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一種脂肪酸甲酯生物柴油生產(chǎn)方法及其生產(chǎn)裝置的制造方法

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一種脂肪酸甲酯生物柴油生產(chǎn)方法及其生產(chǎn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物柴油技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種脂肪酸甲酯生物柴油生產(chǎn)方法及其生產(chǎn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油資源的日益枯竭和對(duì)能源需求量的不斷增加以及人們環(huán)保意識(shí)的提高,世界各國(guó)加快了開(kāi)發(fā)替代燃料的步伐,人們迫切需要找到一種清潔、環(huán)境友好的、可再生能源。生物柴油(脂肪酸甲酯)所具有的清潔性和可再生性特點(diǎn)符合了這一要求,所以其開(kāi)發(fā)和應(yīng)用還受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。
[0003]生物柴油的技術(shù)定義指由動(dòng)植物油脂與醇(例如甲醇或乙醇)經(jīng)酯交換反應(yīng)制得的脂肪酸單烷基酯,最典型的為脂肪酸甲酯,以BD100表示。在我國(guó)已有《柴油機(jī)燃用調(diào)和用生物柴油(BD100)》(CB/T20828-2007)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]生物柴油的制作原料主要來(lái)自于動(dòng)植物油脂,由于原料來(lái)源豐富,種類(lèi)分散,使生物柴油的性質(zhì)存有所差異,如原料中含有部分游離脂肪酸時(shí),需要先在酸性催化劑下與甲醇預(yù)酯化反應(yīng),再在堿性催化劑下與甲醇進(jìn)行酯換反應(yīng),反應(yīng)過(guò)程中存在酸、堿催化劑的排放,以及油品殘余酸、堿需要進(jìn)一步中和、洗滌、脫水、排放。會(huì)造成廢酸、廢堿、廢水的排放中的環(huán)保問(wèn)題和副產(chǎn)物甘油精制處理的成本高問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于有效克服上述技術(shù)的不足,提供一種脂肪酸甲酯生物柴油的生產(chǎn)方法,該方法的原料適用性廣,酯化反應(yīng)、酯交換反應(yīng)在同一固體催化劑內(nèi)完成,無(wú)廢酸排放,過(guò)量酸、溶劑及反應(yīng)水可回收重復(fù)利用,生產(chǎn)過(guò)程無(wú)三廢排放。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:該生產(chǎn)方法包括以下的步驟:
A、選取油脂和共溶劑,其重量百分比分別為60%和20%,將油脂和共溶劑在常溫常壓下加入反應(yīng)釜中,攪拌20-40分鐘,油脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)因共溶劑相互溶解受到破壞;
B、往步驟A中的混合物中加入醇類(lèi),其重量百分比為20%,加入后,在攪拌的情況下進(jìn)行加熱,其加熱溫度為> 100°C,此后,反應(yīng)釜中的混合物通過(guò)熱油泵輸入至混合罐內(nèi),混合罐內(nèi)裝有固體酸催化劑;
C、油脂、共溶劑、醇類(lèi)同固體酸催化劑混合后,回流至步驟A中的反應(yīng)釜中,并且步驟A- C循環(huán)2-4小時(shí),循環(huán)過(guò)程中,混合物中的共溶劑、醇類(lèi)和反應(yīng)生成的水在減壓條件下進(jìn)入蒸餾塔中實(shí)現(xiàn)水與共溶劑、醇類(lèi)的分離;
D、油脂、共溶劑、醇類(lèi)以及固體酸催化劑在加熱的條件下發(fā)生酯化反應(yīng)和酯交換反應(yīng),反應(yīng)終止后,過(guò)量的醇類(lèi)和共溶劑被釋放出蒸餾塔,反應(yīng)生成的物質(zhì)為甘油和脂肪酸甲酯生物柴油,靜置后,甘油沉降于反應(yīng)釜底部被排出,脂肪酸甲酯生物柴油則留在反應(yīng)釜內(nèi)。
[0007]所述步驟A中的油脂為動(dòng)植物油脂。
[0008]所述步驟A中的共溶劑為石油醚。
[0009]所述步驟B中加入的醇類(lèi)為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇其中的一種或幾種的混合物。
[0010]所述步驟C中,蒸餾塔中分離出的水排出蒸餾塔外,分離出來(lái)的共溶劑和醇類(lèi)經(jīng)循環(huán)泵的作用進(jìn)入混合罐內(nèi)。
[0011]所述步驟A中,攪拌的時(shí)間為30分鐘。
[0012]所述步驟B中的t=100°C。
[0013]所述步驟C中,其循環(huán)的時(shí)間為3小時(shí)。
[0014]另外,本發(fā)明還提供了一種脂肪酸甲酯生物柴油的生產(chǎn)裝置,其改進(jìn)之處在于:該裝置包括反應(yīng)釜、熱油泵、混合罐以及蒸餾塔,所述反應(yīng)釜的底部與熱油泵連通,熱油泵可將反應(yīng)釜內(nèi)的油脂、共溶劑和醇類(lèi)泵入混合罐內(nèi),該混合罐連通至上述的反應(yīng)釜,混合罐內(nèi)設(shè)有固體酸催化劑,混合罐內(nèi)的混合物可回流至反應(yīng)釜中;所述蒸餾塔連接在反應(yīng)釜上,蒸餾塔底部用于排出分離的水,過(guò)量的醇類(lèi)和共溶劑從蒸餾塔中釋放并落入一儲(chǔ)罐中,該儲(chǔ)罐上還連接著一循環(huán)泵,所述循環(huán)泵連通至上述的混合罐內(nèi)。
[0015]優(yōu)選地,所述蒸餾塔的管道上還連有一減壓真空泵,用于與反應(yīng)釜內(nèi)部實(shí)現(xiàn)減壓和真空。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明選用了多樣化的動(dòng)植物油脂,原料來(lái)源豐富,固體酸與蒸餾生產(chǎn)裝置選用固體酸催化劑,使酯化過(guò)程中的反應(yīng)水被蒸餾而分離;選用石油醚,使油脂與石油醚相互溶解,油脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破裂,在微酸性的條件下酯交換反應(yīng)使甘油分離速度加快,酯交換率得到提高;選用助溶劑可以降低了酸催化劑的用量,同時(shí)單一做酸性催化劑可以完成酯化、酯交換反應(yīng)過(guò)程,無(wú)需兩種催化劑的二次反應(yīng);另外,本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有的生物柴油生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)裝置中,體現(xiàn)了原料適用性廣、酯化、酯交換反應(yīng)在同一固體催化劑內(nèi)完成,無(wú)廢酸排放,過(guò)量酸、溶劑及反應(yīng)水可回收重復(fù)利用,生產(chǎn)過(guò)程無(wú)三廢排放,副產(chǎn)物甘油可直接作為粗甘油產(chǎn)品,用于甘油裂解氣原料,原料利用率99%以上。本發(fā)明的組分相對(duì)簡(jiǎn)單,生產(chǎn)工藝流程裝置相當(dāng)穩(wěn)定,是一種可再生能源的合成路線,產(chǎn)品已通過(guò)檢測(cè),批量使用深受用戶歡迎和接受,產(chǎn)品經(jīng)國(guó)家級(jí)石油產(chǎn)品檢測(cè)中心檢測(cè)達(dá)到生物柴油BD100國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0017]【【附圖說(shuō)明】】
圖1為本發(fā)明的脂肪酸甲酯生物柴油的生產(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]【【具體實(shí)施方式】】
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0019]參照?qǐng)D1所示,本發(fā)明揭示的一種脂肪酸甲酯生物柴油的生產(chǎn)裝置,具體的,該裝置包括反應(yīng)釜10、熱油泵20、混合罐30以及蒸餾塔40,反應(yīng)釜10的底部與熱油泵20連通,熱油泵20可將反應(yīng)釜10內(nèi)的油脂、共溶劑和醇類(lèi)泵入混合罐30內(nèi),該混合罐30連通至上述的反應(yīng)釜10,混合罐30內(nèi)設(shè)有固體酸催化劑,混合罐30內(nèi)的混合物可回流至反應(yīng)釜10中。蒸餾塔40連接在反應(yīng)釜10上,蒸餾塔40底部用于排出分離的水,過(guò)量的醇類(lèi)和共溶劑從蒸餾塔中釋放并落入一儲(chǔ)罐50中,該儲(chǔ)罐50上還連接著一循環(huán)泵501,所述循環(huán)泵501連通至上述的混合罐30內(nèi)。另外,蒸餾塔40的管道上還連有一減壓真空泵60,用于與反應(yīng)釜10內(nèi)部實(shí)現(xiàn)減壓和真空。
[0020]實(shí)施例1
結(jié)合圖1以及上述結(jié)構(gòu)的介紹,我們對(duì)本發(fā)明的脂肪酸甲酯生物柴油生產(chǎn)方法作出詳細(xì)敘述,該生產(chǎn)方法包括以下的步驟:
A、選取油脂和共溶劑,其重量百分比分別為60%,共溶劑為20%,將油脂和共溶劑在常溫常壓下加入反應(yīng)釜中,攪拌30分鐘,油脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)因共溶劑相互溶解受到破壞;
B、往步驟A中的混合物中加入甲醇,其重量百分比為20%,加入后,在攪拌的情況下進(jìn)行加熱,其加熱溫度為100°C,此后,反應(yīng)釜中的混合物通過(guò)熱油泵輸入至混合罐內(nèi),混合罐內(nèi)裝有固體酸催化劑;
C、油脂、共溶劑、甲醇同固體酸催化劑混合后,回流至步驟A中的反應(yīng)釜中,并且步驟A- C循環(huán)3小時(shí),循環(huán)過(guò)程中,混合物中的共溶劑、甲醇和反應(yīng)生成的水在減壓條件下進(jìn)入蒸餾塔中實(shí)現(xiàn)
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