地溝油、泔水油提煉生物柴油技術與設備

地溝油、泔水油提煉生物柴油技術與設備2006-12-0715:04

生物柴油可以植物油、動物油為原料制造，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是它的可再生性，資源永遠不會枯竭。有關專家表示，不僅是餐飲食肆每天都會產(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……其實都具備“變身”柴油的可能性。我國每年產(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)營過程中產(chǎn)生的不能再食用的動、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。

隨著我國食品行業(yè)和餐飲服務業(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、攪拌的反應釜內，攪拌加熱至反應溫度下，將輔料部分汽化與反應生成的水汽一起進入精餾塔內，脫去水分后再回流到反應釜中參加反應。反應結束后蒸餾出未反應的輔料，反應產(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。蒸餾殘渣即為植物瀝青。

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/年的成套設備價格

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）運輸設備投資

20萬元；

（5）倉庫投資

30萬元；

（6）0.5t/h鍋爐的投資

20萬元；

（7）未預計其它費用

20萬元；

（8）總投資

650萬元；

（9）銷售收入

2236萬元；

（10）銷售利潤

455萬元；

（11）投資利潤率

70%；

（12）靜態(tài)投資回收期

1.43年。

設備特點

(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)設備產(chǎn)量根據(jù)需求設計制造

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)用戶需求設計制造。

(3)自動化控制

進料后只需按一下啟動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。另外，在必要時，亦可通過液晶畫面對各獨立單元進行手動操作和控制。日常運轉時，最多只需3個人操控即可。

(4)高效率

可連續(xù)生產(chǎn)，能耗低。連續(xù)生產(chǎn)時從進原料到出產(chǎn)品只需3個小時。

(5)設備高密閉化

設備采用全密閉化生產(chǎn)，生產(chǎn)過程中不會造成二次污染。

生物柴油的原料生物柴油的原料2006-12-0812:48全球發(fā)展進程全球生物柴油的生產(chǎn)技術進展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，如甘油回收和催化劑脫除困難、反應不完全，以及當油中含有游離脂肪酸和/或水時會生成皂化產(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問題，包括在室溫下反應速率太慢。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，這是因為初期反應混合物由兩相組成，因此反應受到傳質限制。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，因為其生產(chǎn)費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；采用化學方法也不能低成本地生產(chǎn)達到ASTM標準的生物柴油。加拿大BIOX公司正在將DavidBoocock公司開發(fā)的技術（美國專利6642399和6712867）推向工業(yè)化，該工藝不僅可提高轉化速度和效率，而且可采用酸催化步驟使含游離脂肪酸高達30%的任意原料（包括大豆油、廢棄的動物脂肪和回收的植物油）轉化為生物柴油，該工藝可降低生產(chǎn)費用高達50%，如果商業(yè)化成功，可望使生物柴油生產(chǎn)費用與石油基柴油相競爭。

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，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中轉化成甲酯，反應在接近甲醇（溶劑）60℃的沸騰溫度下，在柱塞流反應器（PFR）中進行，40min反應后，在相似條件下，在第二臺PFR中采用專用的共溶劑進行堿催化反應，三甘油酯在幾秒內就轉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)，因此反應可在室溫下快速進行，10min內反應可完成95%，而現(xiàn)用工藝要幾個小時。該工藝已在德國萊爾（Leer）8萬t/a驗證裝置上應用，第二套10萬t/a裝置也在德國漢堡投運。在新工藝中，惰性的共溶劑使之形成富油、單相系統(tǒng)，整個反應在該系統(tǒng)中進行，因此可提高傳質和反應速率。堿催化步驟在接近室溫和常壓下于幾分鐘內完成，它與酸催化步驟結合在一起，使BIOX工藝可連續(xù)進行。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，包括必須使系統(tǒng)達到所需純度，以免反應中斷，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)費用約75%～85%，因此采用低費用的原料達到高的轉化率至關重要。

Diester工業(yè)公司在法國塞特建設生產(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。塞特裝置的建設符合歐盟指令2003/EC3117目標要求，該指令要求到2010年使生物燃料用量達到5.75%，生物燃料可減少溫室氣體總排放量和使歐盟減小對原油進口的依賴。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中和、洗滌步驟，以及不會產(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，其純度約為80%。這種副產(chǎn)物的利用可提高整個生產(chǎn)的經(jīng)濟性。在連續(xù)法Esterfip-H工藝中，反酯化反應采用過量甲醇在比均相催化劑工藝溫度較高的條件下進行，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。該化學轉化采用兩個串聯(lián)的固定床反應段來達到，分離丙三醇以改變平衡。每一反應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，然后提純去除微量丙三醇。甲酯純度超過99%，產(chǎn)率接近100%。

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

目前生物柴油主要采用化學法生產(chǎn)，現(xiàn)正在研究生物酶法合成生物柴油技術。用發(fā)酵法（酶）制造生物柴油，混在反應物中的游離脂肪酸和水對酶催化劑無影響，反應液靜置后，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，分段添加甲醇進行反應，反應溫度為30℃，植物油轉化率達95%，脂酶連續(xù)使用100天仍不失活。反應后靜置分離，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?？蓪⒅参镉娃D化為高十六烷