一种利用甲醇实现生物重油脱盐的方法

专利2026-07-10  11


本发明公开了一种利用甲醇实现生物重油脱盐的方法,涉及生物质资源的利用和原油脱盐的领域。


背景技术:

1、由于对生物燃料的进一步开发,到2017年,世界范围内的生物柴油生产已达28.9亿加仑。作为生物柴油生产过程的副产品,生物重油是一种可持续的绿色燃料,具有高氧含量、低硫含量和高热值,在能源日益短缺的背景下受到越来越多的关注。我国生物重油的深加工利用水平与国外相差甚远,且多被当作工业废弃物处置。生物重油的含硫量不到0.05%,其热值比一般0#轻质柴油高,燃烧充分,排气污染小,燃油经济性好。因此,利用生物重油替代传统化石燃料,对我国高耗能产业的生产过程进行改造,对于实现我国能源密集型产业的低碳转型具有重大的现实与战略意义。然而,在生物柴油转化过程中使用碱性催化剂产生的高金属盐含量意味着直接将其用作燃料可能会堵塞预热器管,导致喷嘴磨损,并腐蚀燃烧系统设备。这些盐主要以脂肪酸盐的形式存在于生物重油中,因为碱性催化剂在生物柴油生产过程中会中和游离脂肪酸。开发高效的生物重油脱盐技术是生物重油利用的迫切需要。甲醇,作为一种绿色廉价的有机溶剂,其分子结构中包含一个极性羟基(-oh)和一个非极性甲基(ch3),使得它能够与多种有机和无机化合物进行有效的相互作用,因此在科学研究和工业生产中具有广泛应用。甲醇可以溶解脂肪酸盐,这主要是基于“相似相溶”的化学原理,而其又不与亲油性的生物重油互溶。脂肪酸盐是由长链脂肪酸和金属离子形成的盐类,具有疏水性的烷基尾部和亲水性的离子头部。这种分子结构使它们在某些溶剂中能形成独特的溶解行为。甲醇分子除了对脂肪酸盐的亲水头基有溶剂化作用,同样其还有与脂肪酸盐疏水碳氢链之间存在范德华力,这种范德华力在整体溶剂化过程中起到了一定作用,使脂肪酸盐难以吸附到油/甲醇界面而降低界面张力,形成了相对不稳定更大的乳液液滴,更有利于生物重油的脱盐。另外,膜乳化技术可以依靠膜结构实现分散相在连续相中的均匀分布获得可控的乳液尺寸和跨度,显著增加两相相间传质的驱动力,已广泛用于乳化重油技术。


技术实现思路

1、本发明的目的是公开一种利用甲醇实现生物重油脱盐的方法,以克服生物燃料应用中,生物重油受高盐含量的碱性催化剂影响,引发预热气管堵塞,导致喷嘴磨损,并腐蚀燃烧系统设备的缺陷。

2、本发明提供了一种利用甲醇实现生物重油脱盐的方法,包括如下步骤:

3、将容器中的生物重油充分振荡,作为连续相,再将常温下的甲醇作为分散相,乳化介质为陶瓷或者金属膜,通过恒流泵以恒定分散相通量将甲醇压过膜孔,在连续相中形成生物重油meoh/o乳液,然后通过离心的方法,即可实现生物重油的高效脱盐。

4、所述的生物重油初始盐含量为200-1000mg/l,充分振荡,以保证生物重油中盐含量的均一性。

5、所述的生物重油作为连续相,通过恒温槽加热至预设连续相温度,流经多孔无机膜管的一侧。

6、所述的生物重油meoh/o乳液的甲醇含量为5-25wt%。

7、所述的生物重油meoh/o乳液放置于高速离心机中,设置一定的离心速率和离心时间,一定时间后取下层油相即为脱盐后的生物重油。

8、所述的连续相预设温度为25-65℃,连续相流速为0.15-0.25m/s,分散相通量为170.56-511.7l·m-2·h-1。

9、所述的多孔无机膜管材质为陶瓷或者金属,孔径为50-2000nm,优选100-600nm。

10、所述的离心机离心速率设置为3000-7000rpm,离心时间为2min-10min。

11、所述的陶瓷选自氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化钇、钛酸钡、堇青石、多铝红柱石、镁橄榄石、块滑石、硅铝氧氮陶瓷、锆石、铁酸盐、氮化硅、氮化铝、碳化硅、羟基磷灰石、粘土、陶渣、硅砂、陶石、长石、白砂中的一种或几种的混合

12、所述的金属选自钛、不锈钢、钯、镍、铝、铁中的一种或几种的混合。

13、有益效果:

14、1、本发明利用甲醇这种绿色廉价的极性溶剂,在溶解生物重油中脂肪酸盐的同时,又不与亲油性的生物重油互溶,为重油中金属盐的去除提供新思路。

15、2、本发明利用膜乳化技术,依靠膜结构增加两相相间传质的驱动力,提高脱盐率。

16、3、本发明利用甲醇与脂肪酸盐疏水碳氢链之间的相互作用,易形成相对不稳定更大的乳液液滴,更有利于生物重油的脱盐。

17、4、本发明在170.56-511.7l·m-2·h-1的高分散相通量的条件下,膜乳化过程的乳化时间短,甲醇的量损失少,过程能耗低,易工业化生产。



技术特征:

1.一种利用甲醇实现生物重油脱盐的方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,生物重油盐含量为200-1000mg/l。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,生物重油meoh/o乳液的甲醇含量为5-25wt%。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,连续相预设温度为25-65℃,连续相在乳化介质表面的流速为0.10-0.30m/s,分散相在乳化介质上的通量为100-600l·m-2·h-1。

5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,乳化介质的孔径为50-2000nm,优选100-600nm。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,离心机离心速率设置为3000-7000rpm,离心时间为2min-10min。

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的陶瓷选自氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化钇、钛酸钡、堇青石、多铝红柱石、镁橄榄石、块滑石、硅铝氧氮陶瓷、锆石、铁酸盐、氮化硅、氮化铝、碳化硅、羟基磷灰石、粘土、陶渣、硅砂、陶石、长石、白砂中的一种或几种的混合。

8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的金属选自钛、不锈钢、钯、镍、铝、铁中的一种或几种的混合。


技术总结
本发明公开了一种将生物重油与甲醇混合乳化后,利用高速离心机破乳脱盐的方法。生物重油的金属盐主要以脂肪酸盐的形式存在。作为一种极性较强的有机溶剂,甲醇可以溶解生物重油中的脂肪酸盐,而不与极性弱、亲油性的生物重油互溶。采用错流多孔陶瓷膜乳化装置,将常温下的甲醇作为分散相,通过恒流泵以恒定流量透过陶瓷膜孔,形成生物重油MeOH/O乳液,再利用生物重油与甲醇的密度差,通过离心破乳的方式,实现生物重油的高效脱盐。通过调控甲醇含量、离心速率、离心时间、连续相温度来控制生物重油的盐去除效率。另外,甲醇分子除了与脂肪酸盐的亲水头基存在溶剂化作用,还与脂肪酸盐的疏水碳氢链存在范德华力,这种范德华力使脂肪酸盐作为阴离子表面活性剂难以吸附在油水表面,生物重油MeOH/O乳液的较大粒径与相对热力学不稳定性提高了脱盐率。

技术研发人员:景文珩,蒋文博,袁灿,俞天翔,顾学红
受保护的技术使用者:南京工业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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