生物柴油副产物粗甘油的纯化方法与流程

1.本发明涉及有机化工产品甘油生产技术领域，具体涉及生物柴油副产物粗甘油的纯化方法。


背景技术：

2.生产生物柴油的主要原材料为废弃的动植物油，其副产物粗甘油的甘油含量约65％，该粗甘油普遍存在质量差、纯度较低、杂质多等问题。粗甘油中含有的杂质包括有机盐、无机盐、皂、色素、甘油酯、催化剂和一些其他动植物组织里有机高分子等，这些杂质影响着粗甘油的预处理分离提纯。目前生物柴油副产物粗甘油普遍采用加酸除油、除杂质的处理方法，也有一些采用膜处理来分离提纯粗甘油的，这些处理方法的主要缺点在于处理时间长、成本高、分离效果不理想等，直接影响着粗甘油的蒸馏效率。


技术实现要素：

3.本发明目的是提供一种纯化时间短、处理成本低、分离高效、分离效果好的生物柴油副产物粗甘油的纯化方法。
4.为实现以上目的，本发明生物柴油副产物粗甘油的纯化方法操作步骤如下：
5.第一步：质量比浓度为10％的硫酸铁-栲胶的酸性混合溶液的配制：将质量份数为9.2份的固体硫酸铁粉末和0.8份的栲胶固体粉末，在90份浓度为 0.01mol/l的稀硫酸中加热至50-60℃并搅拌溶解，再用浓硫酸调节至ph＜2，以防止硫酸铁-栲胶溶液发生水解失效；
6.第二步：将生物柴油副产物粗甘油管道输送到一级釜搪瓷搅拌釜后搅拌；加入自来水，将釜内粗甘油通过蒸汽旁管加热至80℃；加入浓硫酸将釜内粗甘油的ph调至3.5-3.6；再按釜内粗甘油质量的1
‰
比例加入步骤一配置的10％硫酸铁-栲胶的酸性混合溶液并搅拌均匀，最后通过补加浓硫酸调节釜内粗甘油的 ph至3.4，并控制温度80℃；
7.第三步：在一级搪瓷搅拌釜中的粗甘油搅拌均匀后泵送至一次保温沉淀罐中进行保温沉淀；4小时后上层清液从一次保温沉淀罐的中下部排放至碱化搅拌罐，加入液碱后连续搅拌以对碱化搅拌罐里的粗甘油进行中和，当中和至 ph＝11.5后的粗甘油通过泵输送至暂存罐中存放，完成进蒸馏系统前的处理；硫酸铁和栲胶的酸性混合溶液在粗甘油里水解将粗甘油里的油脂、杂质、动植物组织的一些高分子一起吸附沉淀成为油渣沉淀到一次保温沉淀罐底部；
8.第四步：将一次保温沉淀罐保温沉淀后的油渣排放至二级搪瓷搅拌釜中进行加酸加水并搅拌，控制油渣的ph为3.0-3.4，再通过补加浓硫酸使油渣水溶液的ph＜2，在该强酸性条件下水解逆向进行，硫酸铁和栲胶的酸性混合溶液所沉淀絮凝颗粒被破坏，油脂、杂质自动分离，调节温度至80℃后将油渣水溶液搅拌均匀，再输送至二次保温沉淀罐进行保温沉淀；二次保温沉淀罐中的油渣水溶液很稀，在强酸性的条件下1.5小时即可实现油脂、杂质的迅速分离，油脂在上层，杂质在底部，硫酸铁和栲胶在中间层清液里，含有大量硫酸铁
和栲胶的中间层清液通过泵抽回至一级搪瓷搅拌釜重新循环利用；一级搪瓷搅拌釜对下一釜粗甘油来料重复第二步、第三步步骤，使硫酸铁和栲胶再次共沉淀水解，起到快速絮凝作用；
9.第五步：二次保温沉淀罐的底部沉淀杂质采用防腐离心机离心，离心液通往二级搪瓷搅拌釜重新利用，离心渣直接排至甘油渣接收槽；当中间层硫酸铁和栲胶清液以及底部杂质抽离后，沉淀罐里上层浮油下降至底部后管道排出。
10.硫酸铁和栲胶的酸性混合溶液在生物柴油副产物粗甘油里快速纯化分离油渣与其循环再用的原理如下：
11.由于ph＝3.4为铁离子和栲胶的最佳水解ph值，在粗甘油水溶液ph＝3.4 的酸性溶液中，铁离子和栲胶在一定比例情况下水解共沉淀，在形成共沉淀过程中快速絮凝粗甘油水溶液中杂质、油脂和动植物一些高分子组织，沉淀颗粒不断变大而沉降，并迅速分成两层，上层为透亮的粗甘油水溶液，底部为油渣；油渣的ph＝3.0-3.5，当用浓硫酸调节至ph＜2时，在强酸性的条件下，水解沉淀物氢氧化铁将发生水解逆反应，以铁离子形式存在于强酸性溶液中；由于栲胶遇粗甘油里的少量明胶会产生沉淀，单独使用时无明显效果，栲胶也失去和铁离子共沉淀后的絮凝能力，该栲胶存在于强酸性溶液中，可重复再用；
12.生物柴油副产物粗甘油快速纯化分离油渣处理条件如下：
13.粗甘油用浓硫酸酸化，并加10％的水、上述操作步骤第一步制备的1
‰
10％硫酸铁和栲胶的酸性混合溶液(ph＜2)、80℃条件下保温。
14.本发明生物柴油副产物粗甘油的纯化方法具有以下技术特点和收益效果：
15.1、采用硫酸铁和栲胶的酸性混合溶液共沉淀絮凝方法，能快速分离粗甘油水溶液中的油渣，4小时保温沉淀即可分离完成，得到上层透亮粗甘油清液，下层油渣；而现有技术中的直接用强酸酸化保温沉淀则需要16小时以上才能将油脂、杂质分离干净(油脂上层，杂质下层，中间层为清液)，故本发明极大缩短了生物柴油副产物粗甘油的纯化时间；
16.2、根据水解的ph值、可逆反应，硫酸铁和栲胶溶液可循环利用，有效的降低了处理成本；
17.3、硫酸铁和栲胶的酸性混合溶液能快速絮凝分离，同时又能分离的彻底，分离效果好。
18.4、硫酸铁和栲胶溶液损耗不多，且可持续性循环利用，可有效降低成本。
19.5、工艺操作简单，方便高效。
附图说明
20.图1是本发明生物柴油副产物粗甘油的纯化方法操作流程方框图。
21.图2是本发明生物柴油副产物粗甘油的纯化方法中的粗甘油纯化装置结构示意图。
22.附图标记：粗甘油进料管1、一级釜自来水进料管2、一级釜浓硫酸进料管 3、絮凝混合液进料管4、10m3一级搪瓷搅拌釜5、1#泵6、50m3左一次保温沉淀罐7、50m3右一次保温沉淀罐8、20m3碱化搅拌罐9、液碱进料管10、2#泵 11、200m3暂存罐12、二级釜自来水进料管13、二级釜浓硫酸进料管14、5m3二级搪瓷搅拌釜15、3#泵16、5m3二次保温沉淀罐17、4#泵18、防腐离心机 19、甘油渣接收槽20、油脂排放管道21。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施方式对本发明生物柴油副产物粗甘油的纯化方法作进一步详细说明。
24.图1、图2所示，本发明生物柴油副产物粗甘油的纯化方法操作步骤如下：
25.第一步：质量比浓度为10％的硫酸铁-栲胶的酸性混合溶液的配制：将9.2kg 固体硫酸铁粉末、0.8kg栲胶固体粉末，用90kg浓度为0.01mol/l的稀硫酸加热至50-60℃后搅拌溶解，并用浓硫酸调节至ph＜2，以防止硫酸铁-栲胶溶液发生水解失效；
26.第二步：生物柴油副产物粗甘油经粗甘油进料管1进入10m3的一级搪瓷搅拌釜5，开启搅拌；自来水经一级釜自来水进料管2进入一级搪瓷搅拌釜5，通过蒸汽旁管加热将釜内粗甘油的温度升至80℃；浓硫酸经一级釜浓硫酸进料管 3进入一级搪瓷搅拌釜5，将釜内粗甘油的ph调至3.5-3.6；再将步骤一配置的1
‰
的10％硫酸铁-栲胶的酸性混合溶液从絮凝混合液进料管4加入一级搪瓷搅拌釜5并搅拌均匀，最后从一级釜浓硫酸进料管3补加浓硫酸调节釜内粗甘油的ph至3.4，并将温度控制为80℃；
27.第三步：当一级搪瓷搅拌釜5内的粗甘油搅拌均匀后由1#泵6输送至相互并联布置的50m3的左一次保温沉淀罐7和50m3的右一次保温沉淀罐8进行保温沉淀4小时；4小时后上层清液由左一次保温沉淀罐7和右一次保温沉淀罐8 的中下部排放至20m3的碱化搅拌罐9，液碱从液碱进料管10进入，不断地进行搅拌，对碱化搅拌罐9里粗甘油进行中和，当加碱中和至ph值达到11.5后，粗甘油由2#泵11输送至200m3暂存罐12存放，完成进蒸馏系统的原料准备；
28.第四步：左一次保温沉淀罐7和右一次保温沉淀罐8保温沉淀后底部沉淀物为絮凝沉淀的油渣(硫酸铁和栲胶的酸性混合溶液在粗甘油里水解将粗甘油里的油脂、杂质、动植物组织的一些高分子一起吸附沉淀而形成沉淀渣称为油渣)排放至5m3的二级搪瓷搅拌釜15中并加酸加水；油渣的ph控制在3.0-3.4 之间，通过二级釜自来水进料管13往二级搪瓷搅拌釜15补加一定量的自来水，开搅拌；再通过二级釜浓硫酸进料管14往二级搪瓷搅拌釜15加浓硫酸，使油渣水溶液的ph＜2(在强酸性的条件下水解逆向进行，硫酸铁和栲胶的酸性混合溶液所沉淀絮凝颗粒被破坏，油脂、杂质等自动分离)，控制温度为80℃；二级搪瓷搅拌釜15内调节温度后将油渣水溶液搅拌均匀，由3#泵16输送至5m3二次保温沉淀罐17进行保温沉淀；二次保温沉淀罐17里的油脂和杂质迅速分离(油渣水溶液很稀，在强酸性的条件下1.5小时即可将油脂、杂质等分离开)，油脂在上层，杂质在底部，硫酸铁和栲胶在中间层清液里，含有大量硫酸铁和栲胶的中间层清液由4#泵18抽回至一级搪瓷搅拌釜5进行重新循环利用，一级搪瓷搅拌釜5对下一釜粗甘油来料重复上述第二、第三步步骤，使硫酸铁和栲胶再次共沉淀水解，起到快速絮凝作用；
29.第五步：二次保温沉淀罐17的底部沉淀杂质经防腐离心机20离心，离心液通往二级搪瓷搅拌釜15重新利用，离心渣直接排至甘油渣接收槽20；二次保温沉淀罐17里的上层浮油经管道21排出。
30.采用上述生物柴油副产物粗甘油纯化方法除油渣与常规酸化方法除油脂、杂质的对比效果见表1；
31.常规酸化方法：粗甘油加10％的水搅拌均匀，用浓硫酸酸化至ph＝1.5-2，再于80℃条件保温沉淀；
32.快速纯化方法：粗甘油10％的水搅拌均匀，用浓硫酸酸化至ph＝3.5-3.6，再加1
‰
10％加硫酸铁和栲胶的酸性混合溶液，再将ph调至3.4，于80℃条件保温沉淀；
33.表1
[0034][0035][0036]
从表1可以看出，现有技术常规酸化法除油脂、杂质的时间长，分离速度慢，16小时后中间层粗甘油水溶液达到透亮，油脂和杂质才分离完全；而本发明的快速纯化方法油渣分离速度快，4小时即可分离完成，上层粗甘油水溶液达到透亮，极大缩短了粗甘油的处理时间，大大提高了分离效率。