生物柴油的生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種生物柴油的生產(chǎn)方法，包括原料油的預(yù)處理、酯化反應(yīng)、酯交換反應(yīng)、脫醇、水洗、蒸餾及脫臭、甲醇精餾回收、甘油提純回收等步驟。本發(fā)明原料油的利用率高，酯化催化劑用量少，催化活性高，酯化反應(yīng)時間短，采用水浴加熱系統(tǒng)，有效控制加熱介質(zhì)溫度，能有效降低皂化物生成，而且反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱量循環(huán)利用，減少了能量消耗，未反應(yīng)的甲醇回收利用，降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明生物柴油成品酸值<0.5mgKOH/g，生物柴油成品收率可確保達(dá)到92%以上，產(chǎn)品質(zhì)量符合BD100，適用于工業(yè)化生產(chǎn)生物柴油。
【專利說明】生物柴油的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物柴油制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種酸堿催化法生產(chǎn)生物柴油的方法。 【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)前世界能源危機(jī)日益嚴(yán)峻的情況下，生物能源作為一種相對成熟且可規(guī)模放大的能源新來源，日益為人們所重視?，F(xiàn)有的生物能源工藝雖然很多，但大多對原料有相當(dāng)苛刻的要求，以至于無法大規(guī)模擴(kuò)大生產(chǎn)。而酸堿兩步催化法，因?yàn)樗脑现饕莿又参镉椭?，來源較廣且原料要求不高，尤其是可以利用餐廚廢油作原料，有利于廢油重新利用，有利于減少其回流餐桌的機(jī)會，同時又不會與民爭油，所以現(xiàn)在中國大多數(shù)的生物柴油企業(yè)都采用這種生產(chǎn)方法?，F(xiàn)有的酸堿兩步催化法生產(chǎn)工藝一般要先進(jìn)行酯化，再進(jìn)行酯交換，然后水洗去除甘油皂以及堿催化劑，通過一些分離方法，如脫醇、脫水、蒸餾純化得到生物柴油產(chǎn)品。生產(chǎn)中經(jīng)常碰到以下一些問題，酯化的酸值無法在短時間內(nèi)降低、酸渣分離效果不佳、酯交換時成皂多、醇耗遠(yuǎn)大于實(shí)際所需量(一般在25%以上，而理論上最低醇耗大約僅為15%)、能量利用率低、產(chǎn)率普遍低于80%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有生物柴油制備方法存在的缺點(diǎn)，提供一種醇耗低、能耗低、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品收率高的生物柴油的生產(chǎn)方法。
[0004]解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案由下述步驟組成:
[0005]1、廢棄油脂的預(yù)處理
[0006]將廢棄油脂加入原料油預(yù)處理釜中，加入廢棄油脂質(zhì)量10%~15%的水，攪拌狀態(tài)下升溫至60~80°C，恒溫?cái)嚢?0~40分鐘，加入廢棄油脂質(zhì)量0.1%~0.5%的甲磺酸，繼續(xù)攪拌30~60分鐘，加入廢棄油脂質(zhì)量0.01%~0.03%的聚丙烯酰胺，再攪拌30~60分鐘，用一號蝶式離心機(jī)離心分離，預(yù)處理后的廢棄油脂進(jìn)入原料油暫存罐。
[0007]2、酯化反應(yīng)
[0008]原料油暫存罐中的廢棄油脂經(jīng)原料油換熱器預(yù)熱至50~60°C后，進(jìn)入原料油蒸汽加熱器中加熱，加熱至100~110°C的廢棄油脂進(jìn)入酯化反應(yīng)釜內(nèi)，向酯化反應(yīng)釜內(nèi)加入廢棄油脂質(zhì)量0.1%~0.5%的酯化催化劑，精甲醇儲罐內(nèi)的精甲醇經(jīng)甲醇換熱器預(yù)熱至50~60°C后，進(jìn)入甲醇蒸汽加熱器中加熱，加熱至70~90°C的氣化甲醇以0.7~0.8mVh的流速由酯化反應(yīng)釜底部內(nèi)的氣相甲醇管流入酯化反應(yīng)釜，開啟酯化反應(yīng)釜的攪拌裝置和溫控裝置，控制酯化反應(yīng)釜內(nèi)的溫度為100~110°C，恒溫酯化反應(yīng)2~3小時，反應(yīng)過程中生成的水蒸氣和未反應(yīng)的氣化甲醇經(jīng)酯化反應(yīng)釜頂部的除沫器除油后，依次經(jīng)甲醇換熱器、廢甲醇冷卻器進(jìn)入廢甲醇暫存罐，反應(yīng)生成的酯化油由酯化反應(yīng)釜下部流出，依次經(jīng)原料油換熱器、一號循環(huán)水冷卻器，流入酯交換反應(yīng)釜。
[0009]3、酯交換反應(yīng)[0010]向堿性甲醇制備器中加入氫氧化鈉，再加入來自精甲醇儲罐的精甲醇，攪拌混合均勻，氫氧化鈉與精甲醇的質(zhì)量比為1:50，得到堿性甲醇，向酯交換反應(yīng)釜內(nèi)加入廢棄油脂質(zhì)量15%的堿性甲醇，50~75°C酯交換反應(yīng)I小時，反應(yīng)結(jié)束后，酯交換產(chǎn)物流入混合粗甲酯暫存罐。
[0011]4、脫醇
[0012]混合粗甲酯暫存罐中的酯交換產(chǎn)物經(jīng)一號循環(huán)軟水加熱器加熱至65~70°C后，進(jìn)入閃蒸脫醇塔真空脫醇，一部分甲醇從閃蒸脫醇塔頂部溢出，經(jīng)一號脫醇冰鹽水冷卻器冷卻后進(jìn)入循環(huán)醇射真空系統(tǒng)，另一部分甲醇和酯交換產(chǎn)物進(jìn)入二號循環(huán)軟水加熱器中加熱，加熱至65~70°C后進(jìn)入降膜脫醇塔進(jìn)一步脫醇，甲醇由降膜脫醇塔下部收集槽的頂部溢出，經(jīng)二號脫醇冰鹽水冷卻器冷卻后進(jìn)入循環(huán)醇射真空系統(tǒng)，降膜脫醇后的粗甲酯混合物流入粗甲酯水洗罐。
[0013]5、水洗
[0014]向粗甲酯水洗罐中加入粗甲酯混合物質(zhì)量5%~10%的水，40~60°C攪拌水洗2~15分鐘，水洗后的粗甲酯混合物用二號碟式離心機(jī)離心分離，粗甘油進(jìn)入粗甘油儲罐，含水粗甲酯轉(zhuǎn)入含水粗甲酯暫存罐。
[0015]6、蒸餾及脫臭
[0016]含水粗甲酯暫存罐中的含水粗甲酯經(jīng)蒸汽加熱器加熱至100~110°C后，進(jìn)入降膜脫水塔脫除殘留水分，水分經(jīng)二號循環(huán)水冷卻器冷卻后進(jìn)入循環(huán)水射真空系統(tǒng)，脫水后的粗甲酯流入粗甲酯暫存罐，依次經(jīng)一級粗甲酯換熱器、二級粗甲酯換熱器、粗甲酯導(dǎo)熱油換熱器加熱后進(jìn)入蒸餾塔加熱蒸餾，臭物質(zhì)從蒸餾塔頂部溢出，依次經(jīng)輕組分循環(huán)水冷卻器、冷井輕組分收集裝置、冰鹽水冷卻器，流入輕組分收集罐，生物柴油成品依次流經(jīng)二級粗甲酯換熱器、廢甲醇二級預(yù)熱器、成品循環(huán)水冷卻器，進(jìn)入生物柴油成品罐。
[0017]7、甲醇精餾回收
[0018]廢甲醇暫存罐中的粗甲醇依次經(jīng)廢甲醇一級預(yù)熱器、廢甲醇蒸汽加熱器進(jìn)入甲醇精餾塔加熱精餾，精餾后甲醇從甲醇精餾塔頂部流出，經(jīng)廢甲醇一級預(yù)熱器、五號循環(huán)水冷卻器、二號冰鹽水冷卻器，流入精甲醇暫存罐，精甲醇暫存罐中的精甲醇一部分流入精甲醇儲罐，另一部分重新進(jìn)入甲醇精餾塔；由甲醇精餾塔底部流出的含水甲醇經(jīng)廢甲醇提濃塔再沸提濃后，進(jìn)入甲醇精餾塔繼續(xù)精餾。
[0019]8、甘油提純回收
[0020]粗甘油儲罐中的粗甘油進(jìn)入粗甘油脫油脂罐中脫油脂，脫油脂后的粗甘油經(jīng)粗甘油中和絮凝罐絮凝沉降后，進(jìn)入粗甘油暫存罐，然后經(jīng)過濾除雜進(jìn)入甘油濃縮蒸發(fā)器，濃縮至甘油純度> 80%后進(jìn)入工業(yè)甘油脫鹽器脫鹽，脫鹽后的甘油流入工業(yè)甘油儲罐。
[0021]本發(fā)明的蒸餾及脫臭步驟6中，所述的粗甲酯暫存罐中的粗甲酯經(jīng)一級粗甲酯換熱器加熱至70~80°C，流入二級粗甲酯換熱器加熱至90~100°C，再流入粗甲酯導(dǎo)熱油換熱器加熱至240~260°C，再進(jìn)入蒸餾塔加熱蒸餾；所述的蒸餾塔通過導(dǎo)熱油再沸器中的導(dǎo)熱油對粗甲酯加熱蒸餾，臭物質(zhì)與蒸餾塔上部的循環(huán)冷卻油換熱后從蒸餾塔頂部溢出，換熱后的循環(huán)冷卻油依次經(jīng)一級粗甲酯換熱器、三號循環(huán)水冷卻器、四號循環(huán)水冷卻器，進(jìn)入循環(huán)冷卻油罐。
[0022]本發(fā)明所述的聚丙烯酰胺的分子量為1000萬~1800萬；所述的酯化催化劑是酸與抑蝕劑的質(zhì)量比為1:0.01~0.15的混合物，優(yōu)選酸與抑蝕劑的質(zhì)量比為1:0.1的混合物，其中所述的酸為甲基磺酸、乙基磺酸或氯磺酸，抑蝕劑為磷酸單脂、聚醚酸式磷酸酯或炔丙基醇，磷酸單脂、聚醚酸式磷酸酯、炔丙基醇均由巴斯夫(中國)有限公司提供。
[0023]本發(fā)明所述的廢棄油脂可以是地溝油、潲水油、皂腳酸化油、動物下腳料制成的動物油脂、生物柴油制造過程中產(chǎn)生的回收酸化油中的任意一種或它們的混合物，其酸值小于 180mgK0H/g、密度為 850 ~950kg/m3、皂化值大于 150mgK0H/g。
[0024]本發(fā)明的有益效果如下:[0025]1、采用本發(fā)明的預(yù)處理方法使廢棄油脂中的雜質(zhì)有效分離，大大降低了廢棄油脂中的水分及雜質(zhì)成分，處理后水雜含量< 0.5%，可使生物柴油成品收率可以提高1%~2%，同時分離出來的水分及雜質(zhì)中的COD ( 800mg/L、BOD ^ 10000mg/L，不會對污水處理系統(tǒng)造成不利影響。
[0026]2、本發(fā)明的酯化催化劑用量少、對設(shè)備的腐蝕性小，催化劑催化活性高，反應(yīng)過程中沒有其他副反應(yīng)產(chǎn)物生成，幾乎無酸渣處理，無環(huán)保壓力，反應(yīng)結(jié)束后不需要將酯化催化劑從不銹鋼反應(yīng)釜底部排出，只需在下次反應(yīng)時再向不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)補(bǔ)加廢棄油脂質(zhì)量0.1%的酯化催化劑，酯化催化劑可重復(fù)使用3~5次。
[0027]3、與常規(guī)的液相反應(yīng)相比，反應(yīng)釜底部的氣相甲醇管使氣相甲醇分散性好，增加了氣相甲醇與廢棄油脂的混合程度，氣液相界大，提高了酯化反應(yīng)效率，酯化過程中過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)的氣相甲醇通過回收，可以循環(huán)利用，節(jié)約了甲醇用量，可使醇耗降低20%以上；未反應(yīng)的氣相甲醇和反應(yīng)生成的水經(jīng)除沫器除油后進(jìn)入換熱器，將熱量傳遞給進(jìn)入反應(yīng)釜參加反應(yīng)的精甲醇，可將精甲醇預(yù)熱至50~60°C后再用甲醇加熱器14加熱氣化，大大減少了蒸汽用量，節(jié)約了成本，而且經(jīng)過除沫器除油后可以使產(chǎn)品收率提高5%o~I %。
[0028]4、本發(fā)明采用真空閃蒸脫醇和降膜脫醇相結(jié)合的方式，對酯化、酯交換反應(yīng)后的粗甲酯進(jìn)行脫醇，脫醇后粗甲酯中甲醇含量< 1%;采用水浴加熱系統(tǒng)，有效控制加熱介質(zhì)溫度，能有效降低皂化物生成；采用冰鹽水對閃蒸脫醇塔和降膜脫醇塔出口甲醇以及循環(huán)醇射泵循環(huán)甲醇進(jìn)行降溫冷卻，甲醇貯槽上出口設(shè)與大氣相通的冷井，確保甲醇不外溢。采用本發(fā)明甲醇脫除方法后，能有效降低粗甲酯中皂化物生成，有效脫除粗甲酯中甲醇，使甲醇非反應(yīng)耗量有效降低，降低了生產(chǎn)成本。
[0029]5、本發(fā)明采用碟式離心機(jī)快速分離粗甲酯和甘油皂水，離心后的粗甲酯含水0.5%~1%，采用降膜脫水塔脫除粗甲酯中殘留水分，脫水后粗甲酯含水〈0.05%，確保高溫蒸餾時無逆反應(yīng)發(fā)生，蒸餾系統(tǒng)對余熱進(jìn)行了全面綜合回收利用，使生產(chǎn)成本中的熱能消耗下降20%以上，蒸餾系統(tǒng)配套真空冷井保護(hù)，不但增加了輕組分油得率，還確保真空機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)。本發(fā)明生物柴油成品酸值〈0.5mgK0H/g,生物柴油成品收率可確保達(dá)到92%以上，產(chǎn)品質(zhì)量符合BD100。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的工藝流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
[0032]實(shí)施例1
[0033]1、原料油的預(yù)處理
[0034]如圖1所示，將14噸酸值為120mgK0H/g、含雜質(zhì)1%、含水分5%、皂化值為190mgK0H/g、密度為0.91 kg/m3的地溝油加入原料油預(yù)處理釜13中，加入1.4噸水，開啟原料油預(yù)處理釜13的攪拌裝置，同時向原料油預(yù)處理釜13通蒸汽，將地溝油加熱至60°C，繼續(xù)通蒸汽保持恒溫，攪拌40分鐘后，加入42kg甲磺酸，繼續(xù)恒溫?cái)嚢?0分鐘，然后加入
4.2kg分子量為1200萬的聚丙烯酰胺，再恒溫?cái)嚢?0分鐘，打開原料油預(yù)處理釜13底部的閥門，用油泵將地溝油泵入一號蝶式離心機(jī)12內(nèi)離心分離，去除機(jī)械雜質(zhì)、淀粉、蛋白、糖類等膠體以及部分水的地溝油轉(zhuǎn)入原料油暫存罐11中。
[0035]2、酯化反應(yīng)
[0036]用油泵將原料油暫存罐11中的地溝油經(jīng)原料油換熱器10泵入原料油蒸汽加熱器9中加熱，加熱至100~110°C的地溝油由酯化反應(yīng)釜7頂部的原料油入口加入到酯化反應(yīng)釜7內(nèi)，將42kg酯化催化劑由酯化反應(yīng)釜7頂部的催化劑入口加入到酯化反應(yīng)釜7內(nèi)，本實(shí)施例的酯化催化劑是甲基磺酸與磷酸單脂質(zhì)量比為1:0.1的混合物，用油泵將精甲醇儲罐I內(nèi)的精甲醇經(jīng)甲醇換熱器3泵入甲醇蒸汽加熱器5中加熱至75~80°C，氣化甲醇以
0.7m3/h的流速從酯化反應(yīng)釜7底部內(nèi)的氣相甲醇管8連續(xù)流入酯化反應(yīng)釜7內(nèi)，氣相甲醇管8流出的氣化甲醇分散性好，與地溝油的接觸面積大，使甲醇能夠與地溝油充分接觸反應(yīng)，縮短反應(yīng)時間。開啟酯化反應(yīng)釜7的`攪拌裝置和溫控裝置，控制酯化反應(yīng)釜7內(nèi)的溫度為100~110°C，恒溫酯化反應(yīng)2小時。反應(yīng)過程中生成的水蒸氣和未反應(yīng)的氣化甲醇經(jīng)過除沫器6除油后，由酯化反應(yīng)釜7頂部的除沫器6流出，與流經(jīng)甲醇換熱器3的精甲醇換熱，將精甲醇預(yù)熱到50~60°C后，精甲醇再進(jìn)入甲醇蒸汽加熱器5中加熱氣化，使反應(yīng)產(chǎn)生的熱量循環(huán)利用，減少能量消耗，水蒸氣和未反應(yīng)的氣化甲醇溫度降至60°C后，進(jìn)入廢甲醇冷卻器4冷卻至常溫，然后進(jìn)入廢甲醇暫存罐2回收利用，減少了甲醇用量，降低了生產(chǎn)成本。未反應(yīng)的地溝油經(jīng)除沫器6，重新流回酯化反應(yīng)釜7內(nèi)與氣化甲醇反應(yīng)，提高了原料油的利用率。反應(yīng)結(jié)束后，酯化反應(yīng)釜7內(nèi)物料的酸值小于lmgKOH/g，反應(yīng)生成的酯化油由酯化反應(yīng)釜7下部的出料口流出后，通過油泵泵入原料油換熱器10中，與流經(jīng)原料油換熱器10的地溝油換熱，將地溝油預(yù)熱至50~60°C后，地溝油再進(jìn)入原料油蒸汽加熱器9加熱，同樣使熱量循環(huán)利用，減少能量消耗。換熱后的酯化油溫度降至70°C，經(jīng)一號循環(huán)水冷卻器14冷卻至55~65°C，流入酯交換反應(yīng)釜15。
[0037]酯化反應(yīng)結(jié)束后不需要將酯化催化劑從酯化反應(yīng)釜7底部排出，可以直接向酯化反應(yīng)釜內(nèi)7補(bǔ)加廢棄油脂質(zhì)量0.1%的酯化催化劑，進(jìn)行下一輪反應(yīng)，本發(fā)明的酯化催化劑可重復(fù)使用3~5次，減少了催化劑用量，降低了生產(chǎn)成本。
[0038]3、酯交換反應(yīng)
[0039]向堿性甲醇制備器16中加入氫氧化鈉，再加入來自精甲醇儲罐I的精甲醇，攪拌混合均勻，氫氧化鈉與精甲醇的質(zhì)量比為1:50，得到堿性甲醇。向酯交換反應(yīng)釜15內(nèi)加入
2.1噸堿性甲醇，60~65°C酯交換反應(yīng)I小時，反應(yīng)結(jié)束后，酯交換產(chǎn)物由酯交換反應(yīng)釜15底部流出，通過油泵泵入混合粗甲酯暫存罐17。[0040]4、脫醇
[0041]將混合粗甲酯暫存罐17中的酯交換產(chǎn)物用油泵泵入一號循環(huán)軟水加熱器18中，加熱至65~70°C，然后進(jìn)入閃蒸脫醇塔19進(jìn)行真空脫醇，一部分甲醇從閃蒸脫醇塔19頂部溢出，經(jīng)一號脫醇冰鹽水冷卻器23冷卻后進(jìn)入循環(huán)醇射真空系統(tǒng)，混有4%~5%甲醇的酯交換產(chǎn)物從閃蒸脫醇塔19底部流出，溫度為40°C ±5°C，進(jìn)入二號循環(huán)軟水加熱器20中加熱，加熱至65~70°C后進(jìn)入降膜脫醇塔21進(jìn)一步脫醇，甲醇由降膜脫醇塔21下部收集槽的頂部溢出，經(jīng)二號脫醇冰鹽水冷卻器22冷卻后進(jìn)入循環(huán)醇射真空系統(tǒng)，降膜脫醇后的粗甲酯混合物從降膜脫醇塔21下部收集槽的底部流出，進(jìn)入粗甲酯水洗罐34，甲醇含量(1%。進(jìn)入循環(huán)醇射真空系統(tǒng)的甲醇先通過射流真空噴射頭24流入射醇真空槽25，再由射醇真空槽25的底部進(jìn)入一號冰鹽水冷卻器26中冷卻，冷卻后的甲醇又通過油泵泵入射流真空噴射頭24內(nèi)，使循環(huán)射流甲醇溫度維持在10°C左右，確保閃蒸脫醇塔19和降膜脫醇塔21內(nèi)為負(fù)壓(-0.085~-0.09Mpa)脫醇，射醇真空槽25上出口設(shè)置與大氣相通的冷井，確保甲醇不外溢。
[0042]5、水洗
[0043]向粗甲酯水洗罐34中加入粗甲酯混合物質(zhì)量10%的水，50°C攪拌水洗10分鐘，水洗后的粗甲酯混合物用油泵泵入二號碟式離心機(jī)35中離心分離，離心分離后，下層的粗甘油進(jìn)入粗甘油儲罐33，上層的含水粗甲酯轉(zhuǎn)入含水粗甲酯暫存罐36中。
[0044]6、蒸餾及脫臭
[0045]將含水粗甲酯暫存罐36中的含水粗甲酯用油泵泵入蒸汽加熱器37中加熱，加熱至100~110°C后進(jìn)入降膜脫水塔38脫除殘留的水分，降膜脫水塔38采用蒸汽加熱維持塔內(nèi)溫度在100~110°C之間，脫除的水分由降膜脫水塔38上部流出，經(jīng)二號循環(huán)水冷卻器39冷卻至常溫后進(jìn)入循環(huán) 水射真空系統(tǒng)，循環(huán)水射真空系統(tǒng)與循環(huán)醇射真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基本相同，使降膜脫水塔內(nèi)為負(fù)壓(-0.085~-0.09Mpa)脫水。脫水后的粗甲酯從降膜脫水塔38底部流出，通過油泵泵入粗甲酯暫存罐40中，粗甲酯暫存罐40中的粗甲酯含水量〈0.05%，保證了后續(xù)高溫蒸餾時無逆反應(yīng)發(fā)生。
[0046]將粗甲酯暫存罐40中的粗甲酯用油泵泵入一級粗甲酯換熱器44中加熱，加熱至70~80°C，然后流入二級粗甲酯換熱器49加熱至90~100°C，再流入粗甲酯導(dǎo)熱油換熱器47加熱至240~260°C后進(jìn)入蒸餾塔46蒸餾，蒸餾塔46通過導(dǎo)熱油再沸器45提供熱量，導(dǎo)熱油再沸器45中的導(dǎo)熱油沸騰后從蒸餾塔46的中部進(jìn)入蒸餾塔46內(nèi)，從蒸餾塔46底部流出的導(dǎo)熱油又通過油泵泵入導(dǎo)熱油再沸器45中加熱至沸騰，然后再進(jìn)入蒸餾塔46，對蒸餾塔46內(nèi)的粗甲酯進(jìn)行循環(huán)加熱蒸餾。臭物質(zhì)(輕組分)通過蒸餾塔46上部的兩級換熱器與來自循環(huán)冷卻油罐41的循環(huán)冷卻油換熱，溫度降至110°C以下，從蒸餾塔46頂部溢出，經(jīng)輕組分循環(huán)水冷卻器48冷卻至常溫后，進(jìn)入冷井輕組分收集裝置51收集，收集的輕組分經(jīng)冰鹽水冷卻器50冷卻至10~20°C后，一部分流入輕組分收集罐52，另一部分泵入冷井輕組分收集裝置51循環(huán)，冷井輕組分收集裝置51的真空機(jī)組壓力為-0.095MPa、溫度為10~20°C，提高了輕組分的收率。換熱后的循環(huán)冷卻油溫度升高至140°C，通過管道流入一級粗甲酯換熱器44與來自粗甲酯暫存罐40的粗甲酯換熱，溫度降至90°C，然后經(jīng)三號循環(huán)水冷卻器43冷卻至70~80°C，再經(jīng)四號循環(huán)水冷卻器42冷卻至常溫后進(jìn)入循環(huán)冷卻油罐41，通過與循環(huán)冷卻油換熱，粗甲酯被加熱至溫度100°C以上，減少熱量消耗，實(shí)現(xiàn)了熱量的循環(huán)利用。生物柴油成品從蒸餾塔46上部的產(chǎn)品出口流出后進(jìn)入二級粗甲酯換熱器49，與粗甲酯進(jìn)行換熱后溫度降至100°C，粗甲酯被加熱至140°C，再進(jìn)入廢甲醇二級預(yù)熱器55，與來自廢甲醇暫存罐2的粗甲醇換熱，提供熱量給甲醇精餾塔58，換熱后生物柴油成品溫度降至80°C，然后再通過油泵泵入成品循環(huán)水冷卻器54冷卻至常溫，進(jìn)入生物柴油成品罐53，成品酸值〈0.5mgK0H/g,收率>92%，且無異味。
[0047]7、甲醇精餾回收
[0048]將廢甲醇暫存罐2中的粗甲醇用油泵泵入廢甲醇一級預(yù)熱器57升溫至40~500C，再經(jīng)廢甲醇蒸汽加熱器56升溫至75~80°C，進(jìn)入甲醇精餾塔58進(jìn)行精餾，塔頂溫度控制在63~64°C，精餾后甲醇從甲醇精餾塔58頂部流出，經(jīng)廢甲醇一級預(yù)熱器57降溫至50°C后，再經(jīng)五號循環(huán)水冷卻器62降溫至常溫，最后經(jīng)二號冰鹽水冷卻器61降溫至10~20°C以下，流入精甲醇暫存罐60，精甲醇暫存罐60中的精甲醇一部分流入精甲醇儲罐1，另一部分重新泵入甲醇精餾塔58頂部強(qiáng)制回流，控制塔頂溫度為63~64°C。由甲醇精餾塔58底部流出的含水甲醇泵入廢甲醇提濃塔59中再沸提濃，甲醇由廢甲醇提濃塔59頂部流出，進(jìn)入甲醇精餾塔58繼續(xù)精餾，廢甲醇提濃塔59底部流出的殘液又泵入廢甲醇提濃塔59中再沸提濃，直至殘液中甲醇含量低于0.5%以下時排至污水處理系統(tǒng)。
[0049]8、甘油提純回收
[0050]將粗甘油儲罐33中的粗甘油通過油泵泵入粗甘油脫油脂罐32中，向粗甘油脫油脂罐32中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的鹽酸水溶液，調(diào)節(jié)pH值至2~3進(jìn)行脫油脂，脫油后的粗甘油泵入粗甘油中和絮凝罐31，向甘油中和絮凝罐31中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH值至5~6后，加 入粗甘油質(zhì)量0.3%。的分子量為1200萬的聚丙烯酰胺進(jìn)行絮凝。絮凝結(jié)束后將粗甘油泵入粗甘油暫存罐30，粗甘油經(jīng)過濾除雜后進(jìn)入甘油濃縮蒸發(fā)器29，水分從甘油濃縮蒸發(fā)器29的頂部流出后，進(jìn)入循環(huán)水射真空系統(tǒng)，粗甘油濃縮至純度 ≥80%后進(jìn)入循環(huán)水冷卻器 冷卻器降溫至常溫，再進(jìn)入工業(yè)甘油脫鹽器28進(jìn)行脫鹽后，流入工業(yè)甘油儲罐27。
[0051]實(shí)施例2
[0052]在實(shí)施例1的原料油的預(yù)處理步驟I中，將14噸酸值為120mgK0H/g、含雜質(zhì)1%、含水分5%、皂化值為190mgK0H/g、密度為0.91 kg/m3的地溝油加入原料油預(yù)處理釜13中，加入2.1噸水，開啟原料油預(yù)處理釜13的攪拌裝置，同時向原料油預(yù)處理釜13通蒸汽，將地溝油加熱至80°C，繼續(xù)通蒸汽保持恒溫，攪拌20分鐘后，加入14kg甲磺酸，繼續(xù)恒溫?cái)嚢?0分鐘，然后加入7kg分子量為1000萬的聚丙烯酰胺，再恒溫?cái)嚢?0分鐘，打開原料油預(yù)處理釜13底部的閥門，用油泵將地溝油泵入一號蝶式離心機(jī)12內(nèi)離心分離，去除機(jī)械雜質(zhì)、淀粉、蛋白、糖類等膠體以及部分水的地溝油轉(zhuǎn)入原料油暫存罐11中。其他步驟與實(shí)施例I相同。
[0053]實(shí)施例3
[0054]在實(shí)施例1的原料油的預(yù)處理步驟I中，將14噸酸值為120mgK0H/g、含雜質(zhì)1%、含水分5%、皂化值為190mgK0H/g、密度為0.91 kg/m3的地溝油加入原料油預(yù)處理釜13中，加入2.1噸水，開啟原料油預(yù)處理釜13的攪拌裝置，同時向原料油預(yù)處理釜13通蒸汽，將地溝油加熱至80°C，繼續(xù)通蒸汽保持恒溫，攪拌20分鐘后，加入70kg甲磺酸，繼續(xù)恒溫?cái)嚢?0分鐘，然后加入1.4kg分子量為1800萬的聚丙烯酰胺，再恒溫?cái)嚢?0分鐘，打開原料油預(yù)處理釜13底部的閥門，用油泵將地溝油泵入一號蝶式離心機(jī)12內(nèi)離心分離，去除機(jī)械雜質(zhì)、淀粉、蛋白、糖類等膠體以及部分水的地溝油轉(zhuǎn)入原料油暫存罐11中。其他步驟與實(shí)施例I相同。
[0055]實(shí)施例4
[0056]在實(shí)施例1~3的酯化反應(yīng)步驟2中，所用的酯化催化劑用等質(zhì)量乙基磺酸與聚醚酸式磷酸酯的質(zhì)量比為1:0.01的混合物，其他步驟與相應(yīng)實(shí)施例相同。
[0057]實(shí)施例5
[0058]在實(shí)施例1~3的酯化反應(yīng)步驟2中，所用的酯化催化劑用等質(zhì)量氯磺酸與聚醚酸式磷酸酯的質(zhì)量比為1:0.05的混合物，其他步驟與相應(yīng)實(shí)施例相同。
[0059]實(shí)施例6
[0060]在實(shí)施例1~3的酯化反應(yīng)步驟2中，所用的酯化催化劑用等質(zhì)量氯磺酸與炔丙基醇的質(zhì)量比為1:0.15的混合物，其他步驟與相應(yīng)實(shí)施例相同。
[0061]實(shí)施例7
[0062]在實(shí)施例1~6的酯化反應(yīng)步驟2中，酯化催化劑用量為地溝油質(zhì)量的0.1%，其他步驟與相應(yīng)實(shí)施例相同。
[0063]實(shí)施例8
[0064]在實(shí)施例1~6的酯化反應(yīng)步驟2中，酯化催化劑用量為地溝油質(zhì)量的0.5%，其他步驟與相應(yīng)實(shí)施例相同。
【權(quán)利要求】
1.一種生物柴油的生產(chǎn)方法，其特征在于它由下述步驟組成: (1)廢棄油脂的預(yù)處理 將廢棄油脂加入原料油預(yù)處理釜(13)中，加入廢棄油脂質(zhì)量10%~15%的水，攪拌狀態(tài)下升溫至60~80°C，恒溫?cái)嚢?0~40分鐘，加入廢棄油脂質(zhì)量0.1%~0.5%的甲磺酸，繼續(xù)攪拌30~60分鐘，加入廢棄油脂質(zhì)量0.01%~0.03%的聚丙烯酰胺，再攪拌30~60分鐘，用一號蝶式離心機(jī)(12)離心分離，預(yù)處理后的廢棄油脂進(jìn)入原料油暫存罐(11)； (2)酯化反應(yīng) 原料油暫存罐(11)中的廢棄油脂經(jīng)原料油換熱器(10)預(yù)熱至50~60°C后，進(jìn)入原料油蒸汽加熱器(9)中加熱，加熱至100~110°C的廢棄油脂進(jìn)入酯化反應(yīng)釜(7)內(nèi)，向酯化反應(yīng)釜(7)內(nèi)加入廢棄油脂質(zhì)量0.1%~0.5%的酯化催化劑，精甲醇儲罐(I)內(nèi)的精甲醇經(jīng)甲醇換熱器(3)預(yù)熱至50~60°C后，進(jìn)入甲醇蒸汽加熱器(5)中加熱，加熱至70~90°C的氣化甲醇以0.7~0.8m3/h的流速由酯化反應(yīng)釜(7)底部內(nèi)的氣相甲醇管(8)流入酯化反應(yīng)釜(7 )，開啟酯化反應(yīng)釜(7 )的攪拌裝置和溫控裝置，控制酯化反應(yīng)釜(7 )內(nèi)的溫度為100~110°C，恒溫酯化反應(yīng)2~3小時，反應(yīng)過程中生成的水蒸氣和未反應(yīng)的氣化甲醇經(jīng)酯化反應(yīng)釜(7)頂部的除沫器(6)除油后，依次經(jīng)甲醇換熱器(3)、廢甲醇冷卻器(4)進(jìn)入廢甲醇暫存罐(2)，反應(yīng)生成的酯化油由酯化反應(yīng)釜(7)下部流出，依次經(jīng)原料油換熱器(10)、一號循環(huán)水冷卻器(14)，流入酯交換反應(yīng)釜(15)； (3)酯交換反應(yīng) 向堿性甲醇制備器(16)中加入氫氧化鈉，再加入來自精甲醇儲罐(I)的精甲醇，攪拌混合均勻，氫氧化鈉與精甲醇的質(zhì)量比為1:50，得到堿性甲醇，向酯交換反應(yīng)釜(15)內(nèi)加入廢棄油脂質(zhì)量15%的堿性甲 醇，50~75°C酯交換反應(yīng)I小時，反應(yīng)結(jié)束后，酯交換產(chǎn)物流入混合粗甲酯暫存罐(17); (4)脫醇 混合粗甲酯暫存罐(17)中的酯交換產(chǎn)物經(jīng)一號循環(huán)軟水加熱器(18)加熱至65~70°C后，進(jìn)入閃蒸脫醇塔(19)真空脫醇，一部分甲醇從閃蒸脫醇塔(19)頂部溢出，經(jīng)一號脫醇冰鹽水冷卻器(23)冷卻后進(jìn)入循環(huán)醇射真空系統(tǒng)，另一部分甲醇和酯交換產(chǎn)物進(jìn)入二號循環(huán)軟水加熱器(20)中加熱，加熱至65~70°C后進(jìn)入降膜脫醇塔(21)進(jìn)一步脫醇，甲醇由降膜脫醇塔(21)下部收集槽的頂部溢出，經(jīng)二號脫醇冰鹽水冷卻器(22)冷卻后進(jìn)入循環(huán)醇射真空系統(tǒng)，降膜脫醇后的粗甲酯混合物流入粗甲酯水洗罐(34)； (5)水洗 向粗甲酯水洗罐(34)中加入粗甲酯混合物質(zhì)量5%~10%的水，40~60°C攪拌水洗2~15分鐘，水洗后的粗甲酯混合物用二號碟式離心機(jī)(35)離心分離，粗甘油進(jìn)入粗甘油儲罐(33 )，含水粗甲酯轉(zhuǎn)入含水粗甲酯暫存罐(36 ); (6)蒸餾及脫臭 含水粗甲酯暫存罐(36)中的含水粗甲酯經(jīng)蒸汽加熱器(37)加熱至100~110°C后，進(jìn)入降膜脫水塔(38)脫除殘留水分，水分經(jīng)二號循環(huán)水冷卻器(39)冷卻后進(jìn)入循環(huán)水射真空系統(tǒng)，脫水后的粗甲酯流入粗甲酯暫存罐(40)，依次經(jīng)一級粗甲酯換熱器(44)、二級粗甲酯換熱器(49)、粗甲酯導(dǎo)熱油換熱器(47)加熱后進(jìn)入蒸餾塔(46)加熱蒸餾，臭物質(zhì)從蒸餾塔(46)頂部溢出，依次經(jīng)輕組分循環(huán)水冷卻器(48)、冷井輕組分收集裝置(51)、冰鹽水冷卻器(50)，流入輕組分收集罐(52)，生物柴油成品依次流經(jīng)二級粗甲酯換熱器(49)、廢甲醇二級預(yù)熱器(55)、成品循環(huán)水冷卻器(54)，進(jìn)入生物柴油成品罐(53)； (7)甲醇精餾回收 廢甲醇暫存罐(2)中的粗甲醇依次經(jīng)廢甲醇一級預(yù)熱器(57)、廢甲醇蒸汽加熱器(56)進(jìn)入甲醇精餾塔(58)加熱精餾，精餾后甲醇從甲醇精餾塔(58)頂部流出，經(jīng)廢甲醇一級預(yù)熱器(57)、五號循環(huán)水冷卻器(62)、二號冰鹽水冷卻器(61)，流入精甲醇暫存罐(60)，精甲醇暫存罐(60)中的精甲醇一部分流入精甲醇儲罐(I)，另一部分重新進(jìn)入甲醇精餾塔(58);由甲醇精餾塔(58)底部流出的含水甲醇經(jīng)廢甲醇提濃塔(59)再沸提濃后，進(jìn)入甲醇精餾塔(58)繼續(xù)精餾； (8)甘油提純回收 粗甘油儲罐(33)中的粗甘油進(jìn)入粗甘油脫油脂罐(32)中脫油脂，脫油脂后的粗甘油經(jīng)粗甘油中和絮凝罐(31)絮凝沉降后，進(jìn)入粗甘油暫存罐(30)，然后經(jīng)過濾除雜進(jìn)入甘油濃縮蒸發(fā)器(29)，濃縮至甘油純度>80%后進(jìn)入工業(yè)甘油脫鹽器(28)脫鹽，脫鹽后的甘油流入工業(yè)甘油儲罐(27)。
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:所述的蒸餾及脫臭步驟(6)中，所述的粗甲酯暫存罐(40)中的粗甲酯經(jīng)一級粗甲酯換熱器(44)加熱至70~80°C，流入二級粗甲酯換熱器(49)加熱至90~100°C，再流入粗甲酯導(dǎo)熱油換熱器(47)加熱至240~260°C，再進(jìn)入蒸餾塔(46)加熱蒸餾。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物柴油的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的蒸餾及脫臭步驟 (6)中，蒸餾塔(46)通過導(dǎo)熱油再沸器(45)中的導(dǎo)熱油對粗甲酯加熱蒸餾，臭物質(zhì)與蒸餾塔(46)上部的循環(huán)冷卻油換熱后從蒸餾塔(46)頂部溢出，換熱后的循環(huán)冷卻油依次經(jīng)一級粗甲酯換熱器(44)、三號循環(huán)水冷卻器(43)、四號循環(huán)水冷卻器(42)，進(jìn)入循環(huán)冷卻油罐(41)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物柴油的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的聚丙烯酰胺的分子量為1000萬~1800萬。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物柴油的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的酯化催化劑是酸與抑蝕劑的質(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，抑蝕劑為磷酸單脂、聚醚酸式磷酸酯或炔丙基醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物柴油的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的酯化催化劑是酸與抑蝕劑的質(zhì)量比為1:0.1的混合物，所述的酸為甲基磺酸、乙基磺酸或氯磺酸，抑蝕劑為磷酸單脂、聚醚酸式磷酸酯或炔丙基醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6任意一項(xiàng)所述的生物柴油的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述的廢棄油脂是地溝油、潲水油、皂腳酸化油、動物下腳料制成的動物油脂、生物柴油制造過程中產(chǎn)生的回收酸化油中的任意一種或它們的混合物，其酸值小于180mgK0H/g、密度為850~950kg/m3、皂化值大于 150mgK0H/g。
【文檔編號】C11C3/10GK103468413SQ201310441820
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】申燁華, 陳邦, 李聰, 許龍, 何能德 申請人:陜西合盛生物柴油技術(shù)開發(fā)有限公司