一種生物柴油粗產品的精製方法和精製系統的製作方法

2023-04-29 09:12:51 1

專利名稱：一種生物柴油粗產品的精製方法和精製系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種生物柴油粗產品的精製方法和一種生物柴油粗產品的精製系統。
背景技術：
生物柴油(Biodiesel)是生物質能的一種，是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動物油脂、餐飲垃圾油等含有長鏈脂肪酸甘油三酯的材料作為原料油，通過酯交換法製成的長鏈脂肪酸的單烷基酯，是能夠用於替代石化柴油的可再生性柴油燃料。現有的工業化生產生物柴油的工藝中，採用酯交換法得到的生物柴油粗產品中除含有生物柴油外，還含有重質油酯。由於重質油酯燃燒性能較差，需要通過對生物柴油粗產品的精製來去分離生物柴油和重質油酯。由於重質油酯的沸程明顯高於生物柴油的沸程，因此現有技術中，分離生物柴油和重質油酯的方法主要是通過蒸餾的方式進行，即通過蒸餾得到含有氣相生物柴油的氣體，然後將該氣體冷凝至得到生物柴油液體。但是，檢測結果表明，該生物柴油中殘炭含量較高，達到0. 5-1.0重量％。

發明內容
為了降低生物柴油中的殘炭含量，本發明的發明人進行了研究，出乎意料地發現， 通過使蒸餾得到的氣體組分通過除沫後收集得到的生物柴油殘炭含量大大降低。由此推測現有技術獲得的生物柴油中殘炭含量高的原因在於生物柴油粗產品中的長鏈脂肪酸基團在蒸餾溫度下易發生高溫聚合和炭化，而且含有氣相生物柴油的氣體中夾帶霧沫，導致了含有氣相生物柴油的氣體被大量的殘炭汙染，因而使得生物柴油中殘炭含量較高。基於上述原因，本發明的發明人找到了合適的解決辦法，由此得到了本發明。為了克服現有技術中生物柴油中殘炭含量較高的缺陷，本發明提供了一種生物柴油粗產品的精製方法，所述生物柴油粗產品含有生物柴油和重質油酯，該方法包括將生物柴油粗產品在不低於生物柴油的氣化溫度且低於重質油酯的氣化溫度下進行蒸餾，並收集蒸餾得到的餾出物，其特徵在於，該方法還包括在收集蒸餾得到的餾出物之前，去除該蒸餾得到的餾出物中夾帶的霧沫。本發明還提供了一種生物柴油粗產品的精製系統，其中，該系統包括蒸餾罐、除沫器和收集器；所述除沫器設置於所述蒸餾罐中，並且將所述蒸餾罐分隔為蒸餾段和餾出段， 所述收集器設置於所述餾出段中或位於所述餾出段外且與所述餾出段連通；或者，所述蒸餾罐與所述收集器通過管道相連，所述除沫器沿管道的徑向設置於所述管道中。通過本發明提供的方法得到的生物柴油，其殘炭量僅為0. 09-0. 3重量％，顯著低於現有的生物柴油粗產品精製方法得到的生物柴油的殘炭量。本發明的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式
部分予以詳細說明。


圖1為本發明提供的--種生物柴油粗產品的精製系統的示意圖
附圖標記說明
10蒸餾罐
11蒸餾段12餾出段13加熱器
20除沫器
30收集器31收集板32換熱器
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。在本發明中，在未作相反說明的情況下，使用的「殘炭」是指按照GB/T17144-1997 《石油產品殘炭測定法(微量法)》中的定義和方法測定的數值。本發明提供了一種生物柴油粗產品的精製方法，所述生物柴油粗產品含有生物柴油和重質油酯，該方法包括將生物柴油粗產品在不低於生物柴油的氣化溫度且低於重質油酯的氣化溫度下進行蒸餾，並收集蒸餾得到的餾出物，其特徵在於，該方法還包括在收集蒸餾得到的餾出物之前，去除該蒸餾得到的餾出物中夾帶的霧沫。其中，所述生物柴油粗產品可以為通過酯交換法得到的生物柴油粗產品。具體地， 可以為將油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動物油脂、餐飲垃圾油等含有長鏈脂肪酸甘油三酯的材料作為原料油，在酯交換的反應條件下，與一元醇接觸，得到酯交換產物，去除該酯交換產物中的過量甲醇、甘油、水和9kPa下沸點低於210°C的輕組分後即得到生物柴油粗產品。其中，所述生物柴油粗產品含有長鏈脂肪酸的一元醇酯，例如硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亞油酸甲酯、棕櫚酸甲酯和棕櫚油酸甲酯等。根據沸程的不同，可以將所述生物柴油粗產品分割為生物柴油和重質油酯，即，在0. 5kPa的壓力下，沸程在280°C以下的餾分為生物柴油，沸程高於280°C的餾分為重質油酯。 本發明中，未做相反說明的情況下，所述的壓力的數值均指絕壓。其中，去除該蒸餾得到的餾出物中夾帶的霧沫可以通過各種方法進行，例如，可以通過向所述生物柴油粗產品中加入消泡劑來進行。所述消泡劑可以為氟矽聚合物消泡劑， 例如聚三氟丙基甲基矽氧烷消泡劑，所述消泡劑可以通過商購獲得，例如可以為購自道康寧公司的牌號為FS 1265的產品。所述消泡劑的使用方法可以按照消泡劑的說明書進行。其中，為了降低生產成本，優選情況下，去除該蒸餾得到的餾出物中夾帶的霧沫通過使該蒸餾得到的餾出物流過除沫器來進行。所述除沫器可以為絲網除沫器、折流板式除沫器或纖維除沫器。其中，所述蒸餾可以在蒸餾罐內進行，所述除沫器位於蒸餾罐內，並且將所述蒸餾罐分隔為蒸餾段和餾出段。其中，絲網除沫器特別適用於降低所述生物柴油中的殘炭含量，因此，進一步優選情況下，所述除沫器為絲網除沫器。所述絲網除沫器可以包括絲網、與絲網組成絲網塊的絲網格柵和固定絲網塊的支承裝置。所述絲網除沫器中的絲網可以為不鏽鋼絲網、銅絲網、鈦合金絲網和玻璃絲網中的至少一種。其中，為了降低生產成本，進一步優選情況下，所述絲網除沫器中的絲網為不鏽鋼絲網。其中，為了進一步提高去除霧沫的效率以降低所述生物柴油中的殘炭含量，優選情況下，所述絲網的容積重量為170-175kg/m3，體積比表面積為500-550m2/m3，空隙率為 97. 5-98. 1%。其中，為了進一步提高去除霧沫的效率以降低所述生物柴油中的殘炭含量，優選情況下，相對於所述絲網除沫器中的IOOmm高度的絲網，所述生物柴油粗產品的通入量為 100-200kg/min ·πι2(相對於絲網的截面積)。所述生物柴油粗產品的通入量是指用於進行所述蒸餾的所述生物柴油粗產品的用量。為了進一步提高生物柴油的生產效率，並同時降低所述生物柴油中的殘炭含量， 優選情況下，所述蒸餾的壓力為0. 5-lkPa ；溫度為250-280°C。本發明還提供了一種生物柴油粗產品的精製系統，其中，該系統包括蒸餾罐、除沫器和收集器；所述除沫器設置於所述蒸餾罐中，並且將所述蒸餾罐分隔為蒸餾段和餾出段， 所述收集器設置於所述餾出段中或位於所述餾出段外且與所述餾出段連通；或者，所述蒸餾罐與所述收集器通過管道相連，所述除沫器沿管道的徑向設置於所述管道中。在本發明中，在未作相反說明的情況下，使用的「分隔」是指將被分隔的空間分為兩個或兩個以上的獨立的分隔後的空間，不同的分隔後的空間之間的物料只能以透過用於分隔的分隔物的途徑進行流動。例如，使用除沫器將所述蒸餾罐分隔為蒸餾段和餾出段，所述蒸餾段的物料只能以透過除沫器的方式流動到餾出段中。其中，優選情況下，所述收集器包括收集板和換熱器；所述除沫器、收集板和換熱器按照由下至上的順序依次設置於所述蒸餾罐中，從而所述收集板能夠收集由換熱器冷卻得到的生物柴油組分。所述收集板穿過所述蒸餾罐的殼體且另一端位於蒸餾罐外，從而將收集到的生物柴油組分送出蒸餾罐外。所述收集板例如可以是具有凹槽的板狀體，如半圓柱體。其中，優選情況下，所述除沫器為絲網除沫器。其中，優選情況下，所述絲網除沫器中的絲網為不鏽鋼絲網，所述絲網的容積重量為 170-175kg/m3，體積比表面積為 500-550m2/m3，空隙率為 97. 5-98. 1%。根據本發明特別優選的一種實施方式，本發明提供的一種生物柴油粗產品的精製系統如圖1所示，該精製系統包括蒸餾罐10、除沫器20和收集器30 ；所述除沫器20設置於所述蒸餾罐10中，並且將所述蒸餾罐10分隔為蒸餾段11和餾出段12，所述收集器30設置於所述餾出段12中。其中，所述收集器30包括收集板31和換熱器32。其中，收集板31例如為半圓柱形，位於換熱器32的正下方且一端位於閃蒸塔1 外，用於接收與換熱器32換熱後冷卻得到的液體組分並導出閃蒸塔1外。優選所述收集板 31的上邊緣處形成通孔以使餾出物能夠與換熱器32接觸進行換熱。其中，所述所述蒸餾段內設置有加熱器13，用於提供蒸餾所需的熱量。其中，所述蒸餾罐上設置至少一個物料進口和至少一個物料出口 ；進一步優選設置至少兩個物料出口。
另外需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。以下，通過實施例進一步詳細說明本發明。具體地，通過實施例1-4與對比例1的比較，說明本發明提高的方法可以明顯降低生物柴油的殘炭量。製備實施例1本製備實施例用於說明所述生物柴油粗產品的來源。在高壓反應釜中，按摩爾比為9 1加入動物油和甲醇，在沈01的溫度下且壓力為6. 5MPa下反應2小時後得到酯交換產物，蒸餾除去過量的甲醇後，在90°C的溫度下將酯交換產物與0.3%體積(相對於酯交換產物)的水混合後接觸2小時以去除甘油，然後去除水相，並蒸餾去除9kPa下沸點低於210°C的輕組分後得到的產物即為生物柴油粗產品。實施例1本實施例用於說明本發明提供的生物柴油粗產品的精製方法及系統。採用如圖1所示的生物柴油粗產品系統，即，設置蒸餾罐10，在蒸餾罐10內由下到上三分之二高度處設置除沫器20 ；除沫器20採用滿足HG/21618-1998技術標準的 S2700-120 SP 316L/316L型不鏽鋼絲網除沫器；除沫器20將蒸餾罐10分隔為蒸餾段11和餾出段12 ；蒸餾段11中設置加熱器13 ；加熱器13以導熱油為加熱介質；蒸餾段11中還設置物料進口，該物料進口用於導入生物柴油粗產品；餾出段12中設置收集器30 ；收集器30 包括傾斜設置(內高外低)的收集板31和設置於收集板31上的換熱器32 ；換熱器32以水為冷卻介質；收集板31上邊緣處形成通孔以通過餾出物；收集板31下邊緣處與換熱器 32之間設置第一物料出口以導出生物柴油；換熱器32與蒸餾罐內壁連接處的上方設置第二物料出口以抽出氣體。將製備實施例1得到的生物柴油粗產品加熱至210°C，以通過物料進口通入蒸餾罐10中，通入量為160kg/min · m2 (面積以絲網除沫器的截面積計算)，通過第二物料出口抽出氣體以使蒸餾罐10中的壓力為0. 75士0. 25kPa，通過以325°C的導熱油為加熱介質的加熱器13使蒸餾罐罐底液體的溫度為265士 15°C ；所述生物柴油粗產品在蒸餾段11中得到蒸餾，產生餾出物，餾出物透過除沫器20後流入餾出段12，經過收集板31上邊緣處的通孔進入收集器30，換熱器32以80°C的水為冷卻介質，使收集器中的溫度降至85士 10°C，在收集器中收集得到的液體即為生物柴油。按照GB/T 17144-1997《石油產品殘炭測定法(微量法)》中的方法，測定本實施例得到的生物柴油中的殘炭的含量為0. 09重量％。實施例2本實施例用於說明本發明提供的生物柴油粗產品的精製系統和方法。採用實施例1的方法搭建生物柴油粗產品的系統，所不同的是，除沫器20採用滿足HG/21618-1998技術標準的S2700-120 HR 316L/316L型不鏽鋼絲網除沫器。按照與實施例1相同的方法，測定本實施例得到的生物柴油中的殘炭的含量為 0. 16重量％。
實施例3本實施例用於說明本發明提供的生物柴油粗產品的精製系統和方法。採用實施例1的方法搭建生物柴油粗產品的系統。採用與實施例1相同的方法製備生物柴油，所不同的是，所述生物柴油粗產品的通入量為300kg/min · m2 (面積以絲網除沫器的截面積計算)。按照與實施例1相同的方法，測定本實施例得到的生物柴油中的殘炭的含量為 0. 15重量％。對比例1本對比例用於說明現有的生物柴油粗產品的精製方法。採用實施例1的方法搭建生物柴油粗產品的系統，所不同的是，不設置除沫器20。採用與實施例1相同的方法製備生物柴油。按照與實施例1相同的方法，測定本對比例得到的生物柴油中的殘炭的含量為
0. 9重量％。
權利要求
1.一種生物柴油粗產品的精製方法，所述生物柴油粗產品含有生物柴油和重質油酯， 該方法包括將生物柴油粗產品在不低於生物柴油的氣化溫度且低於重質油酯的氣化溫度下進行蒸餾，並收集蒸餾得到的餾出物，其特徵在於，該方法還包括在收集蒸餾得到的餾出物之前，去除該蒸餾得到的餾出物中夾帶的霧沫。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，去除該蒸餾得到的餾出物中夾帶的霧沫通過使該蒸餾得到的餾出物流過除沫器來進行。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述蒸餾在蒸餾罐內進行，所述除沫器位於蒸餾罐內，並且將所述蒸餾罐分隔為蒸餾段和餾出段。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述除沫器為絲網除沫器。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述絲網除沫器中的絲網為不鏽鋼絲網，所述絲網的容積重量為170-175kg/m3，體積比表面積為500-550m2/m3，空隙率為97. 5-98. 1%。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，相對於所述絲網除沫器中IOOmm高度的絲網，所述生物柴油粗產品的通入量為100-200kg/min · m2。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述蒸餾的壓力為0.5-lkPa;溫度為 250480 "C。
8.—種生物柴油粗產品的精製系統，其中，該系統包括蒸餾罐、除沫器和收集器；所述除沫器設置於所述蒸餾罐中，並且將所述蒸餾罐分隔為蒸餾段和餾出段，所述收集器設置於所述餾出段中或位於所述餾出段外且與所述餾出段連通；或者，所述蒸餾罐與所述收集器通過管道相連，所述除沫器沿管道的徑向設置於所述管道中。
9.根據權利要求8所述的系統，其中，所述收集器包括收集板和換熱器；所述除沫器、 收集板和換熱器按照由下至上的順序依次設置於所述蒸餾罐中，從而所述收集板能夠收集由換熱器冷卻得到的生物柴油組分。
10.根據權利要求9所述的系統，其中，所述除沫器為絲網除沫器，所述絲網除沫器中的絲網為不鏽鋼絲網，所述絲網的容積重量為170-175kg/m3，體積比表面積為500_550m2/ m3，空隙率為 97. 5-98. 1%。
全文摘要
本發明提供了一種生物柴油粗產品的精製方法，所述生物柴油粗產品含有生物柴油和重質油酯，該方法包括將生物柴油粗產品在不低於生物柴油的氣化溫度且低於重質油酯的氣化溫度下進行蒸餾，並收集蒸餾得到的餾出物，其特徵在於，該方法還包括在收集蒸餾得到的餾出物之前，去除該蒸餾得到的餾出物中夾帶的霧沫。本發明還提供了一種生物柴油粗產品的精製系統，其中，該系統包括蒸餾罐、除沫器和收集器。通過本發明提供的方法得到的生物柴油，其殘炭量僅為0.09-0.3重量％，顯著低於現有的生物柴油粗產品精製方法得到的生物柴油的殘炭量。
文檔編號C11B3/12GK102559380SQ20111028751
公開日2012年7月11日 申請日期2011年9月26日 優先權日2011年9月26日
發明者劉強, 史國強, 張慶英, 王先國, 豆佔營, 鄭長波 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油新能源投資有限責任公司