專利名稱：生物柴油的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物柴油的制備方法。
背景技術(shù)：
化石能源的日趨匱乏以及燃燒對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的巨大危害要求人類(lèi)加快研發(fā)潔凈高效和可再生的新能源，如何高效清潔的利用生物質(zhì)能成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的迫切需求。由于脂肪酸甲酯在燃燒性能、特性等方面與礦物柴油最為接近，具有十六烷值高、無(wú)硫和無(wú)芳香烴化合物等優(yōu)越特性，而且可生物降解，近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。目前國(guó)內(nèi)外生物柴油的制備方法主要有物理法、化學(xué)法、生物酶法。物理法由于產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)，已經(jīng)不再發(fā)展；生物酶法由于酶的成本較高且易失活，目前仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段；化學(xué)法包括酸或堿催化的酯化和酯交換法以及超臨界法，其中超臨界法技術(shù)還處于發(fā)展階段，而酸或堿催化的酯化和酯交換法是發(fā)展相對(duì)成熟的技術(shù)。常規(guī)生物柴油的制備方法主要是利用無(wú)機(jī)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿作催化劑，即將廢棄油脂在無(wú)機(jī)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿作用下與甲醇或乙醇等低碳醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，生成相應(yīng)的脂肪酸甲酯或乙酯。以無(wú)機(jī)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿作催化劑制備生物柴油存在以下缺點(diǎn)(1)易使油脂在反應(yīng)過(guò)程中煉焦積碳，堵塞反應(yīng)器；( 甲醇在油脂中溶解性不好，導(dǎo)致催化效能低，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)；(3) 強(qiáng)堿性金屬鹽類(lèi)皂化物，易導(dǎo)致物料形成乳化液，從而使得水洗用水量大且難以進(jìn)行，而且金屬皂殘留量高，易堵塞精餾設(shè)備；(4)對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重；( 生物柴油酸值難以達(dá)到國(guó)標(biāo) BD100標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種在以無(wú)機(jī)酸堿作催化劑制備生物柴油方法的基礎(chǔ)上研發(fā)出的適應(yīng)以廢棄油脂為原料制備生物柴油的方法，提高廢棄油脂的轉(zhuǎn)化率。技術(shù)方案一種生物柴油的制備方法，該方法包括以下步驟(1)酯化反應(yīng)將磺酸類(lèi)有機(jī)酸作為催化劑，以甲醇溶解，然后與廢棄油脂在反應(yīng)裝置中混勻加熱，在120士 10°C的溫度條件下通入甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，并不斷分離反應(yīng)產(chǎn)生的水分，至該反應(yīng)體系的物料酸值達(dá)到0. 2 ;3mg/K0H/g時(shí)，停止反應(yīng)，將物料沉降分離去除下部的甘油及其它雜質(zhì)后降溫；所述磺酸類(lèi)有機(jī)酸的使用量為廢棄油脂總重量的 0. 3% 2. 0%，所述甲醇通入量為廢棄油脂總重量的30% 80% ；(2)醇解反應(yīng)在另一反應(yīng)裝置中加入銨類(lèi)有機(jī)堿作為催化劑，在70°C 士 10°C 的溫度條件下通入甲醇混勻，再將步驟(1)沉降得到的物質(zhì)加入該反應(yīng)裝置中進(jìn)行醇解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為10 50分鐘；所述銨類(lèi)有機(jī)堿的使用量為廢棄油脂總重量的0. 2% 2. 0%，所述甲醇通入量為廢棄油脂總重量的10% 40% ；(3)將上述反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行脫醇、沉降、離心水洗分離、干燥、真空分餾后即得成
P
ΡΠ O
3
步驟(1)中所述的作為催化劑的磺酸類(lèi)有機(jī)酸為1，2，4_三甲基-5-苯磺酸、2，4， 5-三甲基苯磺酸、對(duì)甲基苯磺酸中的一種。步驟O)中所述的作為催化劑的銨類(lèi)有機(jī)堿為氫氧化三甲基·乙基銨、氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨、四丁基氫氧化銨中的一種。最佳的，步驟(1)中所述磺酸類(lèi)有機(jī)酸的使用量為廢棄油脂總重量的0.5% 1. 0%，所述甲醇通入量為廢棄油脂總重量的40% 60%。最佳的，步驟O)中所述銨類(lèi)有機(jī)堿的使用量為廢棄油脂總重量的0.4% 1.0%，所述甲醇通入量為廢棄油脂總重量的15% 35%。步驟(1)中所述的反應(yīng)裝置為釜式反應(yīng)器。步驟O)中所述的另一反應(yīng)裝置為釜式反應(yīng)器或管道反應(yīng)器。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是以有機(jī)酸堿作為催化劑，經(jīng)過(guò)酯化和醇解反應(yīng)制備生物柴油，增強(qiáng)甲醇在油脂中的溶解度，縮短反應(yīng)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，廢棄油脂轉(zhuǎn)化率高；減少油脂在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的煉焦積碳，防止了金屬皂類(lèi)的存在對(duì)生產(chǎn)設(shè)備造成的腐蝕和破壞；制備方法科學(xué)環(huán)保，降低能耗，生物柴油指標(biāo)值滿足國(guó)標(biāo)BD100標(biāo)準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。一種生物柴油的制備方法，該方法包括以下步驟(1)酯化反應(yīng)將磺酸類(lèi)有機(jī)酸作為催化劑，以甲醇溶解，然后與廢棄油脂在釜式反應(yīng)器中混勻加熱，在120 士 10°C的溫度條件下通入甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，并不斷分離反應(yīng)產(chǎn)生的水分，至該反應(yīng)體系的物料酸值達(dá)到0. 2 ;3mgK0H/g時(shí)，優(yōu)選為1. 0 2. 5mgK0H/g時(shí)， 停止反應(yīng)，將物料沉降分離去除下部的甘油及其它雜質(zhì)后降溫；所述磺酸類(lèi)有機(jī)酸的使用量為廢棄油脂總重量的0. 3% 2. 0%，優(yōu)選為0. 5% 1. 0%;所述甲醇通入量為廢棄油脂總重量的30% 80%，優(yōu)選為40% 60% ；(2)醇解反應(yīng)在另一釜式反應(yīng)器或管道反應(yīng)器中加入銨類(lèi)有機(jī)堿作為催化劑， 在70°C 士 10°C的溫度條件下通入甲醇混勻，再將步驟(1)沉降得到的物質(zhì)加入該反應(yīng)裝置中進(jìn)行醇解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為10 50分鐘，優(yōu)選為20 40分鐘；所述銨類(lèi)有機(jī)堿的使用量為廢棄油脂總重量的0. 2% 2. 0%，優(yōu)選為0. 4% 1. 0%;所述甲醇通入量為廢棄油脂總重量的10% 40%，優(yōu)選為15% ；(3)將上述反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行脫醇、沉降、離心水洗分離、干燥、真空分餾后即得成品。本發(fā)明酯化反應(yīng)中磺酸類(lèi)有機(jī)酸催化劑為1，2，4_三甲基-5-苯磺酸、2，4，5_三甲基苯磺酸、對(duì)甲基苯磺酸中的一種；醇解反應(yīng)中銨類(lèi)有機(jī)堿催化劑為氫氧化三甲基·乙基銨、氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨、四丁基氫氧化銨中的一種。本發(fā)明制備生物柴油的方法利用有機(jī)酸堿的催化作用進(jìn)行生物柴油的合成，適應(yīng)以廢棄油脂為原料的生產(chǎn)，增強(qiáng)了甲醇在油脂中的溶解度，縮短反應(yīng)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，廢棄油脂轉(zhuǎn)化率高；油脂在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的煉焦積碳、堵塞反應(yīng)器等問(wèn)題得到明顯改善， 防止了金屬皂類(lèi)的存在對(duì)生產(chǎn)設(shè)備造成的嚴(yán)重腐蝕和破壞；縮短了傳統(tǒng)催化反應(yīng)的工藝路線，減少水洗用水量，僅為傳統(tǒng)工藝水洗用水量的20%，大大降低了能耗及環(huán)保治理成本， 工藝能耗比傳統(tǒng)工藝能耗降低40% ；生產(chǎn)制備方法科學(xué)環(huán)保，符合綠色化學(xué)的發(fā)展方向，生物柴油指標(biāo)值滿足國(guó)標(biāo)BD100標(biāo)準(zhǔn)。按照上述本發(fā)明所述制備方法，在不同參數(shù)條件下制備生物柴油的試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如下表所列
權(quán)利要求
1.一種生物柴油的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)酯化反應(yīng)將磺酸類(lèi)有機(jī)酸作為催化劑，以甲醇溶解，然后與廢棄油脂在反應(yīng)裝置中混勻加熱，在120 士 10°C的溫度條件下通入甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，并不斷分離反應(yīng)產(chǎn)生的水分，至該反應(yīng)體系的物料酸值達(dá)到0. 2 3mgKOH/g時(shí)，停止反應(yīng)，將物料沉降分離去除下部的甘油及其它雜質(zhì)后降溫；所述磺酸類(lèi)有機(jī)酸的使用量為廢棄油脂總重量的0. 3% 2. 0%， 所述甲醇通入量為廢棄油脂總重量的30% 80% ；(2)醇解反應(yīng)在另一反應(yīng)裝置中加入銨類(lèi)有機(jī)堿作為催化劑，在70°C士 10°C的溫度條件下通入甲醇混勻，再將步驟(1)沉降得到的物質(zhì)加入該反應(yīng)裝置中進(jìn)行醇解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為10 50分鐘；所述銨類(lèi)有機(jī)堿的使用量為廢棄油脂總重量的0. 2% 2. 0%，所述甲醇通入量為廢棄油脂總重量的10% 40% ；(3)將上述反應(yīng)后的產(chǎn)物進(jìn)行脫醇、沉降、離心水洗分離、干燥、真空分餾后即得成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物柴油的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的作為催化劑的磺酸類(lèi)有機(jī)酸為1，2，4-三甲基-5-苯磺酸、2，4，5-三甲基苯磺酸、對(duì)甲基苯磺酸中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物柴油的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的作為催化劑的銨類(lèi)有機(jī)堿為氫氧化三甲基·乙基銨、氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨、四丁基氫氧化銨中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物柴油的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述磺酸類(lèi)有機(jī)酸的使用量為廢棄油脂總重量的0. 5% 1. 0%，所述甲醇通入量為廢棄油脂總重量的 40% 60%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物柴油的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述銨類(lèi)有機(jī)堿的使用量為廢棄油脂總重量的0. 4% 1. 0%，所述甲醇通入量為廢棄油脂總重量的15% 35%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物柴油的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的反應(yīng)裝置為釜式反應(yīng)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物柴油的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的另一反應(yīng)裝置為釜式反應(yīng)器或管道反應(yīng)器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種生物柴油的制備方法，包括酯化反應(yīng)、醇解反應(yīng)和脫醇、沉降、離心水洗分離、干燥、真空分餾等后續(xù)步驟，酯化反應(yīng)中以磺酸類(lèi)有機(jī)酸作為催化劑，醇解反應(yīng)中以銨類(lèi)有機(jī)堿作為催化劑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是以有機(jī)酸堿作為催化劑，經(jīng)過(guò)酯化和醇解反應(yīng)制備生物柴油，增強(qiáng)甲醇在油脂中的溶解度，縮短反應(yīng)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，廢棄油脂轉(zhuǎn)化率高；減少油脂在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的煉焦積碳，防止了金屬皂類(lèi)的存在對(duì)生產(chǎn)設(shè)備造成的腐蝕和破壞；制備方法科學(xué)環(huán)保，降低能耗，生物柴油指標(biāo)值滿足國(guó)標(biāo)BD100標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C10L1/02GK102154064SQ20111005842
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者嚴(yán)小建, 張宇, 沈建平, 申圣良, 金健, 陳恒順 申請(qǐng)人:江蘇恒順達(dá)生物能源有限公司