利用廢棄油脂制備生物柴油的連續(xù)酯化方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種利用廢棄油脂制備生物柴油的連續(xù)酯化方法，該方法是在常壓條件下，以連續(xù)酯化反應(yīng)塔為主反應(yīng)單元，實(shí)現(xiàn)整個(gè)酯化反應(yīng)過(guò)程的連續(xù)生產(chǎn)，大大提高生物柴油生產(chǎn)的生產(chǎn)效率，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量用于精甲醇和廢棄油脂預(yù)熱，使熱量循環(huán)利用，減少了能量消耗，同時(shí)回收利用未反應(yīng)的甲醇，降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明專利技術(shù)所用原料酸值廣泛(15～180mgKOH/g)，催化劑用量少、可重復(fù)使用、對(duì)設(shè)備的腐蝕性小，反應(yīng)時(shí)間短，能量消耗少，生產(chǎn)成本低，粗甲酯的收率高，可將高酸值動(dòng)植物廢棄油脂一次性酯化至酸值為1mgKOH/g以下，直接進(jìn)行下一步酯交換反應(yīng)制備生物柴油，適用于工業(yè)化生產(chǎn)生物柴油。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于生物柴油的制備
，具體涉及一種利用廢棄油脂制備生物柴油的連續(xù)酯化方法。
技術(shù)介紹
生物柴油是指以植物、動(dòng)物油脂等可再生生物資源生產(chǎn)的可用于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的清潔替代燃料。從化學(xué)成分上講，生物柴油是一系列長(zhǎng)鏈脂肪酸甲酯或乙酯，是優(yōu)質(zhì)的石化柴油替代品，素有“綠色柴油”之稱。近年來(lái)，由于油價(jià)的升高，石化能源的不可再生性以及產(chǎn)生的一系列環(huán)境問(wèn)題，生物柴油成為研究的主要替代能源之一。制備生物柴油主要采用化學(xué)法生產(chǎn)，即動(dòng)物和植物油脂與甲醇反應(yīng)，在酸性或者堿性催化劑的作用下發(fā)生酯化反應(yīng)，生成相應(yīng)的脂肪酸甲酯，再經(jīng)過(guò)洗滌等工藝得到生物柴油。受多方面因素影響，目前從事生物柴油生產(chǎn)的企業(yè)在技術(shù)投入方面有所欠缺，大多生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)水平較為低下，產(chǎn)品得率始終在85％以下，生產(chǎn)能耗高且生物柴油的一次性品質(zhì)無(wú)法保證達(dá)到最新國(guó)標(biāo)。部分生產(chǎn)企業(yè)為滿足國(guó)標(biāo)和用戶要求，在酯化工藝中采用提高反應(yīng)壓力(＞0.4MPa)、分段排酸渣再加入甲醇及催化劑等措施以降低酯化反應(yīng)后的酸值，但是該種工藝也只能將酯化反應(yīng)終點(diǎn)酸值降到2.0mgKOH/g左右。同時(shí)由于大多廠家使用硫酸作催化劑，因此必須采用搪瓷反應(yīng)釜做為配套反應(yīng)器，而一般搪瓷反應(yīng)釜的工作壓力是0.25MPa，加壓反應(yīng)存在較大的安全隱患，而且各廠家在該工段不做余熱回收。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有生物柴油制備工藝中酯化反應(yīng)存在的缺點(diǎn)，提供一種生產(chǎn)成本低、能耗低、生產(chǎn)效率高，利用廢棄油脂制備生物柴油的連續(xù)酯化方法。解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：將原料油儲(chǔ)罐中的廢棄油脂用油泵泵入原料油換熱器中預(yù)熱至50～60℃，預(yù)熱后的廢棄油脂經(jīng)原料油蒸汽加熱器加熱至70～80℃后進(jìn)入油水混合器中與其質(zhì)量5％～10％的熱水混合，然后進(jìn)入水洗攪拌罐充分洗滌，洗滌后由水洗攪拌罐底部抽入蝶式離心機(jī)中離心分離除去水相；剩余的油經(jīng)水洗油蒸汽加熱器加熱至100～110℃后進(jìn)入降膜脫水塔，脫出殘留水分后由泵抽入高效混合器中，與酯化催化劑混合后進(jìn)入預(yù)酯化反應(yīng)器中；精甲醇經(jīng)甲醇換熱器預(yù)熱后進(jìn)入甲醇加熱器中加熱至氣化，一部分氣化甲醇從預(yù)酯化反應(yīng)器底部?jī)?nèi)的氣相甲醇管進(jìn)入預(yù)酯化反應(yīng)器內(nèi)、另一部分氣化甲醇從連續(xù)酯化反應(yīng)塔每節(jié)塔節(jié)的甲醇噴管噴入連續(xù)酯化反應(yīng)塔內(nèi)；預(yù)酯化反應(yīng)器內(nèi)的加熱蒸汽盤管控制預(yù)酯化反應(yīng)器內(nèi)的溫度為100～110℃，油從預(yù)酯化反應(yīng)器底部連續(xù)抽出進(jìn)入連續(xù)酯化反應(yīng)塔，油由連續(xù)酯化反應(yīng)塔的上一節(jié)塔節(jié)的溢流管溢流到下一節(jié)塔節(jié)，直至溢流到連續(xù)酯化反應(yīng)塔的塔底，連續(xù)酯化反應(yīng)塔內(nèi)的加熱蒸汽盤管控制連續(xù)酯化反應(yīng)塔內(nèi)的溫度為100～110℃，反應(yīng)生成的粗甲酯由連續(xù)酯化反應(yīng)塔下部的出料口由油泵泵入旋液分離器分離出酯化催化劑后，進(jìn)入原料油換熱器與廢棄油脂換熱，換熱后的粗甲酯進(jìn)入酯交換反應(yīng)；預(yù)酯化反應(yīng)器和連續(xù)酯化反應(yīng)塔反應(yīng)過(guò)程中生成的水蒸氣和未反應(yīng)的氣化甲醇經(jīng)預(yù)酯化反應(yīng)器和連續(xù)酯化反應(yīng)塔的除沫器除油后進(jìn)入甲醇換熱器與精甲醇換熱，換熱后的水蒸氣和未反應(yīng)的氣化甲醇進(jìn)入甲醇精餾系統(tǒng)提純。上述的連續(xù)酯化反應(yīng)塔優(yōu)選由8～15節(jié)塔節(jié)組成，每節(jié)塔節(jié)是一個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)單元。上述的酯化催化劑優(yōu)選酸與抑蝕劑的質(zhì)量比為1:0.01～0.15的混合物，所述的酸為甲基磺酸、乙基磺酸或氯磺酸，抑蝕劑為磷酸單酯、聚醚酸式磷酸酯或炔丙基醇，酯化催化劑的加入量?jī)?yōu)選是廢棄油脂質(zhì)量的0.1％～0.5％。上述的廢棄油脂是酸值為15～180mgKOH/g的地溝油、潲水油或酸化油。本專利技術(shù)的有益效果主要有以下幾個(gè)方面：1、原料酸值廣泛，適用于不同酸值的動(dòng)植物廢棄油脂生產(chǎn)生物柴油；反應(yīng)為常壓反應(yīng)，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求低；催化劑用量少，僅為硫酸的1/10左右，催化劑對(duì)設(shè)備的腐蝕性小，反應(yīng)過(guò)程中沒(méi)有其他副反應(yīng)產(chǎn)物生成，幾乎無(wú)酸渣處理，無(wú)環(huán)保壓力，生物柴油的得率比使用硫酸做催化劑時(shí)可高出2％～5％，反應(yīng)結(jié)束后分離出的酯化催化劑可重復(fù)使用。2、酯化過(guò)程中過(guò)量的氣相甲醇將反應(yīng)生成的水帶出反應(yīng)體系，加快正反應(yīng)進(jìn)行，有效縮短反應(yīng)時(shí)間，節(jié)約了能耗；反應(yīng)生成的水和未反應(yīng)的氣相甲醇通過(guò)回收，可以循環(huán)利用，節(jié)約了甲醇用量；未反應(yīng)的氣相甲醇和反應(yīng)生成的水將熱量傳遞給精甲醇，大大減少了蒸汽用量，節(jié)約了成本。3、與常規(guī)的液相反應(yīng)相比，預(yù)反應(yīng)器底部的氣相甲醇管和連續(xù)酯化反應(yīng)塔各塔節(jié)的甲醇噴管使甲醇分散性好，增加了氣相甲醇與廢棄油脂的混合程度，氣液相接觸界面大，提高了酯化反應(yīng)效率。4、本專利技術(shù)可將高酸值(15～180mgKOH/g)動(dòng)、植物廢棄油脂一次性酯化成為酸值小于1mgKOH/g，無(wú)需進(jìn)一步降酸值，為后序工藝提供了優(yōu)質(zhì)的半成品，且產(chǎn)品收率提高了0.5％～1％。5、本專利技術(shù)以連續(xù)酯化反應(yīng)塔為主反應(yīng)單元，突破了廢棄油脂連續(xù)酯化反應(yīng)的生產(chǎn)難題，使生物柴油的生產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)完全的連續(xù)化、自動(dòng)化，大大提高了生物柴油的生產(chǎn)效率，降低了能耗。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)的工藝流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本專利技術(shù)的保護(hù)范圍不僅限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1如圖1所示，將100噸酸值為120mgKOH/g的地溝油加入原料油儲(chǔ)罐1中，利用油泵以10噸/小時(shí)的流量將地溝油泵入原料油換熱器3中預(yù)熱至50～60℃，再經(jīng)原料油蒸汽加熱器2加熱到75℃后進(jìn)入油水混合器4中，75℃的熱水以0.5噸/小時(shí)的流量進(jìn)入油水混合器4和地溝油充分混合，然后流入水洗攪拌罐5充分洗滌，洗滌后連續(xù)由水洗攪拌罐5底部由泵以10.5噸/小時(shí)的流量抽入蝶式離心機(jī)6中離心分離除去水和雜質(zhì)，剩余的油經(jīng)水洗油蒸汽加熱器7加熱到100℃后進(jìn)入降膜脫水塔14，脫出殘留水分后由泵抽入高效混合器8中，酯化催化劑以30kg/小時(shí)的流量進(jìn)入高效混合器8和油充分混合后，進(jìn)入預(yù)酯化反應(yīng)器11中，其中酯化催化劑是甲基磺酸與磷酸單酯質(zhì)量比為1:0.1的混合物。開(kāi)啟預(yù)酯化反應(yīng)器11的攪拌裝置和溫控裝置，預(yù)酯化反應(yīng)器11內(nèi)的加熱蒸汽盤管控制預(yù)酯化反應(yīng)器11內(nèi)的溫度為100～110℃。精甲醇經(jīng)甲醇換熱器13預(yù)熱后進(jìn)入甲醇加熱器12中加熱至氣化，一部分氣化甲醇以1m3/h的流速?gòu)念A(yù)酯化反應(yīng)器11底部的氣相甲醇管進(jìn)入預(yù)酯化反應(yīng)器11內(nèi)，氣相甲醇管流出的氣化甲醇分散性好，與油的接觸面積大，使甲醇能夠與油充分接觸反應(yīng)，縮短反應(yīng)時(shí)間。預(yù)酯化反應(yīng)器11內(nèi)的油與甲醇接觸反應(yīng)后，從預(yù)酯化反應(yīng)器11底部以10噸/小時(shí)的流量由泵抽入連續(xù)酯化反應(yīng)塔10，開(kāi)啟連本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種利用廢棄油脂制備生物柴油的連續(xù)酯化方法，其特征在于：將原料油儲(chǔ)罐(1)中的廢棄油脂用油泵泵入原料油換熱器(3)中預(yù)熱至50～60℃，預(yù)熱后的廢棄油脂經(jīng)原料油蒸汽加熱器(2)加熱至70～80℃后進(jìn)入油水混合器(4)中與其質(zhì)量5％～10％的熱水混合，然后進(jìn)入水洗攪拌罐(5)充分洗滌，洗滌后由水洗攪拌罐(5)底部抽入蝶式離心機(jī)(6)中離心分離除去水相；剩余的油經(jīng)水洗油蒸汽加熱器(7)加熱至100～110℃后進(jìn)入降膜脫水塔(14)，脫出殘留水分后由泵抽入高效混合器(8)中，與酯化催化劑混合后進(jìn)入預(yù)酯化反應(yīng)器(11)中；精甲醇經(jīng)甲醇換熱器(13)預(yù)熱后進(jìn)入甲醇加熱器(12)中加熱至氣化，一部分氣化甲醇從預(yù)酯化反應(yīng)器(11)底部?jī)?nèi)的氣相甲醇管進(jìn)入預(yù)酯化反應(yīng)器(11)內(nèi)、另一部分氣化甲醇從連續(xù)酯化反應(yīng)塔(10)每節(jié)塔節(jié)的甲醇噴管噴入連續(xù)酯化反應(yīng)塔(10)內(nèi)；預(yù)酯化反應(yīng)器(11)內(nèi)的加熱蒸汽盤管控制預(yù)酯化反應(yīng)器(11)內(nèi)的溫度為100～110℃，油從預(yù)酯化反應(yīng)器(11)底部連續(xù)抽出進(jìn)入連續(xù)酯化反應(yīng)塔(10)，油由連續(xù)酯化反應(yīng)塔(10)的上一節(jié)塔節(jié)的溢流管溢流到下一節(jié)塔節(jié)，直至溢流到連續(xù)酯化反應(yīng)塔(10)的塔底，連續(xù)酯化反應(yīng)塔(10)內(nèi)的加熱蒸汽盤管控制連續(xù)酯化反應(yīng)塔(10)內(nèi)的溫度為100～110℃，反應(yīng)生成的粗甲酯由連續(xù)酯化反應(yīng)塔(10)下部的出料口由油泵泵入旋液分離器(9)分離出酯化催化劑后，進(jìn)入原料油換熱器(3)與廢棄油脂換熱，換熱后的粗甲酯進(jìn)入酯交換反應(yīng)；預(yù)酯化反應(yīng)器(11)和連續(xù)酯化反應(yīng)塔(10)反應(yīng)過(guò)程中生成的水蒸氣和未反應(yīng)的氣化甲醇經(jīng)預(yù)酯化反應(yīng)器(11)和連續(xù)酯化反應(yīng)塔(10)的除沫器除油后進(jìn)入甲醇換熱器(13)與精甲醇換熱，換熱后的水蒸氣和未反應(yīng)的氣化甲醇進(jìn)入甲醇精餾系統(tǒng)提純。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用廢棄油脂制備生物柴油的連續(xù)酯化方法，其特征在于：將原料
油儲(chǔ)罐(1)中的廢棄油脂用油泵泵入原料油換熱器(3)中預(yù)熱至50～60℃，預(yù)
熱后的廢棄油脂經(jīng)原料油蒸汽加熱器(2)加熱至70～80℃后進(jìn)入油水混合器(4)
中與其質(zhì)量5％～10％的熱水混合，然后進(jìn)入水洗攪拌罐(5)充分洗滌，洗滌后由水
洗攪拌罐(5)底部抽入蝶式離心機(jī)(6)中離心分離除去水相；剩余的油經(jīng)水洗油
蒸汽加熱器(7)加熱至100～110℃后進(jìn)入降膜脫水塔(14)，脫出殘留水分后由泵
抽入高效混合器(8)中，與酯化催化劑混合后進(jìn)入預(yù)酯化反應(yīng)器(11)中；精甲
醇經(jīng)甲醇換熱器(13)預(yù)熱后進(jìn)入甲醇加熱器(12)中加熱至氣化，一部分氣化甲
醇從預(yù)酯化反應(yīng)器(11)底部?jī)?nèi)的氣相甲醇管進(jìn)入預(yù)酯化反應(yīng)器(11)內(nèi)、另一部
分氣化甲醇從連續(xù)酯化反應(yīng)塔(10)每節(jié)塔節(jié)的甲醇噴管噴入連續(xù)酯化反應(yīng)塔(10)
內(nèi)；預(yù)酯化反應(yīng)器(11)內(nèi)的加熱蒸汽盤管控制預(yù)酯化反應(yīng)器(11)內(nèi)的溫度為
100～110℃，油從預(yù)酯化反應(yīng)器(11)底部連續(xù)抽出進(jìn)入連續(xù)酯化反應(yīng)塔(10)，
油由連續(xù)酯化反應(yīng)塔(10)的上一節(jié)塔節(jié)的溢流管溢流到下一節(jié)塔節(jié)，直至溢流到
連續(xù)酯化反應(yīng)塔(10)的塔底，連續(xù)酯化反應(yīng)塔(10)內(nèi)的加熱蒸汽盤管控制連續(xù)
酯化反應(yīng)塔(10)內(nèi)的溫度為100～11...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何能德，申燁華，陳建軍，李聰，陳邦，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：陜西合盛生物柴油技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：陜西;61