CN100432187C - 生物柴油的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物柴油的生产方法生物柴油，本方法是利用动、植物油脂、酸化油、油脂厂油脚、皂脚等为原料，经催化酯化反应，改性成为可供内燃机使用的一种“安全、清洁、高效”的可再生液体燃料，是典型的“绿色能源”。生物柴油以其良好的可再生性得到了人们的关注，在环境特性方面优于矿物柴油，具有良好的排放性能。本发明方法是经试制并多次完善，成功开发出的生产方法，具有工艺简单、流程短、原料适应性广、设备投资小、占地面积小、生产成本低、得率高、产品质量稳定、所用设备通用性好等优点。

Description

生物柴油的生产方法
技术领域
本发明涉及一种生物柴油的生产方法，尤其是是涉及一种生物柴油的生产方法。
背景技术
目前，世界范围内石油等油料短缺，油价攀升，而普通的石油其储备是有限度的，总有耗完的一天，为此，人们也一直在寻找可替代的能源，其中，生物柴油就是其中的一种。生物柴油是利用动植物油脂、酸化油、油脂厂油、皂脚等为原料，经反应改性成为可供内燃机使用的一种“安全、清洁、高效”的可再生液体燃料，是典型的“绿色能源”。生物柴油以其良好的可再生性得到了人们的关注，在环境特性方面优于矿物柴油，具有良好的排放性能，其优点如下：
A可用于任何柴油发动机，不必做任何改动，便于推广使用；
B具有较高的运动粘度，在不影响燃油雾化的情况下，更容易在汽缸内壁形成一层油膜，从而提高运动机件的润滑性，降低机件磨损，延长使用寿命。
C与矿物柴油相溶性极好，可单独或以任意比例与普通柴油掺和使用，且掺和使用后可降低尾气污染。
D十六烷值高，抗爆性能优于普通柴油。
E含氧量高，在燃烧过程中所需的氧气量较矿物柴油少，燃烧、点火性能优于普通柴油，且燃烧残留物呈微酸性，使催化剂及发动机机油的使用寿命加长。
F燃点是普通柴油的两倍，在使用、处理、运输和储藏方面都比较安全。
G不含石蜡，低温流动性好，适用范围广泛。
H环保效果极为突出，表现在以下方面：
①自身不含硫，没有二氧化硫和硫化物的排放，有利于大气环保；
②原料主要来源于植物，对缓解温室效应，改善生态环境有积极意义；
③含氧量高，使用时燃烧充分，有利于颗粒烟雾(TMP)和光化学烟雾的控制；
④生物降解性高，无毒性，可减少对环境造成的污染；
⑤不含芳香油族烃类成分，可降低汽车尾气对人体致癌、致畸变的危害。
生物柴油不但燃烧性能不逊色于石化柴油，而且可以直接用于柴油机，因此被认为是石化柴油的替代品。
在现有公开的生物柴油生产方法只能以植物油精炼过程中所产生的下脚料及食用回收油或动物油中的一种或少数几种为原料，生产时需提前酸化，将油脂转化成酸化油才能进行后续酯化、蒸馏，费时耗力，原料适应性也不广泛。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种原料适应性更广泛、制备方法更合理的生物柴油的生产方法。
本发明的目的可通过以下措施来实现：
本发明方法步骤如下：
(1)生物柴油的酯交换
原料动植物油脂、酸化油、油脚、皂脚中任一种或它们的混合物经加热器预热到70-95℃，与经预热的醇，所述预热的醇为甲醇或乙醇；按料醇重量比5-6∶1-1.2打入酯化罐内，同时打入混合液总重量0.5-1.5％的浓硫酸，经循环加热反应后，即得到生物柴油的混合物；
在此期间，部分醇会不断被蒸出，由于其含水，所以需蒸馏，醇经加热器加热到95-105℃，进入蒸馏塔内，将浓度提高到96％以上，返回***继续参与反应，蒸馏塔釜内残存的废水由泵抽出排入污水处理站；
(2)生物柴油的水洗干燥
经反应生成的生物柴油的混合物，加入油重15-30％的80-90℃热水，并加入碱以调节生物柴油混合物的PH值，经充分搅拌水洗，静置分离后，排出其中的废水，分出的水进入污水处理站；如此水洗后，得到含水量大的生物柴油，将该含水量大的生物柴油加热到100-130℃进行真空脱水干燥，绝压在500-2000Pa；干燥后的混合物可作为粗生物柴油；该粗生物柴油可进一步提纯，得到精制生物柴油；
(3)生物柴油的蒸馏提纯
干燥得到的粗生物柴油，加热到220-290℃，进入蒸馏塔内，进行循环减压蒸馏，绝压控制在100-300Pa；蒸馏结束后，排出塔釜内的生物沥青，进行下一轮蒸馏，塔顶馏出物经冷凝器冷凝冷却后，即为精制生物柴油。
本发明的优选方法如下：
(1)、生物柴油的酯交换
原料动植物油脂、酸化油、油脚、皂脚中任一种或它们的混合物经加热器预热到70-80℃，与经预热的甲醇，按料醇重量比5-6∶1-1.2打入酯化罐内，同时打入混合液总重量1％的浓度90％浓硫酸，经循环加热反应4-6小时后，即得到生物柴油的混合物。
在此期间，部分甲醇会不断被蒸出，由于其含水，所以需蒸馏，甲醇经加热器加热到95-105℃，进入蒸馏塔内，将浓度提高到98％以上，返回***继续参与反应，蒸馏塔釜内残存的由泵抽出排入污水处理站。
(2)、生物柴油的水洗干燥
经反应生成的混合物，加入油重15-20％的80-90℃热水，并加入适量氢氧化钠以调节生物柴油混合物的PH值，经充分搅拌水洗，静置分离1-2小时后，排出其中的废水，分出的水进入污水处理站。如此水洗3-5次后，将粗生物柴油加热到100-110℃进行真空脱水干燥，绝压在500-2000Pa。干燥后的混合物可作为粗生物柴油，该粗生物柴油可进一步提纯，得到精制生物柴油；
(3)、生物柴油的蒸馏提纯
干燥得到的粗生物柴油，经高温热媒300-320℃加热到220-260℃，进入蒸馏塔内，进行循环减压蒸馏，绝压控制在100-300Pa；蒸馏结束后，排出塔釜内的生物沥青，进行下一轮蒸馏；塔顶馏出物经冷凝器冷凝冷却后，即为精制生物柴油。
本发明中(1)生物柴油的酯交换中所述加热器为加热列管或板式加热器，当然也可采用其他合适的加热器。在(1)生物柴油的酯交换中所述预热的醇为甲醇或乙醇或其他醇类。在(1)生物柴油的酯交换中蒸馏塔为板式或填料蒸馏塔。在(2)生物柴油的水洗干燥中加入的调节生物柴油混合物PH值的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。在(3)生物柴油的蒸馏提纯中，干燥得到的粗生物柴油，是经300-320℃高温热媒加热到220-260℃。
本发明由于采用上述方法，具有如下优点：
1.将酯化、水洗、干燥等集中在一个容器内进行，达到了简洁实用的目的；
2.所用设备为组合式机组型设备，投资少，占地面积小；
3.原料适应性强，动、植物油脂、酸化油、油脂厂油脚、皂脚等均可做为原料来生产生物柴油。
4.生产规模为每天3吨、5吨、8吨、10吨等。
5.建设期短，1个月即可投入生产，不需特定的厂房即可投产。
6.只需通电、通水、准备好原料、辅料即可投产。
附图说明
图1是本发明中(1)的生物柴油的酯交换工艺流程图；
图2是本发明(2)生物柴油的水洗干燥工艺流程图；
图3是本发明(3)生物柴油的蒸馏提纯工艺流程图。
具体实施方式
本发明以下结合附图和实施例作以详细的描述：
实施例1、
本发明方法步骤如下：
(1)生物柴油的酯交换
原料动植物油脂、酸化油、油脚、皂脚中任一种或它们的混合物经加热器预热到70℃，与经预热的醇，按料醇重量比5∶1打入酯化罐内，同时打入混合液总重量0.5％的浓硫酸，经循环加热反应后，即得到生物柴油的混合物；
在此期间，部分醇会不断被蒸出，由于其含水，所以需蒸馏，醇经加热器加热到95℃，进入泡罩式蒸馏塔内，将浓度提高到96％，返回***继续参与反应，蒸馏塔釜内残存的废水由泵抽出排入污水处理站；
(2)生物柴油的水洗干燥
经反应生成的生物柴油的混合物，加入油重15％的热水，并加入碱以调节生物柴油混合物的PH值，经充分搅拌水洗，静置分离后，排出其中的废水，分出的水进入污水处理站；如此水洗后，得到含水量大的生物柴油，将该含水量大的生物柴油加热到100℃进行真空脱水干燥，绝压在500Pa；干燥后的混合物可作为粗生物柴油；该粗生物柴油可进一步提纯，得到精制生物柴油；
(3)生物柴油的蒸馏提纯
干燥得到的粗生物柴油，加热到220℃，进入蒸馏塔内，进行循环减压蒸馏，绝压控制在100Pa；蒸馏结束后，排出塔釜内的生物沥青，进行下一轮蒸馏，塔顶馏出物经冷凝器冷凝冷却后，即为精制生物柴油。
在(1)生物柴油的酯交换中所述加热器为加热列管或板式加热器。在(1)生物柴油的酯交换中预热的醇为甲醇或乙醇。且(1)生物柴油的酯交换中蒸馏塔为板式或填料蒸馏塔。在(2)生物柴油的水洗干燥中加入的调节生物柴油混合物PH值的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。在(3)生物柴油的蒸馏提纯中，干燥得到的粗生物柴油，是经300℃高温热媒加热到220℃。
实施例2
本发明方法步骤如下：
(1)生物柴油的酯交换
原料动植物油脂、酸化油、油脚、皂脚中任一种或它们的混合物经加热器预热到75℃，与经预热的醇，按料醇重量比6∶1打入酯化罐内，同时打入混合液总重量0.7％的浓硫酸，经循环加热反应后，即得到生物柴油的混合物；
在此期间，部分醇会不断被蒸出，由于其含水，所以需蒸馏，醇经加热器加热到100℃，进入蒸馏塔内，将浓度提高到97％以上，返回***继续参与反应，蒸馏塔釜内残存的废水由泵抽出排入污水处理站；
(2)生物柴油的水洗干燥
经反应生成的生物柴油的混合物，加入油重20％的热水，并加入碱以调节生物柴油混合物的PH值，经充分搅拌水洗，静置分离后，排出其中的废水，分出的水进入污水处理站；如此水洗后，得到含水量大的生物柴油，将该含水量大的生物柴油加热到105℃进行真空脱水干燥，绝压在700Pa；干燥后的混合物可作为粗生物柴油；该粗生物柴油可进一步提纯，得到精制生物柴油；
(3)生物柴油的蒸馏提纯
干燥得到的粗生物柴油，加热到230℃，进入蒸馏塔内，进行循环减压蒸馏，绝压控制在150Pa；蒸馏结束后，排出塔釜内的生物沥青，进行下一轮蒸馏，塔顶馏出物经冷凝器冷凝冷却后，即为精制生物柴油。
在(1)生物柴油的酯交换中所述加热器为加热列管或板式加热器。在(1)生物柴油的酯交换中预热的醇为甲醇或乙醇。且(1)生物柴油的酯交换中蒸馏塔为板式或填料蒸馏塔。在(2)生物柴油的水洗干燥中加入的调节生物柴油混合物PH值的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。在(3)生物柴油的蒸馏提纯中，干燥得到的粗生物柴油，是经305℃高温热媒加热到230℃。
实施例3
本发明方法步骤如下：
(1)生物柴油的酯交换
原料动植物油脂、酸化油、油脚、皂脚中任一种或它们的混合物经加热器预热到82℃，与经预热的醇，按料醇重量比5∶1.2打入酯化罐内，同时打入混合液总重量1％的浓硫酸，经循环加热反应后，即得到生物柴油的混合物；
在此期间，部分醇会不断被蒸出，由于其含水，所以需蒸馏，醇经加热器加热到100℃，进入蒸馏塔内，将浓度提高到98％以上，返回***继续参与反应，蒸馏塔釜内残存的废水由泵抽出排入污水处理站；
(2)生物柴油的水洗干燥
经反应生成的生物柴油的混合物，加入油重25％的热水，并加入碱以调节生物柴油混合物的PH值，经充分搅拌水洗，静置分离后，排出其中的废水，分出的水进入污水处理站；如此水洗后，得到含水量大的生物柴油，将该含水量大的生物柴油加热到110℃进行真空脱水干燥，绝压在12000Pa；干燥后的混合物可作为粗生物柴油；该粗生物柴油可进一步提纯，得到精制生物柴油；
(3)生物柴油的蒸馏提纯
干燥得到的粗生物柴油，加热到250℃，进入蒸馏塔内，进行循环减压蒸馏，绝压控制在200Pa；蒸馏结束后，排出塔釜内的生物沥青，进行下一轮蒸馏，塔顶馏出物经冷凝器冷凝冷却后，即为精制生物柴油。
在(1)生物柴油的酯交换中所述加热器为加热列管或板式加热器。在(1)生物柴油的酯交换中预热的醇为甲醇或乙醇。且(1)生物柴油的酯交换中蒸馏塔为板式或填料蒸馏塔。在(2)生物柴油的水洗干燥中加入的调节生物柴油混合物PH值的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。在(3)生物柴油的蒸馏提纯中，干燥得到的粗生物柴油，是经310℃高温热媒加热到245℃。
实施例4
本发明方法步骤如下：
(1)生物柴油的酯交换
原料动植物油脂、酸化油、油脚、皂脚中任一种或它们的混合物经加热器预热到92℃，与经预热的醇，按料醇重量比6∶1.2打入酯化罐内，同时打入混合液总重量1.3％的浓硫酸，经循环加热反应后，即得到生物柴油的混合物；
在此期间，部分醇会不断被蒸出，由于其含水，所以需蒸馏，醇经加热器加热到102℃，进入蒸馏塔内，将浓度提高到98％以上，返回***继续参与反应，蒸馏塔釜内残存的废水由泵抽出排入污水处理站；
(2)生物柴油的水洗干燥
经反应生成的生物柴油的混合物，加入油重27％的热水，并加入碱以调节生物柴油混合物的PH值，经充分搅拌水洗，静置分离后，排出其中的废水，分出的水进入污水处理站；如此水洗后，得到含水量大的生物柴油，将该含水量大的生物柴油加热到125℃进行真空脱水干燥，绝压在1900Pa；干燥后的混合物可作为粗生物柴油；该粗生物柴油可进一步提纯，得到精制生物柴油；
(3)生物柴油的蒸馏提纯
干燥得到的粗生物柴油，加热到280℃，进入蒸馏塔内，进行循环减压蒸馏，绝压控制在280Pa；蒸馏结束后，排出塔釜内的生物沥青，进行下一轮蒸馏，塔顶馏出物经冷凝器冷凝冷却后，即为精制生物柴油。
本发明中(1)生物柴油的酯交换中所述加热器为加热列管或板式加热器，当然也可采用其他合适的加热器。在(1)生物柴油的酯交换中所述预热的醇为甲醇或乙醇或其他醇类。在(1)生物柴油的酯交换中蒸馏塔为板式或填料蒸馏塔。在(2)生物柴油的水洗干燥中加入的调节生物柴油混合物PH值的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。在(3)生物柴油的蒸馏提纯中，干燥得到的粗生物柴油，是经317℃高温热媒加热到252℃。
实施例5
本发明方法步骤如下：
(1)生物柴油的酯交换
原料动植物油脂、酸化油、油脚、皂脚中任一种或它们的混合物经加热器预热到95℃，与经预热的醇，按料醇重量比5∶1.1打入酯化罐内，同时打入混合液总重量1.5％的浓硫酸，经循环加热反应后，即得到生物柴油的混合物；
在此期间，部分醇会不断被蒸出，由于其含水，所以需蒸馏，醇经加热器加热到105℃，进入蒸馏塔内，将浓度提高到99％以上，返回***继续参与反应，蒸馏塔釜内残存的废水由泵抽出排入污水处理站；
(2)生物柴油的水洗干燥
经反应生成的生物柴油的混合物，加入油重30％的热水，并加入碱以调节生物柴油混合物的PH值，经充分搅拌水洗，静置分离后，排出其中的废水，分出的水进入污水处理站；如此水洗后，得到含水量大的生物柴油，将该含水量大的生物柴油加热到130℃进行真空脱水干燥，绝压在2000Pa；干燥后的混合物可作为粗生物柴油；该粗生物柴油可进一步提纯，得到精制生物柴油；
(3)生物柴油的蒸馏提纯
干燥得到的粗生物柴油，加热到290℃，进入蒸馏塔内，进行循环减压蒸馏，绝压控制在300Pa；蒸馏结束后，排出塔釜内的生物沥青，进行下一轮蒸馏，塔顶馏出物经冷凝器冷凝冷却后，即为精制生物柴油。
本发明中(1)生物柴油的酯交换中所述加热器为加热列管或板式加热器，当然也可采用其他合适的加热器。在(1)生物柴油的酯交换中所述预热的醇为甲醇或乙醇或其他醇类。在(1)生物柴油的酯交换中蒸馏塔为板式或填料蒸馏塔。在(2)生物柴油的水洗干燥中加入的调节生物柴油混合物PH值的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。在(3)生物柴油的蒸馏提纯中，干燥得到的粗生物柴油，是经320℃高温热媒加热到260℃。
实施例6
本发明方法如下：
(1)生物柴油的酯交换
原料动植物油脂、酸化油、油脚、皂脚中任一种或它们的混合物经加热器预热到70-80℃，与经预热的甲醇，按料醇重量比5-6∶1-1.2打入酯化罐内，同时打入混合液总重量1％的浓度90％浓硫酸，经循环加热反应4-6小时后，即得到生物柴油的混合物。
在此期间，部分甲醇会不断被蒸出，由于其含水，所以需蒸馏，甲醇经加热器加热到95-105℃，进入蒸馏塔内，将浓度提高到98％以上，返回***继续参与反应，蒸馏塔釜内残存的由泵抽出排入污水处理站。
(2)生物柴油的水洗干燥
经反应生成的混合物，加入油重15-20％的热水(80-90℃)，并加入适量氢氧化钠以调节生物柴油混合物的PH值，经充分搅拌水洗，静置分离1-2小时后，排出其中的废水，分出的水进入污水处理站。如此水洗3-5次后，将粗生物柴油加热到100-110℃进行真空脱水干燥，绝压在500-2000Pa。干燥后的混合物可作为粗生物柴油，该粗生物柴油可进一步提纯，得到精制生物柴油；
(3)生物柴油的蒸馏提纯
干燥得到的粗生物柴油，经高温热媒(300-320℃)加热到220-260℃，进入蒸馏塔内，进行循环减压蒸馏，绝压控制在100-300Pa；蒸馏结束后，排出塔釜内的生物沥青，进行下一轮蒸馏；塔顶馏出物经冷凝器冷凝冷却后，即为精制生物柴油。
上述各个参数可在其各自范围内取任意点值。且原料油脂除前述动植物油脂、酸化油、油脚、皂脚中任一种或它们的混合物为，也可是其他非石化废油。

Claims (6)

1、一种生物柴油的生产方法，其特征在于：其方法步骤如下：
(1)生物柴油的酯交换
原料动植物油脂、酸化油、油脚、皂脚中任一种或它们的混合物经加热器预热到70-95℃，与经预热的醇，所述预热的醇为甲醇或乙醇；按料醇重量比5-6∶1-1.2打入酯化罐内，同时打入混合液总重量0.5-1.5％的浓硫酸，经循环加热反应后，即得到生物柴油的混合物；
在此期间，部分醇会不断被蒸出，由于其含水，所以需蒸馏，醇经加热器加热到95-105℃，进入泡罩式蒸馏塔内，将浓度提高到96％以上，返回***继续参与反应，蒸馏塔釜内残存的废水由泵抽出排入污水处理站；
(2)生物柴油的水洗干燥
经反应生成的生物柴油的混合物，加入油重15-30％的80-90℃热水，并加入碱以调节生物柴油混合物的PH值，经充分搅拌水洗，静置分离后，排出其中的废水，分出的水进入污水处理站；如此水洗后，得到含水量大的生物柴油，将该含水量大的生物柴油加热到100-130℃进行真空脱水干燥，绝压在500-2000Pa；干燥后的混合物可作为粗生物柴油；该粗生物柴油可进一步提纯，得到精制生物柴油；
(3)生物柴油的蒸馏提纯
干燥得到的粗生物柴油，加热到220-290℃，进入蒸馏塔内，进行循环减压蒸馏，绝压控制在100-300Pa；蒸馏结束后，排出塔釜内的生物沥青，进行下一轮蒸馏，塔顶馏出物经冷凝器冷凝冷却后，即为精制生物柴油。
2、根据权利要求1所述的生物柴油的生产方法，其特征在于：所述方法如下：
(1)生物柴油的酯交换
原料动植物油脂、酸化油、油脚、皂脚中任一种或它们的混合物经加热器预热到70-80℃，与经预热的甲醇，按料醇重量比5-6∶1-1.2打入酯化罐内，同时打入混合液总重量1％的浓度90％浓硫酸，经循环加热反应4-6小时后，即得到生物柴油的混合物。
在此期间，部分甲醇会不断被蒸出，由于其含水，所以需蒸馏，甲醇经加热器加热到95-105℃，进入蒸馏塔内，将浓度提高到98％以上，返回***继续参与反应，蒸馏塔釜内残存的由泵抽出排入污水处理站。
(2)生物柴油的水洗干燥
经反应生成的混合物，加入油重15-20％的80-90℃热水，并加入适量氢氧化钠以调节生物柴油混合物的PH值，经充分搅拌水洗，静置分离1-2小时后，排出其中的废水，分出的水进入污水处理站。如此水洗3-5次后，将粗生物柴油加热到100-110℃进行真空脱水干燥，绝压在500-2000Pa。干燥后的混合物可作为粗生物柴油，该粗生物柴油可进一步提纯，得到精制生物柴油；
(3)生物柴油的蒸馏提纯
干燥得到的粗生物柴油，经高温热媒(300-320℃)加热到220-260℃，进入蒸馏塔内，进行循环减压蒸馏，绝压控制在100-300Pa；蒸馏结束后，排出塔釜内的生物沥青，进行下一轮蒸馏；塔顶馏出物经冷凝器冷凝冷却后，即为精制生物柴油。
3、根据权利要求1或2所述的生物柴油的生产方法，其特征在于：所述(1)生物柴油的酯交换中所述加热器为加热列管或板式加热器。
4、根据权利要求1或2所述的生物柴油的生产方法，其特征在于：所述(1)生物柴油的酯交换中蒸馏塔为板式或填料蒸馏塔。
5、根据权利要求1或2所述的生物柴油的生产方法，其特征在于：所述(2)生物柴油的水洗干燥中加入的调节生物柴油混合物PH值的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
6、根据权利要求1或2所述的生物柴油的生产方法，其特征在于：所述(3)生物柴油的蒸馏提纯中，干燥得到的粗生物柴油，是经300-320℃高温热媒加热到220-260℃。
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