CN102041177B - 制备生物柴油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备生物柴油的方法，以预处理过的动物油脂、植物油脂为原料油，在反应釜中按4∶1～8∶1醇油摩尔比加入甲醇，在搅拌下加入浓硫酸，使体系内酸值到3mgKOH/g以下，完成预酯化；然后加水中和洗涤、脱水去杂、干燥、再入反应釜升温至75℃、搅拌下加入3％的NaOH甲醇溶液，使体系内酸值到1mgKOH/g，完成酯交换，分离掉下层甘油甲醇溶液后得粗生物柴油；最后经过三级分子蒸馏，得到含C16，C18和含C20，C22的脂肪酸甲酯，即得生物柴油。本发明方法工艺相对简单，原料范围广，全程用时仅4小时，酯化率高达98％以上，同时完成了脱色、脱味、脱气等工序，缩短了流程，降低了成本。

Description

制备生物柴油的方法
技术领域
本发明属于从含氧的有机物制备液态烃混合物技术领域，涉及一种生物柴油的制备方法，特别是以高酸值废动植物油为原料连续制备柴油的方法。
背景技术
生物柴油即脂肪酸甲酯，人们用动、植物油(甘油三脂肪酸脂)与甲醇通过酯交换反应制成。目前有关制备生物柴油的专利申请公开比较多，总体看来，大多是在初步研发阶段，技术还不太成熟，有的因工艺条件苛刻或设备要求太高，无法实现工业化生产，例如：中国专利CN1654601公开的“一种制备生物柴油的方法”，它是在超声反应器中进行酯交换反应，而且要求原料油含水量在0.06％以下；有的转化率较低，生产成本很高，用时过长，例如：中国专利CN1986740公开的“制备生物柴油方法”，其酯化反应近15小时。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种适应于工业化生产的制备生物柴油的方法。
实现上述目的的技术方案是：
(1)预酯化
以预处理过的动物油脂、植物油脂为原料油，将原料油在反应釜中预热到60℃后按4∶1～8∶1醇油摩尔比加入甲醇，在搅拌下按0.67kg/min加入浓硫酸，开启真空泵，使反应釜温度保持在75℃度，反应2小时，使体系内酸值到3mgKOH/g以下，真空抽除反应生成的水和未参加反应的甲醇。
(2)酯交换
依次按下述步骤进行：
a.预酯化后的物料加水中和洗涤，使其pH为5-7；
b.通过分离机脱去水和少量杂质；
c.通过闪蒸器脱水干燥，真空度为0.098MPa；
d.入反应釜升温至75℃，搅拌下均匀地加入3％的NaOH甲醇溶液，真空度为0.098MPa，反应2小时，使体系内酸值到1mgKOH/g；
e.静置分层，分离掉下层的甘油甲醇溶液，得粗生物柴油。
(3)多级分子蒸馏
依次按下述步骤进行：
f.将粗生物柴油先经闪蒸器干燥，再入薄膜蒸发器，调节至温度135℃，真空度200Pa，去除低组分物质、水蒸气；
g，泵入二级分子蒸馏器，调节至温度165℃，真空度10Pa，蒸馏出含C16和C18的脂肪酸甲酯，入储罐；
h，上步未被蒸出的部分泵入三级分子蒸馏器，调节至温度190℃，真空度1Pa，蒸馏出含C20和C22的脂肪酸甲酯，入储罐；
i.合并(g)、(h)两步的馏出物，得生物柴油。
上述方法中，所述的原料油包括有泔水油，预处理后的原料油含水量在1％以下，酸值为130mgKOH/g。
上述方法中，甲醇与原料油的摩尔比最佳比例为6∶1。
上述方法中，所述(1)步中所加入甲醇的温度为60℃。
上述方法中，所述(1)步中所加入的浓硫酸浓度为98％。
按照本发明方法制备的生物柴油，其各项技术指标如下列表：
  项目   本发明产品的测定数值
  硫含量％(m/m)   ≤0.05
  酸度≤   80mgKOH/100mL
  10％蒸余物残炭％(m/m)   ≤0.3
  灰分％(m/m)   ≤0.01
  铜片腐蚀(50℃，3h)级   ≤1
  水分％(mg/kg)   痕迹
  机械杂质   无
  运动粘度m m2/s(20℃)   3.0～8.0
  凝点(℃)   ≤0
  冷凝点(℃)   ≤4
  闭口闪(℃)   ＞130
  十六烷值   ≥49
  碘值gI2/100g   ＜115
  馏程(95％回收温度)   ≤365℃
本发明方法的优点在于：1.工艺相对简单，物料反应在负压条件下进行，原料范围广；2.用时短，全过程仅有4小时；3.预酯化率高达98％以上，酯交换率高达99％以上，并且产品质量稳定；4.在预酯化和酯交换过程中同时完成了脱色、脱味、脱气等工序，缩短了流程，降低了成本。
本发明方法可通过多个反应釜连通，配备电脑在线观测，掌控各反应釜进出料口的温度、流量、时间，进行连续进料、出料，实现连续生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1.
取预处理过的猪油或其他动物油脂500kg，将其投入反应釜中预热到60℃后加入60℃甲醇83kg，在搅拌下按0.67kg/min加入浓硫酸20kg，开启真空泵，使反应釜温度保持在75℃度，反应2小时，使体系内酸值到3mgKOH/g以下，真空抽除反应生成的水和未参加反应的甲醇。然后依次按下述步骤进行。
a.预酯化后的物料加水中和洗涤，使其pH为5-7；
b.通过分离机脱去水和少量杂质；
c.通过闪蒸器脱水干燥，真空度为0.098MPa；
d.入反应釜升温至75℃，搅拌下均匀地加入3％的NaOH甲醇溶液，真空度为0.098MPa，反应2小时，使体系内酸值到1mgKOH/g；
e.静置分层，分离掉下层的甘油甲醇溶液，得粗生物柴油。
f.将粗生物柴油先经闪蒸器干燥，再入薄膜蒸发器，调节至温度135℃，真空度200Pa，去除低组分物质、水蒸气；
g，泵入二级分子蒸馏器，调节至温度165℃，真空度10Pa，蒸馏出含C16和C18的脂肪酸甲酯，入储罐；
h，上步未被蒸出的部分泵入三级分子蒸馏器，调节至温度190℃，真空度1Pa，蒸馏出含C20和C22的脂防酸甲酯，入储罐；
i.合并(g)、(h)两步的馏出物，得生物柴油。
实施例2.
取预处理过的菜籽油或其他植物油脂500kg，将其投入反应釜中预热到60℃后加入60℃甲醇125kg，在搅拌下按0.67kg/min加入浓硫酸22.5kg，开启真空泵，使反应釜温度保持在75℃度，反应2小时，使体系内酸值到3mgKOH/g以下，真空抽除反应生成的水和未参加反应的甲醇。然后依次按实施例所述的a至i步骤进行。
实施例3.
取预处理过的泔水油500kg，将其投入反应釜中预热到60℃后加入60℃甲醇62.5kg，在搅拌下按0.67kg/min加入浓硫酸15kg，开启真空泵，使反应釜温度保持在75℃度，反应2小时，使体系内酸值到3mgKOH/g以下，真空抽除反应生成的水和未参加反应的甲醇。然后依次按实施例所述的a至i步骤进行。

Claims (5)

1.一种制备生物柴油的方法，包括预酯化和酯交换步骤，其特征在于：
(1)预酯化
以预处理过的动物油脂、植物油脂为原料油，将原料油在反应釜中预热到60℃后按4∶1～8∶1醇油摩尔比加入甲醇，在搅拌下按0.67kg/min加入浓硫酸，开启真空泵，使反应釜温度保持在75℃度，反应2小时，使体系内酸值到3mgKOH/g以下，真空抽除反应生成的水和未参加反应的甲醇；
(2)酯交换
依次按下述步骤进行：
a.预酯化后的物料加水中和洗涤，使其pH为5-7，
b.通过分离机脱去水和少量杂质，
c.通过闪蒸器脱水干燥，真空度为0.098Mpa，
d.入反应釜升温至75℃，搅拌下均匀地加入3％的NaOH甲醇溶液，真空度为0.098MPa，反应2小时，使体系内酸值到1mgKOH/g，
e.静置分层，分离掉下层的甘油甲醇溶液，得粗生物柴油；
(3)多级分子蒸馏
依次按下述步骤进行：
f.将粗生物柴油先经闪蒸器干燥，再入薄膜蒸发器，调节至温度135℃，真空度200Pa，去除低组分物质、水蒸气，
g，泵入二级分子蒸馏器，调节至温度165℃，真空度10Pa，蒸馏出含C16和C18的脂肪酸甲酯，入储罐，
h，上步未被蒸出的部分泵入三级分子蒸馏器，调节至温度190℃，真空度1Pa，蒸馏出含C20和C22的脂防酸甲酯，入储罐，
i.合并(g)、(h)两步的馏出物，得生物柴油。
2.按照权利要求1所述制备生物柴油的方法，其特征在于：所述的原料油包括有泔水油，预处理后的原料油含水量在1％以下，酸值为130mgKOH/g。
3.按照权利要求1所述制备生物柴油的方法，其特征在于：甲醇与原料油的摩尔比为6∶1。
4.按照权利要求1所述制备生物柴油的方法，其特征在于：所述(1)步中所加入甲醇的温度为60℃。
5.按照权利要求1所述制备生物柴油的方法，其特征在于：所述(1)步中所加入的浓硫酸浓度为98％。
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