生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工生產(chǎn)工藝，特別是采用生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 柴汽比的逐步增大，汽油價(jià)格的一再攀升和現(xiàn)代柴油機(jī)的不斷完善正促使汽車車 型柴油化的趨勢加快。在歐洲新增車輛中一半以上是柴油車，美國90%的商用車是柴油車， 我國目前重型卡車和輕型卡車基本均為柴油車，客車中柴油機(jī)的比例日益提高，轎車也開 始生產(chǎn)柴油車，因此對柴油的需求量顯著增加，而世界范圍內(nèi)的柴油的供應(yīng)量嚴(yán)重不足，因 此給生物柴油留下的廣闊的發(fā)展空間。
[0003] 生物柴油的成分為脂肪酸甲酯，隨著脂肪酸甲酯生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的改進(jìn)，使 用普通柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)在未做任何改動(dòng)時(shí)也可使用生物柴油作為供應(yīng)原料，并且生物柴油和 普通柴油在油箱中可實(shí)現(xiàn)任意比例混合。加之柴油替代燃料所用原料隨著規(guī)模種植價(jià)格日 趨低廉，使柴油替代燃料的生產(chǎn)成本逐步下降，與常規(guī)柴油的價(jià)格差異正在縮小。而且生物 柴油作為優(yōu)質(zhì)的石油柴油替代品，其最大的優(yōu)點(diǎn)是環(huán)境友好，污染低。
[0004] 此外，脂肪酸甲酯還具有一定的化工用途，如環(huán)氧脂肪酸甲酯作為環(huán)氧大豆油替 代產(chǎn)品，不僅價(jià)格低廉，用途和質(zhì)量都達(dá)到要求，同時(shí)，以脂肪酸甲酯生產(chǎn)脂肪醇，工藝成 熟，完全能能替代石化法生產(chǎn)的脂肪醇。因此，開發(fā)生物柴油即脂肪酸甲酯與目前石化行業(yè) 調(diào)整油品結(jié)構(gòu)、提高柴汽比的方向相契合，具有廣闊的前景。
[0005] 因此，上述問題是在脂肪酸甲酯的制取過程中所采用的工藝的設(shè)計(jì)和運(yùn)用應(yīng)當(dāng)予 以考慮并解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述存在的問題，本發(fā)明提供生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法，采用兩步法，分別 為酯化反應(yīng)和酯交換反應(yīng)，原料采用廢棄油脂、甲醇、濃硫酸和氫氧化鈉，具體按照如下工 藝進(jìn)行： a. 酯化反應(yīng)：用油泵將餐廚等廢棄油脂抽入酯化反應(yīng)釜內(nèi)，并向酯化反應(yīng)釜中加入濃 硫酸作為催化劑，再采用抽泵將甲醇打入酯化反應(yīng)釜中，進(jìn)行酯化反應(yīng)； b. 酯化反應(yīng)后處理：酯化反應(yīng)結(jié)束后，剩余甲醇精餾回收，反應(yīng)釜中殘留的硫酸和部 分水排出處理； c. 酯交換反應(yīng)：酯化反應(yīng)釜中形成的初產(chǎn)物為粗甲酯，向經(jīng)過后處理的酯化反應(yīng)釜中 加入氫氧化鈉作為催化劑，粗甲酯與新輸入的甲醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)； d. 酯交換反應(yīng)后處理：酯交換反應(yīng)結(jié)束后，催化劑氫氧化鈉已與原料反應(yīng)生成皂，皂 與甘油從酯化反應(yīng)釜中排出，生成的終產(chǎn)物從酯化反應(yīng)釜中進(jìn)入減壓精餾塔中進(jìn)行精餾操 作，減壓精餾塔在負(fù)壓條件下升溫至250°C ~290°C進(jìn)行精餾精制，得到脂肪酸甲酯。
[0008] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：在步驟b酯化反應(yīng)后處理中，還包括甲醇精餾塔，酯化 反應(yīng)結(jié)束后，對酯化反應(yīng)釜中的反應(yīng)體系進(jìn)行加熱，升溫至100 °c回收含水的部分過量廢 甲醇進(jìn)入到甲醇精餾塔中，甲醇經(jīng)精餾塔精餾后再經(jīng)三級水冷可回用到后批次的酯化反應(yīng) 中。
[0009] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：在步驟b酯化反應(yīng)后處理中，反應(yīng)釜中殘留的硫酸和 部分水從酯化反應(yīng)釜中進(jìn)入隔油池中隔油后，產(chǎn)生的污水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。
[0010] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：在步驟a酯化反應(yīng)中加入的濃硫酸的量占酯化反應(yīng)總 物料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 4%~0. 8%，在步驟c酯交換反應(yīng)中加入的氫氧化鈉的量占酯交換反應(yīng) 總物料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 2%~0. 5%。
[0011] 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：在步驟d酯交換反應(yīng)后處理中甘油和皂從反應(yīng)釜中 排出，對排出的皂和甘油進(jìn)行處理，將甘油和皂輸入還原釜中，并在還原釜中加入少量鹽 酸，將皂還原成油脂，油脂經(jīng)過分層后作為原料可繼續(xù)供酯化反應(yīng)使用，而還原釜中剩余的 甘油和水及微量的鹽輸入堿混合器中與氫氧化鈉進(jìn)行混合后再經(jīng)過真空脫水，過濾掉鹽 分后進(jìn)入甘油蒸餾塔中，在蒸餾過程中采用間歇蒸餾法將析出的鹽排出，餾分得到含量為 90%~99%的甘油，再經(jīng)過活性炭脫色而形成90%~99%的無色甘油，可用作其他對甘油需求的 生產(chǎn)。
[0012] 本發(fā)明生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法，本發(fā)明采用生物法來制取脂肪酸甲 酯，原料采用餐廚等廢棄油脂，廢棄油脂中主要含有甘油三酯和游離的脂肪酸，通過兩步法 反應(yīng)，分別為酯化反應(yīng)和酯交換反應(yīng)，主要按照如下方程式在反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)： 酯化反應(yīng)：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法，其特征在于：采用兩步法，分別為酯化反應(yīng)和 酯交換反應(yīng)，原料采用廢棄油脂、甲醇、濃硫酸和氫氧化鈉，具體按照如下工藝進(jìn)行： a. 酯化反應(yīng)：用油泵將餐廚等廢棄油脂抽入酯化反應(yīng)釜內(nèi)，并向酯化反應(yīng)釜中加入濃 硫酸作為催化劑，再采用抽泵將甲醇打入酯化反應(yīng)釜中，進(jìn)行酯化反應(yīng)； b. 酯化反應(yīng)后處理：酯化反應(yīng)結(jié)束后，剩余甲醇精餾回收，反應(yīng)釜中殘留的硫酸和部 分水排出處理； c. 酯交換反應(yīng)：酯化反應(yīng)釜中形成的初產(chǎn)物為粗甲酯，向經(jīng)過后處理的酯化反應(yīng)釜中 加入氫氧化鈉作為催化劑，粗甲酯與新輸入的甲醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)； d. 酯交換反應(yīng)后處理：酯交換反應(yīng)結(jié)束后，催化劑氫氧化鈉已與原料反應(yīng)生成皂，皂 與甘油從酯化反應(yīng)釜中排出，生成的終產(chǎn)物從酯化反應(yīng)釜中進(jìn)入減壓精餾塔中進(jìn)行精餾操 作，減壓精餾塔在負(fù)壓條件下升溫至250°C ~290°C進(jìn)行精餾精制，得到脂肪酸甲酯。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法，其特征在于：在步驟b 酯化反應(yīng)后處理中，還包括甲醇精餾塔，酯化反應(yīng)結(jié)束后，對酯化反應(yīng)釜中的反應(yīng)體系進(jìn)行 加熱，升溫至l〇〇°C回收含水的部分過量廢甲醇進(jìn)入到甲醇精餾塔中，甲醇經(jīng)精餾塔精餾后 再經(jīng)三級水冷可回用到后批次的酯化反應(yīng)中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法，其特征在于：在步驟b 酯化反應(yīng)后處理中，反應(yīng)釜中殘留的硫酸和部分水從酯化反應(yīng)釜中進(jìn)入隔油池中隔油后， 產(chǎn)生的污水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法，其特征在于：在步驟a 酯化反應(yīng)中加入的濃硫酸的量占酯化反應(yīng)總物料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 4%~0. 8%，在步驟c酯交 換反應(yīng)中加入的氫氧化鈉的量占酯交換反應(yīng)總物料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 2%~0. 5%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法，其特征在于：在步驟d 酯交換反應(yīng)后處理中甘油和皂從反應(yīng)釜中排出，對排出的皂和甘油進(jìn)行處理，將甘油和皂 輸入還原釜中，并在還原釜中加入少量鹽酸，將皂還原成油脂，油脂經(jīng)過分層后作為原料可 繼續(xù)供酯化反應(yīng)使用，而還原釜中剩余的甘油和水及微量的鹽輸入堿混合器中與氫氧化鈉 進(jìn)行混合后再經(jīng)過真空脫水，過濾掉鹽分后進(jìn)入甘油蒸餾塔中，在蒸餾過程中采用間歇蒸 餾法將析出的鹽排出，餾分得到含量為90%~99%的甘油，再經(jīng)過活性炭脫色而形成90%~99% 的無色甘油，可用作其他對甘油需求的生產(chǎn)。
【專利摘要】生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法，包括兩個(gè)步驟，分別為酯化反應(yīng)和酯交換反應(yīng)，原料采用廢棄油脂、甲醇、濃硫酸和氫氧化鈉，具體按照如下工藝進(jìn)行，酯化反應(yīng)—酯化反應(yīng)后處理—酯交換反應(yīng)—酯交換反應(yīng)后處理，原料采用餐廚等廢棄油脂，有效利用了廢棄物作為原料，具有高強(qiáng)的環(huán)保效能，通過兩步法反應(yīng)，分別為酯化反應(yīng)和酯交換反應(yīng)，反應(yīng)過程簡單高效，轉(zhuǎn)化率高。產(chǎn)出的脂肪酸甲酯即為生物柴油，使用效果對環(huán)境友好，污染低，具有廣闊的市場前景。
【IPC分類】C11B13-00, C11C1-10, C11C3-10, C11C3-04
【公開號】CN104560411
【申請?zhí)枴緾N201410802813
【發(fā)明人】蔣元岳, 荊文平, 唐慧健
【申請人】丹陽市助劑化工廠有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月23日