CN101538188A - 生物柴油副产粗甘油的精制方法 - Google Patents

Abstract

一种生物柴油中副产的粗甘油精制方法，该方法以生物柴油副产的粗甘油为原料，首先用离子交换树脂除去原料中含有的阴离子和阳离子，再通过脱甲醇塔和脱水塔两步蒸馏分别除去甲醇和水，然后经活性炭或活性白土脱色处理后除去微量有色杂质。本发明工艺简单，无需对甘油进行高温蒸馏，操作温度低，可避免甘油在高温下发生分解，过程能耗低，收率高，所得甘油产品纯度可达99.5％以上，色度小于10。

Description

生物柴油副产粗甘油的精制方法

技术领域

本发明涉及一种生物柴油生产过程中副产的粗甘油的精制方法。

背景技术

甘油是一种用途广泛的化学品，在涂料、造纸、纺织、食品、制药、烟草、化妆品等工业领域有广泛应用，主要用作赋形剂、保湿剂、平滑剂、甜味剂、增稠剂、防冻剂、乳化剂等。甘油传统的来源主要是油脂皂化副产和淀粉发酵，但目前甘油的主要来源发生了很大变化，原因是世界范围内生物柴油的蓬勃发展。自然界中广泛存在的油料植物和动物油脂为生物柴油的生产提供了原料保障，每生产9吨生物柴油就会副产约1吨的粗甘油。与石化柴油相比，生物柴油有良好的使用性能和环境友好性，因而得到了各国政府的大力支持。生物甘油来源于可再生性资源，符合绿色化学和当前环境现状的要求。在大量生产生物柴油的同时，如果其副产的甘油得到有效利用，将带来更好的经济效益。

由于生产生物柴油的原料比较杂，如植物油料、动物油脂、废弃食用油等，导致其副产的粗甘油组成复杂且变化较大，这种甘油不论是直接使用还是作为化工原料都需要进一步精制才能满足要求。专利CN1915948A中描述了一种粗甘油精制方法，即“溶剂结晶+减压精馏”法，首先蒸发回收粗甘油中的甲醇，再用酸将粗甘油中和至溶液呈偏酸性，分层后对甘油层进行脱水，再加入乙醇使盐结晶析出，最后进行分子蒸馏得到甘油产品。这种方法的缺点是粗甘油中和后难以分层(粗甘油粘度大)，工艺路线较长，增加了分离精制的能耗。专利CN1158836A采用一种离子交换法结合精馏的方法进行发酵粗甘油精制，需要在较高温度下精馏甘油，能耗高，甘油产品纯度较低，只有98.5％。专利CN1915948A和CN101066907A采用减压精馏法进行生物柴油副产粗甘油的精制，在粗甘油中加入有机溶剂使盐析出，再经过高温蒸馏后得到甘油产品，此法另外加入了溶剂，增加了分离的能耗，且高温下甘油容易发生化学反应，产生新的杂质，从而降低了甘油的收率。专利CN101070269A和CN1931809A采用分子蒸馏的方法进行生物柴油副产粗甘油的精制，分子蒸馏法对设备的要求较高，不适合大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物柴油生产过程中副产的粗甘油的精制方法，该方法工艺流程简单，甘油产品的纯度和收率高，为生物柴油副产粗甘油的精制提供了一种有效途径，从而有效地解决了现有技术存在的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种生物柴油副产粗甘油的精制方法，其特点在于所述的粗甘油是植物油、动物油或两者的混合物通过酯交换反应制备生物柴油过程中所生成的副产物，首先在副产物中加入阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，经离子交换，除去原料中含有的阴离子和阳离子，再通过脱甲醇塔和脱水塔两步蒸馏分别除去甲醇和水，然后经活性炭或活性白土脱色处理后除去微量有色杂质，得到高纯度甘油产品。

本发明中所述的阳离子交换树脂为氢型大孔强酸性阳离子交换树脂，所述的阴离子交换树脂为氨型大孔强碱性阴离子交换树脂，离子交换时间为0.5～8小时，离子交换温度为10～50℃。

本发明中的脱甲醇塔操作条件为：常压、塔釜温度105～140℃、回流比为0.5～3。

本发明中的脱水塔的操作条件为压力5～10kPa、塔釜温度120～150℃、回流比为0.2～2。

本发明中所述脱色处理过程中活性炭或活性白土的用量为粗甘油质量的0.5～20％，接触时间为0.5～20小时。

相对现有技术，本发明具有如下优点：

(1)能耗低。本发明在离子交换过程中无需额外加入稀释剂，粗甘油中所含有的甲醇和水即可降低粗甘油的粘度，使离子交换顺利进行；另外，无需对高沸点的甘油进行蒸馏，因此，可降低精制能耗。

(2)工艺简单。本发明工艺流程简单，所需设备少，易操作。

(3)甘油产品纯度和收率高。产品纯度可以达到99.5％以上，色度小于10，甘油收率大于95％。

具体实施方式

下面将以具体的实施例来加以说明，但本发明内容不局限于这些实施例。

实施例1

取1000g生物柴油副产的粗甘油作为原料，该原料中甘油的质量百分比含量75％，Na含量7580ppm。先用氢型大孔强酸性阳离子交换树脂在25℃交换4小时，再用氨型大孔强碱性阴离子交换树脂在25℃交换4小时，然后通过脱甲醇塔常压蒸馏回收甲醇，塔釜温度为127℃，回流比为2；脱掉甲醇后的产物进入脱水塔脱水，塔釜温度为135℃，回流比为0.5，塔顶压力为7kPa；在脱水后的甘油中加入占其质量2％的活性炭，25℃混合搅拌3小时后抽滤，所得甘油产品纯度为99.6质量％，产品色度5，Na离子含量2.1ppm，甘油收率为95.6％。

实施例2

取1000g生物柴油副产的粗甘油作为原料，该原料中甘油的质量百分比含量70％，Na含量6290ppm。先用氢型大孔强酸性阳离子交换树脂在25℃交换4小时，再用氨型大孔强碱性阴离子交换树脂在25℃交换4小时，然后通过脱甲醇塔常压蒸馏回收甲醇，塔釜温度为127℃，回流比为2；脱掉甲醇后的产物进入脱水塔脱水，塔釜温度为135℃，回流比为0.5，塔顶压力为7kPa；在脱水后的甘油中加入占其质量3％的活性白土，25℃混合搅拌3小时后抽滤，所得甘油产品纯度为99.5重量％，产品色度10，Na离子含量3.6ppm，甘油收率为95.3％。

实施例3

取1000g生物柴油副产的粗甘油作为原料，该原料中甘油的质量百分比含量65％，Na含量5320ppm。先用氢型大孔强酸性阳离子交换树脂在15℃交换4小时，再用氨型大孔强碱性阴离子交换树脂在15℃交换4小时，然后通过脱甲醇塔常压蒸馏回收甲醇，塔釜温度为127℃，回流比为2；脱掉甲醇后的产物进入脱水塔脱水，塔釜温度为135℃，回流比为0.5，塔顶压力为7kPa；在脱水后的甘油中加入占其质量2％的活性炭，25℃混合搅拌3小时后抽滤，所得甘油产品纯度为99.5质量％，产品色度5，Na离子含量1.6ppm，甘油收率为95.2％。

实施例4

取1000g生物柴油副产的粗甘油作为原料，该原料中甘油的质量百分比含量50％，Na含量7850ppm。先用氢型大孔强酸性阳离子交换树脂在25℃交换4小时，再用氨型大孔强碱性阴离子交换树脂在25℃交换4小时，然后通过常压蒸馏回收甲醇，塔釜温度为127℃，回流比为1；脱掉甲醇后的产物进入脱水塔脱水，塔釜温度为135℃，回流比为1，塔顶压力为7kPa；在脱水后的甘油中加入占其质量3％的活性炭，25℃混合搅拌3小时后抽滤，所得甘油产品纯度为99.7质量％，产品色度5，Na离子含量4.5ppm，甘油收率为95.4％。

比较例1

取1000g实施例1中的生物柴油副产的粗甘油原料，该原料中甘油的质量百分比含量75％，Na含量7580ppm。通过脱甲醇塔常压蒸馏回收甲醇，塔釜温度为127℃，回流比为1；脱掉甲醇后的产物进入脱水塔脱水，塔釜温度为136℃，回流比为1，塔顶压力为7kPa；在脱水后的甘油中加入占其质量3％的活性炭，25℃混合搅拌3小时后抽滤，所得甘油产品纯度为97.8质量％，产品色度20，Na离子含量9680ppm，甘油收率为90.5％。

比较例2

取1000g实施例1中的生物柴油副产的粗甘油原料，该原料中甘油的质量百分比含量75％，Na含量7580ppm。用160g甲醇稀释生物甘油，加磷酸中和至pH＝6，过滤，滤液静置分层。分层后对甘油层进行脱水，塔釜温度为138℃，回流比为1，塔顶压力为6.5kPa。对脱水后的物料进行减压精馏，塔釜温度为196℃，回流比为0.5，塔顶压力为1.5kPa。所得甘油产品纯度为99.1质量％，产品色度10，Na离子含量45ppm，甘油收率为88.6％。

Claims (5)

1、一种生物柴油副产粗甘油的精制方法，其特征在于所述的粗甘油是植物油、动物油或两者的混合物通过酯交换反应制备生物柴油过程中所生成的副产物，首先在副产物中加入阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，经离子交换，除去原料中含有的阴离子和阳离子，再通过脱甲醇塔和脱水塔两步蒸馏，分别除去甲醇和水，然后经活性炭或活性白土脱色处理后除去微量有色杂质，得到高纯度甘油产品。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的阳离子交换树脂为氢型大孔强酸性阳离子交换树脂，所述的阴离子交换树脂为氨型大孔强碱性阴离子交换树脂，离子交换时间为0.5～8小时，离子交换温度为10～50℃。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于脱甲醇塔操作条件为：常压、塔釜温度105～140℃、回流比为0.5～3。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于脱水塔的操作条件为压力5～10kPa、塔釜温度120～150℃、回流比为0.2～2。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述脱色处理过程中活性炭或活性白土的用量为粗甘油质量的0.5～20％，接触时间为0.5～20小时。