生物柴油是一种重要的绿色能源与油脂化工原料,可用于生产生物基增塑剂、润滑油等高附加值产品。近年来提出的甘油酯化法制备生物柴油工艺很好地避免了设备腐蚀、硫酸废水、降酸不彻底等问题,具有原料要求低、产品得率高等优点,有良好的应用前景。然而,该方法尚且存在着一些关键技术问题有待解决,主要包括甘油沥青的处理、甘油废水蒸汽热量的回收、甘油酯化废水的处理、甘油酯化过程物料的结焦等问题。因此,本文主要针对“甘油沥青的处理”与“甘油废水蒸汽的热量回收”这两个关键技术问题,开展甘油沥青的资源化利用与甘油废水蒸气的分级冷凝两个方面的研究,以期开发出一条甘油沥青资源化利用的新工艺,同时设计出一条高效回收甘油废水蒸汽热量的新方案。主要的研究内容和结论如下:(1)在甘油沥青资源化利用的研究过程中,首先对甘油沥青的组成进行了分析,结果表明甘油沥青中含有大量的甲酯、皂化物、甘油等成分。接着,采用硫酸酸化法研究了甘油沥青的酸化处理过程,以酸化油得率为优化指标,考察了硫酸用量、水用量、反应温度和反应时间对酸化反应的影响,其正交实验结果表明甘油沥青硫酸酸化反应的较优实验条件为硫酸用量15 wt%、水用量30 wt%、反应温度60℃、反应时间1.5 h。然后,在上述条件下,进一步考察了硫酸水套用次数对甘油沥青酸化后回收酸化油、钾盐和甘油的影响,结果表明:在硫酸水连续套用六次过程中,套用次数对酸化油得率与品质几乎无影响,酸化油得率均超过84%,酸化油可进一步用于制备生物柴油过程,其生物柴油的得率约为60%;套用次数的增加有利于钾盐与甘油的回收;套用结束后的硫酸水经中和、抽滤、脱水、蒸馏可得到钾盐和回收甘油。最后,分析了硫酸水连续套用六次方法处理甘油沥青的潜在优势及其经济效益,其结果表明:按年处理1万吨甘油沥青计算,每年可节约硫酸约600吨、水约2200吨;同时,可回收酸化油8770吨、粗钾盐1440吨、回收甘油290吨,能够产生经济效益约3580万元。(2)在甘油废水蒸汽的分级冷凝研究过程中,考察了一级冷凝温度对反应釜物料、一级冷凝回收物料和二级冷凝回收物料质量组成分布的影响。结果表明:一级冷凝温度的变化对釜液的质量、一级冷凝回收物料的质量和二级冷凝回收物料的质量无明显影响,且三者质量总和保持一致;一级冷凝回收物料以甘油与油脂为主,甘油含量约80%,油脂含量约10%,一级冷凝温度越高,其中的水含量越低,但甘油与油脂的含量基本不变;对于二级冷凝回收物料而言,其主要成分为水,含量约占99%,一级冷凝温度越高,则甘油含量越高,当一级冷凝温度达到160℃时,其甘油含量超过1%,较优的一级冷凝温度为150℃。在此基础上,对比分析了分级冷凝工艺与单级冷凝工艺用于甘油废水蒸汽热量回收过程。结果表明:采用分级冷凝工艺可显著降低能耗,在一级冷凝温度150℃条件下,实现热量回收的同时完成甘油回收,甘油则可用于制备生物柴油过程;与单级冷凝工艺相比,分级冷凝工艺应用于年产10万吨生物柴油制备过程,每年可节约3200吨蒸汽与100万吨冷却水,同时可副产约4700吨废水蒸汽,其经济效益可观。