一種廢棄油脂製備生物燃料的方法及混合燃料的製備方法與流程
2023-09-14 03:23:55 3
本發明涉及生物質燃料油的製備
技術領域：
，具體而言，涉及一種廢棄油脂製備生物燃料的方法及混合燃料的製備方法。
背景技術：
：生物質油是指以植物、動物油脂等可再生資源為原料，生產可用於石油柴油代用品的清潔燃料。大力發展生物柴油對經濟可持續發展，推進能源替代，減輕環境壓力，控制城市大氣汙染具有重要的戰略意義。目前廢棄油脂主要是轉化生產生物柴油，生產生物柴油的方法主要是化學法，該方法採用酸、鹼催化(主要是koh、na0h和硫酸)生產生物質油。但存在一些技術難題，例如使用硫酸等液體酸為催化劑，存在設備腐蝕嚴重，催化劑分離困難，無法重複使用等缺點。採用強鹼催化高酸值油脂(或者廢棄油脂)製備生物質油時，首先要進行脫酸處理，將廢棄油脂酸值降到一定範圍內，否則鹼催化劑會生成皂，導致後續反應無法進行。目前廢棄油脂另一個重要的轉化方式為生產生物航煤或者催化裂解成燃料油，生物航煤由於產品質量要求高，價格倒掛嚴重，且投資巨大，致使很多企業望而卻步。廢棄油脂目前簡單的轉化方式為催化裂解獲得生物質燃料油。無論哪種轉化方式，原材料的成本直接決定產品的市場競爭力，餐飲業等行業產生的廢棄食用油脂隨處可見，來源廣泛，價格低廉，利用這些廢棄食用油來生產生物質油，能夠大大降低生物質油的生產成本。如何有效的脫氧，降低重組分含量，實現廢棄油脂快速轉化成燃料油是目前研究熱點。技術實現要素：本發明提供了一種廢棄油脂製備生物燃料的方法，旨在改善現有的廢棄油脂製備生物燃料較為困難，且成本高問題。本發明還提供了一種混合燃料的製備方法，其成本低，製作出的燃料綠色環保，穩定性好。本發明是這樣實現的：一種廢棄油脂製備生物燃料的方法，包括如下步驟：將聚氧乙烯醚、吐溫、曲拉通和十二烷基苯磺酸鈉中的至少一種與油酸酯按質量比1-3:14-17進行混合製得微乳化劑；按質量比13-15:1將廢棄油脂與微乳化劑混合均勻，得第一混合液；將摩爾濃度為6-7.5mol/l的強鹼溶液與第一混合溶液按質量比為1：12-14進行混合併攪拌，得第二混合液；將助乳化劑加入第二混合液中攪拌得微乳化廢棄油脂，助乳化劑與第二混合液的質量比為1:30-35；將微乳化廢棄油脂在450-600攝氏度、氮氣流量為70-90ml/min的條件下裂解8-12min得生物燃料。一種混合燃料的製備方法，包括上述的廢棄油脂製備生物燃料的方法。本發明的有益效果是：本發明通過上述設計得到的廢棄油脂製備生物燃料的方法，整個反應過程在裂解同時有效地脫除了裂解產物中的脂肪酸，同時重組分量顯著降下來，並且反應、分離步驟少，廢水、廢氣排放少,工藝簡單，使用設備臺數少，製備的生物質油質量穩定、產率高。本發明提供的混合燃料的製備方法，由於包括本發明提供的廢棄油脂製備生物燃料的方法，故其工藝簡單成本低，產物穩定性好，綠色環保。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施方式的技術方案，下面將對實施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。圖1是本發明實施方式提供的廢棄油脂製備生物燃料的方法的流程圖。具體實施方式使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。實施例中未註明具體條件者，按照常規條件或製造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未註明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。下面對本發明實施例的一種廢棄油脂製備生物燃料的方法及混合燃料的製備方法進行具體說明。一種廢棄油脂製備生物燃料的方法，包括如下步驟：s1、將聚氧乙烯醚、吐溫、曲拉通和十二烷基苯磺酸鈉中的至少一種與油酸酯按質量比1-3:14-17進行混合製得微乳化劑。具體地，取適量聚氧乙烯醚、吐溫、曲拉通和十二烷基苯磺酸鈉中的至少一種與油酸酯進行混合製得微乳化劑，混合過程中用攪拌器或者攪拌棒進行攪拌以保證混合均勻，聚氧乙烯醚、吐溫、曲拉通和十二烷基苯磺酸鈉中的至少一種與油酸酯的質量比為1-3:14-17，採用該成分比例的原料製得的微乳化劑用於製備生物燃料時，使得廢棄油脂轉化率更高。s2、按質量比13-15:1將廢棄油脂與微乳化劑混合均勻，得第一混合液。具體地，首先將回收的廢棄油脂進行脫水。具體地，將廢棄油脂加熱至100-120攝氏度，並在抽真空的條件下，向加熱的廢棄油脂中加入無水氯化鈣用於吸收廢棄油脂中的水份，無水氯化鈣對廢棄油脂的脫水處理時間為20-26小時，脫水處理後通過過濾的方式使得廢棄油脂與吸水後的氯化鈣分離。將廢棄油脂進行脫水處理後能夠使後廢棄油脂更易微乳化，進而保證更易製得生物燃料。進一步地，由於廢棄油脂中含水率不高，在保證即不浪費無水氯化鈣又能將水分完全吸收的條件下，採用的無水氯化鈣與廢棄油脂的質量比為1-3:18-19。需要說明的是，吸水後的無水氯化鈣還可以烘乾後循環使用。將廢棄油脂脫水處理後，按質量比13-15:1將廢棄油脂與微乳化劑混合，混合後採用電動攪拌器進行攪拌，攪拌50-70min以確保廢棄油脂與微乳化劑混合均勻得第一混合液。s3、將摩爾濃度為6-7.5mol/l的強鹼溶液與第一混合溶液按質量比為1：12-14進行混合併攪拌，得第二混合液。具體地，首先配製摩爾濃度為6-7.5mol/l的強鹼溶液以備用，將配製好的強鹼溶液與第一混合溶液混合併進行攪拌，強鹼溶液與第一混合液的質量比為1：12-14，為確保混合均勻混合攪拌時間為2-4小時，得第二混合液。研究發現摩爾濃度為6-7.5mol/l的強鹼溶液與第一混合溶液的質量比為1：12-14時將廢棄油脂轉化為生物燃料的轉化率最高。進一步地，強鹼包括氫氧化鈉或氫氧化鉀中的至少一種。氫氧化鈉或氫氧化鉀為最常見且價格較為低廉的強鹼，採用它們主要是為了降低製備成本。s4、將助乳化劑加入第二混合液中攪拌得微乳化廢棄油脂，助乳化劑與第二混合液的質量比為1:30-35。具體地，向第二混合液中加入助乳化劑並攪拌，攪拌25-35min以確保第二混合液與助乳化劑混合均勻得澄清透明的微乳化廢棄油脂，加入的助乳化劑的質量與第二混合液的質量比為1:30-35。進一步地，助乳化劑包括甲醇、乙醇、丙醇和丁醇中的至少一種。這幾種醇為最常見助乳化劑，且購買成本低。s5、將微乳化廢棄油脂在450-600攝氏度、氮氣流量為70-90ml/min的條件下裂解8-12min得生物燃料。具體地，將微乳化廢棄油脂在450-600攝氏度、氮氣流量為70-90ml/min的條件下，均勻地泵入裂解效果好、穩定性好的管式裂解爐中進行裂解，裂解時間為8-12min，以使得微乳化廢棄油脂裂解完全。進一步地，當氮氣流量為80ml/min時，裂解效率最高。本發明還提供了一種混合燃料的製備方法，包括上述的廢棄油脂製備生物燃料的方法。以下結合具體實施例對本發明提供的一種廢棄油脂製備生物燃料的方法及混合燃料的製備方法進行具體說明。實施例1取聚氧乙烯醚0.8g、油酸單乙醇胺酯11.2g、廢棄油脂168g、氫氧化鉀5g、去離子水14g、正丁醇6g、無水氯化鈣8.4g稱量備用。將5g氫氧化鉀溶於14g去離子水中得摩爾濃度為6.38mol/l質量為19g的氫氧化鉀溶液備用。取聚氧乙烯醚0.8g和油酸單乙醇胺酯11.2g混合攪拌均勻製得微乳化劑。將168g廢棄油脂加熱至110攝氏度，並在抽真空的條件下，向加熱的廢棄油脂中加入無水氯化鈣用於吸收廢棄油脂中的水份，無水氯化鈣對廢棄油脂的脫水處理時間為24小時，然後過濾分離出氯化鈣，無水氯化鈣加入量為8.4g。將12g微乳化劑與脫水後的廢棄油脂進行混合，混合後採用電動攪拌器進行攪拌，攪拌時間為60min，得到第一混合液。將6.38mol/l的氫氧化鉀與第一混合液混合併攪拌3h，得第二混合液，將6g正丁醇加入到第二混合液中，攪拌30min得到微乳化廢氣油脂。將微乳化廢棄油脂均勻地泵入管式裂解爐中，爐溫設定為500攝氏度，氮氣流量為80ml/min，裂解時間為10min,最終所得油狀液體為生物燃料。將產率記入表1。實施例2吐溫2.1g、油酸甘油酯11.9g、廢棄油脂182g、氫氧化鉀4.11g、去離子水12.22g、甲醇7.08g、無水氯化鈣18.2g稱量備用。將4.11氫氧化鉀溶於12.22g去離子水中得摩爾濃度為6mol/l質量為16.33g的氫氧化鉀溶液備用。取吐溫2.1g和油酸甘油酯11.9g混合攪拌均勻製得14g微乳化劑。將182g廢棄油脂加熱至100攝氏度，並在抽真空的條件下，向加熱的廢棄油脂中加入無水氯化鈣用於吸收廢棄油脂中的水份，無水氯化鈣對廢棄油脂的脫水處理時間為20小時，然後過濾分離出氯化鈣，無水氯化鈣加入量為18.2g。將14g微乳化劑與脫水後的廢棄油脂進行混合，混合後採用電動攪拌器進行攪拌，攪拌時間為50min，得到第一混合液。將6mol/l的氫氧化鉀與第一混合液混合併攪拌2h，得第二混合液，將7.08g甲醇加入到第二混合液中，攪拌25min得到微乳化廢棄油脂。將微乳化廢棄油脂均勻地泵入管式裂解爐中，爐溫設定為450攝氏度，氮氣流量為70ml/min，裂解時間為8min,最終所得油狀液體為生物燃料。將產率記入表1。實施例3曲拉通0.75g、油酸聚乙二醇酯10.5g、廢棄油脂180g、氫氧化鈉3.15g、去離子水10.48g、乙醇5.84g、無水氯化鈣11.5g稱量備用。將3.15g氫氧化鈉溶於10.48g去離子水中得摩爾濃度為7.5mol/l質量為13.63g的氫氧化鈉溶液備用。取曲拉通0.75g和油酸聚乙二醇酯10.5g混合攪拌均勻製得10.8g微乳化劑。將180g廢棄油脂加熱至120攝氏度，並在抽真空的條件下，向加熱的廢棄油脂中加入無水氯化鈣用於吸收廢棄油脂中的水份，無水氯化鈣對廢棄油脂的脫水處理時間為26小時，然後過濾分離出氯化鈣，無水氯化鈣加入量為11.5g。將10.8g微乳化劑與脫水後的廢棄油脂進行混合，混合後採用電動攪拌器進行攪拌，攪拌時間為70min，得到第一混合液。將7.5mol/l的氫氧化鈉與第一混合液混合併攪拌4h，得第二混合液，將5.84g乙醇加入到第二混合液中，攪拌35min得到微乳化廢棄油脂。將微乳化廢棄油脂均勻地泵入管式裂解爐中，爐溫設定為600攝氏度，氮氣流量為90ml/min，裂解時間為12min,最終所得油狀液體為生物燃料。將產率記入表1。實施例4曲拉通、聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸鈉的混合液1.43g、油酸單乙醇胺酯11.43g、廢棄油脂180g、氫氧化鈉3.17g、去離子水11.67g、丙醇6.29g、無水氯化鈣13.55g稱量備用。將3.17g氫氧化鈉溶於11.67g去離子水中得摩爾濃度為6.8mol/l質量為14.84g的氫氧化鈉溶液備用。取曲拉通、聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸鈉的混合液1.43g和油酸單乙醇胺酯11.43g混合攪拌均勻製得11.86g微乳化劑。將180g廢棄油脂加熱至115攝氏度，並在抽真空的條件下，向加熱的廢棄油脂中加入無水氯化鈣用於吸收廢棄油脂中的水份，無水氯化鈣對廢棄油脂的脫水處理時間為24小時，然後過濾分離出氯化鈣，無水氯化鈣加入量為13.55g。將11.86g微乳化劑與脫水後的廢棄油脂進行混合，混合後採用電動攪拌器進行攪拌，攪拌時間為65min，得到第一混合液。將6.8mol/l的氫氧化鈉與第一混合液混合併攪拌3.5h，得第二混合液，將6.29g丙醇加入到第二混合液中，攪拌35min得到微乳化廢棄油脂。將微乳化廢棄油脂均勻地泵入管式裂解爐中，爐溫設定為550攝氏度，氮氣流量為85ml/min，裂解時間為10min,最終所得油狀液體為生物燃料。將產率記入表1。實施例5曲拉通、聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸鈉的混合液1.43g、油酸單乙醇胺酯11.43g、廢棄油脂180g、氫氧化鈉3.17g、去離子水11.67g、丙醇6.29g稱量備用。將3.17g氫氧化鈉溶於11.67g去離子水中得摩爾濃度為6.8mol/l質量為14.84g的氫氧化鈉溶液備用。取曲拉通、聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸鈉的混合液1.43g和油酸單乙醇胺酯11.43g混合攪拌均勻製得11.86g微乳化劑。將11.86g微乳化劑與廢棄油脂進行混合，混合後採用電動攪拌器進行攪拌，攪拌時間為65min，得到第一混合液。將6.8mol/l的氫氧化鈉與第一混合液混合併攪拌3.5h，得第二混合液，將6.29g丙醇加入到第二混合液中，攪拌35min得到微乳化廢棄油脂。將微乳化廢棄油脂均勻地泵入管式裂解爐中，爐溫設定為550攝氏度，氮氣流量為85ml/min，裂解時間為10min,最終所得油狀液體為生物燃料。將產率記入表1。需要指出的是，在本發明的其他實施例中微乳化劑還可以是聚氧乙烯醚、吐溫、曲拉通和十二烷基苯磺酸鈉中的至少一種與油酸酯的其他組合的混合物，在此不做一一列舉。表1各實施例製備生物燃料的產率實施例12345產率96.197.095.996.795.1生物燃料的產率為製備得到的生物燃料與用於反應的廢氣油脂的質量比。分析上表可知，實施例1-5的產率均在95％以上，說明本發明提供的廢氣油脂製備生物燃料的方法產率高；實施例4和實施例5的操作條件基本相同，唯一不同的是實施例4在廢棄油脂與微乳化劑製備之前對廢棄油脂進行了脫水，而實施例5則未進行脫水，實施例4的產率較實施例5的產率高說明，在廢棄油脂與微乳化劑製備之前對廢棄油脂進行了脫水有利於提高廢生物燃料的產率。將實施例1-5生成的生物燃料進行氣相色譜-質譜聯用檢測，發現實施例1-5生成的生物燃料均主要含有苯衍生物、芳香化合物以及酸酯烷烴類多環芳香烴等有機化合物，同時含有部分醛類和酮類化合物。因而其熱值比其它方法製備的生物質油高，且性能穩定。綜上所述，高酸值的廢棄油脂如果直接裂解的話，產物中的酸值太高，需要進行後處理，這樣增加了工藝，提高了成本，而且製備的生物質油性能不穩定，如果直接加強鹼催化，裂解油脂產物中形成的重組分含量會顯著上升。而本發明的優點在於整個反應過程在裂解同時有效的脫除了裂解產物中的脂肪酸，同時重組分量顯著降下來，並且反應、分離步驟少，廢水、廢氣排放少,工藝簡單，使用設備臺數少，製備的生物質油質量穩定、產率高。本發明提供的混合燃料的製備方法，由於包括本發明所提供的廢棄油脂製備生物燃料的方法，使得其具有與廢棄油脂製備生物燃料的方法相同的優點。以上所述僅為本發明的優選實施方式而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。當前第1頁12