利用植物果籽油中低温制备生物柴油的方法及专用蒸馏塔技术

本发明专利技术公开了一种利用植物果籽油中低温制备生物柴油的方法及专用蒸馏塔，其方法包括：将原料油、苯磺酸及助剂加入酯化反应釜中，升温后，连续通入甲醇进行酯化反应；将酯化反应后的原料油降温并保温，然后加入甲醇，同时缓慢滴加甲醇纳，进行酯交换反应；酯交换反应后的混合物进入分离罐，分离出粗生物柴油及粗甘油；分离出的粗生物柴油进入专用蒸馏塔进行蒸馏分离，蒸馏后的生物柴油和植物沥青分别进入各自的储存罐。其专用蒸馏塔含有加热室、气体室和残渣室，加热室下部安装有加热器，其上部设置有物料入口，气体室上部设置有填料层和防冲板。本发明专利技术在常压及中、低温催化条件下制备生物柴油，能耗低、效率高、设备利用率高，具有良好的社会和经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备生物柴油的方法和设备，特别是涉及 一种利用植物果籽油中低温制备生物柴油的方法及专用蒸馏塔。二
技术介绍
目前，生物柴油制备方法主要有直接混合法、微乳化法、 高温裂解法和酯交换法。前两种方法属于物理方法，虽简单易行，能降低动植 物油的黏度，但十六烷值不高，燃烧中积炭及润滑油污染等问题难以解决。高 温裂解法过程简单，没有污染物产生，缺点是在高温下进行，需催化剂，裂解 设备昂贵，反应程度难控制，且高温裂解法主要产品是生物汽油，生物柴油的 产量不高。工业上生产生物柴油主要方法是酯交换法，酯交换法包括酸催化、碱催化、 生物酶催化和超临界酯交换法等，具体为1、 酸催化法用到的催化剂为本性催化剂，主要有硫酸、盐酸和磷酸等。在 酸催化法条件下，游离脂肪酸会发生酯化反应，且酯化反应速率要远快于酯交 换速率，因此该法适用于游离脂肪酸和水分含量高的油脂制备生物柴油，其产 率高，但反应温度和压力高，甲醇用量大，反应速度慢，反应设备需要不锈钢 材料。工业上酸催化法受到关注程度远小于碱催化法。2、 碱催化法采用的催化剂为碱性催化剂， 一般为NaOH、 KOH、 NaOMe、 KOMe、有机胺等。碱催化法可在低温下获得较高产率，但它对原料中游离脂肪 酸和水含量要求很高，常常要求油料酸价<1,水分<0.06%。然而几乎所有的油 料通常都含有较高量脂肪酸和水分，限制了该方法的应用。3、 近年来，人们开始关注酶催化法制备生物柴油技术，即用脂肪酶催化动 植物油脂与低碳醇间的酯化反应，生成相应的脂肪酸脂。脂肪酶在有机溶剂中 易聚焦同，因而催化效率较低。脂肪酶的价格昂贵，生产成本较高，限制了其 在工业规模化生产生物柴油中的应用。4、超临界酯交换法是近年来才发展起来的制备生物柴油方法。超临界制备 法和传统催化法的反应机理大致相同，传统方法是在低温下使用催化剂进行催 化，而超临界制备法是在高温高压下反应无需催化剂。但是由于超临界制备生 物柴油的方法需要在高温高压条件下进行，导致较高的生产费用和能量消耗， 使得工业化困难，需要进一步研发。另外，一般生物柴油生产所用蒸馏设备的使用仅限于借用其它行业的现有 技术，如筛板塔、泡罩塔、填料塔，并无针对性。它对生物柴油行业来说存在着一定的缺点1、设备利用率低、气阻大。2、设备泄漏多，真空度不易提高。3、脱臭功能低。4、加热时间长，不利于降低能耗。5、自动化水平要求高， 不易掌握。6、维修难度高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种反应时间 短、运行成本低、运行安全性高、原料适应范围广的利用植物果籽油中低温制 备生物柴油的方法，并同时提供一种结构简单、气阻较小、泄漏率低、蒸馏效 果好的该制备方法的专用蒸馏塔。本专利技术的技术方案是 一种利用植物果籽油中低温制备生物柴油的方法， 包括酯化反应、酯交换反应、分离和精制，其具体步骤如下，(1) 酯化反应以吨作为重量单位为例，将原料油1吨、苯磺酸及助剂0.002 0.009吨加 入酯化反应釜中，同时加温，在常压下进行第一步反应，升温到100 160度后， 从釜底部连续通入0.25 0.4M"吨 小时甲醇进行酯化反应2 3小时；(2) 酯交换反应酯化反应后的原料油进入酯交换反应釜进行第二步酯交换反应，首先将酯 化反应后的原料油降温至60 90度并保温，然后加入甲醇0.15 0.25吨，同时 缓慢滴加甲醇纳及助剂0.006 0.1吨，进行酯交换反应1 2小时；(3) 分离酯交换反应后的混合物进入分离罐，分离化粗生物柴油及粗甘油；(4)精制分离出的粗生物柴油进入专用蒸馏塔进行蒸馏提纯，汽化后的生物柴油经 过冷却器冷却后进入成品油储存罐，蒸馏后的残渣生成植物沥青，进入植物沥 青储存罐。所述精制的过程为，分离出的粗生物柴油预热后进入专用蒸馏塔的物料入 口，且通过喷淋器喷入专用蒸馏塔下部的加热室中，经导热油加热器加热后， 粗生物柴油汽化进入蒸馏塔上部的气体室，汽化后的生物柴油通过填料且在负 压的作用下，由专用蒸馏塔顶部的生物柴油物料出口进入一段冷却器冷却，然 后进入二段冷却器冷却成液态，最后进入成品油储存罐；蒸馏后粗生物柴油的 残渣落入专用蒸馏塔底部的残渣室生成植物沥青，并进入植物沥青储存罐。所述一段冷却器的冷却介质为由分离器分离出来的粗生物柴油，经过一段 冷却器的粗生物柴油即进行了预热，然后进入专用蒸馏塔的的物料入口； 二段 冷却器冷却介质为循环水。在酯化反应中产生的汽化甲醇进入甲醇精馏塔进行精馏，精馏后流入甲醇 储罐回用；在酯交换过程中产生的汽化甲醇，经冷却器冷却后循环进入酯化反 应釜中使用，酯交换反应结束后，釜中的剩余甲醇由负压抽入甲醇精馏塔进行 精馏，精馏后流入甲醇储罐回用。所述助剂为醋酸甲酯或三醋酸甘油脂，其加入量分别是苯磺酸或甲醇钠的 8 腦。一种所述利用植物果籽油中低温制备生物柴油的方法的专用蒸馏塔，含有 塔体，所述塔体含有加热室、气体室和残渣室三部分，其中，所述加热室上端 与气体室连通，其下端与残渣室连通，所述气体室的顶端设置有负压抽空口和 物料出口，该负压抽空口与外部负压设备连通，所述残渣室设置有植物沥青排 出口，所述加热室下部内腔中安装有加热器，该加热器与外部加热源连通，所 述加热室上部设置有物料入口，所述气体室上部内腔中设置有填料层和防冲板。所述加热器为斧头式U型管，其数量为一个以上。所述物料入口与连通管 连接，该连通管位于所述加热室中心部位的管头上安装有喷淋器。所述加热源为导热油或热蒸汽；所述气体室为立式结构，其直径大小为加热室的0.5 — 0.7 倍，其高度为加热室的1.2—1.5倍。所述残渣室和加热室为一体式结构，或为 分体连接式结构。反应方程式酯化反应<formula>formula see original document page 7</formula>酯交换反应-<formula>formula see original document page 7</formula>脂肪酸 脂肪酸纳 本专利技术的有益效果是1、 本专利技术是在中、低温催化条件下，通过酯化及酯交换反应两步法制备生 物柴油，并经过专用蒸馏塔精馏生产出符合国标的生物柴油。(1)、与单纯酸催 化相比，优点为反应时间短；(2)、与超临界酯交换法相比，优点为常压、 中低温，具有投资小、运行成本低、运行安全性高；(3)、与纯碱催化相比，优 点为原料适应范围广，适应酸价小于150-160mgKOH/g的动植物油脂、地沟 油和泔水油；不仅可以处理酸价较低的原料还可以处理酸价很高的原料。2、 本专利技术的制备方法采用专用蒸馏塔进行蒸馏，蒸馏效果好，并且分离出 的粗生物柴油作为一段冷却器的冷却介质，经过热交换后，该粗生物柴油得到 预热，预热后的粗生物柴油再进入专用蒸馏塔，縮短了蒸馏时间，提高蒸馏效 率，另外，大大降低加热器的能耗，生产成本较低。3、 本专利技术酯化反应中产生的汽化甲醇进入甲醇精馏塔进行精馏，精馏后流入甲醇储罐回用；在酯交换过程中产生的汽化甲醇，经冷却器冷却后循环进入 酯化反应釜中使用，酯交换反应结束后，釜中的剩余甲醇由负压抽入甲醇精馏 塔进行精馏，精馏后流入甲醇储罐回用，甲醇得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用植物果籽油中低温制备生物柴油的方法，包括酯化反应、酯交换反应、分离和精制，其特征是：按照下述步骤进行，（１）酯化反应以吨作为重量单位为例，将原料油１吨、苯磺酸及助剂０．００２～０．００９吨加入酯化反应釜中，同时加温，在常压下进行第一步反应，升温到１００～１６０度后，从釜底部连续通入０．２５～０．４Ｍ↑［３］／吨.小时甲醇进行酯化反应２～３小时；（２）酯交换反应酯化反应后的原料油进入酯交换反应釜进行第二步酯交换反应，首先将酯化反应后的原料油降温至６０～９０度并保温，然后加入甲醇０．１５～０．２５吨，同时缓慢滴加甲醇纳及助剂０．００６～０．１吨，进行酯交换反应１～２小时；（３）分离酯交换反应后的混合物进入分离罐，分离出粗生物柴油及粗甘油；（４）精制分离出的粗生物柴油进入专用蒸馏塔进行蒸馏提纯，汽化后的生物柴油经过冷却器冷却后进入成品油储存罐，蒸馏后的残渣生成植物沥青，进入植物沥青储存罐。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕勃，崔建志，王忠民，李海涛，毛华伟，
申请(专利权)人：河南中盈裕鼎科技有限公司，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]