依次进行水解、酶法反应、以及蒸馏提纯，如此生产出的生物柴油成品不仅能够满足欧标(EN)要求，其在蒸馏浓缩时只需要进行一次蒸馏即可，能有效降低蒸馏设备及运行时的投资，从而节约生物柴油生产成本，同时原料的利用率还能得以提高，相比于传统过滤生物柴油生产工艺，企业利润率能够增加40-50％。
本发明可持续对废弃动植物油脂进行处理以生产出符合欧标要求的生物柴油成品，可规模化、持续化生产。
最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；也就是说，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统，其特征在于，包括连接有废弃动植物油脂输送管(1)、水洗输水管(2)、以及水渣出管(25)的碟式离心机(3)，从碟式离心机(3)接出并连接有水解输水管(4)的水解塔(5)，从水解塔(5)接出的酶法反应系统(6)，从酶法反应系统(6)接出的蒸馏塔(7)，以及从蒸馏塔(7)接出的真空缓冲罐(8)，真空缓冲罐(8)连接有生物柴油成品外输管(9)，生物柴油成品外输管(9)上设有第一泵(10)。
2.根据权利要求1所述的一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统，其特征在于，废弃动植物油脂输送管(1)上设有用于将其内废弃动植物油脂加热至60-70℃的蒸汽加热器(11)。
3.根据权利要求1所述的一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统，其特征在于，碟式离心机(3)和水解塔(5)之间连接有第一输油管(12)，并且第一输油管(12)上设有用于将其内油脂加热至250-260℃的第一导热油电加热器(13)。
4.根据权利要求1所述的一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统，其特征在于，水解塔(5)底部连接有用于将其底部所排出甘油和水杂混合物浓缩成80％粗甘油的浓缩罐(14)。
5.根据权利要求1所述的一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统，其特征在于，酶法反应系统(6)连接有用于为其添加常压、40℃、15-20％甲醇的甲醇输送管(15)。
6.根据权利要求1所述的一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统，其特征在于，酶法反应系统(6)与蒸馏塔(7)之间连接有第二输油管(16)，并且第二输油管(16)上设有用于将其内油脂加热至250-260℃的第二导热油电加热器(17)。
7.根据权利要求1所述的一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统，其特征在于，蒸馏塔(7)与真空缓冲罐(8)之间连接有第三输油管(18)，并且第三输油管(18)上设有用于将其内油脂冷凝至常温的水冷凝器(19)。
8.根据权利要求1所述的一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统，其特征在于，蒸馏塔(7)上连接有循环加热管(20)，循环加热管(20)一端连接于蒸馏塔(7)底部，另一端连接于蒸馏塔(7)下部，循环加热管(20)上设有第二泵(21)和第三导热油电加热器(22)。
9.根据权利要求1所述的一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统，其特征在于，真空缓冲罐(8)连接有用于将其内气压抽成200Pa的真空泵(23)，真空缓冲罐(8)内顶部设有扑沫器(24)。
10.根据权利要求1-9任意一项所述一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、60-70℃、95-97％体积量废弃动植物油脂与40-50℃、3-5％体积量水进入碟式离心机进行连续水洗，水渣从水渣出管外排处理，水洗废弃动植物油脂通过第一输油管被输送至水解塔；
步骤2、水洗废弃动植物油脂在水解塔内水解，水解温度250-260℃，水解压力3.5-4MPa，水解过程中通过水解输水管输入体积量10-15％的水解水，水解得到的脂肪酸通过管道进入酶法反应系统；
步骤3、甲醇输送管为酶法反应系统输送常压、40℃、15-20％甲醇，脂肪酸和甲醇在脂肪酶催化剂作用下水解成粗品脂肪酸甲酯，粗品脂肪酸甲酯通过第二输油管被输送至蒸馏塔；
步骤4、粗品脂肪酸甲酯被升温至250-260℃后进入蒸馏塔蒸馏提纯成生物柴油成品，过程中蒸馏塔通过循环加热管对其内粗品脂肪酸甲酯进行循环加热以保证其内粗品脂肪酸甲酯温度保持在250-260℃，生物柴油成品通过真空缓冲罐缓存后由生物柴油成品外输管外输储运，生物柴油成品进入真空缓冲罐前通过水冷凝器降温至常温。
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| CN202110366027.2A CN115161120A (zh) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | 一种规模化废弃动植物油脂生产生物柴油系统及生产方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116396804A (zh) * | 2023-04-21 | 2023-07-07 | 四川金德意油脂有限公司 | 一种废弃动植物油脂生产生物航煤原料预处理系统及方法 |
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| CN101230288A (zh) * | 2007-01-24 | 2008-07-30 | 新疆协力新能源有限责任公司 | 一种生物柴油的生产方法 |
| CN105925628A (zh) * | 2016-07-06 | 2016-09-07 | 清华大学 | 酶法生产生物柴油和多元不饱和脂肪酸酯富集的耦合工艺 |
| CN111876265A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-11-03 | 四川金尚环保科技有限公司 | 高氯含量间歇规模化废弃动植物油脂预处理系统及其方法 |
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2021
- 2021-04-06 CN CN202110366027.2A patent/CN115161120A/zh active Pending
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