[发明专利]餐厨废油和矿物柴油混合加氢制备生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物油和矿物油混合加氢炼制生物柴油的方法，具体涉及一种餐厨废油和矿物柴油混合加氢制备生物柴油的方法。

背景技术

随着经济的高速发展，我国石油能源消耗巨大，而化石能源的储量却非常有限，且不可再生，我国每年需要进口大量石油，加之未来世界各国对石油能源的争夺将更为激烈，因此，煤层甲烷、地热能、风能、太阳能、生物质能及其它可再生或清洁能源将是今后中国经济发展中重要的补充能源。其中生物可再生能源由于来源的稳定性及环境的友好性一直是最重要的能源研究课题。而生物柴油又是生物可再生能源中研究相对成熟且应用最为广泛的一种。发展生物柴油能够缓解柴油供应紧张，长期来看可大量替代进口，是保障我国石油安全的重大战略措施之一。

化石能源的使用会排放大量的SOx、NOx以致形成酸雨，CO₂的排放引起的温室效应也日益严重，造成巨大的环境污染问题和生态破坏问题。威胁着人类的生存和持续发展。而生物柴油从碳循环的角度来看，可以实现CO₂的“零排放”，且本身低硫、低氮，所以是一种环境友好型能源，作为一种替代能源有利于缓减环境压力。

生物柴油，广义上讲包括所有以生物质为原料生产的替代燃料。其原料来源广泛，各种废食用植物油及餐厨废油、屠宰场剩余的动物脂肪甚至一些油籽和树种，都含有丰富的脂肪酸甘油酯类物质，适宜作为生物柴油的来源。

将餐厨废油回收后作为原料生产生物柴油则可以有效降低原料成本。据不完全统计，我国每年产生约200万吨餐厨废油，不仅造成了巨大的污染，而且部分非法进入餐饮业，造成多起“毒油”事件。导致人们开始对餐厨废油的处理及其流向产生了质疑，对这些原来影响到环境现今已影响到人们健康的问题，采用一种更有效的利用方法成为当今研究人员亟待解决的科研问题。生物柴油的开发则为该问题的解决提供了新的思路。

一般来说，生物柴油可分为第一代产品和第二代产品，第二代生物柴油是指相对于以动植物油脂为原料通过酯交换法生产的脂肪酸甲酯(第一代生物柴油)而言，主要以动植物油脂(含食用和非食用)为原料通过催化加氢生产的非脂肪酸甲酯生物柴油，也称为绿色柴油或可再生柴油。第二代生物柴油是纯碳氢化合物，不含氧元素，它的十六烷值高达70～99，热值达44MJ/kg，有较好的贮存安定性，而脂肪酸甲酯十六烷值达51～56，热值达37.5MJ/kg，贮存安定性并不好。

此外，采用加氢工艺生产第二代生物柴油过程排放的污水量较少，污水中有机物含量低，仅为少量的碳氢化合物，COD_cr一般小于1000mg/L，可生化度高；而通过酯交换法生产的脂肪酸甲酯过程排放的污水量较大，污水含较多的有机物，如硫酸脂类、醚类、醇类、有机酸类等，COD_cr一般大于3000mg/L，可生化难度大。

餐厨废油类油脂主要成分为三脂肪酸甘油酯，其中的脂肪酸部分包含有长链的脂肪烃。若能够通过加氢手段得到三脂肪酸甘油酯中的长链脂肪烃，并且饱和其中的双键，配以适当的异构反应，可得到优质的柴油组分和航空煤油组分。

研究表明，餐厨废油类油脂加氢制备柴油组分主要过程中包含了多种化学反应，主要有不饱和脂肪酸的加氢饱和、加氢脱氧、加氢脱羧基、加氢脱羰基反应，另外还有脂肪烃异构化反应等。

餐厨废油类油脂通过加氢工艺生产的组分主要为C₁₂～C₂₂的直链或带部分侧链烷烃，其十六烷值可达70～99，具有无硫，无芳烃，不含氧，储存稳定性好，NOx排放少，环境友好，可以与矿物柴油以任何比例调和，可以作为高十六烷值柴油添加组分使用和航空煤油的调和组分。因此，加氢工艺生产第二代生物柴油是一个有竞争力和前景的工艺技术。

餐厨废油类油脂来源广泛但也使得其质量难于控制，其成分复杂，种类繁多，不能直接进行固定床加氢处理。如餐厨废油中还含有大量的金属离子，这些金属离子在加氢过程中会导致加氢催化剂中毒或结垢，因此需要在加氢之前通过一些物理化学方法尽可能脱除其中金属离子，以延长催化剂的使用寿命，并提高生产的连续性。动植物脂肪酸加氢精制后得到的生物柴油其凝点一般较高，因此还需要进行加氢异构或降凝以降低凝点。