專利名稱：一種廚余垃圾制備生物柴油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種生物柴油的制備方法，特別是ー種廚余垃圾制備生物柴油的方法，屬生物能源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著世界范圍內(nèi)對(duì)燃料需求的増加和碳減排的需求，對(duì)許多替代石油燃料的可再生資源的研究越來越引起世界各國(guó)的重視。生物柴油具有優(yōu)越的環(huán)保性和可再生性，用于替代石油柴油具有非常大的潛力。目前，生物柴油主要以各種動(dòng)植物油脂、微生物油脂、廢棄餐飲油、植物油加工的下腳料等為原料，經(jīng)過酯交換反應(yīng)制備得到。生物柴油制備成本中75%是原料成本，價(jià)格高是生物柴油替代燃料商品化的主要障礙，尋求廉價(jià)原料和高效的生物柴油加工技術(shù)成為生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵。 廚余垃圾是ー種非常具有再利用潛力的廢棄資源，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，廚余垃圾的產(chǎn)生量越來越大。廚余的主要組成有果蔬、果皮、果核、肉食、骨頭等，還有一定量的廢餐具、牙簽及餐紙。傳統(tǒng)的處置手段已不能滿足環(huán)境保護(hù)和人體健康衛(wèi)生的需要。為了完全消除或使廚余垃圾對(duì)人體健康、市容環(huán)境的影響降至最低限度，必須積極開發(fā)各種廚余垃圾處理技木。廚余中含有大量的細(xì)菌等病原微生物，不利于廚余垃圾的直接利用，但其有機(jī)物含量高，通過裂解和酯化制備生物柴油的方式對(duì)這些有機(jī)物加以利用，可為廚余垃圾的轉(zhuǎn)化利用提供了可行的途徑，同時(shí)也為生物柴油生產(chǎn)提供廉價(jià)原料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種廚余垃圾制備生物柴油的方法，以降低生物柴油的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)廚余垃圾的資源化利用。本發(fā)明通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)ー種廚余垃圾制備生物柴油的方法，經(jīng)過下列各步驟
(1)廚余垃圾脫水去除廚余垃圾中的沙石等雜物，將廚余垃圾與固體酸催化劑按質(zhì)量比為100 : 5 10混合均勻，在溫度為120 150°C下進(jìn)行微波加熱脫水；
(2)裂解和酯化反應(yīng)制備生物柴油在步驟(I)所得脫水后的廚余垃圾中以流量為5 10L/min通入甲醇蒸氣，并在250 300°C下進(jìn)行微波加熱,收集所產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體；廚余垃圾在微波快速加熱下開始發(fā)生裂解反應(yīng)產(chǎn)生C3 C16為主的脂肪酸，在固化酸催化劑作用下與脂肪酸發(fā)生氣相酯化反應(yīng)生成脂肪酸甲酷，生成的脂肪酸甲酯被反應(yīng)剩余的甲醇蒸氣帶出；
(3)精餾將步驟(2)所得蒸發(fā)氣體在70 80°C下進(jìn)行精餾，使甲醇與脂肪酸甲酯的分離，收集精餾塔底部流出的組分，即得到生物柴油(脂肪酸甲酷)粗產(chǎn)品；
(4)生物柴油產(chǎn)品的精制將步驟(3)所得生物柴油粗產(chǎn)品通過已知的分餾技木，即得到不同沸點(diǎn)范圍的生物柴油產(chǎn)品。所述步驟(I)的廚余垃圾為果蔬、果皮、果核、肉食、骨頭、廢餐具、牙簽和餐紙。
所述步驟(I)的固體酸催化劑為S0427Zr02、SO42VTiO2, SO42VZrO2 — TiO2, SO42VTiO2 一 Fe2O3型固體酸。所述步驟(I)的微波條件是微波頻率為50Hz、功率為300 500W。所述步驟(2)的微波條件是微波頻率為50Hz、功率為800 1000W。所述步驟(3)精餾時(shí)產(chǎn)生的甲醇蒸氣返回步驟(2)循環(huán)利用。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及積極效果
本發(fā)明采用微波進(jìn)行加熱，廚余垃圾的裂解反應(yīng)和酯化反應(yīng)同步進(jìn)行，極大地縮短了加熱時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，制備的生物柴油低溫流動(dòng)性好，制備エ藝過程簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)廚余垃圾的資源化利用，降低生物柴油的生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施方式
下面以實(shí)例進(jìn)ー步說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于此。實(shí)施例I
(1)廚余垃圾脫水去除包括果蔬、果皮、果核、肉食的廚余垃圾中的沙石等雜物，將廚余垃圾與固體酸催化劑SO42VZrO2型固體酸按質(zhì)量比為100 5混合均勻，在溫度為120°C下，以微波頻率為50Hz、功率為300W進(jìn)行微波加熱脫水；
(2)裂解和酯化反應(yīng)制備生物柴油在步驟(I)所得脫水后的廚余垃圾中以流量為5L/min通入甲醇蒸氣，并在250°C下、以微波頻率為50Hz、功率為800W進(jìn)行微波加熱，收集所產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體；廚余垃圾在微波快速加熱下開始發(fā)生裂解反應(yīng)產(chǎn)生C3 C16為主的脂肪酸，在固化酸催化劑作用下與脂肪酸發(fā)生氣相酯化反應(yīng)生成脂肪酸甲酷，生成的脂肪酸甲酯被反應(yīng)剩余的甲醇蒸氣帶出；
(3)精餾將步驟(2)所得蒸發(fā)氣體在70 80°C下進(jìn)行精餾，使甲醇與脂肪酸甲酯的分離，收集精餾塔底部流出的組分，即得到生物柴油(脂肪酸甲酷)粗產(chǎn)品；精餾時(shí)產(chǎn)生的甲醇蒸氣返回步驟(2)循環(huán)利用；
(4)生物柴油產(chǎn)品的精制將步驟(3)所得生物柴油粗產(chǎn)品通過已知的分餾技木，即得到不同沸點(diǎn)范圍的生物柴油產(chǎn)品。實(shí)施例2
(1)廚余垃圾脫水去除包括肉食、骨頭、廢餐具的廚余垃圾中的沙石等雜物，將廚余垃圾與固體酸催化劑SO42VTiO2型固體酸按質(zhì)量比為100 6混合均勻，在溫度為130°C下，以微波頻率為50Hz、功率為400W進(jìn)行微波加熱脫水；
(2)裂解和酯化反應(yīng)制備生物柴油在步驟(I)所得脫水后的廚余垃圾中以流量為8L/min通入甲醇蒸氣，并在280 V下、以微波頻率為50Hz、功率為900W進(jìn)行微波加熱，收集所產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體；廚余垃圾在微波快速加熱下開始發(fā)生裂解反應(yīng)產(chǎn)生C3 C16為主的脂肪酸，在固化酸催化劑作用下與脂肪酸發(fā)生氣相酯化反應(yīng)生成脂肪酸甲酷，生成的脂肪酸甲酯被反應(yīng)剩余的甲醇蒸氣帶出；
(3)精餾將步驟(2)所得蒸發(fā)氣體在70 80°C下進(jìn)行精餾，使甲醇與脂肪酸甲酯的分離，收集精餾塔底部流出的組分，即得到生物柴油(脂肪酸甲酷)粗產(chǎn)品；精餾時(shí)產(chǎn)生的甲醇蒸氣返回步驟(2)循環(huán)利用；
(4)生物柴油產(chǎn)品的精制將步驟(3)所得生物柴油粗產(chǎn)品通過已知的分餾技木，即得到不同沸點(diǎn)范圍的生物柴油產(chǎn)品。實(shí)施例3
(1)廚余垃圾脫水去除包括果核、肉食、牙簽和餐紙的廚余垃圾中的沙石等雜物，將廚余垃圾與固體酸催化劑S042_/Zr02 — TiO2型固體酸按質(zhì)量比為100 8混合均勻，在溫度為150°C下，以微波頻率為50Hz、功率為500W進(jìn)行微波加熱脫水；
(2)裂解和酯化反應(yīng)制備生物柴油在步驟(I)所得脫水后的廚余垃圾中以流量為10L/min通入甲醇蒸氣，并在300°C下、以微波頻率為50Hz、功率為1000W進(jìn)行微波加熱，收集所產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體；廚余垃圾在微波快速加熱下開始發(fā) 生裂解反應(yīng)產(chǎn)生C3 C16為主的脂肪酸，在固化酸催化劑作用下與脂肪酸發(fā)生氣相酯化反應(yīng)生成脂肪酸甲酷，生成的脂肪酸甲酯被反應(yīng)剩余的甲醇蒸氣帶出；
(3)精餾將步驟(2)所得蒸發(fā)氣體在70 80°C下進(jìn)行精餾，使甲醇與脂肪酸甲酯的分離，收集精餾塔底部流出的組分，即得到生物柴油(脂肪酸甲酷)粗產(chǎn)品；精餾時(shí)產(chǎn)生的甲醇蒸氣返回步驟(2)循環(huán)利用；
(4)生物柴油產(chǎn)品的精制將步驟(3)所得生物柴油粗產(chǎn)品通過已知的分餾技木，即得到不同沸點(diǎn)范圍的生物柴油產(chǎn)品。實(shí)施例4
(1)廚余垃圾脫水去除包括果皮、果核、肉食、和餐紙的廚余垃圾中的沙石等雜物，將廚余垃圾與固體酸催化劑SO42VTiO2 - Fe2O3型固體酸按質(zhì)量比為100 10混合均勻，在溫度為120°C下，以微波頻率為50Hz、功率為300W進(jìn)行微波加熱脫水；
(2)裂解和酯化反應(yīng)制備生物柴油在步驟(I)所得脫水后的廚余垃圾中以流量為5L/min通入甲醇蒸氣，并在250°C下、以微波頻率為50Hz、功率為1000W進(jìn)行微波加熱，收集所產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體；廚余垃圾在微波快速加熱下開始發(fā)生裂解反應(yīng)產(chǎn)生C3 C16為主的脂肪酸，在固化酸催化劑作用下與脂肪酸發(fā)生氣相酯化反應(yīng)生成脂肪酸甲酷，生成的脂肪酸甲酯被反應(yīng)剩余的甲醇蒸氣帶出；
(3)精餾將步驟(2)所得蒸發(fā)氣體在70 80°C下進(jìn)行精餾，使甲醇與脂肪酸甲酯的分離，收集精餾塔底部流出的組分，即得到生物柴油(脂肪酸甲酷)粗產(chǎn)品；精餾時(shí)產(chǎn)生的甲醇蒸氣返回步驟(2)循環(huán)利用；
(4)生物柴油產(chǎn)品的精制將步驟(3)所得生物柴油粗產(chǎn)品通過已知的分餾技木，即得到不同沸點(diǎn)范圍的生物柴油產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種廚余垃圾制備生物柴油的方法，其特征在于經(jīng)過下列各步驟 (1)去除廚余垃圾中的雜物，將廚余垃圾與固體酸催化劑按質(zhì)量比為100 5 10混合均勻，在溫度為120 150°C下進(jìn)行微波加熱脫水； (2)在步驟(I)所得脫水后的廚余垃圾中以流量為5 10L/min通入甲醇蒸氣，并在250 300°C下進(jìn)行微波加熱，收集所產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體； (3)將步驟(2)所得蒸發(fā)氣體在70 80°C下進(jìn)行精餾，收集精餾塔底部流出的組分，即得到生物柴油粗產(chǎn)品； (4)將步驟(3)所得生物柴油粗產(chǎn)品通過已知的分餾技術(shù)，即得到不同沸點(diǎn)范圍的生物柴油產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廚余垃圾制備生物柴油的方法，其特征在于所述步驟(I)的廚余垃圾為果蔬、果皮、果核、肉食、骨頭、廢餐具、牙簽和餐紙。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廚余垃圾制備生物柴油的方法，其特征在于所述步驟(I)的固體酸催化劑為 SO42YZrO2、SO42VTiO2, SO42VZrO2 — TiO2、SO42VTiO2 — Fe2O3 型固體酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廚余垃圾制備生物柴油的方法，其特征在于所述步驟(I)的微波條件是微波頻率為50Hz、功率為300 500W。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廚余垃圾制備生物柴油的方法，其特征在于所述步驟(2)的微波條件是微波頻率為50Hz、功率為800 1000W。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廚余垃圾制備生物柴油的方法，其特征在于所述步驟(3)精餾時(shí)產(chǎn)生的甲醇蒸氣返回步驟(2)循環(huán)利用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廚余垃圾制備生物柴油的方法，廚余垃圾在微波加熱下進(jìn)行裂反應(yīng)，與此同步進(jìn)行酯化反應(yīng)得到生物柴油產(chǎn)品。具體是將廚余垃圾與固體酸催化劑混合均勻進(jìn)行微波加熱脫水；再通入甲醇蒸氣，并進(jìn)行微波加熱，收集所產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體進(jìn)行精餾，收集精餾塔底部流出的組分，即得到生物柴油粗產(chǎn)品通過已知的分餾技術(shù)，即得到不同沸點(diǎn)范圍的生物柴油產(chǎn)品。本發(fā)明將裂解和氣相酯化有機(jī)結(jié)合在一起，并利用微波加熱裂，縮短了加熱時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，制備的生物柴油低溫流動(dòng)性好，制備工藝過程簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C10L1/02GK102676308SQ201210179520
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者葉節(jié)連, 吳楨芬, 施航, 潘奇林, 王 華, 蘇有勇, 陳恒杰, 韓挺 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)