專利名稱：一種生物柴油粗產(chǎn)品的精制方法和精制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物柴油粗產(chǎn)品的精制方法和一種生物柴油粗產(chǎn)品的精制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
生物柴油(Biodiesel)是生物質(zhì)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，通過酯交換法制成的長鏈脂肪酸的單烷基酯，是能夠用于替代石化柴油的可再生性柴油燃料。現(xiàn)有的工業(yè)化生產(chǎn)生物柴油的工藝中，采用酯交換法得到的生物柴油粗產(chǎn)品中除含有生物柴油外，還含有重質(zhì)油酯。由于重質(zhì)油酯燃燒性能較差，需要通過對生物柴油粗產(chǎn)品的精制來去分離生物柴油和重質(zhì)油酯。由于重質(zhì)油酯的沸程明顯高于生物柴油的沸程，因此現(xiàn)有技術(shù)中，分離生物柴油和重質(zhì)油酯的方法主要是通過蒸餾的方式進(jìn)行，即通過蒸餾得到含有氣相生物柴油的氣體，然后將該氣體冷凝至得到生物柴油液體。但是，檢測結(jié)果表明，該生物柴油中殘?zhí)亢枯^高，達(dá)到0. 5-1.0重量％。

發(fā)明內(nèi)容
為了降低生物柴油中的殘?zhí)亢浚景l(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了研究，出乎意料地發(fā)現(xiàn)， 通過使蒸餾得到的氣體組分通過除沫后收集得到的生物柴油殘?zhí)亢看蟠蠼档汀Ｓ纱送茰y現(xiàn)有技術(shù)獲得的生物柴油中殘?zhí)亢扛叩脑蛟谟谏锊裼痛之a(chǎn)品中的長鏈脂肪酸基團(tuán)在蒸餾溫度下易發(fā)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(dǎo)致了含有氣相生物柴油的氣體被大量的殘?zhí)课廴荆蚨沟蒙锊裼椭袣執(zhí)亢枯^高。基于上述原因，本發(fā)明的發(fā)明人找到了合適的解決辦法，由此得到了本發(fā)明。為了克服現(xiàn)有技術(shù)中生物柴油中殘?zhí)亢枯^高的缺陷，本發(fā)明提供了一種生物柴油粗產(chǎn)品的精制方法，所述生物柴油粗產(chǎn)品含有生物柴油和重質(zhì)油酯，該方法包括將生物柴油粗產(chǎn)品在不低于生物柴油的氣化溫度且低于重質(zhì)油酯的氣化溫度下進(jìn)行蒸餾，并收集蒸餾得到的餾出物，其特征在于，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(fā)明還提供了一種生物柴油粗產(chǎn)品的精制系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括蒸餾罐、除沫器和收集器；所述除沫器設(shè)置于所述蒸餾罐中，并且將所述蒸餾罐分隔為蒸餾段和餾出段， 所述收集器設(shè)置于所述餾出段中或位于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(shè)置于所述管道中。通過本發(fā)明提供的方法得到的生物柴油，其殘?zhí)苛績H為0. 09-0. 3重量％，顯著低于現(xiàn)有的生物柴油粗產(chǎn)品精制方法得到的生物柴油的殘?zhí)苛俊１景l(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式
部分予以詳細(xì)說明。


圖1為本發(fā)明提供的--種生物柴油粗產(chǎn)品的精制系統(tǒng)的示意圖
附圖標(biāo)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(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的“殘?zhí)俊笔侵赴凑誈B/T17144-1997 《石油產(chǎn)品殘?zhí)繙y定法(微量法)》中的定義和方法測定的數(shù)值。本發(fā)明提供了一種生物柴油粗產(chǎn)品的精制方法，所述生物柴油粗產(chǎn)品含有生物柴油和重質(zhì)油酯，該方法包括將生物柴油粗產(chǎn)品在不低于生物柴油的氣化溫度且低于重質(zhì)油酯的氣化溫度下進(jìn)行蒸餾，并收集蒸餾得到的餾出物，其特征在于，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(chǎn)品可以為通過酯交換法得到的生物柴油粗產(chǎn)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(yīng)條件下，與一元醇接觸，得到酯交換產(chǎn)物，去除該酯交換產(chǎn)物中的過量甲醇、甘油、水和9kPa下沸點(diǎn)低于210°C的輕組分后即得到生物柴油粗產(chǎn)品。其中，所述生物柴油粗產(chǎn)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(jù)沸程的不同，可以將所述生物柴油粗產(chǎn)品分割為生物柴油和重質(zhì)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，沸程高于280°C的餾分為重質(zhì)油酯。 本發(fā)明中，未做相反說明的情況下，所述的壓力的數(shù)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(jìn)行，例如，可以通過向所述生物柴油粗產(chǎn)品中加入消泡劑來進(jìn)行。所述消泡劑可以為氟硅聚合物消泡劑， 例如聚三氟丙基甲基硅氧烷消泡劑，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(chǎn)品。所述消泡劑的使用方法可以按照消泡劑的說明書進(jìn)行。其中，為了降低生產(chǎn)成本，優(yōu)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(jìn)行。所述除沫器可以為絲網(wǎng)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(nèi)進(jìn)行，所述除沫器位于蒸餾罐內(nèi)，并且將所述蒸餾罐分隔為蒸餾段和餾出段。其中，絲網(wǎng)除沫器特別適用于降低所述生物柴油中的殘?zhí)亢浚虼耍M(jìn)一步優(yōu)選情況下，所述除沫器為絲網(wǎng)除沫器。所述絲網(wǎng)除沫器可以包括絲網(wǎng)、與絲網(wǎng)組成絲網(wǎng)塊的絲網(wǎng)格柵和固定絲網(wǎng)塊的支承裝置。所述絲網(wǎng)除沫器中的絲網(wǎng)可以為不銹鋼絲網(wǎng)、銅絲網(wǎng)、鈦合金絲網(wǎng)和玻璃絲網(wǎng)中的至少一種。其中，為了降低生產(chǎn)成本，進(jìn)一步優(yōu)選情況下，所述絲網(wǎng)除沫器中的絲網(wǎng)為不銹鋼絲網(wǎng)。其中，為了進(jìn)一步提高去除霧沫的效率以降低所述生物柴油中的殘?zhí)亢浚瑑?yōu)選情況下，所述絲網(wǎng)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(jìn)一步提高去除霧沫的效率以降低所述生物柴油中的殘?zhí)亢浚瑑?yōu)選情況下，相對于所述絲網(wǎng)除沫器中的IOOmm高度的絲網(wǎng)，所述生物柴油粗產(chǎn)品的通入量為 100-200kg/min ·πι2(相對于絲網(wǎng)的截面積)。所述生物柴油粗產(chǎn)品的通入量是指用于進(jìn)行所述蒸餾的所述生物柴油粗產(chǎn)品的用量。為了進(jìn)一步提高生物柴油的生產(chǎn)效率，并同時降低所述生物柴油中的殘?zhí)亢浚?優(yōu)選情況下，所述蒸餾的壓力為0. 5-lkPa ；溫度為250-280°C。本發(fā)明還提供了一種生物柴油粗產(chǎn)品的精制系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括蒸餾罐、除沫器和收集器；所述除沫器設(shè)置于所述蒸餾罐中，并且將所述蒸餾罐分隔為蒸餾段和餾出段， 所述收集器設(shè)置于所述餾出段中或位于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(shè)置于所述管道中。在本發(fā)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(dú)立的分隔后的空間，不同的分隔后的空間之間的物料只能以透過用于分隔的分隔物的途徑進(jìn)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(yōu)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(shè)置于所述蒸餾罐中，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于蒸餾罐外，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(yōu)選情況下，所述除沫器為絲網(wǎng)除沫器。其中，優(yōu)選情況下，所述絲網(wǎng)除沫器中的絲網(wǎng)為不銹鋼絲網(wǎng)，所述絲網(wǎng)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(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選的一種實(shí)施方式，本發(fā)明提供的一種生物柴油粗產(chǎn)品的精制系統(tǒng)如圖1所示，該精制系統(tǒng)包括蒸餾罐10、除沫器20和收集器30 ；所述除沫器20設(shè)置于所述蒸餾罐10中，并且將所述蒸餾罐10分隔為蒸餾段11和餾出段12，所述收集器30設(shè)置于所述餾出段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，位于換熱器32的正下方且一端位于閃蒸塔1 外，用于接收與換熱器32換熱后冷卻得到的液體組分并導(dǎo)出閃蒸塔1外。優(yōu)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(jìn)行換熱。其中，所述所述蒸餾段內(nèi)設(shè)置有加熱器13，用于提供蒸餾所需的熱量。其中，所述蒸餾罐上設(shè)置至少一個物料進(jìn)口和至少一個物料出口 ；進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)置至少兩個物料出口。
另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式
中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。以下，通過實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。具體地，通過實(shí)施例1-4與對比例1的比較，說明本發(fā)明提高的方法可以明顯降低生物柴油的殘?zhí)苛俊Ｖ苽鋵?shí)施例1本制備實(shí)施例用于說明所述生物柴油粗產(chǎn)品的來源。在高壓反應(yīng)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(yīng)2小時后得到酯交換產(chǎn)物，蒸餾除去過量的甲醇后，在90°C的溫度下將酯交換產(chǎn)物與0.3%體積(相對于酯交換產(chǎn)物)的水混合后接觸2小時以去除甘油，然后去除水相，并蒸餾去除9kPa下沸點(diǎn)低于210°C的輕組分后得到的產(chǎn)物即為生物柴油粗產(chǎn)品。實(shí)施例1本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的生物柴油粗產(chǎn)品的精制方法及系統(tǒng)。采用如圖1所示的生物柴油粗產(chǎn)品系統(tǒng)，即，設(shè)置蒸餾罐10，在蒸餾罐10內(nèi)由下到上三分之二高度處設(shè)置除沫器20 ；除沫器20采用滿足HG/21618-1998技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的 S2700-120 SP 316L/316L型不銹鋼絲網(wǎng)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(shè)置加熱器13 ；加熱器13以導(dǎo)熱油為加熱介質(zhì)；蒸餾段11中還設(shè)置物料進(jìn)口，該物料進(jìn)口用于導(dǎo)入生物柴油粗產(chǎn)品；餾出段12中設(shè)置收集器30 ；收集器30 包括傾斜設(shè)置(內(nèi)高外低)的收集板31和設(shè)置于收集板31上的換熱器32 ；換熱器32以水為冷卻介質(zhì)；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(shè)置第一物料出口以導(dǎo)出生物柴油；換熱器32與蒸餾罐內(nèi)壁連接處的上方設(shè)置第二物料出口以抽出氣體。將制備實(shí)施例1得到的生物柴油粗產(chǎn)品加熱至210°C，以通過物料進(jìn)口通入蒸餾罐10中，通入量為160kg/min · m2 (面積以絲網(wǎng)除沫器的截面積計(jì)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(dǎo)熱油為加熱介質(zhì)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(chǎn)品在蒸餾段11中得到蒸餾，產(chǎn)生餾出物，餾出物透過除沫器20后流入餾出段12，經(jīng)過收集板31上邊緣處的通孔進(jìn)入收集器30，換熱器32以80°C的水為冷卻介質(zhì)，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(chǎn)品殘?zhí)繙y定法(微量法)》中的方法，測定本實(shí)施例得到的生物柴油中的殘?zhí)康暮繛?. 09重量％。實(shí)施例2本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的生物柴油粗產(chǎn)品的精制系統(tǒng)和方法。采用實(shí)施例1的方法搭建生物柴油粗產(chǎn)品的系統(tǒng)，所不同的是，除沫器20采用滿足HG/21618-1998技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的S2700-120 HR 316L/316L型不銹鋼絲網(wǎng)除沫器。按照與實(shí)施例1相同的方法，測定本實(shí)施例得到的生物柴油中的殘?zhí)康暮繛?0. 16重量％。
實(shí)施例3本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的生物柴油粗產(chǎn)品的精制系統(tǒng)和方法。采用實(shí)施例1的方法搭建生物柴油粗產(chǎn)品的系統(tǒng)。采用與實(shí)施例1相同的方法制備生物柴油，所不同的是，所述生物柴油粗產(chǎn)品的通入量為300kg/min · m2 (面積以絲網(wǎng)除沫器的截面積計(jì)算)。按照與實(shí)施例1相同的方法，測定本實(shí)施例得到的生物柴油中的殘?zhí)康暮繛?0. 15重量％。對比例1本對比例用于說明現(xiàn)有的生物柴油粗產(chǎn)品的精制方法。采用實(shí)施例1的方法搭建生物柴油粗產(chǎn)品的系統(tǒng)，所不同的是，不設(shè)置除沫器20。采用與實(shí)施例1相同的方法制備生物柴油。按照與實(shí)施例1相同的方法，測定本對比例得到的生物柴油中的殘?zhí)康暮繛?br> 0. 9重量％。
權(quán)利要求
1.一種生物柴油粗產(chǎn)品的精制方法，所述生物柴油粗產(chǎn)品含有生物柴油和重質(zhì)油酯， 該方法包括將生物柴油粗產(chǎn)品在不低于生物柴油的氣化溫度且低于重質(zhì)油酯的氣化溫度下進(jìn)行蒸餾，并收集蒸餾得到的餾出物，其特征在于，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(jù)權(quán)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(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述蒸餾在蒸餾罐內(nèi)進(jìn)行，所述除沫器位于蒸餾罐內(nèi)，并且將所述蒸餾罐分隔為蒸餾段和餾出段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述除沫器為絲網(wǎng)除沫器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述絲網(wǎng)除沫器中的絲網(wǎng)為不銹鋼絲網(wǎng)，所述絲網(wǎng)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(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，相對于所述絲網(wǎng)除沫器中IOOmm高度的絲網(wǎng)，所述生物柴油粗產(chǎn)品的通入量為100-200kg/min · m2。
7.根據(jù)權(quán)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(chǎn)品的精制系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括蒸餾罐、除沫器和收集器；所述除沫器設(shè)置于所述蒸餾罐中，并且將所述蒸餾罐分隔為蒸餾段和餾出段，所述收集器設(shè)置于所述餾出段中或位于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(shè)置于所述管道中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，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(shè)置于所述蒸餾罐中，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(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述除沫器為絲網(wǎng)除沫器，所述絲網(wǎng)除沫器中的絲網(wǎng)為不銹鋼絲網(wǎng)，所述絲網(wǎng)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(fā)明提供了一種生物柴油粗產(chǎn)品的精制方法，所述生物柴油粗產(chǎn)品含有生物柴油和重質(zhì)油酯，該方法包括將生物柴油粗產(chǎn)品在不低于生物柴油的氣化溫度且低于重質(zhì)油酯的氣化溫度下進(jìn)行蒸餾，并收集蒸餾得到的餾出物，其特征在于，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(fā)明還提供了一種生物柴油粗產(chǎn)品的精制系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括蒸餾罐、除沫器和收集器。通過本發(fā)明提供的方法得到的生物柴油，其殘?zhí)苛績H為0.09-0.3重量％，顯著低于現(xiàn)有的生物柴油粗產(chǎn)品精制方法得到的生物柴油的殘?zhí)苛俊?br> 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(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者劉強(qiáng), 史國強(qiáng), 張慶英, 王先國, 豆占營, 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(zé)任公司