[发明专利]生物柴油的连续生产设备及方法

说明书

技术领域

本发明属于生物柴油生产领域，特别涉及一种生物柴油的连续生产设备及方法。

背景技术

随着人们对石化产品需求的急剧增长，对不可再生资源——石油的开采量也逐渐增加，使得这种不可再生资源的储量日益减少，虽然不断有新的油气田被探明，但基于未来的需求量考虑，石油资源将在未来几十年内枯竭。因此寻找可再生的替代品，将是未来技术发展的方向。

生物柴油主要成分为脂肪酸甲酯（或乙酯），是以动物油、植物油为原料制成的绿色可再生能源，与石化柴油相比具有良好的燃烧性能、润滑性能、安全性能、优异的环境友好性能以及可再生性能。

由于我国的动植物油脂的供应比较紧缺，国务院明文规定禁止采用动植物食用油脂作为原料生产生物柴油，因此，国内只能以废弃的动植物油脂、非食用木本油料等油脂作为生物柴油的原料油。目前我国的生物柴油原料主要以地沟油、潲水油、大豆酸化油、棕榈酸化油等高酸值动植物油为主，这些原料油的游离脂肪酸含量比较高，而且油料的品质变化很大，一般酸值在20～150mgKOH/g之间。

对于高酸值的原料油主要采用酯化、酯交换两步法生产生物柴油。酯化反应是可逆反应，反应生成的水会抑制酯化反应的进行，从而降低酯化反应的转化率。工业上提高酯化反应转化率的有效方法主要是加入过量甲醇的方法、沉降排水的方法和通过甲醇带水的方法使反应向正方向进行。关于生物柴油的生产装置和制备技术，我们查到以下相关资料：

1.      申请号：200920000084.3，公开了一种精制生物柴油的生产设备，包括具有若干进口和出口的反应釜、原料油预热罐、催化剂甲醇混合装置和甲醇回收装置，该设备能够连续生产且生产出的生物柴油高品质高、生产过程无污染等优点；申请号：98811443.7，公开了生产脂肪酸甲酯的方法及生产设备，具有能够做到既以生态最佳又保持其所有长处的生产条件生产柴油燃料。这两个专利生产设备存在一个共同的缺点，即是对原料油的适用范围太窄，只能以动物油脂、植物油脂等中性油脂为原料生产生物柴油，不能以地沟油、酸化油等高酸值油脂为原料制备生物柴油。而国内目前主要是以高酸值油脂为原料。

2.      申请号：200620019343.3，公开了一种制备生物柴油的装置，该装置由甲醇气化器（1），通过管道（51）及三通阀（8）、（50）、（46）与甲醇气化器（1）连接的酯化、酯交换反应器（24），通过管道（42）及二通阀（45）与的酯化、酯交换反应器（23）连接水蒸气发生器（24），通过气压平衡通道（27）、管道（39）及二通阀（38）与水蒸汽发生器（24）连接的油水分离器（28），通过气压平衡通道（30）、生物柴油排放口（32）与油水分离器（28）连接的其下部装有二通阀（36）的生物柴油收集器（31），通过管道（35）及二通阀（33）与生物柴油收集器（31）连接的产品生物柴油储罐（34）组成。该装置具有结构紧凑，成本低，通用性、灵活性及环保性好，适宜各种品质的原料，其缺点是：液相油脂与气相甲醇的接触面积小，甲醇的利用率低，反应时间长，能耗较高。

3.      申请号：200710019278.3，公开了制造生物柴油的反应釜，包括釜体和安装在釜体上的搅拌装置，所述的釜体为具有夹层的夹套式结构，釜体上的蒸汽进口和冷凝水出口与夹层相通，釜体上分别设有的原料进料口、出料口、催化剂进口以及溶剂进口与釜体反应腔相通，所述原料进料口和催化剂进口分别设置在釜体上部，进料口设置在釜体的底部，而溶剂进口设置在釜体的底部或/和下部。该发明的反应釜结构简单，设备投资少，酯化反应充分，生产效率高，能满足工业化规模生产。但是，该反应釜用于酯化反应时，酯化反应生成的水，不能从反应体系中分离出来，水的存在会抑制酯化反应的进行，导致酯化转化率较低，生物柴油产率也较低。

4.      申请号：200820081719，公开了新型的生物柴油生产反应塔，其反应塔2上部设置有通入塔内的甲醇蒸汽出口管1，原料油及催化剂入口管3，内部设有除沫盘4，缺弧形遮流横板5，下部设置有通入塔内的甲醇蒸汽入口管7，产品出口管8，管泵9，回流管10，该回流管通入塔的上部，各进出管道口上设置有阀门。该实用新型气相甲醇与油相的接触面积较釜式反应器的有所增加，但提高的幅度有限，甲醇的利用率比较低，反应时间还是比较长，能耗也高，反应物料需要长时间的在反应塔内循环反应。