基于甘油酯化工艺利用地沟油制备船用燃料油的方法

技术领域

本发明涉及生物柴油制备领域，尤其涉及一种基于甘油酯化工艺利用地沟油制备船用燃料油的方法。

背景技术

地沟油是人们在生活中对于各类劣质油的统称，地沟油质量极差、极不卫生，过氧化值、酸价、水分严重超标。目前对“地沟油”的处置主要是通过初加工或简单的深加工，制成的产品有：硬脂酸原料、饲料添加剂、肥皂原料、机械加工用油、脱模油等。所有的这些方法都存在着技术落后，设备简陋，污染严重，卫生状况恶劣等相同的问题。地沟油再利用是遏制“毒油”的一种有效途径。

现有利用地沟油制备生物柴油的方法存在固体杂质多、能耗高、甲醇残留量高、酸度值高易造成发动机腐蚀。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种基于甘油酯化工艺利用地沟油制备船用燃料油的方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

基于甘油酯化工艺利用地沟油制备船用燃料油的方法，包括：

S1、将原料油倒入装有热交换器和滤网的第一反应釜中，对原料油进行预热和滤除固体杂质获得液态原油；

S2、将液态原油与甘油按比例泵入反应管中，同时使用加热器对反应管进行加热，使液态原油与甘油在反应管中进行甘油酯化反应，将甘油酯化反应的产物通过热交换器进行冷却；

S3、甘油酯化反应的产物与甲醇按比例注入第二反应釜中进行酯交换反应；

S4、将酯交换反应的产物进行水洗，然后进行离心分离，将甘油回收至甘油储罐中循环使用，离心后的含水脂肪酸甲酯通入闪蒸干燥器中进行脱水；

S5、对脱水后的脂肪酸甲酯进行脱色，得到纯化的船用燃烧油。

步骤S1中，所述原料油预热温度为100~120℃，让原料油中的水分蒸发，减少原料油中水含量，有利于后续的甘油酯化反应。

步骤S1中，所述热交换器位于滤网上方，且所述滤网和热交换器均向第一反应釜的排渣口方向倾斜，使原料油中的固体杂质顺着热交换器表面和滤网上表面进入排渣口。

步骤S2中，所述反应管为螺旋管，所述反应管中安装有多个螺旋形的扰流叶片，所述反应管外安装有多个加热器，所述反应管的上端与换热器的入口端连通将甘油酯化反应的产物通过热交换器进行冷却。

步骤S2中，所述甘油与液态原油中的脂肪酸摩尔比为1:1-2:1，反应管中温度自下向上从120~240℃之间呈梯度变化，甘油与液态原油在反应管中缓慢流动3-4小时。

通过使反应管中的温度成梯度变化，有利于不同链长的脂肪酸进行甘油酯化反应，有利于提高脂肪酸甘油酯化的程度，降低酸值。

步骤S3中，所述甲醇为甘油酯化反应的产物质量的4~8%，同时加入甲醇为甘油酯化反应的产物质量的0.5~2%的KOH，第二反应釜中的反应温度为220~240℃，酯交换时间为70~90分钟。

步骤S4中，将酯交换反应的产物泵入第三反应釜中，且向第三反应釜中加入酯交换反应的产物质量5~10%的水，在45~55℃搅拌水洗20分钟，水洗后的混合物注入碟式离心机中进行离心分离，将甘油回收至甘油储罐中循环使用，离心后的含水脂肪酸甲酯通入闪蒸干燥器中进行脱水。

步骤S5中，将脂肪酸甲酯加入第四反应釜中，并向第四反应釜中加入脂肪酸甲酯质量的5~9%的活性白土和脂肪酸甲酯质量的5~9%的膨润土，在80~88℃温度环境中搅拌1小时，然后静置1小时后取上清液；向上清液中加入脂肪酸甲酯质量的3~8%的双氧水，在80~88℃温度环境中搅拌30分钟，然后静置1小时后过滤得到纯化的船用燃烧油。

本发明的有益效果是：利用甘油酯化反应的产物通过热交换器，一方面对甘油酯化反应的产物进行冷却，另一方面对原料油进行预热，使原料油融化成液态后与原料油中的固体杂质脱离，将固体杂质截留下来，在后续的离心过程中，进一步将固体杂质分离出来，减少船用燃料油中的固体杂质量，且减少原料油预热所需的能量；在酯交换反应时，添加适当比例的甲醇，即保证甘油酯置换所需的甲醇，还避免甲醇过量造成甲醇残留量超标；通过合理配备甘油的量使甘油酯化反应彻底，从而降低酸度值。

具体实施方式

下面将结合实施例，来详细说明本发明。

实施例一、基于甘油酯化工艺利用地沟油制备船用燃料油的方法，包括：

S1、将原料油倒入装有热交换器和滤网的第一反应釜中，且热交换器位于滤网上方，滤网和热交换器均向第一反应釜的排渣口方向倾斜，利用热交换器对原料油预热至100~120℃，使液态的原料油通过滤网落入第一反应釜底部，而原料油中的固体杂质顺着热交换器表面和滤网上表面进入排渣口，滤除固体杂质获得液态原油；

S2、将液态原油与甘油按甘油与液态原油中的脂肪酸摩尔比为1:1的比例泵入反应管中，反应管外安装有6个加热器，使反应管中温度自下向上从120~240℃之间呈梯度变化，即令反应管自下向上形成6个温度梯度，相邻两个温度梯度相差20℃，甘油与液态原油在反应管中缓慢流动3小时，使液态原油与甘油在反应管中进行甘油酯化反应，反应管的上端与换热器的入口端连通将甘油酯化反应的产物通过热交换器进行冷却；

S3、甘油酯化反应的产物与甲醇按比例注入第二反应釜中进行酯交换反应，甲醇为甘油酯化反应的产物质量的8%，同时加入甲醇为甘油酯化反应的产物质量的2%的KOH，第二反应釜中的反应温度为220~240℃，酯交换时间为70分钟；

S4、将酯交换反应的产物泵入第三反应釜中，且向第三反应釜中加入酯交换反应的产物质量5%的水，在45~55℃搅拌水洗20分钟，水洗后的混合物注入碟式离心机中进行离心分离，将甘油回收至甘油储罐中循环使用，离心后的含水脂肪酸甲酯通入闪蒸干燥器中进行脱水；

S5、脂肪酸甲酯加入第四反应釜中，并向第四反应釜中加入脂肪酸甲酯质量的5%的活性白土和脂肪酸甲酯质量的9%的膨润土，在80~88℃温度环境中搅拌1小时，然后静置1小时后取上清液；向上清液中加入脂肪酸甲酯质量的3%的双氧水，在80~88℃温度环境中搅拌30分钟，然后静置1小时后过滤得到纯化的船用燃烧油。

步骤S2中，反应管为螺旋管，反应管中安装有多个螺旋形的扰流叶片。

本实施例中生产的船用燃料油采用GB/T14489.3-93规定的酸值测定方法测得其酸值为0.5mgKOH/g，采用气象色谱法测得其甲醇含量为0.2。

实施例二、基于甘油酯化工艺利用地沟油制备船用燃料油的方法，包括：

S1、将原料油倒入装有热交换器和滤网的第一反应釜中，且热交换器位于滤网上方，滤网和热交换器均向第一反应釜的排渣口方向倾斜，利用热交换器对原料油预热至100~120℃，使液态的原料油通过滤网落入第一反应釜底部，而原料油中的固体杂质顺着热交换器表面和滤网上表面进入排渣口，滤除固体杂质获得液态原油；

S2、将液态原油与甘油按甘油与液态原油中的脂肪酸摩尔比为1.5:1的比例泵入反应管中，反应管外安装有8个加热器，使反应管中温度自下向上从120~240℃之间呈梯度变化，即令反应管自下向上形成8个温度梯度，相邻两个温度梯度相差15℃，甘油与液态原油在反应管中缓慢流动3.5小时，使液态原油与甘油在反应管中进行甘油酯化反应，反应管的上端与换热器的入口端连通将甘油酯化反应的产物通过热交换器进行冷却；

S3、甘油酯化反应的产物与甲醇按比例注入第二反应釜中进行酯交换反应，甲醇为甘油酯化反应的产物质量的6%，同时加入甲醇为甘油酯化反应的产物质量的1%的KOH，第二反应釜中的反应温度为220~240℃，酯交换时间为80分钟；

S4、将酯交换反应的产物泵入第三反应釜中，且向第三反应釜中加入酯交换反应的产物质量8%的水，在45~55℃搅拌水洗20分钟，水洗后的混合物注入碟式离心机中进行离心分离，将甘油回收至甘油储罐中循环使用，离心后的含水脂肪酸甲酯通入闪蒸干燥器中进行脱水；

S5、脂肪酸甲酯加入第四反应釜中，并向第四反应釜中加入脂肪酸甲酯质量的7%的活性白土和脂肪酸甲酯质量的5%的膨润土，在80~88℃温度环境中搅拌1小时，然后静置1小时后取上清液；向上清液中加入脂肪酸甲酯质量的5%的双氧水，在80~88℃温度环境中搅拌30分钟，然后静置1小时后过滤得到纯化的船用燃烧油。

步骤S2中，反应管为螺旋管，反应管中安装有多个螺旋形的扰流叶片。

本实施例中生产的船用燃料油采用GB/T14489.3-93规定的酸值测定方法测得其酸值为0.4mgKOH/g，采用气象色谱法测得其甲醇含量为0.15。

实施例三、基于甘油酯化工艺利用地沟油制备船用燃料油的方法，包括：

S1、将原料油倒入装有热交换器和滤网的第一反应釜中，且热交换器位于滤网上方，滤网和热交换器均向第一反应釜的排渣口方向倾斜，利用热交换器对原料油预热至100~120℃，使液态的原料油通过滤网落入第一反应釜底部，而原料油中的固体杂质顺着热交换器表面和滤网上表面进入排渣口，滤除固体杂质获得液态原油；

S2、将液态原油与甘油按甘油与液态原油中的脂肪酸摩尔比为2:1的比例泵入反应管中，反应管外安装有12个加热器，使反应管中温度自下向上从120~240℃之间呈梯度变化，即令反应管自下向上形成12个温度梯度，相邻两个温度梯度相差10℃，甘油与液态原油在反应管中缓慢流动4小时，使液态原油与甘油在反应管中进行甘油酯化反应，反应管的上端与换热器的入口端连通将甘油酯化反应的产物通过热交换器进行冷却；

S3、甘油酯化反应的产物与甲醇按比例注入第二反应釜中进行酯交换反应，甲醇为甘油酯化反应的产物质量的4%，同时加入甲醇为甘油酯化反应的产物质量的0.5%的KOH，第二反应釜中的反应温度为55~65℃，酯交换时间为90分钟；

S4、将酯交换反应的产物泵入第三反应釜中，且向第三反应釜中加入酯交换反应的产物质量5~10%的水，在45~55℃搅拌水洗20分钟，水洗后的混合物注入碟式离心机中进行离心分离，将甘油回收至甘油储罐中循环使用，离心后的含水脂肪酸甲酯通入闪蒸干燥器中进行脱水；

S5、脂肪酸甲酯加入第四反应釜中，并向第四反应釜中加入脂肪酸甲酯质量的9%的活性白土和脂肪酸甲酯质量的9%的膨润土，在80~88℃温度环境中搅拌1小时，然后静置1小时后取上清液；向上清液中加入脂肪酸甲酯质量的8%的双氧水，在80~88℃温度环境中搅拌30分钟，然后静置1小时后过滤得到纯化的船用燃烧油。

步骤S2中，反应管为螺旋管，反应管中安装有多个螺旋形的扰流叶片。

本实施例中生产的船用燃料油采用GB/T14489.3-93规定的酸值测定方法测得其酸值为0.4mgKOH/g，采用气象色谱法测得其甲醇含量为0.1。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。