专利名称：一种生产生物清洁燃料的方法
技术领域：
本发明涉及一种生产生物清洁燃料(BCF)的生产方法。
背景技术：
过去几年，有害气体排放及全球气候变暖已引起全世界广泛的关注，包括各国政 府及个人。解决该问题的方案之一是，近十几年所采用的生物质能源替代化石燃料，该方法 经认真研究后逐步得到应用。作为可替代轻质油的生物质能源，生物柴油燃料已引起广泛的关注。大豆是炼制 生物柴油燃料的主要原料。然而，在大多数大豆生产国，大豆不仅是主食，也可用作牲畜饲 料。因此，如果用大豆来炼制生物柴油燃料，必定会导致世界各国粮食的短缺，不仅大豆价 格会上涨，其他生活必需品价格也会上涨，这已然成为一个现实和道义上需要关注的问题。生物柴油燃料传统的生产方法是在动植物油或油脂中加入甲醇和碱性化合物，然 后在大约60 260°C的温度下进行该混合物的酯交换反应。传统的生物柴油燃料是通过棕 榈油、大豆油和食用过的食用油等的酯交换反应来制取的。比如采用棕榈油作为原料时，用 蒸汽来蒸(所谓的蒸煮法)油棕鲜果茎(以下简称为FFB)以制取其果实，然后通过提取和 清洗果实来获得原棕油，但此法成本较高，而且制取过程中产生的废水也是一大问题。另外，采用原棕油作为原料时，其生产的生物柴油燃料仅为生产原棕油所用油棕 果的20%。即使油棕果价格相对较低，但按这样的产量，成本还是高了些，为了使原棕油商 业化，其产量仍需增加。现有的生物柴油燃料的生产方法是通过酯交换，然而，油的酯交换已经完成，但却 没有进行热分解，因此会产生一些由质量引发的问题，例如生物柴油燃料在寒冷地区因其 粘度高、流点高、冷滤点(CFPP)高，使用难度亦较高，因此必须进行甘油分离程序，生产成 本也随之提高；还有环境问题，即分离出来的甘油造成了很大的浪费。采用动植物油生产柴油发动机或燃烧器使用的低酸值燃料，需在150 400°C下 进行热分解，在2 IOOMpa的压力下加水通过水解法分离甘油。另外，水被分离之后还需 在分解时产生的原料中加入乙醇再进行一次酯交换反应。从另一方面来说，在正常条件下热分解棕榈油等动物油或植物油时蜡馏分大量被 蒸馏以致很难制成该产品。此外，热分解产生的油具有强烈的气味和高酸值，因此需在短时 间内进行油着色。鉴于这些不争的事实，本发明的目的是提供一个从经济和技术上来说更好的生物 柴油燃料的制造方法。与现有方法相比，由于该法运用了预处理使之能够有效地生产一种 燃料油，其蜡馏分减少，并具有粘度低，流点低和冷滤点低的特点。这就是生物清洁燃料 (BCF)。
发明内容
本发明人发明了一种新方法。先将油棕鲜果、油棕鲜果茎和麻枫树果等原料送入加热室加热至90 150°C，并在加热室内与可溶于甘油的碱性化合物混合，直至其含水量 降至10%以下。将原料输送至压力机进行油和固体混合物的分离，然后分离或提炼出的油 进入加热炉加热至300 550°C，以获得无甘油的生物清洁燃料，此为热解法。因为该过程 不会产生甘油，所以无需进行甘油分离。再者，亦不会产生石蜡，因此最终获得的生物清洁 燃料特点有粘度低流点低(15°C)氧化稳定性高减少热分解过程所需时间如上所述，本发明人采用热分解法来完成此种新的生物清洁燃料的生产方法。是一种生物清洁燃料的生产方法，燃料油在300_550°C的高温下通过热分解获得； 混合物为碱性化合物和选自油棕鲜果、油棕鲜果茎、麻枫树果和食用过的动植物油所制成 的油之一。所述油至少是由油棕鲜果、油棕鲜果茎和麻枫树果所制成的油之一。所述油直接来自油棕鲜果茎，无需预制准备。所述碱性化合物油可溶于甘油。所述油与碱性化合物的质量比系100 0-15)。为了进一步说明，本发明还提供了以下1 7点程序说明第一步是将油棕鲜果、油棕鲜果茎和麻枫树果的果实用压碎机或切碎机压碎或切 碎至5 30mmo第二步是在90 150°C的加热室内将压碎或切碎后的原料与可溶于甘油的碱性 化合物混合，直至其含水量降至10%以下。第三步是把原料输送至液压机或压力机并将油从油和固体混合物中分离出来。第四步是油混合物经加热炉加热到300 550°C以产出无甘油的生物清洁燃料， 此为热分解法。生物清洁燃料的生产方法遵循所述1 4点，由油棕鲜果、油棕鲜果茎和麻枫树果 的果实所制成。使用以上1 4点所述的可溶于甘油的碱性化合物。步骤一至步骤六所述的碱性化合物作为原料，并用混合物的2 15%作为催化 剂。与现有方法相比，本发明中所述的生物清洁燃料的生产方法，由于运用了预处理 使之能够有效地生产一种燃料油，其蜡馏分减少，并具有粘度低，流点低和冷滤点低的特点ο本发明的目的是为生产生物清洁燃烧提供一种方法，其特征是燃料油在300 550°C的高温下通过热分解获得；混合物为碱性化合物和选自油棕鲜果、油棕鲜果茎、麻枫 树果和食用过的动植物油所制成的油之一。
所述油直接来自油棕鲜果茎，无需预制准备。是所述碱性化合物油可溶于甘油。该燃料具有粘度低，流点低和氧化稳定性高的特点。
本发明的目的是提供生产一种生物清洁燃料的方法，包括以下四个步骤(1)压碎或切碎果实；(2)将压碎或切碎的果实与一种碱性化合物混合；(3)将油与固体的混合物进行分离(4)对油混合物进行加热。
图1 系概念图，表明了此项发明中生物清洁燃料的生产方法所采用的首选设备 机组。图2 表明了例2中所产生的中油的气相色谱分析的结果。图3 表明了轻油气相色谱分析的结果。
具体实施例方式本发明采用所述新方法将油棕鲜果、油棕鲜果茎和麻枫树果制成生物清洁燃料。 先用压碎机或切碎机压碎或切碎果实，再送入加热室加热至90 150°C，并与可溶于甘油 的碱性化合物混合，直至其含水量降至10%以下。再用液压机或压力机将液体油从油和固 体混合物中分离出来，然后分离或提炼出的油进入加热炉加热至300 550°C，并用热解法 获得最终的无甘油、无石蜡的生物清洁燃料。本发明可产出高品质的生物清洁燃料，该燃料流点低，为_15°C，世界上大多数寒 冷国家也可以使用。上文多次提及的油棕果茎为油棕鲜果茎，棕榈树上通常获得的即是这种油棕鲜果 茎。采用蒸汽来蒸油棕鲜果茎以制取其果实，然后通过提取和清洗果实来获得原棕油。通 过此发明中的生产方法，油棕鲜果茎可通过热分解直接获得。或者，油棕鲜果茎在进入热分 解系统之前也可先将其压碎或切碎。采用现有的生物柴油燃料的生产方法处理油棕鲜果茎时需要大量的氧气和冷凝 水。因此，传统的废水处理方法很难处理好废水，会造成很多环境问题，废水处理成本也随 之上升。另外，特别是在采用油棕鲜果茎的情况下，本发明的生产方法，由于无需进行油棕 鲜果茎或棕榈油的预处理，很大程度上降低了成本，并且由于该过程中没有产生废水，对环 境也是非常有利的。再者，热解法中使用油棕鲜果茎或压碎或切碎的油棕鲜果茎，以前在处理油棕鲜 果茎或油时被丢弃部分中的油还可以再次利用，从而大大地提高了燃料的产量。本发明在生产过程中不允许形成蜡或甘油，这个重要因素从很大程度上提高了成 品的质量。所述碱性化合物中，可以使用氢氧化物，碳酸盐，硫酸盐，商化物和酰胺，但为了有 效地减少蜡馏分，最好是使用碱金属或碱土金属氢氧化物。此外，为了有效地减少蜡馏分，最好是使用可溶于甘油的碱性化合物，可以用氢氧 化钠，氢氧化钾，氢氧化钙或这三种的混合物等等。本发明的生产方法中，所述油与碱性化合物的质量比可取100 2-15，或者最好5是100 5-10。所添加的碱性化合物如果是在这个范围之内的话，还可以进一步减少蜡馏 分。本发明的生产方法中，所述油以与所述碱性化合物的混合物形式在300 550°C 或最好是350 550°C的高温下进行热分解。本发明的生产方法中，所述油的热分解通过提高所述反应温度来进行酯交换，可 以产生一种与现有生物柴油燃料相比，比重较小、粘度较低、流点较低和冷滤点较低的燃料 油。进行热分解的条件除了温度之外，没有其他任何特殊限制，但是压力最好在0 ^g/cm2，反应持续时间为1 6小时。蒸汽/气体中仍然含有少量蜡。因此需过滤蒸气/气体，含蜡的混合物可以返回 至加热炉进行热分解，直至蜡完全消失。原料经热分解后会在炉墙上形成结焦。为了防止结焦，需旋转炉膛内壁，因此，需 采用旋转式炉膛。为将重液转出系统，最好是在较高温度下蒸发油并添加分解催化剂。这种催化剂 会使该反应快于热分解反应，高沸点重质油的分解能力亦较强。经过酸处理的2 15%的 固体酸催化剂，如粘土(白土)和硅铝(未凝结)，可加入液体油中进行反应。所生成的残碳可用作高附加值原料，作为锅炉和其他热载体的活性炭或固体燃 料。在正常压力下热解反应堆的平均温度约为430 500°C。固体原料首先经过液压机或压力机分离，然后由夹套式加热螺旋输送机送出，接 着所有所述固体原料将被碳化。这就是活性炭的原材料。这个过程中产生的气体将返回到重油罐中进行分馏，最终产生的气体将用于电厂 柴油发电机进行发电。本发明的生产方法可以减少蜡馏分，将所述油和碱性化合物混合，然后在300 500°C的温度下对该混合物进行热分解，由此产生高品质燃料。另外，用此法制成的燃料油 是非常有用的，因为这种低粘度油处理起来很容易，而且由于其流点和冷滤点低，也可以在 寒冷地区使用。再者，与现有方法相比，本发明的生产方法，因在原料中加入了碱性化合物， 缩短了反应持续时间，具有更高的效率。本发明的生产方法，不仅有助于减少C02的排放量，还可以减少使用化石燃料。而 且，本发明中所使用的设备机组可以是集散型的，成本较低，并没有采用价格昂贵的催化剂 和高温高压加氢。本发明的生产方法中经热分解产生的油可分为轻油(沸点小于150°C )和中油 (沸点等于或高于150°C)。中油是主要产品，即生物清洁燃料。本发明的生产方法中所产 生的中油如表1，其十六烷值为63. 9，流点为15°C，冷滤点为-18°C和硫含量为百万分之二。 因此，它可以用作汽车、锅炉和发电机的燃料油，有效地防止了对大气造成污染。一般的植物油短期内质量就会变差。但是，本发明可以产生高品质的生物清洁燃 料，因为它是暴露在300 550°C的高温下进行热分解并经过汽化过程，所以不容易氧化。 棕榈果的碳化副产品因其高品质也可作为活性炭使用。本发明详解如上，也可以参照以下实例以便更好地理解，但以下实例只作说明，不限于本发明，除非另有特别说明。实施例一油棕鲜果茎作为原料图1为概念图，表明了此项发明中生物清洁燃料的生产方法所采用的首选设备机 组。将油棕鲜果茎输送至破碎机(1)，通过螺旋输送机C3)输送到加热室( 去。在催化 剂罐(17)中与碱性化合物混合，进入加热室加热至90 150°C，将其含水量降至10%。从 加热室蒸发出来的水由冷却风机进行冷却，并存于水箱03)内。离开加热室后，含水 量不足10%的碎果进入压力机(4)进行液体和固体的分离。油将进入受油罐(5)，再进入 加热炉(6)加热至450°C进行3 6个小时的热分解反应。热分解后，蒸汽将进入重油罐 (9)，再由重油气冷式冷凝器(8)冷却至350°C后进入中油罐(11)经气冷式冷凝器冷却至 150°C，再进入轻油罐(1 经气冷式冷凝器(1 冷却至30°C，最后轻油将存于轻油罐04) 内。这种轻油将用作电厂自用电发电机05)的燃料。其中的重油蜡将重新返还至加热炉 (6)重复热分解过程。中油是最终成品(BCF)，储存于生物清洁燃料成品罐06)内。热分 解后的气体将被用作煤气燃烧器(7)的燃料充分利用。压力机(4)的残留物将进入夹套式 加热螺旋输送机(14)烘干并储存于碳罐(16)内。其中(1)压碎机/切碎机、(2)加热室、(3)螺旋输送机、(4)液压机/压力机、(5)受 油罐、(6)加热炉、(7)煤气燃烧器、⑶重油气冷式冷凝器、(9)重油罐、(10)中油气冷式 冷凝器、(11)中油罐、(1 轻油罐气冷式冷凝器、(1 轻油罐、(14)夹套式加热螺旋输送 机、(15)风冷式螺旋输送机、(16)残碳存储罐、(17)催化剂罐、(18)冷风机、(19)冷风机、 (20)冷风机、(21)冷风机、(22)煤气罐、(23)水箱、(24)轻油罐、(25)发电机组、(26)生 物清洁燃料成品罐实施例2将20kg的油棕鲜果茎和2kg的钙(Ca)或氢氧化钙Ca (OH) 2放入催化剂罐48进 行热分解、溶剂萃取和蒸馏。在正常压力和370 505°C的温度下进行4个小时的热分解反 应以进行油蒸馏。由于采用油棕鲜果茎作为原料，蒸馏物和残渣中的含水量为38.0%，但只 有34. 0%油，14. 0%热分解后的气体和14. 0%的残留物。在热分解后流出的油中混入甲醇，除去含有杂质的甲醇层(采用溶剂萃取)。棕榈 油出来的热分解油含有碳5至25的最好。热分解油在低于150°C、高于150°C低于350°C、 高于350°C的温度下进行蒸馏分离。表1是高于150°C低于350°C的蒸馏物(中油)的分析结果。
权利要求
1.一种生物燃料的生产方法，包括以下四个步骤(1)压碎或切碎果实；(2)将压碎或切碎的果实与一种碱性化合物混合；(3)将油与固体的混合物进行分离；(4)对油混合物进行加热；其中，步骤(1)中的果实选自油棕鲜果、油棕鲜果茎或麻枫树果的任意一种或多种，步 骤(2)中的碱性化合物可溶于甘油，步骤C3)中的油混合物来自油棕鲜果、油棕鲜果茎或麻 枫树果的任意一种或多种。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征是碱性化合物来自氢氧化钠、氢氧化钾或 氢氧化钙的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的生产方法，其特征是需在90 150°C的温度下进行步骤 (2)中的混合，直至压碎或切碎的果实含水量降至10%以下。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征是步骤中的油在300 500°C的温度 范围内以与所述碱性化合物混合的形式进行热分解，压力为0 ^g/cm2，反应持续时间为 1 6个小时。
5.一种生物清洁燃料的生产方法，其生产流程的第一阶段是用压碎机或切碎机来压 碎或切碎油棕鲜果、油棕鲜果茎和麻枫树果的果实，并在90 150°C的加热室内与可溶于 甘油的碱性化合物混合，直至其含水量降至10%以下，接着，采用液压机或压力机来分离油 和固体的混合物，之后，油混合物经加热炉加热到300 550°C以产出无甘油的生物清洁燃 料。
6.根据权利要求5所述的生产方法，其特征是所述油至少是由油棕鲜果、油棕鲜果茎 和麻枫树果所制成的油之一，所述油由油棕鲜果、油棕鲜果茎和麻枫树果制成。
7.根据权利要求6所述的生产方法，其特征是所述碱性化合物可溶于甘油。
8.根据权利要求7所述的生产方法，其特征是所述油与碱性化合物的质量比系 100 (2-15)。
9.根据权利要求6所述的生产方法，其特征是所述选自油棕鲜果、油棕鲜果茎和麻枫 树果的原料压碎或切碎至5 30mm ；所述选自油棕鲜果、油棕鲜果茎和麻枫树果的原料在 加热室内加热并与可溶于甘油的碱性化合物混合以将含水量降至10%以下。
10.根据权利要求6所述的生产方法，其特征是所述选自油棕鲜果、油棕鲜果茎和麻枫 树果的原料系采用液压机或压力机将油从固体中分离出来；所述选自油棕鲜果、油棕鲜果 茎和麻枫树果的原料采用热解法经加热炉加热，对热分解产生的蒸汽或气体进行蒸馏。
全文摘要
本发明涉及一种生产生物清洁燃料的方法，与过去和现有的方法相比，该方法所制成的燃料具有粘度低，流点低和冷滤点低的特点，减少了蜡蒸馏，由于其提取率(收益率)高，经济上较有吸引力。该生产生物清洁燃料的方法，其特征是，燃料油在300～550℃的高温下进行热分解，混合物为碱性化合物和油棕鲜果、油棕鲜果茎或麻枫树果的油之一。
文档编号C11B1/04GK102041158SQ200910204858
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月15日 优先权日2009年10月15日
发明者滨田和宏 申请人:滨田和宏