[发明专利]利用含油污泥两步法制备生物柴油的方法

说明书

本发明涉及生物柴油制备技术领域，具体涉及一种利用含油污泥两步法制备生物柴油的方法，以城市污水处理厂的含油污泥为原材料,进行酯化反应和原位酯交换制取生物柴油,主要包括污泥预处理、原位酯化/酯交换、冷却萃取、清洗、过滤蒸发与冷却、碱酯交换步骤，以获得最大的生物柴油产率。

技术领域

本发明涉及生物柴油制备技术领域，具体涉及一种利用含油污泥两步法制备生物柴油的方法。

背景技术

现今世界能源危机和环境危机促使新的清洁能源的开发成为当务之急。利用城镇污泥制造生物柴油就是解决方式之一。专家预计城镇污水中蕴含的能量是处理城市污水所用能量的十倍，而城镇污水中蕴含的50％以上的能量经过污水处理过程转移到了污泥中，污泥中含有10％-20％的可酯交换成分，因而，通过污泥制取生物柴油是切实可行的。另一方面，生物柴油作为清洁的可再生能源，它以大豆、油菜籽、向日葵、棕搁、椰子油等为原料，该成本占到整个生物柴油制品总成本的70％-80％，这种高额的制作成本阻碍了生物柴油的供给，与传统的化石能源相比也丧失了竞争优势，并且引发了诸如粮食危机等在内的国际问题。在中国耕地资源稀缺的背景下，我们需要寻找更多生物柴油的原料源。城镇污水处理厂的污泥正是一个非常好的原料，它不仅资源丰富、源源不断而且成本低廉，能在大大降低生物柴油的生产成本的同时保证原料供应，同时，也解决了污泥处理困难的问题。在城市污水处理厂产生的各种污泥中，利用含油污泥来制取生物柴油将是一种更加具有前景的应用，相较于初沉污泥和二沉污泥，其生物柴油产量更高，更有利于大规模地投入实际生产中。然而，两步法中，对于催化剂的选择以及碱酯交换反应条件的控制仍有待研究。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术存在的缺陷，提供一种利用含油污泥两步法制备生物柴油的方法，以城市污水处理厂的含油污泥为原材料,进行酯化反应和原位酯交换制取生物柴油,以获得最大的生物柴油产率。

本发明的技术方案:利用含油污泥两步法制备生物柴油的方法，所述含油污泥通过原位酯化反应和碱酯交换反应实现，步骤如下：

1)、污泥预处理：利用活性污泥法产生含油污泥，收集固体含量为11±5％含油污泥；

2)、原位酯化/酯交换：以甲醇为酰基受体，以硫酸或435脂肪酶为催化剂，在45-60℃和4.17Hz条件下的定轨摇床中的肖特瓶中进行酯化反应5-18h，从而获得混合液；

3)、冷却：将上述混合液冷却至室温；

4)、萃取：以己烷为萃取剂对所述原位酯交换后冷却收集的混合液进行萃取，收集上清液；

5)、清洗：用清洗液清洗上清液，收集上层己烷相；

6)、过滤、蒸发及冷却：使上述己烷相通过含除水剂ALT-201的过滤装置，收集滤液，对滤液蒸发处理，在冷却后对酯化产物进行称重，对脂肪酸甲酯和酰基甘油进行定量；

7)、碱酯交换：以甲醇作为酰基受体，质量浓度0.3-0.9％氢氧化钠或氢氧化钾作为催化剂，对上述产物进行酯交换反应，反应后去除过量甲醇，得到生物柴油制品。

所述步骤1)中含油污泥与所述步骤2)中甲醇、硫酸溶液的质量比为：含油污泥:甲醇:硫酸＝1:15.8:0.037。

所述步骤4)中萃取过程中向混合液中加入1％氯化钠饱和溶液。

当所述步骤2)中原位酯化/酯交换催化剂为硫酸催化剂时，所述步骤5)中清洗液选自碳酸氢钾溶液和碳酸氢钠溶液中的至少一种，所述碳酸氢钾溶液和碳酸氢钠溶液的质量浓度均为2-4％。