专利名称：一种生物柴油的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种生物柴油的生产方法，特别是采用价格低廉的地沟油为原料生产生物柴油。
背景技术：
地沟油实际上是一个泛指的概念，是人们在生活中对于各类劣质油的通称。通俗地讲，地沟油可分为以下几类一是狭义的地沟油，即将下水道中的油腻漂浮物或者将宾馆、酒楼的剩饭、剩菜(通称泔水)经过简单加工、提炼出的油；二是劣质猪肉、猪内脏、猪皮加工以及提炼后产出的油；三是用于油炸食品的油使用次数超过规定要求后，再被重复使用或往其中添加一些新油后重新使用的油。
地沟油要炼成合格的生物柴油需要去除机械杂质和胶质，采用化学法工艺需酯化、脱醇、蒸馏提纯等过程。油脂中的机械杂质可以通过简单过滤去除，而胶质因与油脂互溶，简单过滤根本无法去除，一般采用酸水化脱胶，或用磷酸或用浓硫酸或用草酸，用量在1-5％。由于无机酸和草酸的用量较大，对设备腐蚀严重，随废水排出后对环境造成新的污染；地沟油的甲酯化因其酸值都在40以上，采用化学法生产需预酯化再醇解，该工艺步骤多、时间长、能耗高、甲醇损耗大；为了获得达到标准的生物柴油一般还需蒸馏提纯，不论采用哪种蒸馏方式其得率都在85％以下(对地沟油而言)。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种工艺简单、可靠、收得率高、生产成本低、节约能源、对环境友好，适于大规模工业化生产的生产工艺。
本发明的目的是通过下述方式实现的本发明的工艺步骤包括a、脱胶加入阳离子聚丙烯酰氨脱胶后，再真空脱水得脱胶毛油；b、脂酸分离将脱水毛油预热，再进入蒸馏塔，游离的脂肪酸与蒸汽共同蒸出，蒸馏塔塔底物为油脂，蒸馏出来的脂肪酸通过预热脱水毛油来进行换热；c、分类酯化①将b步得到的油脂加入甲醇钠和甲醇进行酯化反应；反应结束后静止沉淀，将下层甘油甲醇溶液放出，上层甲酯送至介电重力场脱色除杂；②将经过换热处理的蒸馏脂肪酸在融化状态下，进行酯化反应，当脂肪酸的酸值降到1以下结束反应，中和、脱醇；脱醇后的甲酯水洗，甲酯PH值中性时经真空脱水，脱水后的甲酯泵送至介电重力场脱色除杂；d、脱色除杂在800-1500V电压下，通过高介电材料诱导微米级的脂溶性色素和微米级的固体杂质向底部聚集、长大、沉降，上部清液则泵至成品罐。
所述的a步中地沟油升温到60-70℃时，加入占地沟油质量的0.1-0.5‰阳离子聚丙烯酰氨脱胶。
所述的b步中蒸馏塔控制残压0.22～0.87kPa，温度为230～260℃，通入0.4～0.6MPa蒸汽。
所述的b步中蒸馏出来的脂肪酸用来预热脱水毛油来进行换热，当蒸馏出来的脂肪酸温度降至80-100℃时，一部分送到捕集器来捕集其它蒸馏出来的脂肪酸，一部分送到储存罐储存。
所述的c①步中，所得油脂在温度55-65℃、压力0.2MPa下进行酯化反应。
所述的c①步中，酯化反应结束后静止沉淀，由于甘油、甲酯比重相差较大，在釜内很快分成上下两层，当物料温度降至38-42℃时，将下层甘油甲醇溶液放出，送入升膜蒸发器除去甲醇，甲醇回收利用，甘油水送至甘油车间处理，上层甲酯泵至介电重力场脱色除杂。
所述的c②步中，加入甲醇和浓硫酸，温度60-75℃下进行酯化反应，本酯化釜带醇塔，边酯化边脱水，回流甲醇进循环泵入口，经循环泵强制混合，加快了酯化反应。
在d步中，在安装了高介电材料钛酸钡的介电重力场容器中，将电压升至800-1500V，使微米级的脂溶性色素和微米级的固体杂质与生物柴油分离，脂溶性色素一次分离率达90％以上，微粒杂质去除率达99.5％以上，成品损耗为1％，无废液废气排放。
本发明的发明人对生产生物柴油的工艺流程进行一次很好地改进，不再是简单地酸水化脱胶，脱胶的工艺更合理，更有利于符合环保的要求。并在脂酸分离的过程中，充分利用蒸馏出的脂肪酸的余热来预热前步所得的脱水毛油，节约了能源。脱色除杂过程也更环保，脱色效果更好，更彻底。因而本发明的工艺流程相对于现有技术更符合现代环保，节约能源的要求，且成品率高，生产成本低。
本发明的方法还具有工艺简单、可靠，酯化速度快的特点，平均反应5小时即可结束，酸值可降至1mgKOH/g以下，脂肪酸转化率高达95％以上，成品收得率为92％，甲醇消耗125kg/吨成品以下，生产成本低，对环境不会造成新的污染，适于大规模工业化生产。
本发明的具体的制备工艺步骤为a、脱胶，将地沟油输入脱胶罐，升温到60-70℃，加入油脂量的0.1-0.5‰阳离子聚丙烯酰氨(先调成6‰水溶液)、搅拌、保温静止沉淀6-12小时、放掉底层胶质溶液，再真空脱水得脱胶毛油。
b、脂酸分离，再将脱水毛油用泵输进换热器预热、脱气进入脱酸塔，残压维持在0.22～0.87kPa，温度为230～260℃，并通入0.4～0.6MPa蒸汽，游离酸与蒸汽共同蒸出，蒸馏出来的脂肪酸用来预热脱水毛油，当蒸馏出来的脂肪酸温度降至80-100℃时，一部分用泵打到捕集器来捕集其它蒸馏出来的脂肪酸，一部分打到储存罐储存。毛油的净损失约在0.1～0.7％，得到的油脂酸值1以下，蒸馏的脂肪酸的酸值180以上。
c、分类酯化①将酸值在1以下的油脂泵入酯化釜，加入甲醇钠和甲醇、温度55-65℃、压力0.2MPa下进行醇解反应。反应结束后静止沉淀，由于甘油、甲酯比重相差较大，在釜内很快分成上下两层，当物料温度降至40℃时，将下层甘油甲醇溶液放出，泵入升膜蒸发器除去甲醇，甲醇回收利用，甘油水送至甘油车间处理，上层甲酯泵至介电重力场脱色除杂；②将酸值在180以上的蒸馏脂肪酸在融化状态下泵入酯化釜，加入甲醇和浓硫酸，温度60-75℃下进行酯化反应，本酯化釜带醇塔，边酯化边脱水，回流甲醇进循环泵入口，经循环泵强制混合，加快了酯化反应。当酸值降到1以下结束反应，中和、脱醇。脱醇后的甲酯泵至水洗罐水洗，甲酯PH值中性时经真空脱水。脱水后的甲酯泵至介电重力场脱色除杂。
d、脱色除杂，在800-1500V电压下，通过高介电材料钛酸钡诱导微米级的脂溶性色素和微米级的固体杂质向底部聚集、长大、沉降，上部清液则泵至成品罐。
本发明的工艺特点为1，阳离子聚丙烯酰氨脱胶技术。带正电荷的高分子材料对带负电荷的粒子有强烈的中和作用，地沟油中含有大量的带负电荷的胶质，阳离子聚丙烯酰氨具有中和、缠绕作用，能将油中90％以上的胶质脱出。与常规方法相比独显其无腐蚀、无污染、成本低等特点。2，本发明具有低能耗分离的特点——一般原料产品采用蒸馏分离时，粗品需用蒸气或导热油预热，成品需用冷却水冷却，耗用大量能源。而自身捕集技术——即用成品来预热粗品、将被冷却的成品再反过来捕集新鲜成品，避免了使用冷却水，减少预热能源1/2以上，分离环节总节能达2/3左右。3，本发明将介电重力场脱色除杂技术很好地结合到本发明的工艺中。当两种物质间介电常数相差10倍以上时(ξ1ξ2)，它们在非均匀介电重力场中不同部位处所受的介电场力Fd相差100到150倍。微粒由于受力的不同，必然会向某一个特定的方向运动，逐渐聚集长大，从而能够将它与其它介质分离。使用本发明的工艺方法脱色除杂具有可将脂溶性色素一次分离率达90％以上，微粒杂质去除率达99.5％以上，成品损耗为1％，无废液废气排放。摆脱了以前的化学法成本较高，而用活性白土或活性碳为吸附剂脱色时，损耗大，废渣多，对环境有一定的污染的情况。
具体实施例方式
本发明的实施例旨在说明本发明而不是对本发明进一步的限定。
实施例1，脱胶泵入15吨毛油于脱胶罐，加热至60-70℃，将6‰阳离子聚丙烯酰氨水溶液250-1250kg倒入，搅拌2小时，然后静止8小时，将底层胶质溶液放掉(废水进隔油池处理)。上层毛油再加热到100℃，倒入250kg饱和盐水，搅拌1小时，静止8小时，再将底层水溶液放掉(废水进隔油池处理)。把脱胶后的毛油用泵打至真空干燥罐脱水，脱水后的毛油用泵输进换热器预热。
2，脂酸分离将脱水毛油用泵输进换热器1、2、3至蒸馏塔(换热器1、2为成品油预热，换热器3为导热油预热)，在真空度0.22～0.87kPa，温度为230～260℃，并通入0.4～0.6MPa蒸汽下将毛油中的游离脂肪酸蒸出，蒸馏脂肪酸在换热器1、2中被冷却至80-100℃，一部分用泵打到捕集器来捕集其它蒸馏出来的脂肪酸，一部分打到储存罐储存。蒸馏脂肪酸的酸值保证在180以上。塔底物为油脂，酸值在1以下。
3，分类酯化将酸值在1以下的油脂16吨泵入酯化釜，加入4吨5％甲醇钠甲醇溶液，温度55-65℃，压力0.3Mp以下，反应2.5小时，取样、色谱分析油脂转化为脂肪酸甲酯达95％以上即停止反应，反应结束后立即将釜中物料泵入沉淀罐，静止分层。将下层甘油甲醇溶液放出，泵入升膜蒸发器除去甲醇，甲醇回收利用，甘油水送至甘油车间处理，上层甲酯泵至介电重力场脱色除杂；将酸值180以上的脂肪酸14吨泵入酯化釜，加入6吨甲醇、200kg浓硫酸，温度60-75℃，反应6-8小时，新Henkel生产流程，醇塔脱水，回流甲醇经循环泵与物料强制混合，取样分析酸值1以下停止反应，纯碱中和至PH值6.5。升温脱醇，110℃停止脱醇，将脱醇后的甲酯泵至水洗罐水洗，甲酯PH值中性时经真空脱水。脱水后的甲酯泵至介电重力场脱色除杂。
4，脱色在800-1500伏电压下，通过高介电材料钛酸钡诱导微米级的脂溶性色素和微米级的固体杂质向底部聚集、长大、沉降。1小时后上部清夜可泵至成品罐。再泵入待脱色甲酯，周始循环，待底部色素粘稠时，将粘稠液排出，甲酯总损耗率1％。
本发明方法生产的生物柴油收得率为92％以上，甲醇耗125kg/吨生物柴油，能耗(含煤、电)280元/吨生物柴油，甲酯转化率95％以上。生物柴油酸值1以下，色泽1以下，密度8.6-8.9，冷滤点2℃，凝点0℃，十六烷值49至52，闪点110-160℃，完全符合石化零号柴油标准。
权利要求
1.一种生物柴油的生产方法，其特征在于工艺步骤包括a、脱胶加入阳离子聚丙烯酰氨脱胶后，再真空脱水得脱胶毛油；b、脂酸分离将脱水毛油预热，再进入蒸馏塔，游离的脂肪酸与蒸汽共同蒸出，蒸馏塔塔底物为油脂，蒸馏出来的脂肪酸通过预热脱水毛油来进行换热；c、分类酯化①将b步得到的油脂加入甲醇钠和甲醇进行酯化反应；反应结束后静止沉淀，将下层甘油甲醇溶液放出，上层甲酯送至介电重力场脱色除杂；②将经过换热处理的蒸馏脂肪酸在融化状态下，进行酯化反应，当脂肪酸的酸值降到1以下结束反应，中和、脱醇；脱醇后的甲酯水洗，甲酯PH值中性时经真空脱水，脱水后的甲酯泵送至介电重力场脱色除杂；d、脱色除杂在800-1500V电压下，通过高介电材料诱导微米级的脂溶性色素和微米级的固体杂质向底部聚集、长大、沉降，上部清液则泵至成品罐。
2.根据权利要求1所述的一种生物柴油的生产方法，其特征在于所述的a步中地沟油升温到60-70℃时，加入占地沟油质量的0.1-0.5‰阳离子聚丙烯酰氨脱胶。
3.根据权利要求1所述的一种生物柴油的生产方法，其特征在于所述的b步中蒸馏塔控制残压0.22～0.87kPa，温度为230～260℃，通入0.4～0.6MPa蒸汽。
4.根据权利要求1所述的一种生物柴油的生产方法，其特征在于所述的b步中蒸馏出来的脂肪酸用来预热脱水毛油来进行换热，当蒸馏出来的脂肪酸温度降至80-100℃时，一部分送到捕集器来捕集其它蒸馏出来的脂肪酸，一部分送到储存罐储存。
5.根据权利要求1所述的一种生物柴油的生产方法，其特征在于所述的c①步中，所得油脂在温度55-65℃、压力0.2MPa下进行酯化反应。
6.根据权利要求1所述的一种生物柴油的生产方法，其特征在于所述的c①步中，酯化反应结束后静止沉淀，由于甘油、甲酯比重相差较大，在釜内很快分成上下两层，当物料温度降至38-42℃时，将下层甘油甲醇溶液放出，送入升膜蒸发器除去甲醇，甲醇回收利用，甘油水送至甘油车间处理，上层甲酯泵至介电重力场脱色除杂。
7.根据权利要求1所述的一种生物柴油的生产方法，其特征在于所述的c②步中，将经过换热处理的蒸馏脂肪酸在融化状态下，加入甲醇和浓硫酸，温度60-75℃下进行酯化反应，本酯化釜带醇塔，边酯化边脱水，回流甲醇进循环泵入口，经循环泵强制混合，加快酯化反应。
全文摘要
一种生物柴油的生产方法，工艺步骤包括a、脱胶加入地沟油质量的0.1－0.5‰阳离子聚丙烯酰氨脱胶后，再真空脱水得脱胶毛油；b、脂酸分离将脱水毛油预热，再进入蒸馏塔，游离的脂肪酸与蒸汽共同蒸出，蒸馏塔塔底物为油脂，蒸馏出来的脂肪酸通过预热脱水毛油来进行换热；c、分类酯化；d、脱色除杂，通过高介电材料诱导微米级的脂溶性色素和微米级的固体杂质向底部聚集、长大、沉降，上部清液则泵至成品罐。本发明是一种工艺简单、可靠、收得率高、生产成本低、节约能源、对环境友好，适于大规模工业化生产的生产工艺。
文档编号C10G3/00GK101029244SQ20071003468
公开日2007年9月5日 申请日期2007年4月6日 优先权日2007年4月6日
发明者廖斌 申请人:廖斌