CN101104810A - 一种生物柴油的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物油料合成、绿色可再生能源技术领域，特别是一种生物柴油的制备方法。它利用植物油榨油厂或色拉油厂下脚料以及餐饮废油，经适当处理后制备成粗脂肪酸；根据重量份数，以粗脂肪酸50～90份和甲醇10～50份的比例混合，在0.2～2份固体酸催化剂作用下，进行两个阶段的酯化反应，生成粗脂肪酸甲酯；在回收过量甲醇后，再添加0.01～2份中和剂、0.02～2份精制剂，经真空干燥、过滤后即成为成品生物柴油。本发明方法主要解决现有方法成本高的问题，它工艺简单、能耗低、转化率高，适于商业化生产。

Description

一种生物柴油的制备方法
技术领域
本发明涉及生物油料合成、绿色可再生能源技术领域，特别是一种生物柴油的制备方法。
背景技术
随着我国经济的高速发展，对能源的需求急剧增加，石油进口量急速上升，对国际石油市场的依赖性与日俱增，严重威胁着我国的经济发展。因此，国家有关部门对可再生能源非常重视。颁布了《可再生能源法》，并出台了一些具体扶持政策。我国有大量的油料作物、木质植物、水生植物以及动物油脂、废餐饮油等均可作为生物柴油的原料。发展生物柴油可以缓解，甚至可以从根本上摆脱对石油制取燃油的依赖。
生物柴油的通常制备方法是动植物油脂用甲醇进行酯交换，再精馏得到脂肪酸甲酯-生物柴油。如中国发明专利公开说明书(公开号：CN1654601A)公开了一种制备生物柴油的方法，它包括如下步骤：原料油经蒸馏脱水，使含水量降低到0.06％以下；脱水后的原料油与甲醇和催化剂的混合物一起进入超声酯交换反应器反应，保持甲醇和原料油的摩尔比为3∶1～20∶1，催化剂质量百分率为0.1～1％，反应温度控制在20-64℃，超声波频率为18000～4000000H z，功率控制在30～1000W；反应结束后，酯交换产物进入甲醇蒸馏器，蒸出的甲醇回流入反应器循环使用，甘油相与生物柴油相分离，分离出的生物柴油相再经中和、水洗、连续蒸馏除去催化剂、皂化物、水分和甲醇，然后进一步净化得到高纯度的生物柴油产品。但是，该法成本较高(高于石油柴油的售价)，因此，很难得到推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物柴油的制备方法，解决现有方法成本高的问题，它工艺简单、能耗低、转化率高，适于商业化生产。
为解决上述问题，本发明是这样实现的：
一种生物柴油的制备方法，其特征在于：利用植物油榨油厂或色拉油厂下脚料以及餐饮废油，经适当处理后制备成粗脂肪酸；根据重量份数，以粗脂肪酸50～90份和甲醇10～50份的比例混合，在0.2～2份固体酸催化剂作用下，进行两个阶段的酯化反应，生成成粗脂肪酸甲酯；在回收过量甲酯后，再添加0.01～2份中和剂、0.02～2份精制剂，经真空干燥、过滤后即成为成品生物柴油；其中：
①酯化反应第一阶段的温度为75～105℃，压力为2～5kg/cm3，反应时间为0.5～1.5小时；
②第二阶段的温度为120～200℃，压力为6～12 kg/cm3，反应时间为3～5小时；
③回收甲醇时温度为70～90℃；
④加入中和剂的反应时间为0.5小时左右，温度为100～110℃；
⑤真空干燥的温度为100～110℃，时间为1～2小时，真空度为30～100mmHg。
所述的生物柴油的制备方法，其特征在于：该粗脂肪酸为粗植物脂肪酸、粗动物脂肪酸中的一种或两种。
所述的生物柴油的制备方法，其特征在于：该粗植物脂肪酸原料为大豆油或菜籽油或棉籽油或米糠油。
所述的生物柴油的制备方法，其特征在于：该粗动物脂肪酸原料为猪油或羊油或牛油。
所述的生物柴油的制备方法，其特征在于：该固体酸催化剂为硫酸氢钠、氨基苯磺酸、对甲基苯磺酸中的一种。
所述的生物柴油的制备方法，其特征在于：该中和剂为氢氧化钾、氢氧化钠中的一种。
所述的生物柴油的制备方法，其特征在于：该精制剂为活性白土、六硅酸镁中的一种。
藉由上述技术方案，本发明具有如下优点：
①本发明方法的原料价廉，降低了生产成本；
②实施本发明方法后，无酸性废水的排放，有利于环保；
③本发明方法中，省去产品精馏工序，降低了生产成本；
④使用本发明方法，精制过程成本低，收率高。
具体实施方式
本发明提供了一种生物柴油的制备方法，主要是一些厂家利用植物油榨油厂或色拉油厂下脚料以及餐饮废油，经适当处理后制备成粗脂肪酸。本发明利用这些粗脂肪酸为原料，在固体酸催化下，在一定的温度和压力下，经甲醇酯化成粗脂肪酸甲酯(即粗生物柴油)。回收过量甲酯，再添加中和剂、精制剂，经真空干燥、过滤后即成为成品生物柴油。
其中粗脂肪酸为：粗植物脂肪酸、粗动物脂肪酸中的一种或两种。粗植物脂肪酸原料，包括大豆油、菜籽油、棉籽油、米糠油等。粗动物脂肪酸原料包括猪油、羊油、牛油等。
其中固体酸催化剂为：硫酸氢钠、氨基苯磺酸、对甲基苯磺酸中的一种。
其中中和剂为：氢氧化钾、氢氧化钠中的一种。
其中精制剂为：活性白土、六硅酸镁中的一种。
酯化反应第一阶段的温度为75-105℃，压力为2-5kg/cm3，反应时间为0.5-1.5小时；第二阶段的温度为120-200℃，压力为6-12kg/cm3，反应时间为3-5小时。
回收甲醇时温度为70-90℃。
加入中和剂的反应时间为0.5小时左右，温度为100-110℃。
真空干燥的温度为100-110℃，时间为1-2小时，真空度为30-100mmHg。
该制备方法中，以反应物的重量份数计，各组份用量为：粗脂肪酸50～90份；甲醇10～50份；固体酸催化剂0.2～2份；中和剂0.01～2份；精制剂0.02～2份。
以下通过实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
在密闭无氧的反应器中，加入粗大豆油脂肪酸1000g、甲醇260g、对甲基苯磺酸4g，升温至80℃搅拌反应1小时，反应压力为2.5Kg/cm2。继续升温至130℃，压力6Kg/cm2，反应3小时。降温至80℃脱气回收过量甲醇。再升温至110℃，加入1.5g氢氧化钾反应0.5小时，加入六硅酸镁2g，在75mmHg下真空脱水1小时，经过滤得到约950g生物柴油。
实施例2
在密闭无氧的反应器中，加入粗大豆油脂肪酸500g、粗猪油脂肪酸500g、甲醇300g、氨基苯磺酸5g，升温至80℃，压力3Kg/cm2搅拌反应1小时。继续升温至140℃，压力7Kg/cm2下反应3小时。降温至80℃脱气回收过量甲醇。再升温至110℃，加入1.2g氢氧化钾反应0.5小时，加入六硅酸镁2g，在75mmHg下真空脱水1小时，经过滤得到约960g生物柴油。
实施例3
在密闭无氧的反应器中，加入粗牛油脂肪酸1000g、甲醇280g、硫酸氢钠8g，升温至100℃，压力4Kg/cm2搅拌反应1小时。继续升温至180℃，压力10Kg/cm2，反应4小时。降温至80℃脱气回收过量甲醇。再升温至110℃，加入3g氢氧化钠，反应0.5小时，加入活性白土2g，在50mmHg下真空脱水1.5小时，经过滤得到约970g生物柴油。
综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (7)

1.一种生物柴油的制备方法，其特征在于：利用植物油榨油厂或色拉油厂下脚料以及餐饮废油，经适当处理后制备成粗脂肪酸；根据重量份数，以粗脂肪酸50～90份和甲醇10～50份的比例混合，在0.2～2份固体酸催化剂作用下，进行两个阶段的酯化反应，生成成粗脂肪酸甲酯；在回收过量甲酯后，再添加0.01～2份中和剂、0.02～2份精制剂，经真空干燥、过滤后即成为成品生物柴油；其中：
①酯化反应第一阶段的温度为75～105℃，压力为2～5kg/cm3，反应时间为0.5～1.5小时；
②第二阶段的温度为120～200℃，压力为6～12kg/cm3，反应时间为3～5小时；
③回收甲醇时温度为70～90℃；
④加入中和剂的反应时间为0.5小时左右，温度为100～110℃；
⑤真空干燥的温度为100～110℃，时间为1～2小时，真空度为30～100mmHg。
2.根据权利要求1所述的生物柴油的制备方法，其特征在于：该粗脂肪酸为粗植物脂肪酸、粗动物脂肪酸中的一种或两种。
3.根据权利要求2所述的生物柴油的制备方法，其特征在于：该粗植物脂肪酸原料为大豆油或菜籽油或棉籽油或米糠油。
4.根据权利要求2所述的生物柴油的制备方法，其特征在于：该粗动物脂肪酸原料为猪油或羊油或牛油。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的生物柴油的制备方法，其特征在于：该固体酸催化剂为硫酸氢钠、氨基苯磺酸、对甲基苯磺酸中的一种。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的生物柴油的制备方法，其特征在于：该中和剂为氢氧化钾、氢氧化钠中的一种。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的生物柴油的制备方法，其特征在于：该精制剂为活性白土、六硅酸镁中的一种。
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