CN101148599A - 一种利用高酸值废弃动植物油脂制备生物柴油的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用高酸值废弃动植物油脂制备生物柴油的方法，高酸值废弃动植物油脂在单质碘、有机碱催化下与低碳醇进行反应，通过酯化、酯交换(醇解)两步法制备生物柴油——脂肪酸单烷基酯。本发明解决了酯化反应易受原料含水量影响、转化效率低的问题，且反应后污水排放量大的问题；酯化反应中催化剂、低碳醇经简单分离后可重复使用10次后，仍能达到90％的酯化转化率。为高酸值原料制备生物柴油提供了一条更为环保、经济的新途径。

Description

一种利用高酸值废弃动植物油脂制备生物柴油的方法技术领域本发明涉及一种利用废弃油脂生产生物柴油的方法，尤其涉及一种利 用高酸值废弃动植物油脂制备生物柴油的方法。背景技术随着现代高科技和工商业的发展，人们对石油的使用量也随之上涨， 而地球上蕴藏的可开发利用的煤和石油等石化能源将分别在二百年和三十到四十年以内耗竭，天然气按储采比也只能用60年。因此，能源短缺问题 将会长期困扰人类社会的发展，同时油品燃烧后排放的废气引起的环境污 染也是人类面临的一大问题，特别是C02的含量一直在显著性增加。因此， 开发可再生的、环保、替代性的绿色燃料已成为21世纪人类最重要课题之生物柴油是利用植物油、动物脂肪及废弃油脂等可再生资源制备一种 绿色能源。因其在环境安全及能源安全方面的作用，而备受世人瞩目。生 物柴油闪点高，贮运比较安全；生物柴油有较好的润滑性能，可以单独使 用，也可以与石化柴油任意比例混用。目前制备生物柴油的方法主要是化学催化和酶催化，酶法催化成本高， 反应时间长，离工业化还有一段距离。化学催化法主要是通过酸（浓硫酸、 磺酸、盐酸、磷酸、硼酸等）碱（金属醇盐、KOH、 NaOH、、 K2C03等） 催化。酸催化反应时间长，反应温度高，对反应设备也有特殊要求；碱催 化工艺转化速度快，效率高，但对原料酸值有要求，酸值过高会产生皂化 现象。对于高酸值原料，往往采用一步酸催化或者先酸后碱的两步催化法， 一步酸法反应时间长，效率不高，目前工业上多采用后者。但先酸后碱的 工艺也存在以下缺点：设备必须耐强酸；反应后产生大量废水，催化剂不 能重复利用；以浓硫酸催化容易产生副反应，对产品质量造成影响。因此， 研究环保、高效的催化剂成为以高酸值原料制备生物柴油工艺中迫切需要 解决的问题。发明内容本发明的目的是提供一种利用高酸值废弃动植物油脂制备生物柴油的 方法，为高酸值废弃动植物油脂制备生物柴油提供一种简单、高效、环保 的新型方法。为达到上述目的，本发明采用以下技术的方案：(1) 将1份质量的高酸值废弃油脂、0.5〜3份质量的低碳醇、0.005〜 0.02份质量的单质碘和0.1〜0.2份质量的分子筛加入反应容器，接冷凝回 流管，加热至50〜100"C，搅拌反应0.2〜4小时。所述的高酸值废弃油包括 泔水油、地沟油、餐饮废油、煎炸油、油脂精炼过程中产生的下脚料、动 物油脂、酸化油及以上所述油脂的混合物等。所述的低碳醇包括甲醇、乙 醇和异丙醇等。所述的分子筛的规格为3A〜5A，即孔径为3〜5埃。(2) 反应液取出冷却，分液除去低碳醇和单质碘，重复利用；下层油 脂过滤除去分子筛，分子筛干燥，回收利用。(3) 将1份质量所得油脂与0.2〜2份质量的低碳醇、0.005〜0.05份 质量的有机碱混和装入反应容器，加热并搅拌，同时接冷凝管使低碳醇回 流，反应0.2〜4小时。所述的有机碱包括胍、縮二胍、四甲基胍、四甲基 氢氧化铵、季铵盐、胺的烃类化合物、醇胺或其混合物。(4) 取出并降温中止反应，产物静置分液，上层主要是脂肪酸甲酯（生 物柴油），下层为过量的甲醇、甘油及有机碱。本发明的优点是：1、单质碘对高酸值废弃动植物油脂中游离脂肪酸的 酯化反应有良好的催化活性，与传统工艺所使用的催化剂浓硫酸相比，单 质碘具有环保，副反应少，不需与甲醇分离，萃取分液后可直接重复利用， 受水分影响小等多种优点。2、分子筛除去了酯化反应中的水，降低其对酯 化反应的不利影响，提高了酯化效率；分子筛值格便宜，经干燥后可重复 利用。3、有机碱催化剂降低了以往甲醇钠（钾）或氢氧化钠（钾）对环境 的影响。4、本发明利用利用高酸值废弃动植物油脂制备的生物柴油产品质

量高，完全达到国家标准（GB/T 20828-2007)。具体实施方式实施例一：将100公斤的地沟油、200公斤的甲醇、1公斤的单质碘和20公斤的 分子筛加入反应容器，打开冷凝回流装置，加热至7(TC，搅拌反应4小时。 取出冷却，分液除去甲醇和催化剂，重复利用；下层油脂过滤除去分子筛， 分子筛干燥，回收利用。将所得油脂与40公斤的甲醇、l公斤的胍混和装 入反应容器，加热并搅拌，同时接冷凝管使甲醇回流，反应2小时。取出 并降温中止反应，产物静置分液，下层为过量的甲醇、甘油及有机碱，上 层即为脂肪酸甲酯（生物柴油），质量为95公斤，总得率为95%。实施例二将100公斤的泔水油、200公斤的甲醇、1公斤的单质碘和50公斤的分 子筛加入反应容器，打开冷凝回流装置，加热至7(TC,搅拌反应4小时。 取出冷却，分液除去甲醇和催化剂，重复利用；下层油脂过滤除去分子筛， 分子筛干燥，回收利用。将所得油脂40公斤的甲醇、0.7公斤的縮二胍混 和装入反应容器，加热并搅拌，同时接冷凝管使甲醇回流，反应2小时。 取出并降温中止反应，产物静置分液，下层为过量的甲醇、甘油及有机碱， 上层即为脂肪酸甲酯（生物柴油），质量为93公斤，总得率为93%。实施例三将100公斤的餐饮废油、200公斤的甲醇、1公斤的单质碘和50公斤的 分子筛加入反应容器，打开冷凝回流装置，加热至8(TC，搅拌反应4小时。 取出冷却，分液除去甲醇和催化剂，重复利用；下层油脂过滤除去分子筛， 分子筛干燥，回收利用。将所得油脂40公斤的甲醇、0.6公斤的四甲基胍 混和装入反应容器，加热并搅拌，同时接冷凝管使甲醇回流，反应2小时。 取出并降温中止反应，产物静置分液，下层为过量的甲醇、甘油及有机碱， 上层即为脂肪酸甲酯（生物柴油），质量为95公斤，总得率为95%。实施例四

将100公斤的煎炸油、200公斤的乙醇、0.5公斤的单质碘和50公斤的 分子筛加入反应容器，打开冷凝回流装置，加热至70'C，搅拌反应3小时。 取出冷却，分液除去甲醇和催化剂，重复利用；下层油脂过滤除去分子筛， 分子筛干燥，回收利用。将所得油脂40公斤的甲醇、1.6公斤的乙醇胺混 和装入反应容器，加热并搅拌，同时接冷凝管使甲醇回流，反应2小时。 取出并降温中止反应，产物静置分液，下层为过量的甲醇、甘油及有机碱， 上层即为脂肪酸甲酯（生物柴油），质量为93公斤，总得率为93%。实施例五将100公斤的酸化油和煎炸油混合油、200公斤的甲醇、0.8公斤的单 质碘和50公斤的分子筛加入反应容器，打开冷凝回流装置，加热至8(TC， 搅拌反应2.5小时。取出冷却，分液除去甲醇和催化剂，重复利用；下层油 脂过滤除去分子筛，分子筛干燥，回收利用。将所得油脂40公斤的甲醇、 1.6公斤的乙醇胺混和装入反应容器，加热并搅拌，同时接冷凝管使甲醇回 流，反应2小时。取出并降温中止反应，产物静置分液，下层为过量的甲 醇、甘油及有机碱，上层即为脂肪酸甲酯（生物柴油），质量为94公斤， 总得率为94%。实施例六将100公斤的废弃牛羊油、250公斤的异丙醇、1公斤的单质 碘和50公斤的分子筛加入反应容器，打开冷凝回流装置，加热至7(TC，搅 拌反应4小时。取出冷却，分液除去异丙醇和催化剂，重复利用；下层油 脂过滤除去分子筛，分子筛干燥，回收利用。将所得油脂40公斤的异丙醇、 1公斤的胍混和装入反应容器，加热并搅拌，同时接冷凝管使异丙醇回流， 反应2小时。取出并降温中止反应，产物静置分液，下层为过量的异丙醇、 甘油及有机碱，上层即为脂肪酸异丙酯（生物柴油），质量为96公斤，总 得率为96%。

Claims (5)

1、一种利用高酸值废弃动植物油脂制备生物柴油的方法，其特征是制备方法步骤如下： (1)将1份质量的高酸值废弃油脂、0.5～3份质量的低碳醇、0.005～0.02份质量的单质碘和0.1～0.2份质量的分子筛加入反应容器，接冷凝回流管，加热至50～100℃，搅拌反应0.2～4小时； (2)反应液取出冷却，分液除去低碳醇和单质碘，重复利用；下层油脂过滤除去分子筛，分子筛干燥，回收利用； (3)将上述所得1份质量的油脂与0.2～2份质量的低碳醇、0.005～0.05份质量的有机碱混和装入反应容器，加热并搅拌，同时接冷凝管使低碳醇回流，反应0.2～4小时； (4)取出并降温中止反应，产物静置分液，上层主要是生物柴油，下层为过量的甲醇、甘油及有机碱。

2、 根据权利要求1所述的一种利用高酸值废弃动植物油脂制备生物柴 油的方法，其特征是高酸值废弃油脂包括泔水油、地沟油、餐饮废油、煎 炸油、油脂精炼过程中产生的下脚料、动物油脂、酸化油及以上所述油脂 的混合物。

3、 根据权利要求1所述的一种利用高酸值废弃动植物油脂制备生物柴 油的方法，其特征是低碳醇包括甲醇、乙醇和异丙醇。

4、根据权利要求1所述的一种利用高酸值废弃动植物油脂制备生物柴 油的方法，其特征是有机碱催化剂包括胍、縮二胍、四甲基胍、四甲基氢 氧化铵、季铵盐、胺的烃类化合物、醇胺或其混合物。

5、根据权利要求1所述的一种利用高酸值废弃动植物油脂制备生物柴 油的方法，其特征是分子筛的规格为3A〜5A。