专利名称：一种生物酸化油改性制备的燃油及其制备方法和生产系统的制作方法
一种生物酸化油改性制备的燃油及其制备方法和生产系统技术领域：
本发明涉及生物质燃料领域，具体为一种生物酸化油改性制备的燃油及其制备方法和生产系统。背景技术：
生物质燃料用成本低、低碳环保，且是可再生资源。其中生物燃油是最常用的生物质燃料之一。但是现有生物质燃油因其本身性质的不足，其特性是颗粒大，流动性差，脂肪链比较长，燃烧性差。存燃烧效率不高，且释放热值低的缺点，无法完全满足工业生产需要。
发明内容
本发明的目的在于针对以上所述现有技术存在的不足，提供一种流动性好，燃烧效率高的一种生物酸化油改性制备的燃油。
本发明的另一目的是提供一种生物酸化油改性制备的燃油的制备方法。
本发明的第三目的是提供一种结构简单、可以对生物质燃油进行深层次处理改性，提高其流动性和燃烧性的生物质燃油生产系统。
为了实现上述目的，本发明是这样实现的一种生物酸化油改性制备的燃油，其是由包括以下重量份数组分制成生物酸化油90-96、低碳醇6-10、分散剂1-3、合成剂O. 4_1。
所述分散剂为硬脂酸单甘油酯(GMS)或三硬脂酸甘油酯(HTG)的一种，或两种的组合，其组合的配比为3 :1，这样的分散效果最为理想。
所述合成剂为乙醇胺，有效的提高燃油的燃烧性能。
所述低碳醇可以是甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇或者异丁醇中的一种或者多种组合， 用于与生物酸化油进行酯交换反应。
所述合成剂可以是甲苯磺酸、烷基苯磺酸、硫酸氢甲酯的组合物，其中甲苯磺酸 烷基苯磺酸硫酸氢甲酯为1:2-3 :0. 5-1. 5。这的组合合成剂可以促进生物酸化油与低碳醇的反应，反应时间更短。
所述生物酸化油为酸化油是生物油脂精炼厂所生产的的副产品皂脚进行酸化处理所的得到的油。酸化油本质上是脂肪酸，其中含有色素以及未酸化的甘油三酯( 中性油) 等多种成分。这里的脂肪酸是长链脂肪酸，碳链一般在12到24之间，其中以16到18为主； 视油脂来源不同，酸化油存在饱和和不饱和碳链的不同分布。生物酸化油也包括地沟油、泔水油、煎炸废油等。本发明优选棕榈酸化油。
一种生物酸化油改性制备的燃油的制备方法，其步骤包括
(I)将生物酸化油、低碳醇、分散剂和合成剂置于混合装置内充分搅拌混合，时间为5-20分钟，反应温度为50-80°C ；
(2)将混合装置内的混合物料输送至高速剪切装置进行高速剪切处理，处理温度控制在60-80°C ；
(3)将进行高速剪切处理的物料进行逐级超声波处理，超声波频率可以分别为2*104HZ、2*105HZ、2*106HZ，处理温度保持在 30-40℃；
(4)然后进行过滤，滤液存储于滤液罐，滤渣存储于滤渣罐。
所述生物质燃油的制备在生物质燃油生产系统中进行，所述生物质燃油生产系统，包括进料罐、混合装置、高速剪切装置、超声波处理装置以及过滤装置，所述混合装置设置有若干进料口，所述进料罐通过输送管与所述进料口连接，所述混合装置的出料口通过输送管与所述高速剪切装置的进料口连接，所述高速剪切装置的出料口通过输送管与所述超声波处理装置的进料口连接，所述超声波处理装置的出料口通过输送管与所述过滤装置连接，所述过滤装置设置有滤液出口和滤渣出口，所述滤液出口通过输送管与所述滤液罐的入口连接，所述滤渣出口通过输送管与所述滤渣罐的入口连接。所述过滤装置内安装有油过滤器或者油过滤膜，可以通过I 5μπι的液体。
所述混合装置的进料口还可以连接催化剂罐、分散剂罐和合成剂罐。
所述混合装置包括混合罐，所述混合罐内设置有搅拌页片，所述搅拌页片固定与搅拌轴上，所述搅拌轴与电机的输送轴连接。低碳醇置于催化剂罐内，合成剂置于合成剂罐内。
所述高速剪切装置包括剪切容器和超高速电机，所述超高速电机的输出轴与设置于所述剪切容器内的剪切分散组件连接，所述剪切容器的底端设置有燃料进入管道，所述剪切容器的侧壁设置有燃料输出管道。
所述剪切容器外密封有外壳，用于收集部分从所述剪切容器中因高速剪切溢流处理的处理后生物质燃油。
所述输出管道设置有收集分支管，所述收集分支管的入口设置在所述外壳的靠上部。
所述超高速电机设置有10000r/min和20000r/min以上两速度档，转速超高，剪切效果越好。
所述超声波处理装置包括若干个处理容器，所述处理容器依次通过输送管连接， 在所述处理容器上设置超声波处理装置，用于对处理容器内的物料进行超声波辐照。
所述超声波处理装置为贴壁式超声波产生装置，其包括超声波发生器和前置附块，所述超声波发生器与所述前置附块连接，所述前置附块贴附在所述处理容器的外侧部上。
所述超声波产生装置包括有超声波发生器和超声波振棒，所述超声波振棒有一空心圆筒，若干个超声波换能器以其超声辐照方向垂直于空心圆筒中轴线并通过一适配前置附块装设于圆筒内壁上，超声波换能器向圆筒外辐照超声波。
所述超声波振棒的圆筒内设一纵轴通管，纵轴通管的管壁开有多个通孔，连接超声波换能器的电线穿过纵轴通管和通孔与所述超声波换能器连接。
所述超声波处理装置的处理频率从生物质燃料进口端的处理容器到出口端设置的频率为逐个递增的。
与现有技术相比，本发明有如下优点经制备的燃油清洁性好，燃烧热值高，且流动性好，燃烧后几乎是零排放，无污染，且可以充分利用棕榈油精炼的排放废料，环保且成本低；另外制备设备结构简单、安全可靠；可以对通过的生物质燃油连续20000转/分钟的转速进行剪切分散，在高速剪切的作用力下，使生物质燃烧被气化及碰撞，将生物质燃油的脂肪链打断，使其物化性质发生改变，有效的提高燃油的流动性和燃烧性；可以对通过的生物质燃油连续的进行超声波处理，有效的提高生物质燃油的可燃性及流动性等品质；因超声波在生物质燃油中传播时，通过机械作用、空化作用以及可能产生的热作用等一系列的效应，可以有效的提供生物质燃油的级别，是生物质燃油细化和质地更均匀；通过过滤可以得到两种不同标号的产品，滤液为最优级别燃料；滤渣为相对差级别的燃料。
图1是本发明生物质燃油生产系统的结构示意图2是本发明生物质燃油生产系统中的高速剪切装置的结构示意图3是本发明生物质燃油生产系统中的高速剪切装置中的剪切分散组件的结构示意图4是本发明生物质燃油生产系统中的超声波处理装置实施例1的结构示意图5是本发明生物质燃油生产系统中的超声波处理装置实施例2的结构示意图6是本发明生物质燃油生产系统中的超声波产生装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细的描述说明。
实施例1
一种生物酸化油改性制备的燃油，其是由包括以下重量份数组分制成生物酸化油90、低碳醇6、分散剂1、合成剂O. 4。
实施例2
一种生物酸化油改性制备的燃油，其是由包括以下重量份数组分制成生物酸化油96、低碳醇10、分散剂3、合成剂I。
实施例3
一种生物酸化油改性制备的燃油，其是由包括以下重量份数组分制成生物酸化油93、低碳醇8、分散剂2、合成剂O. 8。
实施例4
—种生物酸化油改性制备的燃油，其是由包括以下重量份数组分制成生物酸化油94、低碳醇9、分散剂2、合成剂O. 7。
所述分散剂为硬脂酸单甘油酯(GMS)或三硬脂酸甘油酯(HTG)的一种，或两种的组合，其组合的配比为3 :1，这样的分散效果最为理想。
所述低碳醇可以是甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇或者异丁醇中的一种或者多种组合， 用于与生物酸化油进行酯交换反应。优选为甲醇和丙醇 的混合物，其中甲醇丙醇为5:3， 这样的酯交换反应更完全，且容易产生。
所述合成剂可以是甲苯磺酸、烷基苯磺酸、硫酸氢甲酯的组合物，其中甲苯磺酸 烷基苯磺酸硫酸氢甲酯为1:2-3 :0. 5-1. 5。这的组合合成剂可以促进生物酸化油与低碳醇的反应，反应时间更短。
所述生物酸化油为酸化油是生物油脂精炼厂所生产的的副产品皂脚进行酸化处理所的得到的油。酸化油本质上是脂肪酸，其中含有色素以及未酸化的甘油三酯(中性油)等多种成分。这里的脂肪酸是长链脂肪酸，碳链一般在12到24之间，其中以16到18为主； 视油脂来源不同，酸化油存在饱和和不饱和碳链的不同分布。生物酸化油也包括地沟油、泔水油、煎炸废油等。本发明优选棕榈酸化油。
—种生物酸化油改性制备的燃油的制备方法，其步骤包括
(I)将生物酸化油、低碳醇、分散剂和合成剂置于混合装置内充分搅拌混合，时间为5-20分钟，反应温度为50-80°C ；
(2)将混合装置内的混合物料输送至高速剪切装置进行高速剪切处理，处理温度控制在60-80°C ；
(3)将进行高速剪切处理的物料进行逐级超声波处理，超声波频率可以分别为 2*104HZ、2*105HZ、2*106HZ，处理温度保持在 30_4(TC ；
(4)然后进行过滤，滤液存储于滤液罐，滤渣存储于滤渣罐。
生物质燃油生产系统，如图1所示，包括进料罐(71，72)、混合装置1、高速剪切装置2、超声波处理装置3以及过滤装置4，所述混合装置I设置有若干进料口，所述进料罐 (71，72)通过输送管与所述进料口连接向所述混合装置I提供待处理的生物质燃油，所述混合装置I的出料口通过输送管与所述高速剪切装置2的进料口连接，所述高速剪切装置2 的出料口通过输送管与所述超声波处理装置3的进料口连接，所述超声波处理装置3的出料口通过输送管与所述过滤装置4连接，所述过滤装置4设置有滤液出口和滤渣出口，所述滤液出口通过输送管与所述滤液罐5的入口连接，所述滤渣出口通过输送管与所述滤渣罐 6的入口连接。所述混合装置I的进料口还可以连接催化剂罐81、分散剂罐82和合成剂罐 83，分别用于添加催化剂、分散剂和合成剂。劣质生物质燃油从进料罐(71，72)加入所述混合装置I与加入的催化剂、分散剂和合成剂充分混合，然后经高速剪切装置2、超声波处理装置3以及过滤装置4处理，得到改性后的优质过滤油和改性后的滤渣油。所述混合装置I 包括混合罐，所述混合罐内设置有搅拌页片，所述搅拌页片固定与搅拌轴上，所述搅拌轴与电机11的输送轴连接。
所述高速剪切装置2，如图2-3所示，其包括剪切容器27和超高速电机25，所述超高速电机25的输出轴与设置于所述剪切容器22内的剪切分散组件22连接，所述剪切容器 27的底端设置有燃料进入管道21与所述高速剪切装置2的出料口连接，所述剪切容器7的侧壁设置有燃料输出管道23与所述。所述剪切容器27外密封有外壳26，用于收集部分从所述剪切容器中因高速剪切溢流处理的处理后生物质燃油。所述输出管道设置有收集分支管24，所述收集分支管的入口设置在所述外壳的靠上部。所述超高速电机设置有IOOOOr/ min和20000r/min以上两速度档，转速超高，剪切效果越好。通过的生物质燃油连续20000 转/每分钟的转速进行剪切分散，在高速剪切的作用力下，使生物质燃烧被气化及碰撞，将生物质燃油的脂肪链打断，使其物化性质发生改变，有效的提高燃油的流动性和燃烧性。如图3所示，剪切分散组件包括有最少一层剪切刀片组21，所述剪切刀片组21优选的设置有三层。所述剪切刀片组21高速运转时可有将燃料高速搅动，使之相互高速碰撞。所述剪切刀片组21通过与所述高速电机5连接的转动轴连接。所述剪切容器7设置有出料口 23与所述输出管道3连接。
所述超声波处理装 置3如图4和图6所示，其包括三个处理容器(321，322，323)， 所述处理容器(321，322，323)依次通过输送管34连接，在所述处理容器(321，322，323)上设置超声波产生装置33，用于对处理容器内的物料进行超声波辐照。所述超声波产生装置包括有超声波发生器和超声波振棒，所述超声波振棒有一空心圆筒，若干个超声波换能器以其超声辐照方向垂直于空心圆筒中轴线并通过一适配前置附块装设于圆筒内壁上，超声波换能器向圆筒外辐照超声波。所述超声波振棒的圆筒内设一纵轴通管，纵轴通管的管壁开有多个通孔，连接超声波换能器的电线穿过纵轴通管和通孔与所述超声波换能器连接。
或者所述超声波处理装置3如图5所示，其包括三个处理容器(321，322，323)，所述处理容器(321，322，323)依次通过输送管34连接，在所述处理容器上设置超声波产生装置，用于对处理容器内的物料进行超声波辐照。所述超声波处理装置为贴壁式超声波产生装置36，其包括超声波发生器和前置附块，所述超声波发生器与所述前置附块连接，所述前置附块贴附在所述处理容器的外侧部上。上述超声波产生装置的处理频率从生物质燃料进口端I的处理容器到出口端5设置的频率为逐个递增的。
生物酸化油经本发明处理后经制备的燃油清洁性好，燃烧热值高，且流动性好，燃烧后几乎是零排放，无污染，且可以充分利用棕榈油精炼的排放废料，环保且成本低；另外制备设备结构简单、安全可靠；可以对通过的生物质燃油连续20000转/分钟的转速进行剪切分散，在高速剪切的作用力下，使生物质燃烧被气化及碰撞，将生物质燃油的脂肪链打断，使其物化性质发生改变，有效的提高燃油的流动性和燃烧性；可以对通过的生物质燃油连续的进行超声波处理，有效的提高生物质燃油的可燃性及流动性等品质；因超声波在生物质燃油中传播时，通过机械作用、空化作用以及可能产生的热作用等一系列的效应，可以有效的提供生物质燃油的级别，是生物质燃油细化和质地更均匀；通过过滤可以得到两种不同标号的产品，滤液为最优级别燃 料；滤渣为相对差级别的燃料。可以充分的理由废弃的生物酸化油，达到变废为宝的目的。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。
权利要求
1.一种生物酸化油改性制备的燃油，其特征在于，其是由包括以下重量份数组分制成 生物酸化油90-96、低碳醇6-10、分散剂1-3、合成剂O. 4_1。
2.按照权利要求1所述的一种棕榈酸化油改性制备的燃油，其特征在于，所述分散剂为硬脂酸单甘油酯或三硬脂酸甘油酯的一种，或两种的组合，其组合的配比为3 :1。
3.按照权利要求1所述的一种生物酸化油改性制备的燃油，其特征在于，所述合成剂是甲苯磺酸、烷基苯磺酸、硫酸氢甲酯的组合物，其中甲苯磺酸烷基苯磺酸硫酸氢甲酯为 1:2-3 0. 5-1. 5。
4.按照权利要求1-3任一所述的一种生物酸化油改性制备的燃油的制备方法，其特征在于，其步骤包括(1)将生物酸化油、低碳醇、分散剂和合成剂置于混合装置内充分搅拌混合；(2)将混合装置内的混合物料输送至高速剪切装置进行高速剪切处理；(3)将进行高速剪切处理的物料进行逐级超声波处理，超声波频率分别为2*104Hz、 2* IO5Hz、2* IO6Hz ；(4)然后进行过滤，滤液存储于滤液罐，滤渣存储于滤渣罐。
5.生物质燃油生产系统，包括进料罐、混合装置、高速剪切装置、超声波处理装置以及过滤装置，其特征在于，所述混合装置设置有若干进料口，所述进料罐通过输送管与所述进料口连接，所述混合装置的出料口通过输送管与所述高速剪切装置的进料口连接，所述高速剪切装置的出料口通过输送管与所述超声波处理装置的进料口连接，所述超声波处理装置的出料口通过输送管与所述过滤装置连接，所述过滤装置设置有滤液出口和滤渣出口，所述滤液出口通过输送管与所述滤液罐的入口连接，所述滤渣出口通过输送管与所述滤渣罐的入口连接；所述混合装置的进料口还连接催化剂罐、分散剂罐和合成剂罐。
6.按照权利要求5所述的生物质燃油生产系统，其特征在于，所述混合装置包括混合罐，所述混合罐内设置有搅拌页片，所述搅拌页片固定与搅拌轴上，所述搅拌轴与电机的输送轴连接。
7.按照权利要求5所述的生物质燃油改性系统，其特征在于，所述高速剪切装置包括剪切容器和超高速电机，所述超高速电机的输出轴与设置于所述剪切容器内的剪切分散组件连接，所述剪切容器的底端设置有燃料进入管道，所述剪切容器的侧壁设置有燃料输出管道。
8.按照权利要求7所述的生物质燃油改性系统，其特征在于，所述剪切容器外密封有外壳，用于收集部分从所述剪切容器中因高速剪切溢流处理的处理后生物质燃油；所述输出管道设置有收集分支管，所述收集分支管的入口设置在所述外壳的靠上部；所述超高速电机设置有10000r/min和20000r/min以上两速度档。
9.按照权利要求5所述的生物质燃油生产系统，其特征在于，所述超声波处理装置包括若干个处理容器，所述处理容器依次通过输送管连接，在所述处理容器上设置超声波处理装置，用于对处理容器内的物料进行超声波辐照。
10.按照权利要求8所述的生物质燃油改性系统，其特征在于，所述超声波处理装置为贴壁式超声波产生装置，其包括超声波发生器和前置附块，所述超声波发生器与所述前置附块连接，所述前置附块贴附在所述处理容器的外侧部上；或者所述超声波产生装置包括有超声波发生器和超声波振棒，所述超声波振棒有一空心圆筒，若干个超声波换能器以其超 声辐照方向垂直于空心圆筒中轴线并通过一适配前置附块装设于圆筒内壁上，超声波换能器向圆筒外福照超声波。
全文摘要
本发明公开一种生物酸化油改性制备的燃油，其是由包括以下重量份数组分制成生物酸化油90-96、低碳醇6-10、分散剂1-3、合成剂0.4-1。本发明还公开一种生物酸化油改性制备的燃油的制备方法及其生产系统。本发明有如下优点制备的燃油清洁性好，燃烧热值高，且流动性好，燃烧后几乎是零排放，无污染，且可以充分利用棕榈油精炼的排放废料，环保且成本低；另外制备设备结构简单、安全可靠；有效的提高燃油的流动性和燃烧性及可燃性等品质。
文档编号C11C3/04GK103060025SQ20131001493
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月14日 优先权日2013年1月14日
发明者刘桂林, 朱颉榕 申请人:广州联田能源科技有限公司