專(zhuān)利名稱(chēng)：利用分子蒸餾技術(shù)生產(chǎn)生物柴油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物化工分離領(lǐng)域，特別是一種生物柴油的精制提純和分離。
背景技術(shù)：
發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)利國(guó)利民。目前國(guó)內(nèi)大部分生物柴油廠家采用的生產(chǎn)工藝普遍存在反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，反應(yīng)完成率低，產(chǎn)品脂肪酸甲酯等的含量相對(duì)較低(約95％以下)，甘油單酯等的含量較高，達(dá)不到歐州排放III等標(biāo)準(zhǔn)生物柴油的脂肪酸甲酯含量相大于98％的要求，因此目前大部分生物柴油并不能在高檔汽車(chē)中使用，而是應(yīng)用在工業(yè)鍋爐、農(nóng)用機(jī)械等相對(duì)要求較低的行業(yè)。而國(guó)外生物柴油生產(chǎn)，除反應(yīng)(酯化)過(guò)程外，均需要多步驟分離純化才能夠完成應(yīng)用純度的要求。
目前，在生產(chǎn)生物柴油(甲酯)的技術(shù)通常采取的工藝為酯化反應(yīng)得到中間產(chǎn)物→靜止分層→取上層液→水洗→干燥塔→產(chǎn)品(生物柴油)。
用該生產(chǎn)工藝主要存在以下主要問(wèn)題①、采用水洗，難以將雜質(zhì)徹底去除，產(chǎn)品純度不高(一般達(dá)不到95％)，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到歐州排放III標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，因此令生物柴油難以推廣應(yīng)用；②在水洗處理中產(chǎn)生大量的廢水，既對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，又浪費(fèi)水資源，不符合現(xiàn)今的環(huán)保要求；③采用水洗后產(chǎn)品需要通過(guò)干燥塔進(jìn)行干燥，增加設(shè)備成本以及處理成本；④水洗工藝除帶走大部分的雜質(zhì)(甲醇、甘油等)，也同時(shí)帶走部分的甲酯，令產(chǎn)出率降低。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種利用分子蒸餾技術(shù)生產(chǎn)生物柴油的方法，其可生產(chǎn)出純度達(dá)98％以上，符合歐州排放III標(biāo)準(zhǔn)的生物柴油，同時(shí)省略水洗工藝，解決了工業(yè)的廢水問(wèn)題。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)上述目的的一種利用分子蒸餾技術(shù)生產(chǎn)生物柴油的方法，其特征在于包括以下步驟①以植物油或動(dòng)物油之一或混合物為原料，進(jìn)行酯化反應(yīng)；②把酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行粗分離得粗甲酯或粗乙酯；③將粗甲酯或粗乙酯進(jìn)行分子蒸餾處理，制得生物柴油產(chǎn)品。
所述步驟③中，粗甲酯或粗乙酯進(jìn)行的分子蒸餾處理至少包括兩級(jí)前級(jí)處理溫度為60-150℃，真空度為5000-100Pa，脫氣并分離出甲醇或乙醇；后級(jí)處理溫度為100-280℃，真空度為50-1Pa，分離出甲酯或乙酯。
所述步驟③中，粗甲酯或粗乙酯的前級(jí)處理包括脫氣處理，處理溫度為60-100℃，真空度為5000-1000Pa；分離甲醇或乙醇的處理，控制溫度為80-150℃，真空度為1000-100Pa。
所述步驟②中，粗分離為靜止分層或用高速離心分離。
所述步驟①中，植物油或動(dòng)物油原料與甲醇或乙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，其反應(yīng)產(chǎn)物主要包括甲酯或乙酯、甘油、甲醇或乙醇。
本發(fā)明采用了分子蒸餾(短程蒸餾)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)和完成生物柴油(甲酯或乙酯)的提純和精制工藝，提純的生物柴油純度比現(xiàn)有的方法純度高(可達(dá)到98％以上)，從而生產(chǎn)出符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)標(biāo)生物柴油，同時(shí)省略了水洗及干燥過(guò)程，工藝流程簡(jiǎn)單，沒(méi)有廢水污染，節(jié)省水處理費(fèi)用。


圖1是本發(fā)明的工藝流程框圖；圖2是本發(fā)明的生產(chǎn)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明是一種利用分子蒸餾技術(shù)生產(chǎn)生物柴油的方法，主要工藝步驟為原料→反應(yīng)后中間產(chǎn)物→粗分離→分子蒸餾(短程蒸餾)→終產(chǎn)品(生物柴油)以及副產(chǎn)品(甲醇或乙醇)。
首先，是以植物油或動(dòng)物油之一或混合物為原料制備粗生物柴油。植物油可采用椰子油、棕櫚油、菜籽油、小桐子油(麻楓樹(shù))、大豆油或花生油等等，動(dòng)物油可采用豬油、牛油、禽畜油或魚(yú)油等，在此不一一列舉。
目前制備生物柴油主要包括以下幾種方法稀釋、熱解、微乳化、酶轉(zhuǎn)化、超臨界以及酯交換。其中，稀釋和微乳化是通過(guò)降低植物油或動(dòng)物油黏度來(lái)達(dá)到生物柴油的黏度要求的，而熱解、酶轉(zhuǎn)化、超臨界以及酯交換均是通過(guò)反應(yīng)來(lái)形成脂肪酸甲酯或乙酯來(lái)增加流動(dòng)性和降低粘度的。由于酶轉(zhuǎn)化和超臨界等技術(shù)的生產(chǎn)成本較高，而酯交換技術(shù)的生產(chǎn)成本是目前生產(chǎn)脂肪酸甲酯或乙酯中最低的，因此成為目前最主要的方法。酯交換是利用甲醇或乙醇，將三羧酸甘油酯中的甘油基取代下來(lái)，形成長(zhǎng)鏈脂肪酸甲酯，增加流動(dòng)性和降低粘度，使之適合作為燃料使用。該反應(yīng)可在溫度很低、常壓下進(jìn)行，反應(yīng)條件溫和，易于控制，同時(shí)可加入催化劑縮短反應(yīng)周期，提高產(chǎn)率。將植物油或動(dòng)物油與甲醇(或乙醇)進(jìn)行酯化反應(yīng)(或酯交換反應(yīng))，其反應(yīng)后中間產(chǎn)物含有甲酯(或乙酯)、甘油(丙三醇)、過(guò)量的甲醇(或乙醇)和小量雜質(zhì)。其反應(yīng)方程式如下 在進(jìn)行上述酯化反應(yīng)后，把酯化反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)靜止分層或用高速離心進(jìn)行粗分離，然后將粗甲酯進(jìn)行分子蒸餾處理，蒸餾分離溫度在60℃-280℃，蒸餾分離真空度在5000Pa——1Pa，最后蒸餾釜底液為未酯化的維E、植物甾醇、脂類(lèi)、雜質(zhì)等。
由于進(jìn)行了粗分離，因此粗甲酯(或粗乙酯)中含有大量的甲酯小量的甲醇(或乙醇)、甘油(丙三醇)等。分子蒸餾處理通過(guò)不同溫度配合不同真空度，即可分離出所需的產(chǎn)物，其中分子蒸餾處理至少包括兩級(jí)前級(jí)處理溫度為60-150℃，真空度為5000-100Pa，進(jìn)行脫氣及分離甲醇或乙醇；后級(jí)處理溫度為100-280℃，真空度為50-1Pa，分離出甲酯或乙酯。最好的，分子蒸餾處理包括脫氣處理溫度為60-100℃，真空度為5000-1000Pa；分離甲醇或乙醇，溫度為80-150℃，真空度為1000-100Pa；分離出甲酯或乙酯，溫度為180-280℃，真空度為50-1Pa。
實(shí)施例1采用椰子油與甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)靜止分層，取上層液(粗甲酯)進(jìn)入緩沖罐1，如圖2所示，然后進(jìn)入脫氣柱2脫氣處理溫度為60℃，真空度為5000Pa；脫氣后產(chǎn)物進(jìn)入第一級(jí)分子蒸餾塔3分離酯化反應(yīng)剩余的甲醇，溫度為80℃，真空度為1000Pa；最后進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾塔4將甲酯分離出來(lái)，溫度為180℃，真空度為50Pa，剩余雜質(zhì)排出。
實(shí)施例2采用牛油與乙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)靜止分層，取上層液(粗乙酯)進(jìn)入緩沖罐1，如圖2所示，然后進(jìn)入脫氣柱2脫氣處理溫度為100℃，真空度為1000Pa；脫氣后產(chǎn)物進(jìn)入第一級(jí)分子蒸餾塔3分離酯化反應(yīng)剩余的乙醇，溫度為150℃，真空度為100Pa；最后進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾塔4將乙酯分離出來(lái)，溫度為280℃，真空度為1Pa，剩余雜質(zhì)排出。
實(shí)施例3采用菜籽油與甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)高速離心進(jìn)行粗分離，取粗甲酯進(jìn)入緩沖罐1，如圖2所示，然后進(jìn)入脫氣柱2脫氣處理溫度為80℃，真空度為3000Pa；脫氣后產(chǎn)物進(jìn)入第一級(jí)分子蒸餾塔3分離酯化反應(yīng)剩余的甲醇，溫度為110℃，真空度為500Pa；最后進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾塔4將甲酯分離出來(lái)，溫度為230℃，真空度為25Pa，剩余雜質(zhì)排出。
實(shí)施例4
采用魚(yú)油與甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)高速離心進(jìn)行粗分離，取粗甲酯進(jìn)入緩沖罐，然后進(jìn)入第一級(jí)分子蒸餾塔，進(jìn)行脫氣并分離甲醇，溫度為100℃，真空度為1000Pa；最后進(jìn)入第二級(jí)分子蒸餾塔將甲酯分離出來(lái)，溫度為250℃，真空度為1Pa，剩余雜質(zhì)排出。
權(quán)利要求
1.一種利用分子蒸餾技術(shù)生產(chǎn)生物柴油的方法，其特征在于包括以下步驟①以植物油或動(dòng)物油之一或混合物為原料，進(jìn)行酯化反應(yīng)；②把酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行粗分離得粗甲酯或粗乙酯；③將粗甲酯或粗乙酯進(jìn)行分子蒸餾處理，制得生物柴油產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用分子蒸餾技術(shù)生產(chǎn)生物柴油的方法，其特征在于所述步驟③中，粗甲酯或粗乙酯進(jìn)行的分子蒸餾處理至少包括兩級(jí)前級(jí)處理溫度為60-150℃，真空度為5000-100Pa，脫氣并分離出甲醇或乙醇；后級(jí)處理溫度為100-280℃，真空度為50-1Pa，分離出甲酯或乙酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用分子蒸餾技術(shù)生產(chǎn)生物柴油的方法，其特征在于所述步驟③中，粗甲酯或粗乙酯的前級(jí)處理包括脫氣處理，處理溫度為60-100℃，真空度為5000-1000Pa；分離甲醇或乙醇的處理，控制溫度為80-150℃，真空度為1000-100Pa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用分子蒸餾技術(shù)生產(chǎn)生物柴油的方法，其特征在于所述步驟②中，粗分離為靜止分層或用高速離心分離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用分子蒸餾技術(shù)生產(chǎn)生物柴油的方法，其特征在于所述步驟①中，植物油或動(dòng)物油原料與甲醇或乙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，其反應(yīng)產(chǎn)物主要包括甲酯或乙酯、甘油、甲醇或乙醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用分子蒸餾技術(shù)生產(chǎn)生物柴油的方法，其特征在于所述的植物油為椰子油、棕櫚油、菜籽油、小桐子油、大豆油或花生油。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用分子蒸餾技術(shù)生產(chǎn)生物柴油的方法，其特征在于所述的動(dòng)物油為豬油、牛油、禽畜油或魚(yú)油。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用分子蒸餾技術(shù)生產(chǎn)生物柴油的方法，其特征在于所述步驟①中的酯化反應(yīng)以熱解、酶轉(zhuǎn)化或超臨界方法代替。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用分子蒸餾技術(shù)生產(chǎn)生物柴油的方法，其以植物油或動(dòng)物油為原料進(jìn)行酯化反應(yīng)后，把酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行粗分離得粗甲酯或粗乙酯，最后進(jìn)行分子蒸餾處理，制得生物柴油產(chǎn)品。本發(fā)明采用了分子蒸餾(短程蒸餾)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)和完成生物柴油(甲酯或乙酯)的提純和精制工藝，提純的生物柴油純度比現(xiàn)有的方法純度高(可達(dá)到98％以上)，從而生產(chǎn)出符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)標(biāo)生物柴油，同時(shí)省略了水洗及干燥過(guò)程，工藝流程簡(jiǎn)單，沒(méi)有廢水污染，節(jié)省水處理費(fèi)用。
文檔編號(hào)C10G3/00GK1869163SQ20061003615
公開(kāi)日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2006年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月29日
發(fā)明者朱寶璋, 楊婉珍, 黃少烈 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué), 朱寶璋