生物柴油生产实践

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1、生物柴油的生产实践生物柴油是清洁的可再生能源，它是以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废弃油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，具有可再生、环境污染低等特点，是优质的石化柴油代用品。近年来，在欧盟国家和美国，生物柴油作为新兴的高科技产业正在蓬勃发展，而我国的生物柴油产业尚处在研发推广阶段，与国外的大规模生产有着较大的差距[1]。现在国内工业上能够进行大规模生产的主要采用的是化学方法，即先酸催化，再碱催化的两步法，同时受原料的限制，大部分厂家都采用间歇式的生产工艺，并且每天的处理量都不大。笔者由于工作关系，参加过一些生物柴油生产厂家的试车及生

2、产工作，在生产过程中发现了一些问题，这里做一个介绍，供同行参考。1生物柴油生产工艺这里简单介绍一下现行的化学法制备生物柴油的生产工艺，主要针对的原料是泔水油、地沟油及各种废弃动植物油等。泔水油、地沟油及各种废弃动植物油属于废食用油脂。废食用油脂原本是一种污染物质，成分复杂，又含有比较多的杂质，难以被利用。利用废食用油脂制造生物柴油，可以大幅度降低生物柴油的原料成本，对废食用油脂的合理资源化利用，防止废食用油脂再次进入食物链和促进生物柴油的发展都十分有利[2]。然而使用废食用油脂的弊端就是其原料来源不稳定，不适合大规模的连续化操作，所以目前我们所接触的都是间歇式小规模的生产。过滤沉降磷酸+水真空

3、酸+甲醇碱+甲醇碱热水真空↓↓↓↑↓↓↓↓↑原料→除杂→脱水→脱胶→脱水→酯化→酯交换→脱酸→水洗→脱水→前处理工段预处理工段酯化工段后处理工段→蒸馏→生物柴油蒸馏工段1.1前处理工段我们使用的原料含有较多的蛋白聚合物、分解物、淀粉、纤维、水分等，因此在入罐前需要进行前处理除去部分大颗粒杂质及相当一部分的水分，经初步处理后的原料油再进入下一道工序。一般根据项目的规模选择合适的过滤器对原料进行过滤除杂，然后在反应釜中通过自然沉降的方法脱掉大部分水分。1.2预处理工段在进行酯交换时，影响因素除催化剂、醇油比、反应温度、反应时间外，原料中所含的水分、磷脂对酯化的影响也较大，所以要严格控制油脂中的磷脂

4、、水分。预处理工段主要脱除原料油中的水分，并且降低其磷脂含量，主要进行的操作就是脱胶及脱水。这里的脱胶、脱水可以按照油脂精炼里面常规的步骤进行，完全可以达到预期的效果。1.3酯化工段化学法制备生物柴油酯化工段一般包括酯化、酯交换两步。原料中的游离脂肪酸对酯交换反应也有很不利的影响，采用酯化的目的是除去大部分游离脂肪酸。酯化的原理是在酸性催化剂存在下，原料中的游离脂肪酸与过量甲醇进行甲酯化反应，使游离酸转变成甲酯。酯交换反应是在碱性催化剂的条件下原料油里面的甘油三酯与醇反应生成甲酯[3]。考虑到反应体系中有强酸及强碱的存在，我们选择用搪玻璃反应釜做为主要的反应器。1.4后处理工段为了防止最后的产

5、品酸价达不到国家标准，我们在酯化工段后、蒸馏工段前增加了后处理操作，主要对粗脂肪酸甲酯进行脱酸处理，目前使用的方法也是常规的油脂脱酸。1.5蒸馏工段根据各种成分沸点不同的原理将甲酯从粗脂肪酸甲酯中精制提纯，得到最终的产品脂肪酸甲酯也即生物柴油，粗品中未除尽的不皂化物、磷脂、脂肪酸、中性油等成分则作为黑脚从精馏塔底部出来。2生产过程中遇到的问题2.1前处理工段泔水油、地沟油的杂质含量比较大，所以针对这样的原料，进行前处理脱杂相当重要。笔者在一家生物柴油厂试车时经历了这样的事情：原料为简单处理过的泔水油，买回来稍稍加热后直接倒入了原料油罐中，没有进行相关的处理。在进料期间原料油罐出口堵塞，泵不出原

6、料，此时距将泔水油倒入原料油罐仅仅数个小时。分析原因为泔水油成分复杂，杂质短时间内已经沉积在原料油罐的下部，同时由于原料油罐出口位置偏低，所以造成堵塞，影响生产的正常进行。前处理工段是非常重要的，当然针对不同的原料，方式可以有很多。一些生产厂家为了降低投资往往忽视这一环，结果造成了不必要的麻烦。设计人员一定要跟甲方进行详尽的沟通，准确把握原料的性质，对于原料品种比较多的项目在尽量减少投资的前提下可以考虑多种方案，综合比较选择，保证日后生产正常进行。2.2酯化工段2.2.1高位罐酯化工段的高位罐包括甲醇高位罐、甲醇碱高位罐、液碱高位罐及浓硫酸高位罐。这里需要指出的是各种高位罐的高度一定要能够满足

7、生产需求，工艺设计者尤其要重视。笔者曾加参加的生产中遇到这样的情况：浓硫酸高位罐安装太低，与酯化釜的高度差很小。生产时加入少许浓硫酸之后，随着料液温度升高，甲醇蒸汽上升聚集封住了浓硫酸加入口，浓硫酸无法加入，只能等回流的甲醇冷凝液将酯化釜内物料降温后才能继续添加，并且一直是这样加加停停，几百公斤的浓硫酸前后持续了20多个小时才全部加完，耗费了大量的时间，最后停车消溶进行了整改。很细小的一个环节，却