一種非精煉油脂無催化劑生產(chǎn)生物柴油工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的是一種非精煉油脂無催化劑生產(chǎn)生物柴油工藝，其工藝為：第一步將原料油加壓過濾；第二步將過濾后油脂和甲醇按比例加入反應(yīng)器，無催化劑反應(yīng)；第三步將反應(yīng)后物料熱回收后進(jìn)行水洗分液去除粗甘油，并對(duì)多余的甲醇精餾回收，得到非標(biāo)品A；第四步將非標(biāo)品A真空蒸餾得到非標(biāo)品B和塔底重油；第五步對(duì)非標(biāo)品B深度脫酸、水洗、脫水得到嚴(yán)格符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20828?2015的生物柴油產(chǎn)品。本工藝的生產(chǎn)過程不使用催化劑，無廢催化劑排放，工藝過程穩(wěn)定，能將非精煉油脂依具體生產(chǎn)成本和目的要求生產(chǎn)非標(biāo)品A、非標(biāo)品B和嚴(yán)格符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20828?2015的生物柴油產(chǎn)品。
【專利說明】
一種非精煉油脂無催化劑生產(chǎn)生物柴油工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種生物柴油的工藝，由其是涉及一種使用非精煉油脂生產(chǎn)國標(biāo)生物柴油的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]生物柴油是由動(dòng)植物油脂與醇(例如甲醇或乙醇)經(jīng)酯交換制得的脂肪酸單烷基酯，最典型的為脂肪酸甲酯，以BD100表示，執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20828?2015。生物柴油調(diào)和燃料(B5)執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 25199?2015。生物柴油是一種優(yōu)良的石化柴油補(bǔ)充和替代品。
[0003]生物柴油的發(fā)展過程中曾有直接混合法、微乳化法、熱解法和酯交換法等生產(chǎn)方法。直接混合和微乳化方法是動(dòng)植物油脂混合于石化柴油中，并未改變油脂的化學(xué)成分。熱解法形成的產(chǎn)品也不具備脂肪酸單烷基酯分子結(jié)構(gòu)。只有酯交換法可以生產(chǎn)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20828?2015的生物柴油產(chǎn)品。
[0004]生產(chǎn)生物柴油所用的甲醇為符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB338?2011—等品的產(chǎn)品。
[0005]生產(chǎn)生物柴油所用的非精煉油為單一動(dòng)植物毛油、微生物油脂、餐飲廢棄油脂、酸化油、地溝油等以及各種上述油脂的任意混合油脂。
[0006]生產(chǎn)生物柴油所用油脂依工藝不同有不同的要求。發(fā)達(dá)國家多使用精煉油脂生產(chǎn)生物柴油。國內(nèi)為避免與人爭(zhēng)糧、與糧爭(zhēng)地，則充分使用劣質(zhì)毛油、地溝油、酸化油、劣質(zhì)毛油等非食用油資源，可統(tǒng)稱為非精煉油脂。使用非精煉油脂可在一定程度上降低生產(chǎn)成本和利于廢油脂的非食品方向應(yīng)用。
[0007]非精煉油脂因原料復(fù)雜表現(xiàn)為總量豐富、成分復(fù)雜和品質(zhì)變化較明顯。非精煉油脂常含有磷脂、蛋白質(zhì)、淀粉、塵土等雜質(zhì);這些雜質(zhì)吸附大量水，水中又含有鹽和其他水溶性的雜質(zhì)；因水解程度的不同含有不同程度的游離脂肪酸；因氧化酸敗、酶或微生物作用分解程度不同含有小分子醛、酮、酸類顯臭物質(zhì)；因相似相溶帶有組分多樣的油溶性雜質(zhì)；因乳化又帶有不同油水兩親的膠雜和表面活性物等。非精煉油脂是形態(tài)組分皆比較復(fù)雜的混合物。
[0008]非精煉油脂適宜開發(fā)進(jìn)入能源利用方向，生產(chǎn)生物柴油。作為生產(chǎn)生物柴油的非精煉油脂，適宜采用兼容性強(qiáng)，調(diào)整靈活、穩(wěn)定可靠的工藝生產(chǎn)國標(biāo)生物柴油。此種工藝原料適應(yīng)性強(qiáng)、節(jié)能環(huán)保、工藝穩(wěn)定，產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定，生產(chǎn)過程易體現(xiàn)綜合化、大型化、自動(dòng)化，便于節(jié)能高效生產(chǎn)，顯現(xiàn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性，并對(duì)食品安全有一定促進(jìn)作用，為廢棄油脂無害化處理開拓了良好途徑。
[0009]但是現(xiàn)有的非精煉油脂生產(chǎn)生物柴油基本都需要使用催化劑，存在廢催化劑排放的問題。為減弱環(huán)保壓力，降低生產(chǎn)成本，應(yīng)盡量少使用或不使用催化劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為克服現(xiàn)有技術(shù)上的不足，本發(fā)明目的是提供一種以非精煉油脂為原料經(jīng)無催化劑酯化、酯交換反應(yīng)、高真空精餾制取精甲酯、并對(duì)精甲酯深度脫酸凈化生產(chǎn)國標(biāo)生物柴油的方法。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0012]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是，本發(fā)明的工藝步驟如下:
[0013]—種非精煉油脂無催化劑生產(chǎn)生物柴油工藝，其特征是:其工藝步驟如下:
[0014]第一步，選擇非精煉油脂為原料，將原料油加壓過濾；
[0015]第二步，將過濾后油脂和甲醇按比例加入反應(yīng)器，無催化劑反應(yīng)；
[0016]第三步，將反應(yīng)后物料熱回收后進(jìn)行水洗分液去除粗甘油，并對(duì)多余的甲醇精餾回收，得到非標(biāo)品A;
[0017]第四步，將非標(biāo)品A真空蒸餾得到非標(biāo)品B和塔底重油；
[0018]第五步，對(duì)非標(biāo)品B深度脫酸、水洗、脫水得到嚴(yán)格符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20828-2015的生物柴油產(chǎn)品。
[0019]優(yōu)選的，在第二步中，所述反應(yīng)器為中國專利授權(quán)公告號(hào)為CN202762413 U的一種油脂中壓水解反應(yīng)器，反應(yīng)壓力維持在3.0MPa—3.5MPa。類似于壓力鍋可以更容易煮透食物，提高反應(yīng)壓力可以顯著改善非精煉油脂為原料的酯化、酯交換反應(yīng)，完全省去催化劑參與，最終也沒有廢催化劑產(chǎn)生和排放。反應(yīng)速率提高可增加生產(chǎn)效率，節(jié)約能源消耗，降低生產(chǎn)成本。
[0020]優(yōu)選的，在第二步中，加入油體積比15%—30%的甲醇。
[0021]優(yōu)選的，在第三步中，加入油質(zhì)量10%、溫度為45°C—55°C的軟水進(jìn)行水洗分液。
[0022]優(yōu)選的，上述第四步中，所述真空蒸餾的真空度為-0.09MPa?絕壓，所述熱源的溫度為 240°C ?280°C。
[0023]游離脂肪酸和甲醇的酯化反應(yīng)生成脂肪酸甲酯和水，甘油三酯和甲醇的酯交換反應(yīng)生成脂肪酸甲酯和甘油，都是可逆反應(yīng)，存在反應(yīng)平衡。反應(yīng)生成的水和粗甘油與過量甲醇互溶，粗甘油具有一定粘性，整體為混合物料，自然沉降或離心難以分離干凈。反應(yīng)后的混合物料進(jìn)入水洗釜內(nèi)，加入約10%w原料油重的軟水，攪拌與甘油和甲醇互溶，增加極性，更容易將反應(yīng)后的混合物料中的極性雜質(zhì)洗出，分液分離。徹底水洗除去粗甘油并閃蒸脫除甲醇和殘余軟水后得到的非標(biāo)品A為脂肪酸甲酯超過85%但仍含有少量未轉(zhuǎn)化的甘油三酯、單甘脂、二甘酯以及其他油溶性雜質(zhì)的混合油品。非標(biāo)品A外觀褐色不透明、粘度低、流動(dòng)性良好，可以用作燃料油或作為粗燃料調(diào)和的成分。
[0024]非標(biāo)品A真空精餾得到的非標(biāo)品B，主要成分為脂肪酸甲酯，但真空精餾過程中溫度過高不可避免會(huì)導(dǎo)致部分脂肪酸甲酯分解、產(chǎn)生少量脂肪酸，造成酸值升高。非標(biāo)品B除含有約I %左右脂肪酸外已經(jīng)和國標(biāo)生物柴油區(qū)別很小，表現(xiàn)為酸值超過0.8，一般在I到3范圍內(nèi)，其余指標(biāo)均在國標(biāo)生物柴油范圍內(nèi)。
[0025]非標(biāo)品A真空蒸餾得到的塔底重油主要為分子量大、沸點(diǎn)高的甘三酯、甘二酯、甘一酯及少量油脂的聚合物、油溶性雜質(zhì)等，黑色不透明，黏度較大，常溫可流動(dòng)，可制作植物瀝青或與石化渣油混合做燃料油，也可摻入煤中混燒。本
【申請(qǐng)人】申報(bào)的專利《生物質(zhì)固體燃料用膠黏劑》(申請(qǐng)?zhí)?01610044860.4)將塔底重油進(jìn)一步開發(fā)用于生物質(zhì)固體燃料生產(chǎn)線中。脫酸得到的廢油脂主要為混合脂肪酸裹帶部分脂肪酸甲酯的混合物，可回用做生物柴油生產(chǎn)原料。真空精餾是本工藝能耗最為集中的部分，約為總能耗的60%。
[0026]選用304材質(zhì)不銹鋼建設(shè)生產(chǎn)線以減少鐵離子、銅離子等對(duì)油品的污染。
[0027]本發(fā)明有益的效果是:1、能將非精煉油脂依具體生產(chǎn)成本和目的要求生產(chǎn)非標(biāo)品
A、非標(biāo)品B和嚴(yán)格符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20828-2015的生物柴油產(chǎn)品；2、生產(chǎn)過程不使用催化劑，無廢催化劑排放，工藝過程穩(wěn)定;3、充分實(shí)現(xiàn)過量甲醇的回收、軟水回用，能源和資源的節(jié)約;4、副產(chǎn)的粗甘油，很好對(duì)接甘油精制的生產(chǎn)線;5副產(chǎn)的塔底重油、脫酸等排放的廢油均充分回收，品質(zhì)良好，不浪費(fèi)原料。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的工藝流程簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0030]實(shí)施例:
[0031]參見圖1，非精煉油脂入庫，在儲(chǔ)油池或罐內(nèi)蒸汽間接加熱至45°C— 60°C，少量預(yù)混活性白土的原料油經(jīng)齒輪栗打入板式過濾機(jī)，初期出料口渾濁則回流至入口，待出口清澈形成濾層后將無白土的原料油栗入過濾。濾渣將濾布空間填滿后，停過濾，清理濾渣，將這些雜質(zhì)摻入煤中做燃料，供生產(chǎn)線使用熱能。之后重新過濾。
[0032]過濾后的原料油引入反應(yīng)釜，加入油體積比15%— 30%甲醇，反應(yīng)釜裝填系數(shù)
0.9。之后封閉，導(dǎo)熱油升溫升壓。需要說明的是，反應(yīng)釜為中國專利授權(quán)公告號(hào)為CN202762413 U的一種油脂中壓水解反應(yīng)器，封閉好后導(dǎo)熱油加熱反應(yīng)，使壓力維持在3.0MPa—3.5MPa，持續(xù)反應(yīng)Ih取樣分析，達(dá)到反應(yīng)平衡后，關(guān)閉熱源并換熱降溫降壓。壓力低于0.1MPa后，可放入后續(xù)的水洗釜?？啥嘟M反應(yīng)器并聯(lián)操作。
[0033]水洗釜內(nèi)加入油質(zhì)量10%，45°C — 55°C的軟水(可以是后續(xù)工序回收的軟水)攪拌5分鐘，靜置60分鐘充分分層后分液。將上層粗甲酯和下層粗甘油閃蒸脫醇，脫出的甲醇進(jìn)入甲醇精餾塔再生，并回用于前面的反應(yīng)器。脫醇后的粗甘油進(jìn)入甘油生產(chǎn)線。脫醇后的粗甲酯含水率低于0.05%,為合格非標(biāo)品A。非標(biāo)品A可批量?jī)?chǔ)存，也可進(jìn)入后續(xù)工序生產(chǎn)。每1.02噸原料油可得到約I噸非標(biāo)品A。
[0034]非標(biāo)品A在高真空(_0.09MPa—絕壓)和導(dǎo)熱油做熱源(260攝氏度一280 °C)經(jīng)真空精餾塔進(jìn)行真空精餾操作，分離未徹底轉(zhuǎn)化為脂肪酸甲酯的成分，得到以脂肪酸甲酯為主并含有約1%游離脂肪酸的非標(biāo)品B。非標(biāo)品B可批量?jī)?chǔ)存。每I噸非標(biāo)品A可得到0.82—0.95噸非標(biāo)品B。
[0035]非標(biāo)品B參考食用油精煉過程中的堿煉脫酸工藝脫除超量的脂肪酸。因整體工藝參數(shù)穩(wěn)定，可用軟水配制含有10%w的氫氧化鈉溶液，依比例攪拌狀態(tài)下加入非標(biāo)品B中40°(:至50°(:脫酸。非標(biāo)品B黏度遠(yuǎn)低于食用油，加堿液后攪拌10分鐘，靜置30分鐘即可自然沉降皂團(tuán)?？稍诿撍岣F底先切除集中皂團(tuán)，之后進(jìn)入碟式離心機(jī)深度脫皂。離心機(jī)脫皂后的油品在靜態(tài)混合器內(nèi)與5 % w的40 0C-50 0C 一次軟水在線洗滌，錐體罐沉降分離，通過切水除去殘余的微量皂。水洗后的油品進(jìn)入閃蒸脫水塔80°C—100°C脫除殘余水分，即可得到完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)的生物柴油產(chǎn)品，質(zhì)檢入庫。初期閃蒸脫水塔尚未建立平衡時(shí)脫水不徹底則通過污油線返回重新脫水或排至污油系統(tǒng)。部分產(chǎn)品可依具體需要添加抗氧化劑和抑晶劑或其他油品添加劑以改善某些具體特性。
[0036]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非精煉油脂無催化劑生產(chǎn)生物柴油工藝，其特征是:其工藝步驟如下: 第一步，選擇非精煉油脂為原料，將原料油加壓過濾； 第二步，將過濾后油脂和甲醇按比例加入反應(yīng)器，無催化劑反應(yīng)； 第三步，將反應(yīng)后物料熱回收后進(jìn)行水洗分液去除粗甘油，并對(duì)多余的甲醇精餾回收，得到非標(biāo)品A; 第四步，將非標(biāo)品A真空蒸餾得到非標(biāo)品B和塔底重油； 第五步，對(duì)非標(biāo)品B深度脫酸、水洗、脫水得到嚴(yán)格符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20828-2015的生物柴油產(chǎn)品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非精煉油脂無催化劑生產(chǎn)生物柴油工藝，其特征是:在第二步中，所述反應(yīng)器為中國專利授權(quán)公告號(hào)為CN 202762413 U的一種油脂中壓水解反應(yīng)器，反應(yīng)壓力維持在3.0MPa-3.5MPa。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非精煉油脂無催化劑生產(chǎn)生物柴油工藝，其特征是:在第二步中，加入油體積比15% —30%的甲醇。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非精煉油脂無催化劑生產(chǎn)生物柴油工藝，其特征是:在第三步中，加入油質(zhì)量10%、溫度為45°C — 55°C的軟水進(jìn)行水洗分液。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非精煉油脂無催化劑生產(chǎn)生物柴油工藝，其特征是:上述第四步中，所述真空蒸餾的真空度為-0.09MPa?絕壓，所述熱源的溫度為240°C?280°C。
【文檔編號(hào)】C11C3/10GK105861164SQ201610286158
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月3日
【發(fā)明人】姚東陽
【申請(qǐng)人】陜西德融新能源股份有限公司