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能源需求量的不斷增加以及人們環(huán)保意識的提高，世界各國加快了開發(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，所以其開發(fā)和應(yīng)用還受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。
[0003]生物柴油的技術(shù)定義指由動植物油脂與醇(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。在我國已有《柴油機(jī)燃用調(diào)和用生物柴油(BD100)》(CB/T20828-2007)國家標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]生物柴油的制作原料主要來自于動植物油脂，由于原料來源豐富，種類分散，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。會造成廢酸、廢堿、廢水的排放中的環(huán)保問題和副產(chǎn)物甘油精制處理的成本高問題。

【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，無廢酸排放，過量酸、溶劑及反應(yīng)水可回收重復(fù)利用，生產(chǎn)過程無三廢排放。
[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，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)過程中，混合物中的共溶劑、醇類和反應(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、醇類的分離；
D、油脂、共溶劑、醇類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，過量的醇類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，分離出來的共溶劑和醇類經(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，過量的醇類和共溶劑從蒸餾塔中釋放并落入一儲罐中，該儲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植物油脂，原料來源豐富，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)過程，無需兩種催化劑的二次反應(yīng)；另外，本發(fā)明對現(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，無廢酸排放，過量酸、溶劑及反應(yīng)水可回收重復(fù)利用，生產(chǎn)過程無三廢排放，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)明的組分相對簡單，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)品已通過檢測，批量使用深受用戶歡迎和接受，產(chǎn)品經(jīng)國家級石油產(chǎn)品檢測中心檢測達(dá)到生物柴油BD100國家標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0017]【【附圖說明】】
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)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0019]參照圖1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，過量的醇類和共溶劑從蒸餾塔中釋放并落入一儲罐50中，該儲罐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)