成果名称:餐饮废油高效清洁制备生物柴油关键技术与产业化
应用领域:本项目已经大规模应用于生产生物柴油,已应用于其他化工生产领域,包括合成乙酸甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、油酸乙酯等。
技术原理:
以固体酸催化酯化降酸预处理、生物柴油固体碱催化合成、生物柴油/甘油连续分离、低能耗生物柴油精馏、甲醇连续回收等为核心技术,以固定床和静态混合活塞流反应器等为关键设备,辅助干洗工艺及模块化设计,以及生物柴油新型安定性添加剂的研制与应用,构成高效、连续、绿色的生物柴油生产工艺与高品质应用示范系统。
性能指标:
合同指标:
本项目的主要目标是通过固定床和活塞流反应器的应用,建设一个总体水平达国际先进水平的年产量1万吨生物柴油示范工程,同时副产技术级甘油800-1000吨,副产肥料硫酸钾200-300吨。
该示范工程达到的各项技术、经济指标如下:
甲酯转换率>95%,甲醇回收利用率>90%;
产品质量达到欧盟标准EN 14214:2005(现行国际最高标准);
至少能利用3-5种原料油生产主要指标质量接近的生物柴油产品;
回收甘油纯度不低于96%;
除去原料油成本,生物柴油加工成本低于800元/吨(不计各种税费)。
实际达到的性能指标:
本项目于广东省清远市建设了年产量1万吨生物柴油示范工程,同时副产品技术级别甘油800吨,副产品肥料硫酸钾200吨。
各项指标如下:
(1)甲酯转换率高达96-99%,甲醇回收利用率最低为90.8%;
(2)产品质量达到欧盟标准EN 14214:2005;
(3)目前利用厨余垃圾油、废煎油、地沟油、酸化油、麻风树油及豆油油脚等6种原料油生产主要指标质量接近的生物柴油产品;
(4)回收甘油提纯后纯度达96.5%;
(5)除去原料油成本,生物柴油加工成本约为700元/吨(不计各种税费)。
与国内外同类技术比较
对比国内外同类技术,本项目在生物柴油工艺运行连续性、二次污染产生、生产成本及能耗等方面具有明显优势,主要体现在以下方面:
利用固定床与静态混合活塞流反应器耦合工艺,实现连续化生产;利用固体酸催化剂替代液体酸催化剂;利用脂肪酸甲酯连续精馏技术,分离出不同碳含量的脂肪酸甲酯,产品类型精细化;利用甘油连续分离技术,降低能耗的同时提高产品质量;利用渗透汽化膜分离技术,实现甲醇回收利用率及纯度>99%;利用整体工艺技术实现生物柴油吨生产成本低于1000元,低于国内外同行水平10%左右。详细比较参数如下表所示:
表1 生物柴油技术主要参数比较
主要参数 | 本项目 | 国内 | 国外 |
原料 | 餐饮废油 | 餐饮废油 | 油脂 |
反应器 |
固定床 静态混合活塞流 |
釜式反应器 | 釜式反应器 |
生产连续性 | 连续 | 间歇 | 间歇 |
酯化催化剂 | 固体酸 | 液体酸 | 液体酸 |
产品种类 | 生物柴油/不同碳量脂肪酸甲酯/甘油 | 生物柴油/甘油 | 生物柴油/甘油 |
甲醇回收利用率 | 高于99% | 低于95% | 99% |
生产成本 | < 1000元/吨 | > 1200元/吨 | > 1300元/吨 |
生产能耗 | 46 kg标煤/吨 | 80-100标煤/吨 | 80-100标煤/吨 |
成果的创造性、先进性:
1.地沟油转化生物柴油固体催化剂与活塞流反应器技术。针对二次污染控制难题,发明了具有自主知识产权的地沟油预处理技术及生物柴油清洁转化技术,解决了以地沟油为原料的生物柴油转化过程中存在的去除水杂、降低酸值等前端预处理与二次污染控制的关键性难题,实现了地沟油的高效清洁转化。
2. 低能耗生物柴油分离纯化技术与设备。针对传统工艺能耗高、系统设备落后等问题,研发了低动力生物柴油/甘油连续分离、渗透气化膜低能耗连续回收提纯甲醇、低能耗脂肪酸甲酯多级连续精馏、生物柴油安定性添加剂等生物柴油生产关键技术。
3. 生物柴油清洁生产技术体系与模块化成套设备。通过集成先进工艺与技术,形成地沟油生物柴油连续清洁生产技术体系,开发了原料适应性强的生物柴油模块化成套设备,实现了绿色、低能耗、连续、模块化理念。