專利名稱：生物柴油的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生物柴油的制備方法。
背景技術：
化石能源的日趨匱乏以及燃燒對環(huán)境產生的巨大危害要求人類加快研發(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能成為我國經濟可持續(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、無硫和無芳香烴化合物等優(yōu)越特性，而且可生物降解，近年來受到廣泛關注。目前國內外生物柴油的制備方法主要有物理法、化學法、生物酶法。物理法由于產品質量不過關，已經不再發(fā)展；生物酶法由于酶的成本較高且易失活，目前仍處于實驗研究階段；化學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)展相對成熟的技術。常規(guī)生物柴油的制備方法主要是利用無機強酸、強堿作催化劑，即將廢棄油脂在無機強酸、強堿作用下與甲醇或乙醇等低碳醇進行酯化反應，生成相應的脂肪酸甲酯或乙酯。以無機強酸、強堿作催化劑制備生物柴油存在以下缺點(1)易使油脂在反應過程中煉焦積碳，堵塞反應器；( 甲醇在油脂中溶解性不好，導致催化效能低，反應時間長；(3) 強堿性金屬鹽類皂化物，易導致物料形成乳化液，從而使得水洗用水量大且難以進行，而且金屬皂殘留量高，易堵塞精餾設備；(4)對設備腐蝕嚴重；( 生物柴油酸值難以達到國標 BD100標準。

發(fā)明內容
發(fā)明目的針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種在以無機酸堿作催化劑制備生物柴油方法的基礎上研發(fā)出的適應以廢棄油脂為原料制備生物柴油的方法，提高廢棄油脂的轉化率。技術方案一種生物柴油的制備方法，該方法包括以下步驟(1)酯化反應將磺酸類有機酸作為催化劑，以甲醇溶解，然后與廢棄油脂在反應裝置中混勻加熱，在120士 10°C的溫度條件下通入甲醇進行酯化反應，并不斷分離反應產生的水分，至該反應體系的物料酸值達到0. 2 ;3mg/K0H/g時，停止反應，將物料沉降分離去除下部的甘油及其它雜質后降溫；所述磺酸類有機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)醇解反應在另一反應裝置中加入銨類有機堿作為催化劑，在70°C 士 10°C 的溫度條件下通入甲醇混勻，再將步驟(1)沉降得到的物質加入該反應裝置中進行醇解反應，反應時間為10 50分鐘；所述銨類有機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)將上述反應后的產物進行脫醇、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有機酸為1，2，4_三甲基-5-苯磺酸、2，4， 5-三甲基苯磺酸、對甲基苯磺酸中的一種。步驟O)中所述的作為催化劑的銨類有機堿為氫氧化三甲基·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)中所述磺酸類有機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)中所述銨類有機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)中所述的反應裝置為釜式反應器。步驟O)中所述的另一反應裝置為釜式反應器或管道反應器。有益效果與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點是以有機酸堿作為催化劑，經過酯化和醇解反應制備生物柴油，增強甲醇在油脂中的溶解度，縮短反應時間，提高生產效率，廢棄油脂轉化率高；減少油脂在反應過程中產生的煉焦積碳，防止了金屬皂類的存在對生產設備造成的腐蝕和破壞；制備方法科學環(huán)保，降低能耗，生物柴油指標值滿足國標BD100標準。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應理解這些實施例僅用于說明本發(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，本領域技術人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權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)酯化反應將磺酸類有機酸作為催化劑，以甲醇溶解，然后與廢棄油脂在釜式反應器中混勻加熱，在120 士 10°C的溫度條件下通入甲醇進行酯化反應，并不斷分離反應產生的水分，至該反應體系的物料酸值達到0. 2 ;3mgK0H/g時，優(yōu)選為1. 0 2. 5mgK0H/g時， 停止反應，將物料沉降分離去除下部的甘油及其它雜質后降溫；所述磺酸類有機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)醇解反應在另一釜式反應器或管道反應器中加入銨類有機堿作為催化劑， 在70°C 士 10°C的溫度條件下通入甲醇混勻，再將步驟(1)沉降得到的物質加入該反應裝置中進行醇解反應，反應時間為10 50分鐘，優(yōu)選為20 40分鐘；所述銨類有機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)將上述反應后的產物進行脫醇、沉降、離心水洗分離、干燥、真空分餾后即得成品。本發(fā)明酯化反應中磺酸類有機酸催化劑為1，2，4_三甲基-5-苯磺酸、2，4，5_三甲基苯磺酸、對甲基苯磺酸中的一種；醇解反應中銨類有機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酸堿的催化作用進行生物柴油的合成，適應以廢棄油脂為原料的生產，增強了甲醇在油脂中的溶解度，縮短反應時間，提高生產效率，廢棄油脂轉化率高；油脂在反應過程中產生的煉焦積碳、堵塞反應器等問題得到明顯改善， 防止了金屬皂類的存在對生產設備造成的嚴重腐蝕和破壞；縮短了傳統(tǒng)催化反應的工藝路線，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% ；生產制備方法科學環(huán)保，符合綠色化學的發(fā)展方向，生物柴油指標值滿足國標BD100標準。按照上述本發(fā)明所述制備方法，在不同參數條件下制備生物柴油的試驗數據統(tǒng)計如下表所列
權利要求
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)酯化反應將磺酸類有機酸作為催化劑，以甲醇溶解，然后與廢棄油脂在反應裝置中混勻加熱，在120 士 10°C的溫度條件下通入甲醇進行酯化反應，并不斷分離反應產生的水分，至該反應體系的物料酸值達到0. 2 3mgKOH/g時，停止反應，將物料沉降分離去除下部的甘油及其它雜質后降溫；所述磺酸類有機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)醇解反應在另一反應裝置中加入銨類有機堿作為催化劑，在70°C士 10°C的溫度條件下通入甲醇混勻，再將步驟(1)沉降得到的物質加入該反應裝置中進行醇解反應，反應時間為10 50分鐘；所述銨類有機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)將上述反應后的產物進行脫醇、沉降、離心水洗分離、干燥、真空分餾后即得成品。
2.根據權利要求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有機酸為1，2，4-三甲基-5-苯磺酸、2，4，5-三甲基苯磺酸、對甲基苯磺酸中的一種。
3.根據權利要求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有機堿為氫氧化三甲基·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.根據權利要求1所述的生物柴油的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述磺酸類有機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.根據權利要求1所述的生物柴油的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述銨類有機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.根據權利要求1所述的生物柴油的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的反應裝置為釜式反應器。
7.根據權利要求1所述的生物柴油的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的另一反應裝置為釜式反應器或管道反應器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物柴油的制備方法，包括酯化反應、醇解反應和脫醇、沉降、離心水洗分離、干燥、真空分餾等后續(xù)步驟，酯化反應中以磺酸類有機酸作為催化劑，醇解反應中以銨類有機堿作為催化劑。本發(fā)明的優(yōu)點是以有機酸堿作為催化劑，經過酯化和醇解反應制備生物柴油，增強甲醇在油脂中的溶解度，縮短反應時間，提高生產效率，廢棄油脂轉化率高；減少油脂在反應過程中產生的煉焦積碳，防止了金屬皂類的存在對生產設備造成的腐蝕和破壞；制備方法科學環(huán)保，降低能耗，生物柴油指標值滿足國標BD100標準。
文檔編號C10L1/02GK102154064SQ20111005842
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權日2011年3月11日
發(fā)明者嚴小建, 張宇, 沈建平, 申圣良, 金健, 陳恒順 申請人:江蘇恒順達生物能源有限公司