专利名称：获取高质量生物柴油的方法
技术领域：
本发明涉及一种生物质燃料的生产方法，尤其涉及一种获取高质量生物柴油的方法。
背景技术：
生物质燃料是由光合作用产生的有机可燃物的总称，是一种可再生能源。生物质燃料的开发利用不仅能缓解能源危机，减少对矿物燃料的依赖，而且可以减轻环境污染。目前，生物质燃料的开发利用已成为世界各国的共识。生物柴油是利用双低菜籽油、大豆油、棕榈油、木本植物油以及其它种类的动植物油脂、餐饮废油、酸化油、地沟油等废弃油脂为原料，而制成的以脂肪酸甲酯混合物为主要成份的、可供内燃机使用的一种“安全、清洁、高效”的可再生液体生物质燃料，是典型的“绿色能源”。生物柴油在环境特性方面优于矿物柴油，具有良好的排放性能；并且由于其含氧量高，在燃烧过程中所需的氧气量较矿物柴油少，点火性能优于普通柴油。另外，现有的柴油发动机不必做任何改动而都可以使用生物柴油，非常便于生物柴油的推广使用。
目前已经有多种制备生物柴油的方法，例如中国专利申请CN1382762A公开了一种利用废动植物油生产生物柴油的工艺。它是在酸性催化剂存在的条件下，将各种不同酸值的废动植物油脂进行醇解和酯化反应；然后再分离出非产品部分的多余成分，得粗制产品；在粗制产品中加入含纯碱10％的饱和食盐水进行中和反应，得到水洗粗酯，最后，在水洗粗酯中加入工业纯碱后进行加热蒸馏，收集气相温度为22-320℃的馏分，得成品生物柴油。
中国专利申请CN1583959A公开了一种利用油菜籽发酵法制取生物柴油的生产方法。该方法中的发酵种菌，来源于霉变的油菜籽分离而得，发酵过程中性能稳定，易控制，转化柴油率高，在相应的保存条件下不发生变异。该发明生产方法分为原材料预处理、菌种培养、中和、洗涤干燥分馏五个阶段。虽然该申请文件中提及分馏，但是该申请的主要目的还是提供一种转化柴油率高的方法，且所得到的生物柴油能充分燃烧，而该申请并未对干燥和分馏进行具体说明，也即未提及干燥的目的，分馏所采用的压力，分馏所得到的组分等，因此，本领域的普通技术人员在阅读了该申请文件后，不经过创造性劳动是无法实现干燥分馏的。
但是在生物柴油的质量指标中，一些关键性的指标，例如十六烷值、冷流特性、有害物质排放量和氧化稳定性等，是由原料中的脂肪酸组成决定的，即原料中各种脂肪酸的百分含量决定着上述指标。不同的原料在脂肪酸组成上存在着很大的差别，原料一旦确定，无论采用何种生产方法都无法改变这些关键性的指标。因此，现在市场上出售的生物柴油由于组成成份的差异，质量良莠不齐，最理想的生物柴油都是那些富含十八碳脂肪酸甲酯组份(包括硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯、亚麻酸甲酯等，以下简称十八碳脂肪酸甲酯组份)的生物柴油，因此目前生物柴油质量的评价多以十八碳脂肪酸甲酯组份的重量百分含量为依据。例如，欧盟生物柴油标准EN14214-2003所依据的双低菜籽油脂肪酸甲酯混合物和美国ASTMD6751所依据的大豆油脂肪酸甲酯混合物中的十八碳脂肪酸甲酯组份都应达到90％以上。但是目前国内企业所生产的生物柴油由于采用蒸馏或者干燥分馏的方法进行提纯，达不到上述标准的要求，十八碳脂肪酸甲酯组份的重量百分含量大都在30％至80％之间。
为获取满足上述两个标准的高质量生物柴油，目前的研究都是去寻求与双低菜籽油或大豆油有相似脂肪酸组成的原料来生产生物柴油。这种方法不仅工作量大(需要大量采集动植物油样品，分析脂肪酸组成)，而且发现的概率也非常低，这是因为各种动植物油脂依其所属的科目都具有相对固定的脂肪酸组成，除非采用基因工程，否则，人为去改变它们几无可能。而基因工程又存在着系统庞大、涉及到多种学科，不是一朝一夕所能完成的事情。
发明内容
本发明的目的是提供一种获取富含十八碳脂肪酸甲酯组份的高质量生物柴油的方法。
实现本发明目的的技术方案是一种获取高质量生物柴油的方法，具有以下步骤①以十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量为30％至80％的生物柴油粗品为原料，对该生物柴油粗品预热；②将步骤①预热后的生物柴油粗品进行脱气处理，而脱除原料中的包括水份、甲醇在内的低沸点物质；③将步骤②脱气处理后的物料加热，然后在分馏塔中进行真空分馏处理，从塔顶分离出小于十八碳的脂肪酸甲酯组份；④将分馏塔的塔底产品冷却，而得到十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量大于90％的高质量生物柴油。
上述获取高质量生物柴油的方法，步骤①中对生物柴油粗品的预热为在板式换热器中以蒸汽为介质进行预热；步骤②中的脱气处理是在填料式脱气闪蒸塔中进行；步骤③中对脱气处理后的物料的加热为在螺旋板式换热器中以导热油为介质进行加热，分馏塔为外加热循环式填料分馏塔；步骤④中塔底产品的冷却是在换热器中冷却。
上述获取高质量生物柴油的方法，步骤②中脱气处理的温度为65℃至95℃，填料式脱气闪蒸塔中真空度为0.004MPa至0.006MPa；步骤③中的分馏温度为140℃至165℃，分馏塔中真空度为133Pa至400Pa。
实现本发明目的的另一种技术方案是一种获取高质量生物柴油的方法，具有以下步骤①以十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量为30％至80％的生物柴油粗品为原料，对该生物柴油粗品预热；②将步骤①预热后的生物柴油粗品进行脱气处理，而脱除原料中的包括水份、甲醇在内的低沸点物质；③将步骤②脱气处理后的物料加热，然后在第I分馏塔中进行第一次分馏处理，从塔顶分离出小于十八碳的脂肪酸甲酯组份；④第I分馏塔的塔底产品进入第II分馏塔中进行第二次分馏处理，从塔底分离出大于十八碳的脂肪酸甲酯组份；⑤将第II分馏塔的塔顶产品冷凝，而得到十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量大于90％的高质量生物柴油。
上述获取高质量生物柴油的方法，步骤①中对生物柴油粗品的预热为在板式换热器中以蒸汽为介质进行预热；步骤②中的脱气处理是在填料式脱气闪蒸塔中进行；步骤③中对脱气处理后的生物柴油粗品的加热为在螺旋板式换热器中以导热油为介质进行加热，第I分馏塔为外加热循环式填料分馏塔；步骤④中第II分馏塔为外加热循环式填料分馏塔；步骤⑤中塔顶产品的冷凝是在冷凝器中冷凝。
上述获取高质量生物柴油的方法，其特征在于步骤②中脱气处理的温度为65℃至95℃，填料式脱气闪蒸塔中真空度为0.004MPa至0.006MPa；步骤③中第I分馏塔中的真空度为133Pa至280Pa时，分馏温度为140℃至155℃，第I分馏塔中的真空度为280Pa至400Pa时，分馏温度为155℃至165℃；步骤④中第II分馏塔中的真空度为133Pa至280Pa时，分馏温度为165℃至175℃，第II分馏塔中的真空度为280Pa至400Pa时，分馏温度为175℃至185℃。
本发明的积极效果是(1)本发明的获取高质量生物柴油的方法是将各种动植物油脂和各种废弃油脂制取的生物柴油粗品，根据十八碳脂肪酸甲酯组份和非十八碳脂肪酸甲酯组份在沸点上的差别，采用真空分馏的方法来获取高质量生物柴油，因此，使用各种动植物油脂和各种废弃油脂作为原料生产的生物柴油粗品，都能够用来获取满足欧盟生物柴油标准EN14214-2003和美国标准ASTMD6751要求的十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量大于90％的高质量生物柴油，无须对作为本发明方法生产原料使用的生物柴油粗品的品质进行选择，从而生产成本低，效率高。(2)通过本方法对生物柴油粗品进行再加工，可以提升和统一现有生物柴油生产厂家生产的各类生物柴油品质，有利于生物柴油的推广。(3)本方法是一物理生产过程，不使用任何化学药品，本方法在获取高质量生物柴油的同时，可以得到两种副产品一种是小于十八碳的脂肪酸甲酯组份，可以作为化工原料出售；另一种是大于十八碳的脂肪酸甲酯组份，可以作为重生物柴油使用，因而，分馏出的所有组份都是有价值的产品，不产生任何废弃物，对环境没有任何污染，是一种非常环保的生产方法。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但不局限于此。
(实施例1)本实施例的获取高质量生物柴油的方法具有以下步骤①以十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量为30％的生物柴油粗品为原料，将该生物柴油粗品在板式换热器中以蒸汽为介质进行预热，预热温度为65℃；②将预热后的生物柴油粗品在填料式脱气闪蒸塔中进行脱气处理，脱除原料中的包括水份、甲醇在内的低沸点物质，脱气处理的温度为65℃，真空度为0.004MPa，填料式脱气闪蒸塔中设有金属波纹规整填料，塔的最上部设有金属网捕集器，用于捕集蒸汽中夹带的液态物质；③将脱气处理后的物料在螺旋板式换热器中以导热油为介质进行加热，然后在第I分馏塔中进行第一次分馏处理，分馏温度为140℃，真空度为133Pa，回流比为0.36，从塔顶分离出小于十八碳的脂肪酸甲酯组份，收集后可作为化工原料出售，第I分馏塔为外加热循环式填料分馏塔，由精馏段、提馏段、液体分布器和外置列管式加热器组成，精馏段和提馏段中设有金属波纹规整填料；④第I分馏塔的塔底产品进入第II分馏塔中进行第二次分馏处理，分馏温度为165℃，真空度为133Pa，回流比为0.45，从塔底分离出大于十八碳的脂肪酸甲酯组份，收集后可作为重生物柴油出售，第II分馏塔为外加热循环式填料分馏塔，结构与第I分馏塔相同；⑤将第II分馏塔的塔顶轻相经冷凝器冷凝，即得到高质量的生物柴油。
本实施例的方法制取的高质量生物柴油中十八碳脂肪酸甲酯组份的重量百分含量为91％。
(实施例2)本实施例的获取高质量生物柴油的方法与实施例1中的基本相同，差别在于步骤①中的生物柴油粗品中十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量为40％，预热温度为75℃；步骤②中的脱气处理温度为75℃，填料式脱气闪蒸塔中真空度为0.005MPa；步骤③中第I分馏塔中的真空度为200Pa，分馏温度为145℃，回流比为0.4；步骤④中第II分馏塔中的真空度为200Pa，分馏温度为168℃，回流比为0.7。
本实施例的方法制取的高质量生物柴油中十八碳脂肪酸甲酯组份的重量百分含量为91％。
(实施例3)本实施例的获取高质量生物柴油的方法与实施例1中的基本相同，差别在于步骤①中的生物柴油粗品中十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量为50％，预热温度为85℃；步骤②中的脱气处理温度为85℃，填料式脱气闪蒸塔中真空度为0.006MPa；步骤③中第I分馏塔中的真空度为240Pa，分馏温度为150℃，回流比为0.7；步骤④中第II分馏塔中的真空度为240Pa，分馏温度为172℃，回流比为1.0。
本实施例的方法制取的高质量生物柴油中十八碳脂肪酸甲酯组份的重量百分含量为92％。
(实施例4)本实施例的获取高质量生物柴油的方法与实施例1中的基本相同，差别在于步骤①中的生物柴油粗品中十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量为60％，预热温度为95℃；步骤②中的脱气处理温度为95℃，填料式脱气闪蒸塔中真空度为0.006MPa；步骤③中第I分馏塔中的真空度为280Pa，分馏温度为155℃，回流比为0.1；步骤④中第II分馏塔中的真空度为280Pa，分馏温度为175℃，回流比为0.3。
本实施例的方法制取的高质量生物柴油中十八碳脂肪酸甲酯组份的重量百分含量为94％。
(实施例5)本实施例的获取高质量生物柴油的方法与实施例1中的基本相同，差别在于步骤①中的生物柴油粗品中十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量为70％，预热温度为90℃；步骤②中的脱气处理温度为90℃，填料式脱气闪蒸塔中真空度为0.006MPa；步骤③中第I分馏塔中的真空度为320Pa，分馏温度为158℃；步骤④中第II分馏塔中的真空度为320Pa，分馏温度为178℃。
本实施例的方法制取的高质量生物柴油中十八碳脂肪酸甲酯组份的重量百分含量为93％。
(实施例6)
本实施例的获取高质量生物柴油的方法与实施例1中的基本相同，差别在于步骤①中的生物柴油粗品中十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量为80％，预热温度为80℃；步骤②中的脱气处理温度为80℃，填料式脱气闪蒸塔中真空度为0.006MPa；步骤③中第I分馏塔中的真空度为360Pa，分馏温度为162℃；步骤④中第II分馏塔中的真空度为360Pa，分馏温度为182℃。
本实施例的方法制取的高质量生物柴油中十八碳脂肪酸甲酯组份的重量百分含量为93％。
(实施例7)本实施例的获取高质量生物柴油的方法与实施例1中的基本相同，差别在于步骤①中的生物柴油粗品中十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量为75％；步骤③中第I分馏塔中的真空度为400Pa，分馏温度为165℃；步骤④中第II分馏塔中的真空度为400Pa，分馏温度为185℃。
本实施例的方法制取的高质量生物柴油中十八碳脂肪酸甲酯组份的重量百分含量为95％。
(实施例8)本实施例的获取高质量生物柴油的方法具有以下步骤①以十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量为50％的生物柴油粗品为原料，将该生物柴油粗品在板式换热器中以蒸汽为介质进行预热，预热温度为65℃；②将预热后的生物柴油粗品在填料式脱气闪蒸塔中进行脱气处理，脱除原料中的包括水份、甲醇在内的低沸点物质，脱气处理的温度为65℃，真空度为0.004MPa，填料式脱气闪蒸塔中设有金属波纹规整填料，塔的最上部设有金属网捕集器，用于捕集蒸汽中夹带的液态物质；③将脱气处理后的生物柴油粗品在螺旋板式换热器中以导热油为介质进行加热，然后在外加热循环式填料分馏塔中进行真空分馏处理，真空度为133Pa，分馏温度为140℃，回流比为0.36，从塔顶分离出小于十八碳的脂肪酸甲酯组份，收集后可作为化工原料出售；④将分馏塔的塔底重相经螺旋板换热器冷却到40℃，即得到高质量的生物柴油。
本实施例的方法制取的高质量生物柴油中十八碳脂肪酸甲酯组份的重量百分含量为91％。
(实施例9)本实施例的获取高质量生物柴油的方法与实施例8中的基本相同，差别在于步骤①中的生物柴油粗品中十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量为60％，预热温度为80℃；步骤②中的脱气处理温度为80℃，填料式脱气闪蒸塔中真空度为0.005MPa；步骤③中分馏塔中的真空度为200Pa，分馏温度为150℃，回流比为0.4。
本实施例的方法制取的高质量生物柴油中十八碳脂肪酸甲酯组份的重量百分含量为91％。
(实施例10)本实施例的获取高质量生物柴油的方法与实施例8中的基本相同，差别在于步骤①中的生物柴油粗品中十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量为70％，预热温度为90℃；步骤②中的脱气处理温度为90℃，填料式脱气闪蒸塔中真空度为0.006MPa；步骤③中分馏塔中的真空度为300Pa，分馏温度为155℃，回流比为0.9。
本实施例的方法制取的高质量生物柴油中十八碳脂肪酸甲酯组份的重量百分含量为92％。
(实施例11)本实施例的获取高质量生物柴油的方法与实施例8中的基本相同，差别在于步骤①中的生物柴油粗品中十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量为75％，预热温度为95℃；步骤②中的脱气处理温度为95℃，填料式脱气闪蒸塔中真空度为0.006MPa；步骤③中分馏塔中的真空度为400Pa，分馏温度为165℃，回流比为0.45。
本实施例的方法制取的高质量生物柴油中十八碳脂肪酸甲酯组份的重量百分含量为93％。
(实施例12)本实施例的获取高质量生物柴油的方法与实施例8中的基本相同，差别在于步骤①中的生物柴油粗品中十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量为80％，预热温度为90℃；步骤②中的脱气处理温度为90℃，填料式脱气闪蒸塔中真空度为0.006MPa；步骤③中分馏塔中的真空度为400Pa，分馏温度为160℃。
本实施例的方法制取的高质量生物柴油中十八碳脂肪酸甲酯组份的重量百分含量为93％。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
权利要求
1.一种获取高质量生物柴油的方法，具有以下步骤①以十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量为30％至80％的生物柴油粗品为原料，对该生物柴油粗品预热；②将步骤①预热后的生物柴油粗品进行脱气处理，而脱除原料中的包括水份、甲醇在内的低沸点物质；③将步骤②脱气处理后的物料加热，然后在分馏塔中进行真空分馏处理，从塔顶分离出小于十八碳的脂肪酸甲酯组份；④将分馏塔的塔底产品冷却，而得到十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量大于90％的高质量生物柴油。
2.根据权利要求1所述的获取高质量生物柴油的方法，其特征在于步骤①中对生物柴油粗品的预热为在板式换热器中以蒸汽为介质进行预热；步骤②中的脱气处理是在填料式脱气闪蒸塔中进行；步骤③中对脱气处理后的物料的加热为在螺旋板式换热器中以导热油为介质进行加热，分馏塔为外加热循环式填料分馏塔；步骤④中塔底产品的冷却是在换热器中冷却。
3.根据权利要求2所述的获取高质量生物柴油的方法，其特征在于步骤②中脱气处理的温度为65℃至95℃，填料式脱气闪蒸塔中真空度为0.004MPa至0.006MPa；步骤③中的分馏温度为140℃至165℃，分馏塔中真空度为133Pa至400Pa。
4.一种获取高质量生物柴油的方法，具有以下步骤①以十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量为30％至80％的生物柴油粗品为原料，对该生物柴油粗品预热；②将步骤①预热后的生物柴油粗品进行脱气处理，而脱除原料中的包括水份、甲醇在内的低沸点物质；③将步骤②脱气处理后的物料加热，然后在第I分馏塔中进行第一次分馏处理，从塔顶分离出小于十八碳的脂肪酸甲酯组份；④第I分馏塔的塔底产品进入第II分馏塔中进行第二次分馏处理，从塔底分离出大于十八碳的脂肪酸甲酯组份；⑤将第II分馏塔的塔顶产品冷凝，而得到十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量大于90％的高质量的生物柴油。
5.根据权利要求4所述的获取高质量生物柴油的方法，其特征在于步骤①中对生物柴油粗品的预热为在板式换热器中以蒸汽为介质进行预热；步骤②中的脱气处理是在填料式脱气闪蒸塔中进行；步骤③中对脱气处理后的生物柴油粗品的加热为在螺旋板式换热器中以导热油为介质进行加热，第I分馏塔为外加热循环式填料分馏塔；步骤④中第II分馏塔为外加热循环式填料分馏塔；步骤⑤中塔顶产品的冷凝是在冷凝器中冷凝。
6.根据权利要求5所述的获取高质量生物柴油的方法，其特征在于步骤②中脱气处理的温度为65℃至95℃，填料式脱气闪蒸塔中真空度为0.004MPa至0.006MPa；步骤③中第I分馏塔中的真空度为133Pa至280Pa时，分馏温度为140℃至155℃，第I分馏塔中的真空度为280Pa至400Pa时，分馏温度为155℃至165℃；步骤④中第II分馏塔中的真空度为133Pa至280Pa时，分馏温度为165℃至175℃，第II分馏塔中的真空度为280Pa至400Pa时，分馏温度为175℃至185℃。
全文摘要
本发明涉及一种生物质燃料的生产方法，尤其涉及一种获取高质量生物柴油的方法。本发明的方法是以各种动植物油脂和各种废弃油脂制取的、十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量为30％至80％的生物柴油粗品为原料，根据十八碳脂肪酸甲酯组份和非十八碳脂肪酸甲酯组份在沸点上的差别，采用真空分馏的方法，获取十八碳脂肪酸甲酯组份重量百分含量大于90％的生物柴油。本发明的方法无须对作为生产原料使用的生物柴油粗品的品质进行选择，不使用化学药品，不产生废弃物，对环境没有污染，生产成本低，效率高，是一种非常环保的生产方法。
文档编号C10G3/00GK1908123SQ20061011232
公开日2007年2月7日 申请日期2006年9月1日 优先权日2006年9月1日
发明者周斌 申请人:周斌