地沟油制备生物柴油在节能减排方面有何效益

【专家解说】：、“地沟油”制生物柴油工艺简介 1、反应原理 利用甲醇或乙醇等醇类物质与地沟油中的主要成分甘油三酸酯发生酯交换反应，利用甲 (乙)氧基取代长链脂肪酸上的甘油基，将甘油三酸酯断裂为三个长链脂肪酸甲(乙)酯，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 2、工艺过程 生产生物柴油的普遍方法化学法生产：植物和动物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在催化剂的作用下，进行酯化反应生成脂肪酸酯生物柴油。该项目以废油脂（或地沟油）和甲醇为原料，利用自主研发的一次性复合催化剂生产生物柴油。生产工艺分四步进行：预处理、酯化、甘油精制、生物柴油精馏。（1）预处理 将废弃油脂加入到脱油罐中，通入加90～95℃热水，并不断搅拌，使油脂中的磷脂等溶解在水中形成分液层。磷脂和水的混合物由罐底排出，作为副产品皂脚。脱胶油后的油脂通过凹凸棒土吸附，去除色素以及恶臭杂质。棒土每10天更换一次，更换下来的棒土经过挤压释放出滤带的油脂，油脂送到脱油罐再次使用。棒土作为废弃物。 脱色后经过加热去除原料中水分，然后用泵打入脱酸罐，升温分离出游离酸。最后经过过率去除植物蜡，得到标准原料油。 预处理过程中，产生的磷脂、游离酸以及植物蜡等作为副产品皂脚出售。 （2）酯化反应 标准原料油与甲醇经静态混合器充分混合后再与催化剂混合，然后进入合成反应器。混合物料在反应器内经加热盘管通蒸汽加热并控制反应压力（正压），在甲醇大量回流，搅拌器充分搅拌混合的环境下，反应时间控制3.5-4h。经化验分析合格后，结束合成反应，向盘管内注入循环冷水，迅速冷却并停止搅拌。 酯化反应主要是动植物酸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。 反应混合物沉降分为甘油相和甲酯相，经离心机分离。甘油相（粗甘油、水、碱）去碱液分离罐；粗柴油到高位粗柴油中间罐。 （3）柴油精馏 粗柴油由柴油中间罐自流（自动液位控制）到柴油水洗塔（塔顶压力0.1MPa、温度45℃），被来自中和塔饱和盐水充分洗涤。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，下层富含甲醇、碱液的饱和盐水的混合液经泵送至甲醇精馏塔。 精馏系统由减压分子精馏塔1、减压分子精馏塔2和精馏塔3组成。精制柴油首先进入减压分子精馏塔1，塔顶压力保持低0.001MPa，控制温度，在大回流比（15:1）情况下，塔顶馏出富含维生素E 和胡萝卜素的柴油进入减压分子精馏塔2（占进料30%左右）；塔底馏出富含植物沥青的柴油进入柴油精馏塔3（塔顶压力0.002MPa，温度80℃）进一步精馏，分离出生物柴油，直接出装置至罐区。 减压分子精馏塔2 进一步将富含维生素E 和胡萝卜素的柴油在大回流比30:1 情况下提纯。塔底分离的生物柴油至罐区；塔顶馏出高含维生素E 和胡萝卜素的柴油进入塔3 精馏，塔3分离出的柴油装罐。 精馏过程中在减压分子精馏塔3和柴油精馏塔产生精馏残液，作为副产品皂脚外售。 经甲醇精馏塔精馏后的甲醇循环使用，甲醇精馏塔塔底液经泵至中和塔（塔顶压力0.1MPa，温度45℃）。 （4）甘油精制 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产品。碱液分离罐分离的碱液多次循环使用后与甲醇精馏塔塔底液一起打入中和塔。中和塔混合液经过H2SO4 中和后部分循环使用，多余部分回用于原料油预处理——水化脱胶油工序。 3、废水、废渣和过量原料及副产物等的处理 （1）废水 废水→ 沉降 → 过滤 → 脱色、絮凝、中和 → 过滤 排放 ← 生化处理 ← 爆气 废渣 （另外处理） （2）废渣 废渣 → 发酵 → 混合 → 有机复合肥 （3）副产品 反应混合物 →分离→ 副产物 → 蒸馏、分离 → 再分离→粗甲酯（重油替代品） 生物柴油 甲醇（回收再利用） 粗甘油（纯度90%） 经济效益估算