一种利用餐厨垃圾回收油制取生物柴油的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用餐厨垃圾低成本高效率回收油制取生物柴油的方法，通过餐饮废油脱胶脱杂处理、酸催化酯化反应、碱催化酯交换反应和生物柴油精制四个步骤实现。最后的产物为无色的生物柴油，其各项性能指标可达到欧美的生物柴油质量标准。本发明专利技术的生产成本低，转化率高，排污少，弥补了单一方法制备的缺点。本发明专利技术在生产出生物柴油的同时，其副产品为甘油和甲醇。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。为实现本专利技术的目的，本专利技术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。本专利技术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勻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 混勻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一甘油。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°C )， 动力粘度为3. 21-6. 05mm2/s(40°C )，闭环闪点126°C，凝固点_2°C，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. 28mgK0H/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。本专利技术的有益效果如下1.该方法所提炼出的生物柴油是无色、环保能源，能够促进经济循环发展，缓解能 源和环境危机，具有广阔的推广前景。通过该方法，1吨原料油可转化0. 85吨生物柴油。我 国餐饮业每年产生废油高达200万吨以上，“地沟油”、“潲水油”严重威胁人民健康，造成严 重的环境污染。利用此方法，可以降低食品安全危害，改善环境污染，并降低生物柴油的生 产成本。2.传统碱催化反应时要求游离脂肪酸含量必须低于3%，而餐饮废油中酸值含量 高达10-40 %，是传统碱催化工艺应用于餐饮废油时的主要障碍。而单一的酸催化酯化反应 又存在反应时间长，转化率低的缺点。在本专利技术的方法中，通过控制反应条件，酸催化酯化 后餐饮废油中的游离脂肪酸含量由10-40%降至1%，不仅能够满足碱催化步骤游离脂肪 酸需在3%以下的要求，而且在酸催化酯化步骤将游离脂肪酸转化成了生物柴油，提高了收 率。通过合理优化酸催化酯化和碱催化酯交换两步反应的参数，可以有效缩短反应时间，提 高转化率，减少排污，简化工艺流程，弥补了单一方法制备的缺点。3.通常的化学催化法结束之后，利用各相的比重不同，通过重力作用使之自然沉 降分层，不仅分离速度很慢，分离效果也不好。本专利技术通过高速离心分离法分离生物柴油生 产过程中的酸催化酯化产物和碱催化酯交换产物，大大加快了分离时间，提高了分离效率。4.利用本专利技术可以生产出高品质的生物柴油，其各项性能指标可达到欧美的生 物柴油质量标准。与0#车用柴油相比，本方法得到的生物柴油具有如下优点(1)残碳含量和硫含量低，燃烧产物对大气的污染程度低；(2)安全性能好，其闪点126°C，十六烷值达 50. 8，相比0#车用柴油，本方法得到的生物柴油在运输、储藏和使用上都很安全；(3)润滑 性能耗，可以延长发动机使用寿命；(4)凝固点低，低温流动特性更佳，加入适当的防寒剂 后可以满足寒冷低温条件下的使用。附图说明附图是应用本专利技术的一个实施方案的整体工艺流程框图。图中原料油储罐1、浓硫酸储罐2、甲醇储罐3、氢氧化钠储罐4、甲醇酸化罐5、甲 醇碱化罐6、酸催化酯化反应釜7、酸催化沉降分离器8、碱催化酯交换反应釜9、碱催化沉降 分离器10、重油加热装置11、甘油/水分离装置12、精馏塔13、水洗中和塔14、甲醇回收塔 15。具体实施例方式以下结合附图描述了以餐饮废油为原料制备生物柴油的本专利技术的实施方案步骤1，预处理餐厨垃圾经过油水分离机处理后产生的餐饮废油中的胶质和杂 质会影响后续的酸催化酯化和碱催化酯交换反应效率，因此要先对餐饮废油进行脱胶脱杂 处理。本专利技术采取水化脱胶脱杂法，具体的操作过程如下，在餐饮废油中加入为其体积3% 的自来水，加热到90-100°C。并向上述混合液中缓慢加入餐饮废油重量1.5%，质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用餐厨垃圾回收油制取生物柴油的方法，通过以下步骤实现：　　步骤１．先对餐饮废油进行脱胶脱杂处理；　　步骤２．酸催化酯化反应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；　　步骤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；　　步骤４．碱催化酯交换反应后的反应物进行沉降分离，上层产物水洗精馏舌得到生物柴油，下层产物处理后得到甘油和甲醇。

【技术特征摘要】
一种利用餐厨垃圾回收油制取生物柴油的方法，通过以下步骤实现步骤1.先对餐饮废油进行脱胶脱杂处理；步骤2.酸催化酯化反应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；步骤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；步骤4.碱催化酯交换反应后的反应物进行沉降分离，上层产物水洗精馏舌得到生物柴油，下层产物处理后得到甘油和甲醇。2.根据权利要求1所述的制取生物柴油的方法，其特征在于所述的步骤1是采取水 化脱胶脱杂法在餐饮废油中加入为其体积3%的自来水，加热到90-100°C，并向上述混合 液中缓慢加入餐饮废油重量1. 5%的质量浓度98%的浓硫酸，搅拌10分钟后静置沉降30 分钟，油和胶、杂质即可分离，上层是原料油，下层是胶质和杂质；将上层的原料油送入原料 油储罐储存，用于后期的生物柴油制备。3.根据权利要求1所述的制取生物柴油的方法，其特征在于所述的步骤2为采用 98%浓硫酸作为酸催化酯化反应的催化剂，使保存在浓硫酸储罐的所述浓硫酸和保存在甲 醇储罐中的无水甲醇流入甲醇酸化罐中；其中，所述浓硫酸的用量为原料油重量的5%，无 水甲醇的用量为原料油重量的20% ；甲醇酸化罐中装有搅拌器，经过搅拌器搅拌10分钟， 使无水甲醇和硫酸混合均勻，然后无水甲醇与浓硫酸的混合物进入酸催化酯化反应釜；控 制原料油储罐中的原料油按照预先设定的反应量进入酸催化酯化反应釜，与无水甲醇在浓 硫酸的催化作用下进行反应；反应结束后，将酸催化酯化反应釜中的反应物放流到酸催化 沉降分离器中，酸催化沉降分离器中装有高速离心泵，通过高速离心进行产物分离；沉降分 离后的上层产物是未参与酸催化酯化反应的原料油和生成的生物柴油(即脂肪酸甲酯)， 下层是过量的甲醇和浓硫酸催化剂；将下层的甲醇和浓硫酸送入甲醇回收塔进行甲醇回 收。4.根据权利要求1所述的制取生物柴油的方法，其特征在于所述的步骤3为将原料 油重量的1%、纯度95%的固体氢氧化钠用作催化剂保存在氢氧化钠储罐中，此反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：田丹，于景成，靳国良，丁雪梅，于勇勇，桑立维，田艺伟，
申请(专利权)人：北京昊业怡生科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]