专利名称：一种生产生物柴油的环保工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于术生物柴油技术领域，具体涉及一种利用脂肪酸生产 生物柴油的环保工艺。
二、背景技术 .
近年来随着石油价格的飙升、能源紧缺、石油资源的日益枯竭和 人们环保意识的提高，生物柴油的研究和发展受到广泛关注。生物柴 油是指用脂肪酸为原料制取的液体燃料，在总发热量、低温流动性、 储存安定性、燃烧性能、橡胶相容性及环保等方面均接近或高于普通 柴油，可满足高档车辆及装备的使用要求。目前，生物柴油的生产方 法均为酯交换法。但该方法在生产过程中存在如下不足1、污染排 放量大该方法酯化过程后的硫酸、酯化水、醇及油混合液无法有效 处理，大部分都直接排放，造成环境污染；2、酯化速度慢，酯化率 低由于无法解决逆向反应问题，使得酯化产生的水不能及时排除， 造成酯化时间长达6小时左右。同时，高温蒸馏还会造成二次氧化，
极大地降低了酯化率，实际生产中酯化率只有80%—90%之间，难以
达到国家BD100标准要求；3、能源消耗大由于采用高温酯化及高 温蒸馏，能源消耗巨大，生产1吨生物柴油用煤量高达200千克以上； 4、产量低由于现有的生产方法都是间竭式或半间歇式的，无法形
成连续大规模作业，连续产出能力较差，产量较低，日产量只有10
—30吨，难以满足要求；5、凝点高目前生产的生物柴油由于含蜡
量多，凝点较高， 一般都在5—15。C之间，根本无法作为实用性柴油
4使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种污染排放量小、酯化率高、能源消耗小、 产量高、凝点低的生产生物柴油的环保工艺。
为实现上述目的，本发明采有的技术方案为该工艺包括如下单
元
1) 原料准备将加热到50—60°C、酸值为.190—210mgkoh/g的 脂肪酸、无水甲醇酯化剂及质量浓度为98%以上的硫酸催化剂，按照 80—85: 10—20: l—2的质量比在管式静态混合器内混合；
2) 预酯化将上步混合物料送入反应釜，在反应条件60—70 'C温度、压力《4Mpa及60—100转/分钟的转速搅拌下，进行30分 钟酯化反应，反应后产物进入液态分离罐进行分离，得上层酸值为 60—70mgkoh/g的物料。按此步骤操作第三次时就可形成流水作业；
3) 精酯化将上步得到物料，重复进行步骤2，得酸值为3— 6mgkoh/g的物料；
4) 洗涤除硫酯化向上步所得物料中加入物料质量10—20%的 甲醇洗涤剂，经静态混合器混合后，送入第一卧式洗涤酯化器，在 60—70'C温度、压力《4Mpa的反应条件下，液时空速30分钟后，送 入液态分离罐进行分离，将得到的上层物料再送入第二卧式洗涤酯化 器重复上述操作，得到粗甲酯。整个洗涤过程是在震荡进料泵作用下， 依靠管内的塔盘阻力完成的，使物料得到充分的洗涤酯化；
5) 精甲酯分离将上步经洗涤的粗甲酯加入刮板蒸发器内，在 130—14(TC的温度下进行蒸馏，分离出的气相甲醇及微量水蒸汽经冷凝后，作为酯化剂及洗涤剂重复使用。分离出的液相为酸值为0.3_
0.7mgkoh/g、凝点为5—15"的精甲酯;
6) 低温降凝将上步所得精甲酯送入套管结晶器，使油中所含
蜡结晶析出，再用全自动搾滤机将蜡结晶体去除，除去3%—6%的蜡后，即得凝点为-5—-25°0的甲酯。上述的结晶过程应在缓慢的速度下进行，以便形成较大的结晶体，避免微小蜡粒堵塞滤孔隙，从而提高过滤速度；
7) 废气回收在所有含甲醇蒸发气的容器顶部，均安装经管线并联的自动排气阀，用于收集的废气，并将收集的废气冷却成液体后，送入甲醇精馏塔分离提纯，所得甲醇重复使用；
8) 废液处理将预酯化、精酯化液态分离罐分离出的下层混合液，送入液态分离罐进行分离，所得上层废油脂用废油脂质量10—30%的甲醇洗涤后，蒸出甲醇后作为锅炉燃料，为本工艺提供60—70"的热水及130—14(TC的水蒸汽。所得下层硫酸、甲醇及酯化水混合液，送入刮板蒸发器在130—14(TC下进行蒸馏，分离出的气相甲醇及水蒸汽送入甲醇精馏塔分离提纯后，所得甲醇重复使用，所得水作为工业用水使用；分离出的液相硫酸作为催化剂重复使用。如硫酸中含有沉淀可用甲醇进行置换清除。.-
上述步骤1中所述的脂肪酸为动、植物下角料生产的脂肪酸。本发明工艺具有如下优点
1、节能减排本工艺甩60—7(TC的热水作为酯化、洗涤热能，用130—14(TC的水蒸汽作为蒸馏分离热能，极大的减少了能源的消耗，每生产1吨生物柴油只需燃油5—10千克。同时，产生的废气和废液经废气回收及废液处理单元得到分离提纯，并投入到工艺中重复使用，不但减少了污染排放量，保护了环境，而且还减少了原料投入，
降低了原料成本，每生产.1吨生物柴油可节省硫酸20—40千克，甲醇100—300千克。
.2、酯化速度快，.酯化率高采用两段酯化，并通过液态分离罐及时分离影响酯化的含水混合液，避免了逆向反应的发生，使酯化时间由过去的6小时以上降至1小时左右，极大的提高了酯化速度；同时，本工艺采用甲醇作为洗涤剂进行两次洗涤，解决了用水洗涤造成的酸值回升问题，使酯化更加彻底。采用低温蒸馏又避免了二次氧化
和加工损耗的发生，酯化率可达98%以上。
3、 提高了产量本工艺各单元紧凑，流程合理，可实现连续大
规模流水生产，提高了产量，日生产能力可达300吨以上。
4、 生物柴油凝点低使用套管结晶器及全自动榨滤机对生产的
生物柴油中的蜡进行清除，使含蜡量得到有效降低，除去3%—6%的蜡后，即得凝点为-5—-25。C的实用性生物柴油。具体实施例方式
实施例一:
1、 原料准备将加热到50—60°C、酸值为195mgkoh/g的棕榈脂肪酸、无水甲醇酯化剂及质量浓度为98%以上的硫酸催化剂，按照
83: 15: 2的质量比在管式静态混合器混合；
2、 预酯化将上步混合物料送入反应釜，在反应条件65'C温度、压力3Mpa及60转/分钟的转速搅拌下，进行30分钟酯化反应，反应后产物进入液态分离罐进行分离，得上层物料-,3、 精酯化将上步得到物料，重复进行步骤2，得酸值为
3.4mgkoh/g的物料；
4、 洗涤除硫酯化向上步所得物料中加入物料质量10%的甲醇
洗涤剂，经静态混合s器混合后，送入第一卧式洗涤酯化器，在65°C 温度、.压力4Mpa的反应条件下，液时空速30分钟后，送入液态分 离罐进行分离，将得到的上层物料再送入第二卧式洗涤酯化器重复上 述操作，得到粗甲酯。
.5、精甲酯分离将上步经洗涤的粗甲酯加入刮板蒸发器内，在 130°C的温度下进行蒸馏，分离出的气相甲醇及微量水蒸汽经冷凝后， 作为酯化剂及洗涤剂重复使用。分离出的液相为酸值为0.31mgkoh/g、 凝点为15"C的精甲酯；
6、 低温降凝将上歩所得精甲酯送入套管结晶器，使油中所含 蜡结晶析出，再用全自动榨滤机将蜡结晶体去除，除去6%的蜡后，
即得凝点为-5。C的甲酯；
7、 废气回收在所有含甲醇蒸发气的容器顶部，均安装经管线
并联的自动排气阀，用于收集的废气，并将收集的废气冷却成液体后，
送入甲醇精馏塔分离提纯，所得甲醇重复使用；
8、 废液处理将预酯化、精酯化液态分离罐分离出的下层混合
液，送入液态分离罐进行分离，所得上层废油脂用废油脂质量20%
的甲醇洗涤，蒸出甲醇后作为锅炉燃料。所得下层硫酸、甲醇及酯化
水混合液，送入刮板蒸发器在13(TC下进行蒸馏，分离出的气相甲醇 及水蒸汽送入甲醇精馏塔分离提纯后，所得甲醇重复使用；分离出的 液相硫酸作为催化剂重复使用。实施例二
1、 原料准备将加热到50—60°C、酸值为210mgkoh/g的棉籽脂 肪酸、无水甲醇酯化剂及质量浓度为98%以上的硫酸催化剂，按照
.84: 15: 1的质量比在管式静态混合器混合；
2、 预酯化将上步混合物料送入反应釜，在反应条件65"C温
度、压力3Mpa及60转/分钟的转速搅拌下，进行30分钟酯化反应， 反应后产物进入液态分离罐进行分离，得上层物料；
3、 精酯化将上歩所得物料，重复进行步骤2，得酸值为 4.5mgkoh/g的物料；
4、 洗涤除硫酯化向上步得到物料中加入物料质量10%的甲醇 洗涤剂，经静态混合器混合后，送入第一卧式洗涤酯化器，在65°C 温度、压力4Mpa的反应条件下，液时空速30分钟后，送入液态分 离罐进行分离，将得到的上层物料再送入第二卧式洗涤酯化器重复上 述操作，得到粗甲酯。
5、 精甲酯分离将上步经洗涤的粗甲酯加入刮板蒸发器内，在 130°C的温度下进行蒸馏，分离出的气相甲醇及微量水蒸汽经冷凝后， 作为酯化剂及洗涤剂重复使用。分离出的液相为酸值为0.46mgkoh/g、 凝点为5X:的精甲酯；
6、 低温降凝将上步所得精甲酯送入套管结晶器，使油中所含 蜡结晶析出，再用全自动榨滤机将蜡结晶体去除，除去4%的蜡后， 即得凝点为-25"的甲酯；
7、 废气回收在所有含甲醇蒸发气的容器顶部，均安装经管线
并联的自动排气阀，用于收集的废气，并将收集的废气冷却成液体后，
9送入甲醇精馏塔分离提纯，所得甲醇重复使用；
8、废液处理将预酯化、精酯化液态分离罐分离出的下层混合
液，送入液态分离罐进行分离，所得上层废油脂用废油脂质量20%
的甲醇洗涤，蒸出甲醇后作为锅炉燃料。所得下层硫酸、甲醇及酯化
水混合液，送入刮板蒸发器在13(TC下进行蒸馏，分离出的气相甲醇 及水蒸汽送入甲醇精馏塔分离提纯后，所得甲醇重复使用；分离出的 液相硫酸作为催化剂重复使用。
实施例三
1、 原料准备将加热到50—6(TC、酸值为203mgkoh/g的大豆脂 肪酸、无水甲醇酯化剂及质量浓度为98%以上的硫酸催化剂，按照
83.5: 15: 1.5的质量比在管式静态混合器混合；
2、 预酯化将上步混合物料送入反应釜，在反应条件65。C温
度、压力3Mpa及60转/分钟的转速搅拌下，进行30分钟酯化反应， 反应后产物进入液态分离罐进行分离，得上层物料；
3、 精酯化将上步所得物料，重复进行歩骤2，得酸值为 5.1mgkoh/g的物料；
4、 洗涤除硫酯化向上步得到物料中加入物料质量10%的甲醇
洗涤剂，经静态混合器混合后，送入第一卧式洗涤酯化器，在.65"C 温度、压力4Mpa的反应条件下，液时空速30分钟后，送入液态分 离罐进行分离，将得到的上层物料再送入第二卧式洗涤酯化器重复上 述操作，得到粗甲酯。
5、 精甲酯分离将上步经洗涤的粗甲酯加入刮板蒸发器内，在 130°C的温度下进行蒸馏，分离出的气相甲醇及微量水蒸汽经冷凝后，作为酯化剂及洗涤剂重复使用。分离出的液相为酸值为0.69mgkoh/g、 凝点为8。C的精甲酯；
6、 低温降凝将上步所得精甲酯送入套管结晶器，使油中所含 蜡结晶析出，再用全自动榨滤机将蜡结晶体去除，除去5%的蜡后，
即得凝点为-17。C的甲酯；
7、 废气回收在所有含甲醇蒸发气的容器顶部，均安装经管线
并联的自动排气阀，用于收集的废气，并将收集的废气冷却成液体后，
送入甲醇精馏塔分离提纯，所得甲醇重复使用；
8、 废液处理将预酯化、精酯化液态分离罐分离出的下层混合
液，送入液态分离罐进行分离，所得上层废甲脂用废甲脂质量20%
的甲醇洗涤，蒸出甲醇后作为锅炉燃料。所得下层硫酸、甲醇及酯化
水混合液，送入蒸发器在13(TC下进行蒸馏，分离出的气相甲醇及水 蒸汽送入甲醇精馏塔分离提纯后，所得甲醇重复使用；分离出的液相 硫酸作为催化剂重复使用。
ii
权利要求
1、一种生产生物柴油的环保工艺，其特征是包括如下单元1)原料准备将加热到50—60℃、酸值为190—210mgkoh/g的脂肪酸、无水甲醇酯化剂及质量浓度为98％以上的硫酸催化剂，按照80—85∶10—20∶1—2的质量比在管式静态混合器内混合；2)预酯化将上步混合物料送入反应釜，在反应条件60—70℃温度、压力≤4Mpa及60—100转/分钟的转速搅拌下，进行30分钟酯化反应，反应后产物进入液态分离罐进行分离，得上层酸值为60—70mgkoh/g的物料；3)精酯化将上步得到物料，重复进行步骤2，得酸值为3—6mgkoh/g的物料；4)洗涤除硫酯化向上步所得物料中加入物料质量10—20％的甲醇洗涤剂，经静态混合器混合后，送入第一卧式洗涤酯化器，在60—70℃温度、压力≤4Mpa的反应条件下，液时空速30分钟后，送入液态分离罐进行分离，将得到的上层物料再送入第二卧式洗涤酯化器重复上述操作，得到粗甲酯；5)精甲酯分离将上步经洗涤的粗甲酯加入刮板蒸发器内，在130—140℃的温度下进行蒸馏，分离出的气相甲醇及水蒸汽经冷凝后，作为酯化剂及洗涤剂重复使用，分离出的液相为酸值为0.3—0.7mgkoh/g、凝点为5—15℃的精甲酯；6)低温降凝将上步所得精甲酯送入套管结晶器，使油中所含蜡结晶析出，再用全自动榨滤机将蜡结晶体去除，除去3％—6％的蜡后，即得凝点为-5—-25℃的甲酯；7)废气回收在所有含甲醇蒸发气的容器顶部，均安装经管线并联的自动排气阀，用于收集的废气，并将收集的废气冷却成液体后，送入甲醇精馏塔分离提纯，所得甲醇重复使用；8)废液处理将预酯化、精酯化液态分离罐分离出的下层混合液，送入液态分离罐进行分离，所得上层废油脂用废油脂质量10—30％的甲醇洗涤后，蒸出甲醇后作为锅炉燃料，所得下层硫酸、甲醇及酯化水混合液，送入刮板蒸发器在130—140℃下进行蒸馏，分离出的气相甲醇及水蒸汽送入甲醇精馏塔分离提纯后，所得甲醇重复使用，分离出的液相硫酸作为催化剂重复使用。
2、根据权利要求1所述的一种生产生物柴油的环保工艺，其特征是所述的脂肪酸为动物或植物下角料生产的脂肪酸。
全文摘要
本发明公开了一种生产生物柴油的环保工艺，该工艺包括如下单元1)原料准备；2)预酯化；3)精酯化；4)洗涤除硫酯化；5)精甲酯分离；6)低温降凝；7)废气回收；8)废液处理。具有如下优点1.节能减排采用低温作为工艺热能，减少了能源的消耗。产生的废气、液经单元分离提纯后，可再投入到工艺中使用，减少了污染排放量。2.酯化速度快酯化率高；通过液态分离罐及时分离含水油脂，避免了逆向反应，使酯化时间降至1小时；解决了酸值回升问题，使酯化更加彻底，酯化率可达98％以上。3.提高了产量本发明各工艺紧凑，流程合理，可实现连续大规模流水生产。4.生物柴油凝点低使用套管结晶器及全自动榨滤机对生物柴油中的蜡进行有效清除，降低了凝点。
文档编号C10G3/00GK101486923SQ20091001031
公开日2009年7月22日 申请日期2009年2月5日 优先权日2009年2月5日
发明者迟洪军 申请人:迟洪军