CN101921631A - 生物柴油的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物柴油的生产方法。该生物柴油的生产方法以甲醇和油脂为原料，在气相条件下，在催化剂的作用下进行酯交换反应而制得生物柴油。本发明采用醇油的大比例法，采用甲醇和油脂的质量比为1∶1，而且采用气相反应法进行合成，因而可以提高其转化率，生物柴油的转化率可达98％以上。本发明的能耗低，其能耗约为现有的常规方法的一半。

Description

生物柴油的生产方法
技术领域
本发明涉及能源技术领域，具体地说，本发明是一种生物柴油的生产方法。
背景技术
生物柴油是利用植物油脂或动物油脂等可再生资源制造出来的可以替代石化柴油的清洁安全的新型燃料。它具有可再生、易于生物降解、燃烧污染物排放低、温室气体排放低等特点。生物柴油与石化柴油具有相近的性能，并且一定的比较优势：(1)具有优良的环保特性；(2)具有较好的低温发动机启动性能；(3)具有较好的润滑性能；(4)具有较好的安全性能；(5)具有良好的燃烧性能；(6)具有可再生性能；(7)无需改动柴油机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练；(8)生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用，可以降低油耗、提高动力性，并降低尾气污染。生产生物柴油对解决环境危机和能源危机具有重要的和现实的意义。
在具体工艺上，生物柴油是利用植物油料、废弃的地沟油、脂肪酸等与低碳醇在催化剂作用下进行酯化反应，生成脂肪酸，即得到生物柴油的主要成分。常规的方法是醇与脂肪酸在摩尔比6∶1下，通过H2SO4、KOH酸碱催化剂在适当温度下搅拌进行酯化反应。由于酯化反应存在一个平衡问题，反过去就是一个水解反应，达到一个平衡就不再发生酯化反应，因此转化率低，通常只能在95％左右。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物柴油的生产方法。
现有的常规方法要想提高转化率必须从平衡两端着手，采用以下的技术手段：一、加大参加反应物其中一种的量，使平衡有利于生成物的产生；二、分离出酯化反应生成的水，而分离水较难处理，只有加大其中一种反应物(低碳醇)的量。
而本发明则克服了上述的技术问题，具体地，本发明采用以下技术方案：
一种生物柴油的生产方法，以甲醇和油脂为原料，在气相条件下，在催化剂的作用下进行酯交换反应而制得。
所述的油脂是植物油料、废弃的地沟油、脂肪酸中的一种或其组合物。
所述的气相条件是在100～120℃条件下，加热使甲醇变成气态。
所述的甲醇和油脂的质量比为0.8～1.1∶1，优选甲醇和油脂的质量比为1∶1。
所述的催化剂可以是硫酸等酸性物质，也可以是氢氧化钾、氢氧化钠等碱性物质。催化剂的用量通常是油脂用量的0.8～1.1wt％。
使用氢氧化钾作为催化剂时，优选采用氢氧化钾和磺酸盐的组合物。磺酸盐在其中的作用是促进剂。所述的磺酸盐优选是十二烷基苯磺酸钠。
因而，本发明的最佳催化剂是氢氧化钾和十二烷基苯磺酸钠的组合物，氢氧化钾与十二烷基苯磺酸钠的质量比是9∶1。其用量是油脂用量的0.8～1.1wt％。
本发明采用醇油的大比例法，采用甲醇和油脂的质量比为1∶1，而且采用气相反应法，提高其转化率，转化率可达98％以上。气相法就是把甲醇变为甲醇蒸汽，再通入酯化釜里液相中，增大了甲醇的表面积，从而增加了反应面，甲醇蒸汽的送入还能加大混合量，因此可以提高反应效率。使用的碱性催化剂里面加入了促进剂(磺酸盐)，从而提高了转化率。
反应后的醇相分离出的醇不需要每次都精馏，下一次直接利用，到一定程度再精馏，因此效率高，能耗低。
本发明的优点在于：转化率高，转化率可达98％以上，最高可达到99.6％。本发明的能耗低，其能耗约为现有的常规方法的一半。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
首先进行原料的称取：甲醇和油脂分别为100公斤，催化剂为1公斤，其中氢氧化钾0.9公斤，十二烷基苯磺酸钠0.1公斤。油脂为植物油中的花生油。
如图1所示，甲醇和油脂为原料，在110℃条件下，在上述的催化剂的作用下，把甲醇变为甲醇蒸汽，再通入酯化釜里植物油液相中进行酯交换反应后，再分离得到粗酯。粗酯经粗馏后得到生物柴油。分离后的甲醇和甘油经精馏后，得到精制的甲醇和甘油。
本实施例1的转化率为99.6％。
实施例2
首先进行原料的称取：甲醇和油脂分别为100公斤，催化剂为1公斤，其中氢氧化钾0.9公斤，十二烷基苯磺酸钠0.1公斤。油脂为地沟油。
甲醇和地沟油为原料，在100℃条件下，在上述的催化剂的作用下，把甲醇变为甲醇蒸汽，再通入酯化釜里地沟油液相中进行酯交换反应后，再分离得到粗酯。粗酯经粗馏后得到生物柴油。分离后的甲醇和甘油经精馏后，得到精制的甲醇和甘油。
本实施例2的转化率为98％。
实施例3
首先进行原料的称取：甲醇和油脂分别为100公斤，催化剂为1公斤，其中氢氧化钾0.9公斤，十二烷基苯磺酸钠0.1公斤。油脂为脂肪酸。
以甲醇和脂肪酸为原料，在110℃条件下，在上述的催化剂的作用下，把甲醇变为甲醇蒸汽，再通入酯化釜里脂肪酸液相中进行酯交换反应后，再分离得到粗酯。粗酯经粗馏后得到生物柴油。分离后的甲醇和甘油经精馏后，得到精制的甲醇和甘油。
本实施例3的转化率为99％。
实施例4
首先进行原料的称取：甲醇和油脂分别为100公斤，催化剂为1公斤硫酸。油脂为植物油中的花生油。
以甲醇和油脂为原料，在120℃条件下，在上述的催化剂的作用下，把甲醇变为甲醇蒸汽，再通入酯化釜里植物油液相中进行酯交换反应后，再分离得到粗酯。粗酯经粗馏后得到生物柴油。分离后的甲醇和甘油经精馏后，得到精制的甲醇和甘油。
本实施例4的转化率为98.8％。
以上对本发明所提供的进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种生物柴油的生产方法，其特征在于：以甲醇和油脂为原料，在气相条件下，在催化剂的作用下进行酯交换反应而制得。
2.根据权利要求1所述的生物柴油的生产方法，其特征在于：所述的油脂是植物油料、废弃的地沟油、脂肪酸中的一种或其组合物。
3.根据权利要求1所述的生物柴油的生产方法，其特征在于：所述的气相条件是在100～120℃条件下，加热使甲醇变成气态。
4.根据权利要求1所述的生物柴油的生产方法，其特征在于：所述的甲醇和油脂的质量比为0.8～1.1∶1。
5.根据权利要求4所述的生物柴油的生产方法，其特征在于：所述的甲醇和油脂的质量比为1∶1。
6.根据权利要求1所述的生物柴油的生产方法，其特征在于：所述的催化剂是硫酸。
7.根据权利要求1所述的生物柴油的生产方法，其特征在于：所述的催化剂是氢氧化钾和促进剂的组合物。
8.根据权利要求7所述的生物柴油的生产方法，其特征在于：所述的催化剂是氢氧化钾和磺酸盐的组合物。
9.根据权利要求8所述的生物柴油的生产方法，其特征在于：所述的磺酸盐是十二烷基苯磺酸钠。
10.根据权利要求7所述的生物柴油的生产方法，其特征在于：所述的催化剂是氢氧化钾和十二烷基苯磺酸钠的组合物，氢氧化钾与十二烷基苯磺酸钠的质量比是9∶1。
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