[发明专利]一种利用餐厨垃圾回收油制取生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制取生物柴油的方法，特别涉及一种利用低成本的餐厨垃圾回收油制取生物柴油的方法。

背景技术

近年来，石油等传统不可再生能源紧张问题日益突出，能源短缺问题已上升成为影响经济、国家安全等方面的重大问题。同时，石油燃料使用时产生的环境污染问题也日益突出，新型清洁替代能源的开发成为世界各国研究的焦点。生物柴油是以动植物油脂为原料与低碳脂肪醇通过酯交换反应制备而成的石化柴油替代品，主要成分是长链脂肪酸单酯(甲酯、或者乙酯)，具有无毒、可生物降解、尾气中几乎不含氧化硫类物质等优点，是一种重要的可再生清洁燃料。以动、植物油脂为原料制造生物柴油时，由于原料和工艺路线的原因，制造成本偏高，成为制约生物柴油产业化的一个障碍。低成本的餐饮废油进行预处理后可以成为制备生物柴油的原料。我国餐饮业产生的废油脂部分被回收加工成脂肪酸等工业原料，其中大部分被不法分子再利用重新流入市场，危害消费者健康，还有相当的一部分被餐饮业主直接排入下水道，污染环境。如果建立起成熟的利用餐饮废油制备生物柴油的工艺方法，可降低生物柴油的生产成本，同时可以降低餐饮废油对环境和社会造成的危害，提高食品安全性。

国内外目前生产生物柴油有四种成熟工艺方法：碱催化法、酸催化法、脂肪酶法，另有生物酶法和超临界萃取法由于催化剂成本及设备的原因，尚无法形成产业化应用。酸碱催化法(化学法)是工业生产生物柴油的主要方法，但是存在工艺复杂、能耗较高，生产过程有废碱液或废酸液排放，酯化产物难于回收等缺点。因此，需要一种更好的成本低、工艺简单的方法，促进利用餐饮废油制备生物柴油的产业化。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备生物柴油的方法，该方法能利用餐饮废油制备性能参数优异的生物柴油，降低制备过程的成本，简化工艺过程，提高商业化和市场推广的可行性。

为实现本发明的目的，本发明提出一种利用餐饮废油制备生物柴油的方法，通过以下步骤实现利用餐饮废油制备生物柴油：

1).先对餐饮废油进行脱胶脱杂处理。

2).餐饮废油经脱胶处理生成的原料油在浓硫酸的催化下与无水甲醇进行酸催化酯化反应，将原料油中的游离脂肪酸转化成生物柴油。

3).酸催化酯化反应后，原料油中的脂肪酸甘油酯在氢氧化钠的作用下与甲醇进行碱催化酯交换反应，反应产物为生物柴油和甘油。

4).碱催化酯交换反应后的反应物进行沉降分离，上层产物水洗精馏后得到生物柴油，下层产物处理后得到甘油和甲醇。

本发明具体的实施方法如下，餐饮废油经过脱胶处理生成的原料油通过原料油储罐，进入酸催化酯化反应釜；酸催化酯化反应过程所需的另一原料无水甲醇和催化剂-98％的浓硫酸预先经过搅拌混匀后也进入酸催化酯化反应釜，在98％的浓硫酸的催化下，原料油中的游离脂肪酸和无水甲醇进行酸催化酯化反应。反应产物进入沉降分离器，通过高速离心泵的作用，使沉降分离器内的反应产物快速高效地分层。此时上层产物为生物柴油和未参与酸催化酯化反应的原料油的混合物，下层产物为酸催化酯化过程中过量的甲醇和浓硫酸催化剂。接下来生物柴油和原料油的混合物进入碱催化反应釜进行碱催化酯交换。下层产物进入甲醇回收塔，在真空泵的作用下实现甲醇回收塔内真空，同时加热，得到的无水甲醇被回收循环使用。

接下来进行碱催化酯交换反应，本过程所需要的原料无水甲醇和催化剂氢氧化钠混匀后在碱催化酯交换反应釜内与原料油中的脂肪酸甘油酯进行反应生成生物柴油，另一反应产物为甘油。此反应过程需要进行加热和搅拌，反应产物通过高速离心分层。此时的上层产物为粗生物柴油，下层产物为反应剩余的甲醇和反应生成的甘油。粗生物柴油经过水洗和精馏后得到生物柴油终产品。下层产物经过回收处理得到副产品——甘油。甲醇通过蒸馏除去水分后回收循环利用。

利用此方法，从餐饮废油到生物柴油终产品的转化率为85％。制备得到的生物柴油性能优异。经检测，利用此方法得到的生物柴油终产品密度为0.873-0.878g/ml(15℃)，动力粘度为3.21-6.05mm2/s(40℃)，闭环闪点126℃，凝固点-2℃，十六烷值50.8，水分含量300-600mg/kg，硫分0.002-0.008％，残碳含量0.06-0.12％，酸值0.28mgKOH/g。各项主要指标符合生物柴油和车用柴油标准。且制备过程工艺简单，极大程度地实现了过程中可循环利用资源的再利用，降低成本，节约能源。

本发明的有益效果如下：