地溝油、泔水油提煉生物柴油技術(shù)與設(shè)備

地溝油、泔水油提煉生物柴油技術(shù)與設(shè)備2006-12-0715:04

生物柴油可以植物油、動(dòng)物油為原料制造，但目前多以脂肪酸、泔水油、城市地溝油、精煉下腳料為生產(chǎn)原料。生物柴油可作為石油燃料的替代產(chǎn)品?！吧锊裼汀弊畲蟮奶攸c(diǎn)是它的可再生性，資源永遠(yuǎn)不會(huì)枯竭。有關(guān)專家表示，不僅是餐飲食肆每天都會(huì)產(chǎn)生“潲水油”，包括油菜籽油、大豆油、玉米油、棉籽油、花生油、葵花子油、棕櫚油、椰子油……其實(shí)都具備“變身”柴油的可能性。我國(guó)每年產(chǎn)生潲水油差不多有2600萬噸。

廢棄食用油脂即餐飲飯店和食品加工企業(yè)在生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)過程中產(chǎn)生的不能再食用的動(dòng)、植物油脂。包括經(jīng)過多次煎、炸食物后廢棄的油脂。由于這些廢油脂都排入下水管道或隔油隔渣污水池中，因此俗稱地溝油。

隨著我國(guó)食品行業(yè)和餐飲服務(wù)業(yè)迅速發(fā)展，每年產(chǎn)生的廢棄食用油脂也越來越多。廢棄食用油脂的“再利用”生產(chǎn)生物柴油，是遏制“毒油”的一種有效途徑。

工藝過程簡(jiǎn)述

經(jīng)過干燥的酸化油與輔料、催化劑一起投入到帶加熱、攪拌的反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌加熱至反應(yīng)溫度下，將輔料部分汽化與反應(yīng)生成的水汽一起進(jìn)入精餾塔內(nèi)，脫去水分后再回流到反應(yīng)釜中參加反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后蒸餾出未反應(yīng)的輔料，反應(yīng)產(chǎn)物泵入水洗脫水鍋，首先用熱水依次洗滌至中性，再加熱干燥脫水。最后送入高溫蒸餾釜并精餾提純，即得到生物柴油。蒸餾殘?jiān)礊橹参餅r青。

投資核算

（1）處理能力為12噸/日廢油脂，產(chǎn)品為生物柴油4000噸/年的成套設(shè)備價(jià)格

460萬元；

（2）生產(chǎn)車間建筑面積為500米2的投資

40萬元；

（3）供水、配電、消防系統(tǒng)投資

60萬元；

（4）運(yùn)輸設(shè)備投資

20萬元；

（5）倉庫投資

30萬元；

（6）0.5t/h鍋爐的投資

20萬元；

（7）未預(yù)計(jì)其它費(fèi)用

20萬元；

（8）總投資

650萬元；

（9）銷售收入

2236萬元；

（10）銷售利潤(rùn)

455萬元；

（11）投資利潤(rùn)率

70%；

（12）靜態(tài)投資回收期

1.43年。

設(shè)備特點(diǎn)

(1)可以處理多種原料

可接受多種多樣的原料，植物油，餐飲業(yè)排放出的廢油脂，又如食品廠、植物油廠等的油脂精煉的下腳料都可作為原料。

(2)設(shè)備產(chǎn)量根據(jù)需求設(shè)計(jì)制造

從小型生產(chǎn)裝置到大型連續(xù)生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)能力可根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)制造。

(3)自動(dòng)化控制

進(jìn)料后只需按一下啟動(dòng)按鈕即可完成全部生產(chǎn)。生產(chǎn)過程狀況可從控制室的液晶畫面上得以觀察確認(rèn)。另外，在必要時(shí)，亦可通過液晶畫面對(duì)各獨(dú)立單元進(jìn)行手動(dòng)操作和控制。日常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，最多只需3個(gè)人操控即可。

(4)高效率

可連續(xù)生產(chǎn)，能耗低。連續(xù)生產(chǎn)時(shí)從進(jìn)原料到出產(chǎn)品只需3個(gè)小時(shí)。

(5)設(shè)備高密閉化

設(shè)備采用全密閉化生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中不會(huì)造成二次污染。

生物柴油的原料生物柴油的原料2006-12-0812:48全球發(fā)展進(jìn)程全球生物柴油的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展2006-12-109:57

新開發(fā)的生產(chǎn)生物柴油的反酯化方法可克服堿催化反酯化的缺點(diǎn)，如甘油回收和催化劑脫除困難、反應(yīng)不完全，以及當(dāng)油中含有游離脂肪酸和/或水時(shí)會(huì)生成皂化產(chǎn)物。傳統(tǒng)的堿催化方法從三甘油酯和甲醇生產(chǎn)脂肪酸甲酯存在幾個(gè)問題，包括在室溫下反應(yīng)速率太慢。植物油的催化反酯化（特別是反甲基化）生產(chǎn)生物柴油甲酯過程很慢，這是因?yàn)槌跗诜磻?yīng)混合物由兩相組成，因此反應(yīng)受到傳質(zhì)限制。生物柴油的工業(yè)化生產(chǎn)作為石油基柴油的替代路線往往還不甚經(jīng)濟(jì)，因?yàn)槠渖a(chǎn)費(fèi)用約為石油基柴油的3倍?，F(xiàn)在的生物柴油生產(chǎn)商仍采用高壓、高溫方法，速度慢且能耗高；采用化學(xué)方法也不能低成本地生產(chǎn)達(dá)到ASTM標(biāo)準(zhǔn)的生物柴油。加拿大BIOX公司正在將DavidBoocock公司開發(fā)的技術(shù)（美國(guó)專利6642399和6712867）推向工業(yè)化，該工藝不僅可提高轉(zhuǎn)化速度和效率，而且可采用酸催化步驟使含游離脂肪酸高達(dá)30%的任意原料（包括大豆油、廢棄的動(dòng)物脂肪和回收的植物油）轉(zhuǎn)化為生物柴油，該工藝可降低生產(chǎn)費(fèi)用高達(dá)50%，如果商業(yè)化成功，可望使生物柴油生產(chǎn)費(fèi)用與石油基柴油相競(jìng)爭(zhēng)。

BIOX公司自2001年4月起在加拿大奧克韋爾（Oakville）100萬L/a中型裝置上驗(yàn)證了稱為BIOX的工藝，現(xiàn)正在HamiltonHarbour生產(chǎn)地投資2400萬美元建設(shè)6000萬L/a生物柴油裝置放大BIOX工藝，該裝置定于2005年6月投運(yùn)，這將是BIOX公司第一套工業(yè)化裝置。在BIOX工藝中，脂肪酸首先在酸催化反應(yīng)中轉(zhuǎn)化成甲酯，反應(yīng)在接近甲醇（溶劑）60℃的沸騰溫度下，在柱塞流反應(yīng)器（PFR）中進(jìn)行，40min反應(yīng)后，在相似條件下，在第二臺(tái)PFR中采用專用的共溶劑進(jìn)行堿催化反應(yīng)，三甘油酯在幾秒內(nèi)就轉(zhuǎn)化成生物柴油和丙三醇副產(chǎn)物，99.5%以上未使用的甲醇和共溶劑循環(huán)利用，回收冷凝潛熱用以加熱進(jìn)料。

新開發(fā)的方法使用共溶劑，可形成富油單相系統(tǒng)，因此反應(yīng)可在室溫下快速進(jìn)行，10min內(nèi)反應(yīng)可完成95%，而現(xiàn)用工藝要幾個(gè)小時(shí)。該工藝已在德國(guó)萊爾（Leer）8萬t/a驗(yàn)證裝置上應(yīng)用，第二套10萬t/a裝置也在德國(guó)漢堡投運(yùn)。在新工藝中，惰性的共溶劑使之形成富油、單相系統(tǒng)，整個(gè)反應(yīng)在該系統(tǒng)中進(jìn)行，因此可提高傳質(zhì)和反應(yīng)速率。堿催化步驟在接近室溫和常壓下于幾分鐘內(nèi)完成，它與酸催化步驟結(jié)合在一起，使BIOX工藝可連續(xù)進(jìn)行。BIOX工藝還克服了生物柴油現(xiàn)有生產(chǎn)路線的另外一些缺點(diǎn)，包括必須使系統(tǒng)達(dá)到所需純度，以免反應(yīng)中斷，以及它們不能處理含脂肪酸大于1%的物料。使用常規(guī)技術(shù)生產(chǎn)生物柴油的成本因原料而變化，原料占生物柴油生產(chǎn)費(fèi)用約75%～85%，因此采用低費(fèi)用的原料達(dá)到高的轉(zhuǎn)化率至關(guān)重要。

Diester工業(yè)公司在法國(guó)塞特建設(shè)生產(chǎn)脂肪酸甲酯（FAME）的新裝置，16萬t/a的裝置將于2005年底投產(chǎn)，這將是采用Axens公司Esterfip-H工藝的第一套工業(yè)化裝置。塞特裝置的建設(shè)符合歐盟指令2003/EC3117目標(biāo)要求，該指令要求到2010年使生物燃料用量達(dá)到5.75%，生物燃料可減少溫室氣體總排放量和使歐盟減小對(duì)原油進(jìn)口的依賴。生物柴油的主要組分FAME通過植物油如菜子油、大豆油和葵花子油來生產(chǎn)。Esterfip-H工藝由法國(guó)石油研究院（IFP）研發(fā)，由Axens公司推向商業(yè)化。第一套工業(yè)化Esterfip工藝裝置于1992年建于法國(guó)Diester工業(yè)公司維尼特地區(qū)，基于均相催化劑。而新裝置則采用多相催化劑-兩種非貴金屬的尖晶石混合氧化物，屬首次應(yīng)用，它可避免采用均相催化劑如氫氧化鈉或甲醇鈉的工藝所需的幾個(gè)中和、洗滌步驟，以及不會(huì)產(chǎn)生廢物流。

此外，來自Esterfip-H工藝的丙三醇副產(chǎn)物的純度大于98%，而采用均相催化劑路線時(shí)，其純度約為80%。這種副產(chǎn)物的利用可提高整個(gè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。在連續(xù)法Esterfip-H工藝中，反酯化反應(yīng)采用過量甲醇在比均相催化劑工藝溫度較高的條件下進(jìn)行，過量甲醇用蒸發(fā)方法除去，并循環(huán)至工藝過程，與新鮮甲醇相混合。該化學(xué)轉(zhuǎn)化采用兩個(gè)串聯(lián)的固定床反應(yīng)段來達(dá)到，分離丙三醇以改變平衡。每一反應(yīng)器后的過量甲醇通過部分閃蒸除去，酯類和丙三醇再在沉降器中分離。生物柴油在甲醇最后回收后通過減壓蒸發(fā)予以回收，然后提純?nèi)コ⒘勘肌＜柞ゼ兌瘸^99%，產(chǎn)率接近100%。

再一先進(jìn)的工藝是在連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器中采用油與甲醇強(qiáng)化混合，2002年采用這一技術(shù)的10萬t/a生物柴油裝置建于德國(guó)瑪爾（Marl），從該過程可回收1.2萬t/a高級(jí)丙三醇。該技術(shù)也在美國(guó)加州里弗代爾（Riverdale）南方動(dòng)力公司的10萬t/a裝置上應(yīng)用。另一創(chuàng)新工藝是采用連續(xù)反酯化反應(yīng)器（CTER），這一新技術(shù)可降低投資費(fèi)用，Amadeus公司在澳大利亞西部建設(shè)的3.5萬t/a生物柴油裝置將采用CTER技術(shù)。

目前生物柴油主要采用化學(xué)法生產(chǎn)，現(xiàn)正在研究生物酶法合成生物柴油技術(shù)。用發(fā)酵法（酶）制造生物柴油，混在反應(yīng)物中的游離脂肪酸和水對(duì)酶催化劑無影響，反應(yīng)液靜置后，脂肪酸甲酯即可分離。日本大阪市立工業(yè)研究所成功開發(fā)使用固定化脂酶連續(xù)生產(chǎn)生物柴油，分段添加甲醇進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為30℃，植物油轉(zhuǎn)化率達(dá)95%，脂酶連續(xù)使用100天仍不失活。反應(yīng)后靜置分離，得到的產(chǎn)品可直接用作生物柴油。

通過加氫裂化方法也可生產(chǎn)生物柴油，現(xiàn)已開發(fā)了幾種新工藝。加氫裂化方法不聯(lián)產(chǎn)丙三醇。可將植物油轉(zhuǎn)化為高十六烷