[发明专利]从生物性油脂制备燃料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及能源技术领域，特别是涉及一种从生物性油脂制备燃料的方法。

背景技术

石化燃料日益短缺及其燃烧对环境产生的污染迫使人们寻求可再生的清洁燃料。在替代石化燃料的方案中，由再生性的生物性油脂（例如大豆油、麻风树油、猪油、餐饮垃圾油）所生产的清洁燃料被认为是绿色的、可再生的、碳中性的技术路线。

生物性油脂例如植物油脂是从植物种子、果肉及其它部分提取所得的脂肪，含有大量长链碳的甘油三酸酯和游离脂肪酸。生物性油脂按用途分为两大类—食用和工业用，在常温下呈液体者称为油，呈固体和半固体者称为脂。生物性油脂与原油（包括废润滑油）在组成成分上有极大的差异，最主要的区别在于生物性油脂的含氧量高，而硫、氮、芳烃的含量低；而原油则相反，含高量的硫、氮及芳烃，而含氧量很低。因此，基于组成成分的差异，以原油为原料制造燃料的方法无法适用于利用生物性油脂为原料的加工方法。

目前已存在一些工业应用和即将工业应用的由生物性油脂制备生物质燃料（例如生物柴油（biodiesel））的技术，这些技术大概可分为两类：酯交换技术或直接加氢技术。已有许多的研究成果及报告探讨前述技术。

中国专利公开号CN 101328418教导了利用植物油制造生物柴油的方法，但该方法需要先消耗大量乙醇与植物油作用形成油脂。中国专利公开号CN1858161A教导了以棕榈油制备生物柴油的方法，在低碳醇酯化步骤前，需要对原料棕榈油进行脱胶、脱酸、脱水等工序。中国专利公开号CN101230309A教导了降低高酸值棕榈油制备生物柴油的方法，必须进行两次酯化，且酯化交换中所需甲醇为油的6-9倍（摩尔比），且没有对甲醇进行回收利用，缺乏环保及经济性。

上述现有技术的工序繁琐、操作复杂度高、能耗高；且在酯化交换过程中涉及甲醇或乙醇等醇类的高使用量，致使生产成本大幅增加。

另外，中国专利公开号CN101070483A教导用碱蓬籽仁油生产生物柴油的方法，在酯化交换后需要用大量的水洗涤。中国专利公开号CN1412278A教导了以强酸作为催化剂，利用高酸值油脂、棕榈油制备生物柴油的方法，但采用该方法会产生大量废水并会严重腐蚀反应器。上述现有技术均产生大量废水，不但提高了生产成本，更不符合环保目的及经济效益。

对于直接加氢技术，WO2009/039347教导了对生物再生性原料（biorenewable feedstock）进行处理生产柴油馏分的技术，以加氢脱氧和加氢异构化的两步法进行。US2006/0207166教导了同时加氢脱氧和加氢异构化的技术。这些技术的一个共同缺陷在于催化剂的稳定性差，且工艺的氢耗高，尤其对于高含氧的植物油和动物脂肪的加工处理上会产生问题。

特别地，直接加氢技术受到原料中游离脂肪酸含量的限制，至目前为止，现有技术的文献仅披露了最高至15%游离脂肪酸的直接加氢处理制备烃类燃料（Yanyong Liu et al.,Chem.Lett.2009,38,552）。

总的来说，目前常用于由生物性油脂制备柴油燃料的技术中，酯交换技术是将生物性油脂经酯化交换生产生物柴油，必须消耗大量的低碳醇，增加了生产成本。酯化中采用强酸作为催化剂，对生产设备腐蚀严重，同时产生大量的甘油副产品，需要进行后续分离。酯化后对产品的洗涤产生大量废水，部分方法涉及多次酯化交换处理，方法操作繁琐。另一方面，直接加氢技术则是直接对动植物油脂加氢脱氧生产柴油，不仅氢耗高，而且催化剂失活快。由于原料油中含氧10%－15%，加氢会放出大量反应热，控制反应温度而不使催化剂很快失活是很难解决的问题；同时加工原料油消耗氢气较高，为保持氢分压稳定，过程中必须大量的补充氢和骤冷氢。

同时现有技术中还有其它用生物性油脂制备生物柴油的技术，例如US2006/0186020揭露了植物油与原油共炼方法，其中植物油含量在1-75%之间，此方法不是单纯使用植物油。中国专利公开号CN10101314748A则揭露了一种动植物油脂的催化转化方法，产物成分主要是C2-C4烯烃，而总收率仅达45wt%，所得汽柴油组分太少，且并未涉及对汽柴油的加氢精制。

中国专利公开号CN101475870A教导了针对主要由烃类组成的废润滑油资源的烃类催化裂解蒸馏技术。在该技术中，所处理的废润滑油主要由烷烃类组成，催化裂解是选择性断裂碳碳键（C-C键），主要反应示意如下：