气相甲醇酯化酯交换工艺

  1.工艺技术简介

该工艺是以动、植物油为原料制备生物柴油的新工艺。其将连续带水、甲醇精馏和气化有机地结合在一起．达到快速降酸的效果．提高酯化反应的效率；水蒸气蒸馏技术实现生物柴油与未反应原料的有效分离，不需要二次酯交换反应就可获得高纯度的生物柴油。与传统技术相比，整个工艺合理，具有环境友好性，设备通用、易操作．适用于高酸值的动、植物油和中性油脂制备生物柴油。制备过程的可连续性为产业化生产自动化控制奠定了较好的基础。

该工艺是在均相酸催化工艺的基础上进行改进的结果，由于原工艺在酯化阶段，反应时间较长，并且反应结束后需要进一步对酯化水进行分离．致使操作困难．因此引入气相甲醇催化工艺．该工艺将高温气相甲醇通人原料．由气相甲醇的流动带走酯化水．同时也加速反应的进行。

2.工艺实例方案

本工艺首先将经过预处理的废油脂打人酯化反应釜，之后通人气相甲醇，使之发生化学酯化反应，之后原料泵人酯交换反应釜，在碱性条件下发生酯交换反应。酯化反应釜与酯交换反应釜排出的甲醇进入甲醇蒸馏塔进行提纯回收利用。酯交换产物进行分离．底层物送入甘油精炼塔进行精炼。上层物为生物柴油，泵人生物柴油蒸馏塔进行精馏提纯。具体工艺流程详见图5-4。

(1)酯化酯交换反应单元 经预处理的油用泵从中间罐输送到酯化车间的预酯化反应釜内,预酯化在酸环境下连续加入适量气化甲醇，使原料中的游离脂肪酸进行酯化反应．反应过程压力为0．6～0．8MPa．温度控制在l20～165℃。

酸性催化剂的组成主要是无机酸(硫酸、磷酸等)。采取计量罐计量控制加入量。反应过程中检测脱出的甲醇含量和油脂的酸值，经检测酸值降到3mgKOH／g以下后，停止进甲醇．脱出剩余的甲醇。

甲醇的加入过程是：根据检测核定该批次原料油所需甲醇用量的配比(相对于原料)用量．对比车间甲醇计量罐的储量，不足部分从外甲醇储罐中抽取送入甲醇计量槽，从而完成作为此次丁序甲醇的实际用量准备。使用量的控制采取流量计量方式。反应过程回收的过量甲醇则通过甲醇精馏设备提纯后送人外甲醇储罐备用。

经过酯化反应后．物料送到酯交换反应釜内做碱催化酯交换反应。酯交换反应结束后脱出过量甲醇，混合物料进入沉降罐进行物理分离，整个反应过程压力为常压，温度控制在60～70℃。反应时问根据处理原料油的品质而定，一般在180nnin。

酯交换反应的碱性催化剂主要是氢氧化钾，由于氢氧化钾呈固体状，加入前需要先进行调和。即在调和釜中加入适量的甲醇，进行调和后送人计量器中，控制条件是60℃、常压，使用量的控制采取流量计量方式。甲醇的加入方式和脱除方式同酯化反应过程。

酯化和酯交换的反应原理如下：

RCOOH(脂肪酸)+CH ₃ OH(甲醇)RCOOCH ₃(脂肪酸甲酯，即生物柴油)+H₂0(水)

反应环境为酸性．主要采用H₂SO₄作为催化剂。

反应环境为碱性，主要采用KOH作为催化剂。

经过酯化酯交换反应的物料．输送到沉降釜中，经过90min左右稳定沉降后。上层的粗甲酯进入成品油蒸馏系统蒸馏，下层粗甘油进入甘油精制系统精制。

(2)甘油精制单元酯化单元产生的粗甘油加入少量的无机酸酸化，使混入的脂肪酸皂变成脂肪酸从甘油中分离出来。

脂肪酸返回到酯化车间和新原料油一起再次酯化．粗甘油经过脱水后进人甘油蒸馏塔．蒸馏出98％的精甘油。

(3)成品油精馏单元本工程采用双塔连续蒸馏T艺，第一塔脱出粗甲酯中的轻组分及臭味物质，第二塔蒸出合格的生物柴油。本系统采用电加热系统．可以比导热油加热节省30％的能耗．并且可节省导热油锅炉的投资。

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