專利名稱：一種生產(chǎn)生物柴油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從廢料中回收脂肪酸的技術(shù)，特別涉及以植物油脂精煉過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物——油腳、皂腳、酸化油或其它動(dòng)物油脂、食用回收油為原料生產(chǎn)用于柴油機(jī)械動(dòng)力燃料的生物柴油的方法。
背景技術(shù)：
隨著礦物柴油貯存量的逐年減少，各國均在尋找可再生的生物能源，由于脂肪酸甲酯在燃燒性能、特性等方面與礦物柴油最為接近，某些指標(biāo)還超過礦物柴油，因此，歐美等發(fā)達(dá)國家均開發(fā)以植物油為原料生產(chǎn)生物柴油。
生物柴油1988年在德國開發(fā)成功，用菜籽油生產(chǎn)生物柴油，并在1989年正式投放市場，經(jīng)過三年的實(shí)用證明，使用B30生物柴油(30％生物柴油+70％石化柴油)機(jī)器各種性能發(fā)揮良好，在動(dòng)力不減情況下，大幅度降低了有害氣體的排放，1991年德國立法推廣應(yīng)用生物柴油。
美國1990年開始以小規(guī)模用大豆油生產(chǎn)生物柴油，并被國家能源署列為清潔燃料，進(jìn)行推廣應(yīng)用，其現(xiàn)行的混合比例為生物柴油20％比石化柴油80％，簡稱B20生物柴油。
我國也有人在這方面開展工作，如中國專利申請92114795.3，是用天然油脂生產(chǎn)生物柴油，因原料價(jià)格高而無法廣泛使用；中國專利申請CN1151433A公開了一種“以棉油皂腳為原料合成混合脂肪酸的方法”，但因其生產(chǎn)技術(shù)不成熟，產(chǎn)品質(zhì)量差，能耗高而無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)方案的不足，提供一種能降低生產(chǎn)成本，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)亦可減輕環(huán)境污染的以有機(jī)物油下腳料為原料生產(chǎn)生物柴油的方法。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容分為兩部分1、預(yù)處理階段經(jīng)除去機(jī)械雜質(zhì)后進(jìn)入原料貯罐，經(jīng)加熱后進(jìn)入真空度為-0.08Mpa～-0.095Mpa，溫度為60℃-130℃的脫水器脫水后備用。
2、酯化階段經(jīng)預(yù)處理的原料泵入反應(yīng)器，加入其它配料，加熱至60℃～80℃。反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的水與配料甲醇以氣相進(jìn)入回收塔，分離出水分，純甲醇又回到反應(yīng)器中繼續(xù)反應(yīng)。反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，除去催化劑，未參加反應(yīng)的過量甲醇從甲醇回收塔加以純化并回收。
生成的物料進(jìn)入沉淀罐，除去少量水分后進(jìn)入蒸餾塔，減壓連續(xù)蒸餾，餾出物經(jīng)冷卻后即為成品，泵送至成品貯罐。
本發(fā)明所用的原料既可以是菜油、豆油、棉籽油等植物油精制過程中所產(chǎn)生的——皂腳、油腳、酸化油(簡稱下腳料)，也可以是食用回收油，還可以是兩者的混合物。
本發(fā)明所用的催化劑為無機(jī)酸和有機(jī)酸的復(fù)配；所述的無機(jī)酸為硫酸、鹽酸、磷酸；所述的有機(jī)酸為對甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸，萘磺酸或其同系物。
本發(fā)明是利用動(dòng)植物油脂下腳料中的脂肪物，在催化劑的作用下與甲醇發(fā)生反應(yīng)生成脂肪酸甲酯，其反應(yīng)式如下 (RC13-C21)此外，還有少量單、雙甘油酯與甲醇的反應(yīng)，它有別于脂肪酸甲酯在酸性催化劑存在下生產(chǎn)脂肪酸甲酯；也不同于油脂與甲醇在堿性催化劑存在下制備脂肪酸甲酯。難度比前兩者均大。
該反應(yīng)又是一種可逆反應(yīng)，能否及時(shí)除去反應(yīng)過程中生成的水，是提高甲酯轉(zhuǎn)化率的關(guān)鍵，由于傳統(tǒng)的做法是在搪瓷釜中反應(yīng)，無法及時(shí)排出生成水，反應(yīng)達(dá)到一定程度，就無法朝正反應(yīng)方向進(jìn)行，所以反應(yīng)不完全，轉(zhuǎn)化率不高；而本發(fā)明采用了酯化反應(yīng)器與甲醇回收塔連成一體的結(jié)構(gòu)，可隨時(shí)除去反應(yīng)過程中所生成的水。使反應(yīng)始終朝著正反應(yīng)方向發(fā)展，故反應(yīng)徹底，酯轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)93％以上；且該反應(yīng)器可做20m3以上，特別適于工業(yè)化大生產(chǎn)。也正是由于采用該結(jié)構(gòu)，可回收并提純未參加反應(yīng)的過量的甲醇，使甲醇的消耗大為降低。
本發(fā)明采用連續(xù)真空脫水，脫水器采用特殊設(shè)計(jì)的板式結(jié)構(gòu)或填料結(jié)構(gòu)，真空形成設(shè)備為水環(huán)泵或水力噴射真空泵。
本發(fā)明由于采用復(fù)合催化劑系統(tǒng)，不但可使脂肪酸轉(zhuǎn)化成甲酯，也可使中性油醇解成甲酯，使產(chǎn)品得率高；由于酯化反應(yīng)是一可逆的過程，在酯化達(dá)到要求后，必須先除去催化劑，再進(jìn)行甲醇回收，否則，酸價(jià)會(huì)略有上升。
本發(fā)明粗甲酯蒸餾的特征是采用減壓后連續(xù)蒸餾。粗甲酯經(jīng)過升膜式預(yù)過器預(yù)熱至230℃左右，再進(jìn)入蒸發(fā)塔，蒸發(fā)塔加熱是采用降膜式換熱器，以防物料受熱過度而變質(zhì)，真空要達(dá)到1-6mmHg，其設(shè)備為蒸汽噴射真空泵或蒸汽泵與水環(huán)泵串聯(lián)。產(chǎn)品蒸出后須經(jīng)冷卻至35℃以下，以保證產(chǎn)品色澤良好。
利用本發(fā)明方法生產(chǎn)的生物柴油的主要質(zhì)量指標(biāo)如下
由于采用本發(fā)明工藝，所生產(chǎn)的生物柴油質(zhì)量好，且工藝簡單、可靠、消耗低、收率高、成本低，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種生物柴油的生產(chǎn)方法，包括如下步驟A、原料經(jīng)連續(xù)真空脫水，使含水率降至千分之二以下；B、脫水后的原料與甲醇為1∶0.15～0.35，催化劑為1～3％(均為重量比)配合，投入酯化反應(yīng)器，用泵強(qiáng)制循環(huán)，強(qiáng)化加熱與混合，反應(yīng)溫度控制60～80℃；反應(yīng)新產(chǎn)生的水不斷地從甲醇回收塔底部除去，塔頂純甲醇回到酯化反應(yīng)器，再參加反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，先除去催化劑，再在該系統(tǒng)中回收并純化過量的甲醇；已回收過甲醇的物料進(jìn)入沉淀缸除去少量水分后進(jìn)入蒸餾塔，進(jìn)行連續(xù)減壓蒸餾，分離出生物柴油。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物柴油的生產(chǎn)方法，其特征在于，其原料可以是植物油精制過程中所產(chǎn)生的下腳料，也可以是食用回收油；還可以為其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2項(xiàng)所述的生物柴油的生產(chǎn)方法，其特征是，脫水工藝采用連續(xù)真空脫水，真空度-0.08～-0.095Mpa，溫度60～95℃，使原料的水分控制在0.2％以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物柴油的生產(chǎn)方法，其特征是，所述的粗甲酯蒸餾采用減壓連續(xù)蒸餾，蒸餾絕壓為1-6mmHg。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物柴油的生產(chǎn)方法，其特征是，所述的粗甲酯蒸餾采用減壓連續(xù)蒸餾，蒸餾絕壓為1-6mmHg。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物柴油的生產(chǎn)方法，其特征是，所述的催化劑為無機(jī)酸和有機(jī)酸的復(fù)配；所述的無機(jī)酸為硫酸、鹽酸、磷酸；所述的有機(jī)酸為對甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸，萘磺酸或其同系物。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物柴油的生產(chǎn)方法，其特征是，所述的催化劑為無機(jī)酸和有機(jī)酸的復(fù)配；所述的無機(jī)酸為硫酸、鹽酸、磷酸；所述的有機(jī)酸為對甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸，萘磺酸或其同系物。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物柴油的生產(chǎn)方法，其特征是，所述的催化劑為無機(jī)酸和有機(jī)酸的復(fù)配；所述的無機(jī)酸為硫酸、鹽酸、磷酸；所述的有機(jī)酸為對甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸，萘磺酸或其同系物。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物柴油的生產(chǎn)方法，其特征是，所述的催化劑為無機(jī)酸和有機(jī)酸的復(fù)配；所述的無機(jī)酸為硫酸、鹽酸、磷酸；所述的有機(jī)酸為對甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸，萘磺酸或其同系物。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種生物柴油的生產(chǎn)方法，屬從廢料中回收脂肪酸的技術(shù)領(lǐng)域。它是利用植物油精煉過程中所產(chǎn)生的下腳料及食用回收油為原料，經(jīng)酸化除雜、連續(xù)脫水、酯化、回收甲醇、靜置、分出下層，回收甘油，連續(xù)蒸餾得到成品等工藝生產(chǎn)生物柴油，這種方法工藝簡單、可靠，酯化速度快，反應(yīng)6小時(shí)即可結(jié)束，酸價(jià)值可降至1mgKOH/g以下，脂肪酸轉(zhuǎn)化率高達(dá)93％以上，成品收得率也高，甲醇消耗低，生產(chǎn)成本低，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C10G3/00GK1473907SQ0213359
公開日2004年2月11日 申請日期2002年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月7日
發(fā)明者俞建秋, 陳德裕, 李俊雄, 陳自端 申請人:四川古杉油脂化學(xué)有限公司