一種地溝油、酸化油、廢動(dòng)植物油脂制備生物柴油的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種地溝油、酸化油、廢動(dòng)植物油脂制備生物柴油的方法，以地溝油、酸化油、廢動(dòng)植物油脂為主要原料，先經(jīng)過(guò)脫膠脫雜質(zhì)處理，再汽化分離出重油，然后利用催化裂解的化學(xué)分解反應(yīng)，將大分子的油脂通過(guò)催化裂解、分子重排、脫去羧基和氧元素等反應(yīng)機(jī)理，使動(dòng)植物油脂轉(zhuǎn)變成油品的烴類分子結(jié)構(gòu)組成、冷凝點(diǎn)，密度、粘度、十六烷值和辛烷值等技術(shù)指標(biāo)均合乎國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的汽油和柴油要求的生物柴油。本發(fā)明方法不僅適用范圍廣，為企業(yè)簡(jiǎn)化生產(chǎn)線、降低生產(chǎn)和管理成本提供了有力的技術(shù)支持，大大提高了生物柴油的技術(shù)水平，而且制備出的生物柴油質(zhì)量明顯優(yōu)于現(xiàn)有的生物柴油，具有相當(dāng)顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說(shuō)明】一種地溝油、酸化油、廢動(dòng)植物油脂制備生物柴油的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物能源【技術(shù)領(lǐng)域】，具體說(shuō)是一種地溝油、酸化油、廢動(dòng)植物油脂制備 生物柴油的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 生物柴油（Biodiesel)提煉的原料來(lái)自動(dòng)植物油，普遍用于拖拉機(jī)、卡車、船舶 等。它是指以油料作物如大豆、油菜、棉、棕櫚等，野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂 以及動(dòng)物油脂、餐飲垃圾油等為原料油通過(guò)催化裂解、酯交換等工藝制成的可代替石化柴 油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物質(zhì)能源的一種，它是生物質(zhì)利用熱裂解等技術(shù)得到 的一種長(zhǎng)鏈脂肪酸的單烷基酯。生物柴油是含氧量高的復(fù)雜有機(jī)成分的混合物，這些混合 物主要是一些分子量大的有機(jī)物，如：脂肪酸甲酯、十六烷烴、十八烷烴等。復(fù)合型生物柴油 是以廢棄的動(dòng)植物油、廢機(jī)油及煉油廠的副產(chǎn)品為原料，再加入催化劑，經(jīng)專用設(shè)備和特殊 工藝合成。
[0003] 目前，生產(chǎn)生物柴油的原料主要有地溝油、酸化油、混合脂肪酸、廢棄的植物和動(dòng) 物油脂等，根據(jù)不同的原料應(yīng)采用不同的工藝組合來(lái)生產(chǎn)生物柴油。比如：
[0004] 以地溝油為原料時(shí)，由于地溝油的水分大、雜質(zhì)含量多，酸值較高，酸值一般在 20mgK0H/g左右，一般采用堿法催化制備生物柴油，其工藝流程大致如圖1所示。
[0005] 以酸化油為原料時(shí)，由于酸化油的機(jī)械雜質(zhì)含量較大（如細(xì)白土顆粒），酸值一般 在80?160mgK0H/g左右，一般采用一步酸催化制備生物柴油，其工藝流程大致如圖2所 /_J、1 〇
[0006] 以廢棄的植物和動(dòng)物油脂為原料時(shí)，由于廢棄的植物和動(dòng)物油脂主要有廢煎炸 油、潲水油、廢牛羊油等，成分比較復(fù)雜，含有機(jī)械雜質(zhì)、蛋白質(zhì)、磷脂等混溶性雜質(zhì)及少量 的水分，酸值一般在20?80mgK0H/Kg左右，一般采用先酸催化后堿催化兩步法制備生物 柴油，其工藝流程大致如圖3所示。
[0007] 上述工藝互不通用，生產(chǎn)時(shí)需要將原料分門別類，再根據(jù)不同的原料采用相應(yīng)的 工藝和設(shè)備來(lái)生產(chǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)線繁冗，生產(chǎn)工藝繁雜，生產(chǎn)和管理成本高，且按照上述各個(gè) 工藝制得的生物柴油普遍質(zhì)量較差。目前還沒(méi)有一種能夠同時(shí)適用于地溝油、酸化油和廢 動(dòng)植物油脂的制備生物柴油的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了克服上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種地溝油、酸化油、廢動(dòng) 植物油脂制備生物柴油的方法，該方法可以采用地溝油、酸化油和廢動(dòng)植物油脂中的任意 一種或二種以上的混合物作為原料，制備出產(chǎn)品質(zhì)量明顯優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品的生物柴油。
[0009] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0010] 一種地溝油、酸化油、廢動(dòng)植物油脂制備生物柴油的方法，包括以下步驟：
[0011] 步驟1、將原料油加熱至70?90°C后加入以原料油質(zhì)量計(jì)為0. 05?0. 50%的磷 酸，保溫反應(yīng)30?90min，再加入70?90°C的以原料油質(zhì)量計(jì)為1?5%的水，保溫反應(yīng) 30?90min，然后靜置2?10小時(shí)后進(jìn)行離心分離；
[0012] 所述原料油選自地溝油、酸化油和廢動(dòng)植物油脂中的一種或二種以上。
[0013] 步驟2、將離心分離后得到的油脂加熱汽化，加熱溫度不超過(guò)390°C，得到油脂蒸 汽；
[0014] 步驟3、將油脂蒸汽催化裂解成含碳量為5?18的烴油，然后冷凝、靜置分層，得到 上層的混合油；
[0015] 步驟4、采用酸催化法對(duì)混合油進(jìn)行降酸值處理，其中，醇油摩爾比為1 : 1.5? 2. 1，酸性催化劑的用量以混合油質(zhì)量計(jì)為0. 5?3%，反應(yīng)溫度為65?70°C，反應(yīng)時(shí)間為 2?3小時(shí)，反應(yīng)完成后靜置分層，將上層的混合油分離出來(lái)加水洗滌，分層后分去水層，重 復(fù)洗滌過(guò)程直至水層的PH值為中性；
[0016] 步驟5、將洗滌后的混合油進(jìn)行分餾，收集205°C以下的餾分為汽油，205?360°C 的餾分為生物柴油。
[0017] 本發(fā)明的有益效果在于：提供了一種可同時(shí)適用于地溝油、酸化油和廢動(dòng)植物油 脂的制備生物柴油的方法，為企業(yè)簡(jiǎn)化生產(chǎn)線、降低生產(chǎn)和管理成本提供了有力的技術(shù)支 持，大大提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生物柴油的技術(shù)水平，且制備出的產(chǎn)品具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0018] 1、燃燒性能優(yōu)于零號(hào)柴油，經(jīng)燃燒試驗(yàn)（即車載試驗(yàn)、柴油發(fā)電機(jī)試驗(yàn)）完全達(dá)到 柴油標(biāo)準(zhǔn)；
[0019] 2、淺色無(wú)味、無(wú)毒，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，可再生；
[0020] 3、經(jīng)柴油車及柴油發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明制備的生物柴油可直接用于柴油發(fā)動(dòng) 機(jī)，無(wú)需調(diào)整，且在發(fā)動(dòng)機(jī)上起動(dòng)性能好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，積碳少，潤(rùn)滑性能好；
[0021] 4、十六烷值高，含氧量高，燃燒性能佳；
[0022] 5、燃燒后產(chǎn)生的廢氣中有害氣體的含量比市面上的柴油低；
[0023] 6、可與石化柴油按任意比例混合，改善普通柴油性能。
[0024] 本發(fā)明全部采用生物質(zhì)油料或動(dòng)物油脂為原料生產(chǎn)出類似石化的汽油和柴油，與 天然礦物油（或石油）的組成結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)完全相同的汽油柴油。生物柴油可達(dá) 到一 10號(hào)柴油指標(biāo)，可直接用作內(nèi)燃機(jī)燃料油，是新能源的一條有效途徑，具有深遠(yuǎn)的劃 時(shí)代的歷史意義和重大的現(xiàn)實(shí)意義。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1所示為以地溝油為原料采用堿法催化制備生物柴油的工藝流程示意圖。
[0026] 圖2所示為以酸化油為原料采用一步酸催化制備生物柴油的工藝流程示意圖。
[0027] 圖3所示為以廢棄的植物和動(dòng)物油脂為原料采用先酸催化后堿催化兩步法制備 生物柴油的工藝流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式予以說(shuō)明。
[0029] 本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于：以地溝油、酸化油、廢動(dòng)植物油脂為主要原料，先經(jīng)過(guò) 脫膠脫雜質(zhì)處理，再汽化分離出重油，然后利用催化裂解的化學(xué)分解反應(yīng)，將大分子的油脂 通過(guò)催化裂解、分子重排、脫去羧基和氧元素等反應(yīng)機(jī)理，使動(dòng)植物油脂轉(zhuǎn)變成油品的烴 類分子結(jié)構(gòu)組成、冷凝點(diǎn)，密度、粘度、十六烷值和辛烷值等技術(shù)指標(biāo)均合乎國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的汽 油和柴油要求的生物柴油。
[0030] 具體的，本發(fā)明提供的地溝油、酸化油、廢動(dòng)植物油脂制備生物柴油的方法，包括 以下步驟：
[0031] 步驟1、將原料油加熱至70?90°C后加入以原料油質(zhì)量計(jì)為0. 05?0. 50%的磷 酸，保溫反應(yīng)30?90min，再加入70?90°C的以原料油質(zhì)量計(jì)為1?5 %的水，保溫反應(yīng) 30?90min，然后靜置2?10小時(shí)后進(jìn)行離心分離；
[0032] 所述原料油選自地溝油、酸化油和廢動(dòng)植物油脂中的一種或二種以上。
[0033] 步驟2、將離心分離后得到的油脂加熱汽化，加熱溫度不超過(guò)390°C，得到油脂蒸 汽；
[0034] 步驟3、將油脂蒸汽催化裂解成含碳量為5?18的烴油，然后冷凝、靜置分層，得到 上層的混合油；
[0035] 步驟4、采用酸催化法對(duì)混合油進(jìn)行降酸值處理，其中，醇油摩爾比為1 : 1.5? 2. 1，酸性催化劑的用量以混合油質(zhì)量計(jì)為0. 5?3%，反應(yīng)溫度為65?70°C，反應(yīng)時(shí)間為 2?3小時(shí)，反應(yīng)完成后靜置分層，將上層的混合油分離出來(lái)加水洗滌，分層后分去水層，重 復(fù)洗滌過(guò)程直至水層的PH值為中性；
[0036] 步驟5、將洗滌后的混合油進(jìn)行分餾，收集205°C以下的餾分為汽油，205?360°C 的餾分為生物柴油。
[0037] 在上述制備方法中，步驟1為脫膠、脫雜質(zhì)步驟。由于原料油中含有較多的雜質(zhì)如 食物殘?jiān)?、塑料及磷脂等，在進(jìn)入汽化罐前必須先去除干凈，否則在汽化罐中這些雜質(zhì)會(huì)在 高溫下產(chǎn)生化學(xué)聚合反應(yīng)，使油的粘度升高，同時(shí)包裹發(fā)熱管，使熱量無(wú)法散開(kāi)，造成發(fā)熱 管局部高溫發(fā)生碳化，使油品顏色加深，影響成品品質(zhì)。這些雜質(zhì)又以磷脂為最難去除，磷 脂存在兩種磷脂，水化磷脂和非水化磷脂。水化磷脂可以通過(guò)加水去除，非水化磷脂可通過(guò) 加酸轉(zhuǎn)變成水化磷脂去除。使用的酸有多種，但最常用的酸是檸檬酸和磷酸。這些酸的加入 可提高水化效率?，F(xiàn)有技術(shù)普遍采用水化法、飽和水蒸氣法或酸脫膠法去除磷脂。水化法 是將油和水都加熱到60?80°C，在攪拌狀態(tài)（攪拌強(qiáng)度150r/min)下將水加入油中，保溫 攪拌15min，磷脂水化成膠狀沉淀通過(guò)分離去除，每次加水量為地溝油的3?4%，水洗除膠 3次。水化法對(duì)親水性磷脂去除效果好，但很難除去非親水性磷脂。飽和水蒸氣法是將毛 油先進(jìn)行水化脫膠，去除水化磷脂，得到水化脫膠油，再將水化脫膠油加熱至1 l〇°C，攪拌速 度90r/min，通入壓力0. 14MPa的飽和水蒸氣，水蒸氣量為油量的2%，通氣時(shí)間50min，然后 分離。飽和水蒸氣法對(duì)非親水性磷脂去除效果較好，對(duì)親水性磷脂也有一定的去除效果，但 工藝操作復(fù)雜，設(shè)備成本高，其原理是通過(guò)加熱將水由液態(tài)變?yōu)轱柡退魵?，破壞H 20分子 間的氫鍵，使氫原子核裸露在外，具有類似質(zhì)子的作用具有極高的能量，攻擊非水化磷脂中 的金屬離子，使磷脂酸與二價(jià)金屬離子解離，從而脫除大豆毛油中的非水化磷脂。酸脫膠法 是先水化脫膠，按照常規(guī)水化脫膠方法得到水化脫膠油，然后再將水化脫膠油加熱到80? 90°C，加入以油質(zhì)量計(jì)為0. 05?0. 20%的磷酸充分混合后，滯留反應(yīng)5?20min，再加入以 油質(zhì)量計(jì)為1?5%的水，劇烈混合后再分離。酸脫膠法對(duì)親水性磷脂和非親水性磷脂的去 除效果均較好，但工藝仍然比較復(fù)雜，需要經(jīng)過(guò)水化脫膠-加酸反應(yīng)-水化-離心分離等多 個(gè)步驟，且對(duì)設(shè)備要求耐腐蝕，有酸性廢水產(chǎn)生，需處理。上述磷脂去除方法的優(yōu)缺點(diǎn)如下 表1所示。
[0038] 表1現(xiàn)有的磷脂去除方法
[0039]

【權(quán)利要求】
1. 一種地溝油、酸化油、廢動(dòng)植物油脂制備生物柴油的方法，其特征在于，包括以下步 驟： 步驟1、將原料油加熱至70?90°C后加入以原料油質(zhì)量計(jì)為0. 05?0. 50%的磷酸， 保溫反應(yīng)30?90min，再加入70?90°C的以原料油質(zhì)量計(jì)為1?5%的水，保溫反應(yīng)30? 90min,然后靜置2?10小時(shí)后進(jìn)行離心分離； 所述原料油選自地溝油、酸化油和廢動(dòng)植物油脂中的一種或二種以上。 步驟2、將離心分離后得到的油脂加熱汽化，加熱溫度不超過(guò)390°C，得到油脂蒸汽； 步驟3、將油脂蒸汽催化裂解成含碳量為5?18的烴油，然后冷凝、靜置分層，得到上層 的混合油； 步驟4、采用酸催化法對(duì)混合油進(jìn)行降酸值處理，其中，醇油摩爾比為1 : 1.5?2.1， 酸性催化劑的用量以混合油質(zhì)量計(jì)為0. 5?3%，反應(yīng)溫度為65?70°C，反應(yīng)時(shí)間為2? 3小時(shí)，反應(yīng)完成后靜置分層，將上層的混合油分離出來(lái)加水洗滌，分層后分去水層，重復(fù)洗 滌過(guò)程直至水層的PH值為中性； 步驟5、將洗滌后的混合油進(jìn)行分餾，收集205°C以下的餾分和205?360°C的餾分，得 到生物柴油。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地溝油、酸化油、廢動(dòng)植物油脂制備生物柴油的方法，其特征 在于：經(jīng)步驟1的離心分離后得到的廢水進(jìn)行中和及生化處理達(dá)標(biāo)后排放。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地溝油、酸化油、廢動(dòng)植物油脂制備生物柴油的方法，其特征 在于：所述步驟4中采用的醇為甲醇，酸性催化劑為硫酸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地溝油、酸化油、廢動(dòng)植物油脂制備生物柴油的方法，其特征 在于：所述步驟4中每次洗滌所用的水量為混合油質(zhì)量的1/3,洗滌次數(shù)為3?4次。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地溝油、酸化油、廢動(dòng)植物油脂制備生物柴油的方法，其特征 在于：所述步驟4中靜置分層后得到的下層水、醇及酸的混合液經(jīng)中和后回收甲醇。
【文檔編號(hào)】C10G3/00GK104232141SQ201410507486
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】畢天慶, 廖宏永 申請(qǐng)人:深圳市日東生物能源有限公司