一種利用地溝油生產(chǎn)生物柴油的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于生物柴油生產(chǎn)的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的涉及一種利用地溝油生產(chǎn)生物柴油的方法。一種利用地溝油生產(chǎn)生物柴油的方法，包括以下步驟：（1）物理精揀；（2）地溝油脂的預(yù)酯化；（3）地溝油的酯交換；（4）產(chǎn)品的精制。該操作簡(jiǎn)單無(wú)毒、反應(yīng)活性高、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)率高、且不易受水影響，利用該方法制備的生物柴油質(zhì)量好、顏色淺、純度高。
【專利說(shuō)明】一種利用地溝油生產(chǎn)生物柴油的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物柴油生產(chǎn)的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的涉及一種利用地溝油生產(chǎn)生物柴油的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市面上所用的柴油，都是用石油煉制提取的，但由于石油的用量逐年增大，石油的地下儲(chǔ)量日趨減少，為解決能源和環(huán)保問(wèn)題，世界各國(guó)都在研究替代燃料。
[0003]地溝油，泛指在生活中存在的各種劣質(zhì)油，主要來(lái)源是餐飲、食品加工行業(yè)，例如回收的食用油、反復(fù)使用的炸油、泔水油等，當(dāng)普通的食用油(主要成分為甘油三酯)經(jīng)反復(fù)煎、炸使用后，會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成大量游離脂肪酸和多環(huán)芳烴，對(duì)人體危害很大。到目前為止，全國(guó)每約有400-500萬(wàn)噸地溝油，但這些地溝油大都作為廢物處理，不僅容易污染環(huán)境，而且造成很大浪費(fèi)。
[0004]在處理地溝油的眾多措施中，最合理和經(jīng)濟(jì)的方法就是合理利用，變廢為寶，以其為原料生產(chǎn)生物柴油。目前生物柴油制備常用方法是酯交換法，即用甲醇和地溝油(甘油三酯)在不同條件下發(fā)生酯交換反應(yīng)生成脂肪酸甲酯，各種脂肪酸甲酯可作為生物柴油使用。酯交換法主要分酸催化和堿催化兩種:用Na0H、K0H等作為催化劑進(jìn)行堿催化主要是因?yàn)槠鋬r(jià)格低廉易得，但原料甘油三酯中存在一定的游離脂肪酸和水會(huì)影響反應(yīng)速度和酯化率，同時(shí)增加產(chǎn)物分離的難度，不僅后處理復(fù)雜而且易污染環(huán)境，而使用酸催化的酯化反應(yīng)需要較高的溫度，耗能較高，易產(chǎn)生酸性污水。另外，大量使用甲醇也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述存在的缺陷而提供一種利用地溝油生產(chǎn)生物柴油的方法，該操作簡(jiǎn)單無(wú)毒、反應(yīng)活性高、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)率高、且不易受水影響，利用該方法制備的生物柴油質(zhì)量好、顏色淺、純度高。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種利用地溝油生產(chǎn)生物柴油的方法，包括以下步驟:
[0007](I)物理精揀:先將地溝油脂用質(zhì)量百分濃度為I~5%的磷酸進(jìn)行處理，脫去地溝油脂中的磷脂、角質(zhì)，再將地溝油脂預(yù)熱至100~150°C;脫水、脫氣后進(jìn)入脫酸塔，在180°C和-0.05MPa條件下進(jìn)行減壓蒸餾，將游離酸和蒸汽同時(shí)蒸出，游離酸經(jīng)冷凝析出除去；
[0008](2)地溝油脂的預(yù)酯化:將物理精揀后的地溝油脂轉(zhuǎn)移至I號(hào)攪拌器中，再加入過(guò)量的乙醇，在50~80°C和0.1~0.5MPa條件下，進(jìn)行地溝油脂的預(yù)酯化，催化反應(yīng)2~4h后，靜置分層，先將含有催化劑、乙醇和部分反應(yīng)水的水層分離出去，然后在油層中加入萃取劑進(jìn)行萃取，得到萃取相；將萃取相在100°C和-0.05MPa條件下進(jìn)行減壓蒸餾，除去萃取劑，得到預(yù)酯化的地溝油脂；[0009](3)地溝油的酯交換:在步驟(2)所得的預(yù)酯化的地溝油脂轉(zhuǎn)至2號(hào)攪拌器中，然后加入乙醇，在80~10(TC和0.5~IMPa條件下繼續(xù)反應(yīng)2~3h后，在60°C和-0.1MPa條件下進(jìn)行蒸餾，乙醇餾分經(jīng)泵轉(zhuǎn)移至乙醇中間罐，最終得到生物柴油粗餾分；[0010](4)產(chǎn)品的精制:將步驟(3)所得的生物柴油粗餾分經(jīng)分離、洗滌、干燥，最終得到生物柴油產(chǎn)品。
[0011]所述步驟(2)中的催化劑用量為地溝油脂重量的0.05~1%。
[0012]所述步驟(2)中的催化劑為有機(jī)鈦酸鹽催化劑。
[0013]所述的有機(jī)鈦酸鹽催化劑為四乙醇鈦、四異丙醇鈦、四正丁醇鈦中的至少一種。
[0014]所述的I號(hào)攪拌器和2號(hào)攪拌器均為立式攪拌器。
[0015]所述步驟(2)中的萃取劑為甘油和乙醇的混合物，其中甘油和乙醇的重量份比為5:1。 [0016]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明利用有機(jī)鈦酸鹽作為酯化催化劑，利用其分別代替濃硫酸和氫氧化鈉來(lái)催化地溝油制備車用柴油，克服了傳統(tǒng)的酸堿催化法產(chǎn)品的純化困難，產(chǎn)生大量的廢液，對(duì)環(huán)境的破壞的較大等缺點(diǎn)。利用有機(jī)鈦酸鹽能同時(shí)催化酯化反應(yīng)和酯交換反應(yīng)，操作簡(jiǎn)單無(wú)毒、反應(yīng)活性高、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)率高、且不易受水影響。另外，在預(yù)酯化及酯交換反應(yīng)時(shí)，采用乙醇來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的甲醇，且再生產(chǎn)工藝中，乙醇可以循環(huán)利用，更節(jié)能環(huán)保。具體優(yōu)勢(shì)如下:
[0017](I)本發(fā)明中有機(jī)鈦酸鹽作為催化劑，對(duì)地溝油中游離脂肪酸的酯化和酯交換反應(yīng)有良好的催化活性。在以上優(yōu)選的條件下，得到了高產(chǎn)率和純度的柴油制品。該方法制備生物柴油工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投入低，不產(chǎn)生酸水，環(huán)境污染小，具有良好的環(huán)保特性，而且產(chǎn)品純度高，轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到95%以上，工業(yè)化前景良好；
[0018](2)傳統(tǒng)方法使用甲醇的目的是堿性催化劑在甲醇中的溶解性較好，而在乙醇中的溶解性較差，本發(fā)明醇的選用不受催化劑溶解性影響，因此制備過(guò)程更節(jié)能環(huán)保；
[0019](3)制備工藝操作簡(jiǎn)單、無(wú)污染，投資成本較低，自動(dòng)化程度高，適合于規(guī)模化生產(chǎn)；
[0020](4)所得生物柴油產(chǎn)品質(zhì)量好、顏色淺、純度高。
[0021]本發(fā)明所得生物柴油產(chǎn)品性能指標(biāo)如下:
[0022]
【權(quán)利要求】
1.一種利用地溝油生產(chǎn)生物柴油的方法，包括以下步驟: (1)物理精揀:先將地溝油脂用質(zhì)量百分濃度為I~5%的磷酸進(jìn)行處理，脫去地溝油脂中的磷脂、角質(zhì)，再將地溝油脂預(yù)熱至100~150°C ;脫水、脫氣后進(jìn)入脫酸塔，在180°C和-0.05MPa條件下進(jìn)行減壓蒸餾，將游離酸和蒸汽同時(shí)蒸出，游離酸經(jīng)冷凝析出除去； (2)地溝油脂的預(yù)酯化:將物理精揀后的地溝油脂轉(zhuǎn)移至I號(hào)攪拌器中，再加入過(guò)量的乙醇，在50~80°C和0.1~0.5MPa條件下，進(jìn)行地溝油脂的預(yù)酯化，催化反應(yīng)2~4h后，靜置分層，先將含有催化劑、乙醇和部分反應(yīng)水的水層分離出去，然后在油層中加入萃取劑進(jìn)行萃取，得到萃取相；將萃取相在100°C和-0.05MPa條件下進(jìn)行減壓蒸餾，除去萃取劑，得到預(yù)酯化的地溝油脂； (3)地溝油的酯交換:在步驟(2)所得的預(yù)酯化的地溝油脂轉(zhuǎn)至2號(hào)攪拌器中，然后加入乙醇，在80~100°C和0.5~IMPa條件下繼續(xù)反應(yīng)2~3h后，在60°C和-0.1MPa條件下進(jìn)行蒸餾，乙醇餾分經(jīng)泵轉(zhuǎn)移至乙醇中間罐，最終得到生物柴油粗餾分； (4)產(chǎn)品的精制:將步驟(3)所得的生物柴油粗餾分經(jīng)分離、洗滌、干燥，最終得到生物柴油產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用地溝油生產(chǎn)生物柴油的方法，其特征在于，所述步驟(2)中的催化劑用量為地溝油脂重量的0.05~1%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用地溝油生產(chǎn)生物柴油的方法，其特征在于，所述步驟(2)中的催化劑為有機(jī)鈦酸鹽催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述利用地溝油生產(chǎn)生物柴油的方法，其特征在于，所述的有機(jī)鈦酸鹽催化劑為四乙醇鈦、四異丙醇鈦、四正丁醇鈦中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用地溝油生產(chǎn)生物柴油的方法，其特征在于，所述的I號(hào)攪拌器和2號(hào)攪拌器均為立式攪拌器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用地溝油生產(chǎn)生物柴油的方法，其特征在于，所述步驟(2)中的萃取劑為甘油和乙醇的混合物，其中甘油和乙醇的重量份比為5:1。
【文檔編號(hào)】C10L1/02GK103725423SQ201310732030
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】車春玲 申請(qǐng)人:濟(jì)南開(kāi)發(fā)區(qū)星火科學(xué)技術(shù)研究院