1生物柴油的生产原理及流程
1．1原理
生物柴油的生产目前社会上主要运用的是化学法，主要是用植物的油脂和动物的油脂与醇类(甲醇或乙醇等低碳醇)，在酸性或是碱性催化剂和高温条件下，进行酯交换反应生成脂肪酸酯，经过洗涤、蒸馏、干燥得到生物柴油［1－2］。本文主要是采用酸性的催化剂。
1．2工艺流程
(1)首先要将地沟油(已经经过初步过滤的油脂)加入到1个或是2个前期处理罐中(该罐内设盘管，可以用热水进行加热)。加入90℃左右热水，不断搅拌，使油脂形成分液层。磷脂和水的混合物由罐底排出或进一步处理。脱胶油后的油脂进行除臭去色，臭味需要经过尾气处理，避免臭气污染环境，脱色后去掉滤土，加热去除原料中水分，在处理罐边设一台泵，打入浓酸，酸量约为1%，盘管通过热水或蒸气升温，最后在罐底部分离出多余的酸。最后经过过滤去除植物蜡，得到正式的原料油。在这个过程中，产生的磷脂、植物蜡可以进一步加工生产，多余的酸可以通过回收再利用。(2)前期得到的原料油与甲醇(约为20%的油量)及催化剂(复合酸，用量为1%～20%不等)混合，一起送入到酯化反应罐中，该罐内同样设有盘管，可以通过蒸汽进行加热。混合物料在酯化反应罐内经加热盘管通蒸汽加热并控制在一定的压力，搅拌器充分搅拌混合的环境下进行充分反应。这个过程大约在4h左右，经取样分析合格后，停止搅拌，向盘管内注入循环冷水，罐内液体迅速冷却。在这个过程中，由于甲醇用量比较大，在高温下，甲醇蒸发并通过蒸馏塔进行蒸馏并回收，最终可以循环利用。在酯化过程后的催化剂可以在液相分层的时候分离出来，并可以回收再利用。在酯化反应里，主要是原料油与甲醇反应生成甲酯和水;甘油酯中丙三醇被甲醇取代，生成低碳链甲酯和甘油。酸化油中脂肪酸的分子式可表示为ＲOOH，其中Ｒ的含义为含16、18或20个碳的直链烷烃，通常Ｒ还含有1到2个双键，酸化油加工生物柴油的反应方程式为:由脂肪酸到生物柴油的反应式为:ＲCOOH+CH3OH=ＲCOOCH3+H2O由甘油三酯到生物柴油的反应式为:C3H5(ＲCOO)3+3CH3OH=ＲCOOCH3+C3H5(OH)3反应混合物沉降分为甘油相和甲酯相，经离心机分离。甘油可以作为产品进行处理;得到的粗柴油进入到缓冲罐进行一步提纯。(3)粗柴油用油泵输送到柴油水洗塔，被来自中和塔饱和盐水充分洗涤(塔顶压力1．5kg，温度为50℃左右)。混合液自流到柴油分液罐，上层精制柴油干燥后经泵打至精馏系统，下层含甲醇、碱液的饱和盐水的混合液经泵送至甲醇精馏塔。精馏过程中在柴油精馏塔产生精馏残液，可以重复处理。经甲醇精馏塔精馏后的甲醇循环使用。(4)粗甘油及生成水进入碱液分离罐分离后，再经过干燥后得到甘油，可以直接出售。分离出来的生成水经过去除水分后可以循环使用。
2生物柴油的优势及本工艺技术特点
(1)生物柴油的使用具有一定的环保性。主要是由于生物柴油中基本没有硫含量，也就没有二氧化硫和硫化物的排放，酸在反应过程中只作为催化剂，并且酸可以在反应过程中回收利用。生物柴油中不含对空气会造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油，在前期处理的过程中，只要把产生出来的臭气进行过滤，吸收就不会排放到大气中。与普通柴油相比，使用生物柴油可降低80%的空气毒性;生物柴油与一般柴油比，燃烧时排烟少，产生的一氧化碳比柴油减少约20%。(2)生物柴油能够再生，这是传统的煤和石油不能够比拟的。作为可再生能源，我们可以通过农业和生物科学家的努力，也可以通过处理废弃油脂，就能不断的获得，无需担忧来源。(3)本工艺主要在低温、常压状态下生产，生产流程简洁，反应过程较快，生产成本较低。(4)生产过程中存在的能量消耗主要为水蒸气。工艺设计中把水蒸气分成中压、低压和冷凝水几部分来利用。高低温物料中的余热通过设计中的多个换热器充分回收，回收的热量又可以用在凝固油脂的液化上面，达到了一个能源消耗合理分布的效果。(5)废弃物回收利用。废弃物分为废水、废油、废气和固体废弃物。废水主要组成部分为水、油、甲酯和催化剂，经沉淀、分油和酸碱处理后得到固体废弃物，油、甲酯混合物和清净的水，这部分水可以作为工艺用水循环使用，油、甲酯重新打回原料罐进入生产循环，固体废弃物为水处理产物，可作为副产品销售。工艺设计中设置了多个废气回收装置，尾气排放达到国家标准。
作者：顾海龙 单位：广东中化石油化工设计有限公司
