一种生物柴油的制备方法

摘要

一种生物柴油的制备方法，按照以下步骤进行：废弃油脂预处理；酯化反应：预处理油、甲醇和共溶剂三种原料通过计量泵同时计量并向缓冲器中进料，三者被泵送入连续管式反应器，物料在流动过程中进行反应，该过程持续1～3h；分离；脱色：不加热脱色：将粗甲酯送入脱色罐中与白土进行过滤脱色，得到产品a；加热脱色脱气：将粗甲酯送入脱色罐中与白土反应，利用蒸汽对脱色罐进行加热，温度为70℃～80℃，保温1～3h，得到产品b。本发明具备以下优点：酯化反应过程不加热、不搅拌，高效节能；整个流程在低温常压环境下进行，能量消耗低、利用率高，节能环保；设备简单，成本小、建设周期短，可扩容性强。

权利要求

1.一种生物柴油的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

（1）废弃油脂预处理：将收集的废弃油脂堆放在原料池中，向原料池喷洒浓硫酸，所喷洒的浓硫酸质量为废弃油脂总重的1%～5%；向原料池中加注蒸汽，使原料池保温在70℃～

90℃，保温时间为5～10h，待废弃油脂中的甘油三酯酸化水解后，取原料池中的上层预处理油到预处理暂存池待用；

（2）酯化反应：预处理油、甲醇和共溶剂三种原料通过计量泵同时计量并向缓冲器中进料，其中，共溶剂为碳酸二甲酯，醇油体积比为0.15-0.25:1、共溶剂与油体积比为

0.1-0.15:1，三者经缓冲器混合后被泵送入连续管式反应器，物料在流动过程中进行反应，该过程持续1～3h，所得产物含脂肪酸甲酯、甲醇、碳酸二甲酯、微量硫酸及反应生成的水；

（3）分离：酯化反应的产物置于锥形分水罐中静置1～3h进行分水，分水罐上层物即为粗甲酯；

（4）脱色：

A、不加热脱色：将粗甲酯送入脱色罐中与白土进行过滤脱色，得到以生物柴油为主要组分的产品a，该产品内含有的甲醇和碳酸二甲酯作为增氧剂成分；

B、加热脱色脱气：将粗甲酯送入脱色罐中与白土反应，利用蒸汽对脱色罐进行加热，温度为70℃～80℃，保温1～3h，得到含100%脂肪酸甲酯的产品b。

2.根据权利要求1所述的生物柴油的制备方法，其特征在于，酯化反应过程中所应用到的连续管式反应器包括管道式反应器主体和设置在管道式反应器主体内部的微孔挡板，所述的微孔挡板是与反应器主体内径相匹配的圆形板体，该微孔挡板沿反应器主体径向与其内壁固接，微孔挡板的板面上均布有锥形通孔。

3.根据权利要求2所述的生物柴油的制备方法，其特征在于，所述微孔挡板板面上的锥形通孔，其大径端置于反应物来向一侧。

4.根据权利要求2所述的生物柴油的制备方法，其特征在于，所述的管道式反应器主体由多节管道拼接而成，每节管道内分别并列设置有多个微孔挡板。

说明书

一种生物柴油的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及新能源领域，具体地说是一种利用废弃油脂制备生物柴油的方法，属于生物柴油制备领域。

背景技术

[0002] 生物柴油是由废弃油脂（主要成分为甘油三酯和高级脂肪酸）等与甲醇经过酯化反应所得到的混合脂肪酸甲酯。

[0003] 目前，生物柴油的制备工艺根据反应过程中催化酯化方式的不同分为酸法、碱法、酸碱法、酶法、超临界法等，这些方式均包含以下两个工序：

[0004] 第一，在进行酯化反应时油醇存在两相不互溶现象，静置处于上下分层状态，需采取措施扩大两者接触面积，加快反应速率，提高反应转化率。常见方法有搅拌、震荡、微波、高温气化和超临界等；

[0005] 第二，酯化反应结束后，混合产物含有大量甲醇及水，需进一步分离得到产品。常见方法有蒸馏、减压蒸馏、离心、吸附等。

[0006] 上述两个工序在实际生产过程中常常会因处理不好而导致反应不彻底、产品不合格等后果，所以大多数生产企业对其通常设置搅拌工序，以促进反应、减压蒸馏进行产物分离，但是这两个流程均为高能耗工序，不仅耗能高，而且投入大，不适宜规模较小的柴油生产企业所广泛应用。

发明内容

[0007] 本发明是针对背景技术中存在的缺陷，提供一种不仅能克服现有酯化反应过程中油醇不互溶的现象，而且能够在节约能源的基础上实现连续反应、反应后易分离的生物柴油制备方法。

[0008] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种生物柴油的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

[0009] （1）废弃油脂预处理：将收集的废弃油脂堆放在原料池中，向原料池喷洒浓硫酸，所喷洒的浓硫酸质量为废弃油脂总重的1%～5%；向原料池中加注蒸汽，使原料池保温在70℃～90℃，保温时间为5～10h，待废弃油脂中的甘油三酯酸化水解后，取原料池中的上层预处理油到预处理暂存池待用；

[0010] （2）酯化反应：预处理油、甲醇和共溶剂三种原料通过计量泵同时计量并向缓冲器中进料，其中醇油体积比为0.15-0.25:1、共溶剂与油体积比为0.1-0.15:1，三者经缓冲器混合后被泵送入连续管式反应器，物料在流动过程中进行反应，该过程持续1～3h，所得产物含脂肪酸甲酯、甲醇、碳酸二甲酯、微量硫酸及反应生成的水；

[0011] （3）分离：酯化反应的产物置于锥形分水罐中静置1～3h进行分水，分水罐上层物即为粗甲酯；

[0012] （4）脱色：

[0013] A、不加热脱色：将粗甲酯送入脱色罐中与白土进行过滤脱色，得到产品a；

[0014] B、加热脱色脱气：将粗甲酯送入脱色罐中与白土反应，利用蒸汽对脱色罐进行加热，温度为70℃～80℃，保温1～3h，得到产品b。

[0015] 酯化反应过程中添加的共溶剂为碳酸二甲酯。

[0016] 酯化反应过程中所应用到的连续管式反应器包括管道式反应器主体和设置在管道式反应器主体内部的微孔挡板，所述的微孔挡板是与反应器主体内径相匹配的圆形板体，该微孔挡板沿反应器主体径向与其内壁固接，微孔挡板的板面上均布有锥形通孔。

[0017] 微孔挡板板面上的锥形通孔，其大径端置于反应物来向一侧。

[0018] 管道式反应器主体由多节管道拼接而成，每节管道内分别并列设置有多个微孔挡板。

[0019] 本发明具备以下优点：

[0020] 1、该方法酯化反应过程不加热、不搅拌，高效节能；

[0021] 2、整个流程在低温常压环境下进行，能量消耗低、利用率高，节能环保；

[0022] 3、采用碳酸二甲酯作为共溶剂，使油醇完全溶合，形成均匀液体，物料流动性能显著改善，分子接触面积达到最大，缩短了酯化反应周期；

[0023] 4、连续管式反应器属于拼接装置，每节均可拆卸，长度随具体情况缩放，微孔挡板能够使物料经过时形成射流，使酯化反应更彻底，提高了产品品质；

[0024] 5、在流程中甲醇、碳酸二甲酯无损耗，利用率高；

[0025] 6、该方法可生产两种产品：以生物柴油为主要组分的产品a，该产品内含有的甲醇和碳酸二甲酯作为增氧剂成分，大大提高脂肪酸甲酯的热效率，降低尾气排放，改善城市空气质量；产品b，含100%脂肪酸甲酯，可任意比例调和柴油以及燃料油。可根据市场需求灵活调整产品；

[0026] 7、该方法设备简单，成本小、建设周期短，可扩容性强。

附图说明

[0027] 图1为本发明的整体生产设备示意图。

[0028] 图2为本发明的连续管式反应器的截面图。

[0029] 图3为微孔挡板中单微孔的结构示意图。

[0030] 图中：硫酸储罐1，硫酸分布器2，蒸汽锅炉3，原料池4，预处理暂存池5，缓冲器6，甲醇储罐7，共溶剂储罐8，连续管式感应器9，微孔挡板10，分水罐11，脱色罐12，通孔13，管道式反应器主体14。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

[0032] 本发明所公开的这种生物柴油的制备方法，主要以废弃油脂为原料，其中的主要成分是甘油三脂和高级脂肪酸，可根据实际生产需要制备出两种不同的产品：

[0033] 1、以生物柴油为主要组分的产品a，该产品内含有的甲醇和碳酸二甲酯作为增氧剂成分，大大提高脂肪酸甲酯的热效率，降低尾气排放，改善城市空气质量；

[0034] 2、产品b，含100%脂肪酸甲酯，可任意比例调和柴油以及燃料油，可根据市场需求灵活调整产品。

[0035] 实施例1

[0036] 泔水油（甘油三酯50%，脂肪酸50%）10吨，卸油至原料池4预处理，将蒸汽锅炉3制得的蒸汽通入原料池中，温度升至90℃保温，500KG浓硫酸来自硫酸储罐1经由硫酸分布器2均匀喷洒到原料池中的原料油表面，静置10h，抽取上层预处理油到预处理油暂存池5，然后从预处理油暂存池5、甲醇储罐7、共溶剂储罐8同时计量出料，流量分别为5000L/h、1250L/h、750L/h，三种原料在缓冲器6中混匀后进入连续管式反应器9连续反应，连续管式反应器总容积10000L，其内部的微孔挡板10设置200个，整个反应过程约为2.5h，反应结束后产物从反应器尾端泵出至分水罐11，在分水罐中，每0.5h放一次酸水，重复4次后得到粗甲酯，将粗甲酯泵入脱色罐12脱色2h，加入白土过滤后，得到产品a，产品a各项指标符合普通柴油标准GB 252-2011，产品检测指标见表1。

[0037] 实施例2

[0038] 酸化油（甘油三酯30%，脂肪酸70%）10吨，卸油至原料池4预处理，将蒸汽锅炉3制得的蒸汽通入原料池中，温度升至80℃保温，250KG浓硫酸来自硫酸储罐1经由分布器2均匀喷洒到原料油表面，静置7h，抽取上层预处理油到预处理油暂存池5，然后从预处理油暂存池5、甲醇储罐7、共溶剂储罐8同时计量出料，流量分别为5000L/h、1500L/h、600L/h，三种原料在混匀缓冲器6混匀后进入连续管式反应器9连续反应，连续管式反应器总容积15000L，微孔挡板300个，整个反应过程约为3h，反应结束后产物从反应器尾端泵出至分水罐11，在分水罐中每1h放一次酸水，重复3次后得到粗甲酯，将粗甲酯泵入脱色罐12，向脱色罐中加入白土，将蒸汽锅炉的热蒸汽送入脱色罐内升温至80℃，碳酸二甲酯受热后作为甲基化物与残留的脂肪酸反应，剩余的碳酸二甲酯同甲醇一起脱除回收再利用，保温2h，保温过程中实现脱色脱气，得到产品b，产品b各项指标符合生物柴油标准GB/T 20828-2007，产品检测指标见表1。

[0039] 连续管式反应器由多节管道式反应器主体14拼接而成，在每节反应器主体14内都沿其径向并列固接有多个微孔挡板10，微孔挡板10上布满通孔13，通孔13为锥形孔，其大径端置于物料来向一侧。在该连续管式反应器中，由于预处理油显酸性，该流程无需再加催化剂，缓冲器内，在共溶剂碳酸二甲酯的作用下，油醇相互溶解为均相物料，反应器及内部构件材质为PP，物料经过管式反应器挡板的锥形微小通孔时，产生局部急流，使得反应速率大大提高，反应器内设有数道挡板促进反应。

[0040] 表1 本发明所得生物柴油实测数据与国标指标对比

[0041]检测项目 普通柴油国标 实施例1生物柴油国标 实施例2
密度（20℃）（KG/m3） 报告 855 820-900 870
十六烷值 ≧45 52 ≧49 56
闪点（闭口）/℃ ≧55 80 ≧130 163
水含量（质量分数）/% 痕迹 痕迹 ≦0.05 0.01
机械杂质 无 无 无 无
酸值（mgKOH/g） ≦7 3.21 ≦0.8 0.78
硫含量（m/m%） 0.2/0.035 0.002 0.05/0.005 0.003
运动粘度 3.0～8.0 3.5 1.9～6.0 5.2