CN201722351U - 偶合废弃油脂和工程微藻生产生物柴油的系统装置 - Google Patents

Abstract

偶合废弃油脂和工程微藻生产生物柴油的系统装置，属于可再生生物能源技术领域，它包括通过管道连接的微藻培植器，微藻高速离心分离器，废弃油脂预处理器，干燥器，酯化反应釜，酯交换反应釜，甲醇蒸馏器，甘油分离器，水洗塔，过滤器，生物柴油干燥器，甲醇储罐。本实用新型通过将废弃油脂预处理器所产生的废水、甘油分离器分离出来的甘油相和水洗塔的废水进入微藻培植器养殖微藻，降低微藻培养成本，同时又解决了生物柴油生产的污染问题，微藻油脂的萃取与油脂的酯交换反应在一个反应釜中进行，不但省去了微藻提取油脂的高额费用，还提高了微藻所含油脂的利用效率，装置设备简单，污染少，成本低，适于工业化生产应用。

Description

偶合废弃油脂和工程微藻生产生物柴油的系统装置

技术领域

本实用新型属于可再生生物能源技术领域，具体涉及一种污染少、成本低的偶合废弃油脂和工程微藻生产生物柴油的系统装置。

技术背景

随着世界人口的增长和经济的发展，能源紧缺和能源安全已经成为世界性的难题。生物柴油即脂肪酸甲酯，是一种洁净的、可生物降解的、可再生的液态燃料。与石化柴油相比，生物柴油具备有无毒、能生物降解、基本上无硫和芳烃、储存和运输安全、十六烷值高、燃烧残碳低、净二氧化碳排放为零等优点。目前，欧美主要以菜籽油和大豆油等食用植物油脂为原料，通过碱催化酯交换技术生产生物柴油。我国人口众多，油脂短缺，现有的生物柴油企业主要以地沟油和酸化油等废弃动植物油脂为原料生产生物柴油。废弃油脂中含有大量的杂质，如水、有机物、氮和磷等。在生产生物柴油过程中，废弃油脂需要经过净化处理，产生大量的废水。废水的直接排放带来严重的环境污染，净化后排放加大了生物柴油的生产成本。工程微藻生长速度快，含油率高，单位面积油脂产能大。利用工程微藻制备生物柴油的研究得到了世界上许多国家的重视。但是，现有的工程微藻生物柴油制备技术尚存在油脂提取困难和生产成本过高的瓶颈，难以商业化推广应用。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种污染少、成本低的耦合废弃油脂和工程微藻制备生物柴油的系统装置。

所述的偶合废弃油脂和工程微藻生产生物柴油的系统装置，包括通过管道连接的微藻培植器，微藻高速离心分离器，废弃油脂预处理器，干燥器，酯化反应釜，酯交换反应釜，甲醇蒸馏器，甘油分离器，水洗塔，过滤器，生物柴油干燥器，甲醇储罐，其特征在于所述的废弃油脂预处理器通过管道分别与微藻培植器和干燥器连接，所述的甲醇储罐配合设置在酯化反应釜与甲醇蒸馏器之间，所述的微藻高速离心分离器、甘油分离器和水洗塔通过管道与微藻培植器连接。

所述的偶合废弃油脂和工程微藻生产生物柴油的系统装置，其特征在于所述的酯化反应釜，微藻培植器接有添加营养液调配釜，pH值调节剂调配釜，以及二氧化碳气体分散口。

所述的偶合废弃油脂和工程微藻生产生物柴油的系统装置，其特征在于所述的酯化反应釜接有酸催化剂调配釜。

所述的偶合废弃油脂和工程微藻生产生物柴油的系统装置，其特征在于所述的酯交换反应釜接有碱催化剂调配釜。

上述的偶合废弃油脂和工程微藻生产生物柴油的系统装置，包括通过管道连接的微藻培植器，微藻高速离心分离器，废弃油脂预处理器，干燥器，酯化反应釜，酯交换反应釜，甲醇蒸馏器，甘油分离器，水洗塔，过滤器，生物柴油干燥器，甲醇储罐，所述的废弃油脂预处理器通过管道分别与微藻培植器和干燥器连接，所述的甲醇储罐配合设置在酯化反应釜与甲醇蒸馏器之间，所述的微藻高速离心分离器、甘油分离器和水洗塔通过管道与微藻培植器连接。本实用新型通过将废弃油脂预处理器所产生的废水、甘油分离器分离出来的甘油相和水洗塔的废水进入微藻培植器养殖微藻，降低微藻培养成本，同时又解决了生物柴油生产的污染问题，微藻油脂的萃取与油脂的酯交换反应在一个反应釜中进行，不但省去了微藻提取油脂的高额费用，还提高了微藻所含油脂的利用效率，装置设备简单，污染少，成本低，适于工业化。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1-微藻培植器，2-微藻高速离心分离器，3-废弃油脂预处理器，4-干燥器，5-酯化反应釜，6-酯交换反应釜，7-甲醇蒸馏器，8-甘油分离器，9-水洗塔，10-过滤器，11-生物柴油干燥器，12-甲醇储罐。

具体实施方式

下面结合说明书附图及实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，偶合废弃油脂和工程微藻生产生物柴油的系统装置，包括通过管道连接的微藻培植器1，微藻高速离心分离器2，废弃油脂预处理器3，干燥器4，酯化反应釜5，酯交换反应釜6，甲醇蒸馏器7，甘油分离器8，水洗塔9，过滤器10，生物柴油干燥器11，甲醇储罐12，所述的废弃油脂预处理器3通过管道分别与微藻培植器1和干燥器4连接，所述的甲醇储罐12配合设置在酯化反应釜5与甲醇蒸馏器7之间，所述的微藻高速离心分离器2、甘油分离器8和水洗塔9通过管道与微藻培植器1连接。所述的酯化反应釜5，微藻培植器1接有添加营养液调配釜，pH值调节剂调配釜，以及二氧化碳气体分散口。酯化反应釜5接有酸催化剂调配釜，所述的酯交换反应釜6接有碱催化剂调配釜。

本实用新型的工作过程如下：废弃油脂和酸水(稀硫酸溶液)进入废弃油脂预处理器3，酸水的pH值范围为2～4，酸水和废弃油脂的质量比范围为1∶3～3∶1，控制废弃油脂预处理器温度范围为50℃～80℃，搅拌0.5h～3h后，静置分层2h～8h，所产生的废水进入微藻培植器1，油相进入干燥器4。添加额外的微藻营养液调节微藻的生长速度和油脂含量，使用pH调节剂(氢氧化钠/氢氧化钾溶液)控制微藻培植器内水溶液的pH值范围为5～9，微藻培植器中所通入的二氧化碳为来自发电厂或者锅炉等的烟道废气。微藻培植器1中的溶液经过微藻高速离心分离器2后，营养液返回微藻培植器1循环使用，微藻进入干燥器4，干燥器4中的油脂和微藻在100℃～130℃下干燥0.5h～3h后，进入在酯化反应釜5中进行预酯化，以降低油脂的自由脂肪酸含量，使油脂酸价小于4。预酯化的酸催化剂为硫酸、盐酸或者磷酸等无机酸，催化剂的含量为微藻和废弃油脂总重量的0.5％～5％。酯化剂为来自甲醇储罐12的甲醇，甲醇与油脂的摩尔比范围为4∶1～7∶1。预酯化反应的温度为50℃～90℃，反应时间为0.5h～5h。降低了自由脂肪酸含量的微藻和油脂混合物进入酯交换反应釜6，在碱催化下，与甲醇发生酯交换反应，生成脂肪酸甲酯和甘油。酯交换反应的碱催化剂为NaOH、KOH、NaOCH₃或者KOCH₃，催化剂含量为微藻和废弃油脂总质量的0.5％～1.5％，反应温度为45℃～65℃，反应时间为0.5h～5h。酯交换反应所生成的脂肪酸甲酯萃取出微藻中的油脂，与甲醇发生酯交换反应。同时，甲醇和催化剂也进入微藻细胞壁内，与油脂发生酯交换反应。微藻油脂的萃取与油脂的酯交换反应在同一个反应釜中进行，大大的降低了微藻油脂的提取成本。从酯交换反应釜出来的混合物包括脂肪酸甲酯、甘油、甲醇、藻泥和催化剂等物质，经过甲醇蒸馏器7，在65℃～90℃下，蒸出甲醇后，进入甘油分离器8，静置分层分离出甘油相和油相。甘油相进入微藻培植器1，作为微藻养殖营养液使用。油相进入水洗塔9，在40℃～70℃温度范围内，水洗除去所含的催化剂和甘油等杂质，洗涤水和油相的质量比范围为1∶2～2∶1，所产生的废水进入微藻培植器1，作为微藻养殖营养液使用。水洗后的油相经过5微米～10微米膜的过滤器10，分离出藻泥和油相。油相进入干燥器11，在90℃～130℃温度范围内干燥后得到成品生物柴油。

本实用新型将废弃油脂预处理器产生的废水，生物柴油水洗塔废水和副产物粗甘油进入微藻培植器培养微藻，降低微藻培养成本，同时解决生产生物柴油的污染问题和养殖微藻高成本的问题。微藻和废弃油脂混合在一起甲酯化，利用甲酯化过程中所产生的脂肪酸甲酯萃取微藻中的油脂，甲醇和催化剂也进入微藻细胞壁内，与油脂发生酯交换反应生成脂肪酸甲酯(生物柴油)。微藻油脂的萃取与油脂的酯交换反应在一个反应釜中进行，不但省去了微藻提取油脂的高额费用，还提高了微藻所含油脂的利用效率。本实用新型装置设备简单，环保，成本低，具有显著的经济和社会效益。

Claims (4)

1.偶合废弃油脂和工程微藻生产生物柴油的系统装置，包括通过管道连接的微藻培植器(1)，微藻高速离心分离器(2)，废弃油脂预处理器(3)，干燥器(4)，酯化反应釜(5)，酯交换反应釜(6)，甲醇蒸馏器(7)，甘油分离器(8)，水洗塔(9)，过滤器(10)，生物柴油干燥器(11)，甲醇储罐(12)，其特征在于所述的废弃油脂预处理器(3)通过管道分别与微藻培植器(1)和干燥器(4)连接，所述的甲醇储罐(12)配合设置在酯化反应釜(5)与甲醇蒸馏器(7)之间，所述的微藻高速离心分离器(2)、甘油分离器(8)和水洗塔(9)通过管道与微藻培植器(1)连接。

2.根据权利要求1所述的偶合废弃油脂和工程微藻生产生物柴油的系统装置，其特征在于所述的酯化反应釜(5)，微藻培植器(1)接有添加营养液调配釜，pH值调节剂调配釜，以及二氧化碳气体分散口。

3.根据权利要求1所述的偶合废弃油脂和工程微藻生产生物柴油的系统装置，其特征在于所述的酯化反应釜(5)接有酸催化剂调配釜。

4.根据权利要求1所述的偶合废弃油脂和工程微藻生产生物柴油的系统装置，其特征在于所述的酯交换反应釜(6)接有碱催化剂调配釜。

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