CN102864024B - 一种生产生物柴油的方法 - Google Patents
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Abstract
一种生产生物柴油的方法，属于生物柴油的制备技术领域。其特征在于是一种在浮选机中进行碱催化，通过采用高速搅拌并且通气鼓泡的方式，制备生物柴油的工艺方法，其具体制备的工艺方法为：无水甲醇和油脂按摩尔比为20:1～100:1的比例加入到浮选机的浮选槽中，并将碱性催化剂加入到浮选槽中搅拌，通空气鼓泡；反应后静置分层，将下层甘油从放料口放出；上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，静置分层后从放料口排出下层水及皂化物，上层即为生物柴油产品。原料在浮选机中反应来生产生物柴油，反应温度低、操作简单、产物处理方便，是一种高效生产生物柴油的方法。
Description
技术领域
本发明一种生产生物柴油的方法，属于生物柴油的制备技术领域。具体涉及一种在浮选机中进行碱催化，通过采用高速搅拌并且通气鼓泡的方式，制备生物柴油的工艺方法。
背景技术
生物柴油是一种绿色可再生能源，与石油柴油相比，具有闪点高，储存运输安全，自身可生物降解，对环境友好等优点，而且其燃烧排放物中二氧化硫、硫化物、二氧化碳等有害物质含量低。生物柴油代替石油柴油可以缓解柴油供应紧缺的状况，进而缓解石油供给危机。
生物柴油的制备是以动植物油脂为原料，用甲醇或乙醇在催化剂作用下经酯交换而制成，其方法有酸碱催化法、生物酶催化法和超临界法。国内外生物柴油大规模生产均以传统均相催化法为主，即以油脂和甲醇为反应物，以液体酸（HCl、H2SO4、HNO3等）和液体碱（NaOH、KOH等）为催化剂进行酯化和酯交换反应生产生物柴油。而采用均相酸或碱催化制生物柴油（如CN1473907A、DE3444893等）需要中和和水洗除去催化剂。由此引发了研究多相固体酸或碱催化剂（CN101338215A、CN101289629A、CN101294096A等），但仅仅是实验室的研究，很难在工业上应用推广。
绝大部分生物柴油的生产工艺均以釜式反应器进行，极性的甲醇和非极性的油脂互相不相溶，而且反应釜搅拌速率低（CN200710037601.X中描述为30～50r/min）从而使得醇油两相不能充分接触来反应，而且反应温度在65℃～280℃（CN200610165102.4，CN200710037601.X）相对高温度，特别有的还需要加压力，甚至在超临界条件下进行（CN201010161581.9，CN200810017849.4，CN200610010882.5）。这成为不互溶的醇油反应一直难以解决的实际问题。
浮选机是利用泡沫浮选原理来分离矿物的浮选机械。其结构简单可靠、工作连续耐用，而且有4个特殊的作用：1）具有强烈的搅拌作用，转速可达到2100 r/min；2）具有吸入充足空气的作用，且气泡微小（直径在0.1～1.0mm范围内）分散均匀；3）矿浆高度和充气量可调；4）精矿泡沫能及时输送出去。选矿厂中均设有浮选工艺，浮选机是常用的机械设备。
发明内容
本发明公开一种生产生物柴油的方法，其目的在于解决在酯交换反应中油脂与甲醇互不相溶，催化剂不能充分和反应物接触的问题，提供一种在浮选机中进行碱催化，通过采用高速搅拌并且通气鼓泡的方式，制备生物柴油的工艺方法，从而达到生物柴油的高效生产。
本发明一种生产生物柴油的方法，其特征在于是一种在浮选机中进行碱催化，通过采用高速搅拌并且通气鼓泡的方式，制备生物柴油的工艺方法，该方法包括以下步骤：
Ⅰ、将无水甲醇和油脂按摩尔比为20:1～100:1的比例加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器；
Ⅱ、将碱性催化剂加入到浮选槽中高速搅拌5~10min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.1m3/h～0.4m3/h进行通气鼓泡；
Ⅲ、反应温度在30～60℃之间，反应5～30h后关闭进气阀和搅拌器，静置5～20h分层，将下层甘油从放料口放出；
Ⅳ、上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置5～10h分层后从放料口排出下层水，上层即为生物柴油产品。
上述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于所述的油脂包括：菜籽油、大豆油、花生油或经过酸中和处理的各种植物油。
上述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于所述碱性催化剂为NaOH、KOH、Na2O或CaO。
上述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于所述碱性催化剂用量为油脂质量的5-10%。
上述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于所述反应中浮选机高速搅拌速度为1590r/min～1910r/min。
本发明一种生产生物柴油的方法的优点在于：
（1）在浮选机中进行碱催化，通过采用高速搅拌并且通气鼓泡的方式，使反应物和催化剂能充分的接触，比现有常温常压下生产生物柴油的方法，产率提高10-30%。
（2）反应的温度低，操作简单，产物处理方便，使该技术方法容易推广。
（3）反应产物生物柴油无需特别处理，直接就可作为浮选药剂用到选煤中，具有非常好的应用前景。
具体实施方式
实施方式1：
将无水甲醇47g和大豆油65g加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器调转速为1590r/min；再加入4.2g的KOH固体催化剂搅拌5min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.25 m3/h；反应5h后关闭进气阀和搅拌器，静置10h分层。将下层甘油从放料口放出，上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置5h分层后从放料口排出下层水及皂化物，上层即为生物柴油产品42.6g。经色谱分析，脂肪酸甲酯含量为73.8%。
实施方式2：
将无水甲醇210g和大豆油116g加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器调转速为1910r/min；再加入10.1g的KOH固体催化剂搅拌10min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.25 m3/h；反应10h后关闭进气阀和搅拌器，静置5h分层。将下层甘油从放料口放出，上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置7h分层后从放料口排出下层水及皂化物，上层即为生物柴油产品97.2g。经色谱分析，脂肪酸甲酯含量为71.2%。
实施方式3：
将无水甲醇300g和大豆油86g加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器调转速为1910r/min；再加入7.7g的NaOH固体催化剂搅拌8min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.25 m3/h；反应17h后关闭进气阀和搅拌器，静置20h分层。将下层甘油从放料口放出，上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置10h分层后从放料口排出下层水及皂化物，上层即为生物柴油产品68.4g。经色谱分析，脂肪酸甲酯含量为83.9%。
实施方式4：
将无水甲醇94g和大豆油65g加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器调转速为1800r/min；再加入7.7g的NaOH固体催化剂搅拌5min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.25 m3/h；反应20h后关闭进气阀和搅拌器，静置15h分层。将下层甘油从放料口放出，上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置8h分层后从放料口排出下层水及皂化物，上层即为生物柴油产品45.3g。经色谱分析，脂肪酸甲酯含量为78.1%。
实施方式5：
将无水甲醇94g和花生油65g加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器调转速为1800r/min；再加入7.7g的NaOH固体催化剂搅拌6min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.25 m3/h；反应20h后关闭进气阀和搅拌器，静置18h分层。将下层甘油从放料口放出，上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置9h分层后从放料口排出下层水及皂化物，上层即为生物柴油产品45.3g。经色谱分析，脂肪酸甲酯含量为78.1%。
实施方式6：
将无水甲醇359g和花生油124g加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器调转速为1910r/min；再加入10.8g的CaO固体催化剂搅拌7min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.4 m3/h；反应27h后关闭进气阀和搅拌器，静置20h分层。将下层甘油从放料口放出，上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置10h分层后从放料口排出下层水及皂化物，上层即为生物柴油产品89g。经色谱分析，脂肪酸甲酯含量为69.4%。
实施方式7：
将无水甲醇258g和花生油119g加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器调转速为1910r/min；再加入6.8g的Na2O固体催化剂搅拌9min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.4 m3/h；反应24h后关闭进气阀和搅拌器，静置10h分层。将下层甘油从放料口放出，上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置10h分层后从放料口排出下层水及皂化物，上层即为生物柴油产品97.6g。经色谱分析，脂肪酸甲酯含量为73.7%。
实施方式8：
将无水甲醇124g和菜籽油86g加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器调转速为1910r/min；再加入5.2g的Na2O固体催化剂搅拌5min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.4 m3/h；反应24h后关闭进气阀和搅拌器，静置16h分层。将下层甘油从放料口放出，上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置8h分层后从放料口排出下层水及皂化物，上层即为生物柴油产品63.6g。经色谱分析，脂肪酸甲酯含量为74.1%。
Claims (5)
1. 一种生产生物柴油的方法，其特征在于是一种在浮选机中通过采用高速搅拌并且通气鼓泡的方式，进行碱催化反应制备生物柴油的工艺方法，该方法包括以下步骤：
2. 按照权利要求1所述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于所述的油脂包括：菜籽油、大豆油、花生油或经过酸中和处理的各种植物油。
3. 按照权利要求1所述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于所述碱性催化剂为NaOH、KOH、Na2O或CaO。
4. 按照权利要求1所述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于所述碱性催化剂用量为油脂质量的5-10%。
5. 按照权利要求1所述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于所述反应中浮选机高速搅拌速度为1590r/min～1910r/min。
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Granted publication date: 20130918 |