CN109423320A - 生物柴油及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种生物柴油的制备方法，包括：混合原料油、以原料油质量计1％‑2％的浓硫酸以及以原料油质量计25％‑40％的甲醇于反应釜中，加热该反应釜进行酯化降酸反应，使得反应产物的酸值降低至1‑2MgKOH/g以下，从而得到酯化油，所述原料油为地沟油和动植物废弃油脂中的至少一种；提供一助剂，该助剂包括氢氧化钠和甲醇，取所述酯化油于反应釜中，加热该反应釜并加入以酯化油质量计15％‑20％的助剂，得到第一级中间体；取所述第一级中间体于反应釜中，加热该反应釜并加入以第一级中间体质量计10％‑13％的助剂，得到第二级中间体；以及取所述第二级中间体于反应釜中，加热该反应釜并加入以第二级中间体质量计5％‑8％的助剂，得到生物柴油。

Description

生物柴油及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种生物柴油及其制备方法。
背景技术
燃油供应紧张，这是一个世界性难题。我国石油的进口依赖度已经超过50％，石油资源非常紧张。因此，开发利用新能源是目前当务之急，生物柴油就是正在开发的新能源之一。现有的生物柴油合成方法主要包括酸催化法和碱催化法，即以酸或碱为催化剂，催化低碳链醇与甘油三酯进行酯交换反应制备生物柴油。然而，碱催化法对原料油要求严格，若原料油酸值过高，游离脂肪酸和碱容易发生皂化反应，导致产率降低。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种通过酸催化法制备生物柴油的方法，能够解决以上问题，提高产率。
本发明提供一种生物柴油的制备方法，包括：混合原料油、以原料油质量计1％-2％的浓硫酸、以及以原料油质量计25％-40％的甲醇于一反应釜中，加热该反应釜以进行酯化降酸反应，使得反应产物的酸值降低至1-2MgKOH/g以下，从而得到酯化油，所述原料油为地沟油和动植物废弃油脂中的至少一种；提供一助剂，该助剂包括氢氧化钠和甲醇，取所述酯化油于反应釜中，加热该反应釜并加入以酯化油质量计15％-20％的助剂以进行第一步酯交换反应，从而得到第一级中间体；取所述第一级中间体于反应釜中，加热该反应釜并加入以第一级中间体质量计10％-13％的助剂以进行第二步酯交换反应，从而得到第二级中间体；以及取所述第二级中间体于反应釜中，加热该反应釜并加入以第二级中间体质量计5％-8％的助剂以进行第三步酯交换反应，从而得到所述生物柴油。
本发明还提供一种生物柴油，通过如上所述的生物柴油的制备方法制得，按体积百分比计，所述生物柴油包括60％-70％的烷烃分子、10％-20％的脂肪酸甲酯和10％-20％的重质油。
本发明采用该酯化-酯交换法制备生物柴油工艺，可使高酸值的原料油转化为生物柴油，而且三步酯交换反应提高原料油的酯交换转化率，从而提高产率。
具体实施方式
本发明一较佳实施方式提供一种生物柴油的制备方法，其包括如下步骤：
步骤一，混合原料油、以原料油质量计1％-2％的浓硫酸、以及以原料油质量计25％-40％的甲醇于一反应釜中，加热该反应釜以进行酯化降酸反应，使得反应产物的酸值降低至1-2MgKOH/g以下，从而得到酯化油。所述原料油为地沟油和动植物废弃油脂中的至少一种。在本实施方式中，在酯化降酸反应中，通过蒸气加热该反应釜至60℃-64℃，搅拌下恒温反应4-6小时。
在本实施方式中，将酯化降酸后的反应产物从该反应釜中取出并静置0.5小时-1小时分层，回收下层浓硫酸和甲醇，上层液体经水洗后得到所述酯化油。
步骤二，提供一助剂，该助剂包括氢氧化钠和甲醇。取所述酯化油于反应釜中，加热该反应釜并加入以酯化油质量计15％-20％的助剂以进行第一步酯交换反应，从而得到第一级中间体。在本实施方式中，在第一步酯交换反应中，通过蒸气加热该反应釜至62℃-64.7℃，搅拌下加入所述助剂，反应1小时-2小时。
在本实施方式中，将第一步酯交换反应后的反应产物从该反应釜中取出并静置0.5小时-1小时分层，回收下层甘油，上层液体经脱硫、蒸馏后得到所述第一级中间体。
步骤三，取所述第一级中间体于反应釜中，加热该反应釜并加入以第一级中间体质量计10％-13％的助剂以进行第二步酯交换反应，从而得到第二级中间体。在本实施方式中，在第二步酯交换反应中，通过蒸气加热该反应釜至62℃-64.7℃，搅拌下加入所述助剂，反应1小时-2小时。
在本实施方式中，将第二步酯交换反应后的反应产物从该反应釜中取出并静置0.5小时-1小时分层，回收下层甘油，上层液体经脱硫、蒸馏后得到所述第二级中间体。
步骤四，取所述第二级中间体于反应釜中，加热该反应釜并加入以第二级中间体质量计5％-8％的助剂以进行第三步酯交换反应，从而得到所述生物柴油。在本实施方式中，在第三步酯交换反应中，通过蒸气加热该反应釜至62℃-64.7℃，搅拌下加入所述助剂，反应1小时-2小时。
在本实施方式中，将第三步酯交换反应后的反应产物从该反应釜中取出并静置0.5小时-1小时分层，回收下层甘油，上层液体经脱硫、蒸馏后得到所述生物柴油。
本发明采用该酯化-酯交换法制备生物柴油工艺，可使高酸值的原料油转化为生物柴油，而且三步酯交换反应提高原料油的酯交换转化率，从而提高产率。本发明能够充分利用地沟油和动植物废弃油脂等废弃资源，提供生物柴油，缓解能源矛盾，减少环境污染。
本发明一较佳实施方式还提供一种由上述制备方法制得的生物柴油，按体积百分比计，包括60％-70％的烷烃分子、10％-20％的脂肪酸甲酯和10％-20％的重质油。因此，所述生物柴油的燃烧性能指标可达符合B10柴油标准。
下面通过实施例来对本发明进行具体说明。
实施例1
混合原料油、以原料油质量计1％的浓硫酸、以及以原料油质量计25％的甲醇于反应釜中，通过蒸气加热该反应釜至64℃，以25-30rpm的速度搅拌下恒温反应6小时，使得反应产物的酸值降低至2MgKOH/g以下，从而得到酯化油；取所述酯化油于反应釜中，通过蒸气加热该反应釜至64.7℃，搅拌下加入以酯化油质量计15％的助剂，反应1.5小时，从而得到第一级中间体；取所述第一级中间体于反应釜中，通过蒸气加热该反应釜至64.7℃，搅拌下加入以第一级中间体质量计10％的助剂，反应1.5小时，从而得到第二级中间体；取所述第二级中间体于反应釜中，通过蒸气加热该反应釜至64.7℃，搅拌下加入以第二级中间体质量计5％的助剂，反应1.5小时，从而得到所述生物柴油。
其中，对上述实施例1制得的生物柴油进行氧化安定性总不溶物、硫含量、酸值等项目检测，检测结果如表1所示。
表1生物柴油的检测结果
另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种生物柴油的制备方法，包括：
混合原料油、以原料油质量计1％-2％的浓硫酸、以及以原料油质量计25％-40％的甲醇于一反应釜中，加热该反应釜以进行酯化降酸反应，使得反应产物的酸值降低至1-2MgKOH/g以下，从而得到酯化油，所述原料油为地沟油和动植物废弃油脂中的至少一种；
提供一助剂，该助剂包括氢氧化钠和甲醇，取所述酯化油于反应釜中，加热该反应釜并加入以酯化油质量计15％-20％的助剂以进行第一步酯交换反应，从而得到第一级中间体；
取所述第一级中间体于反应釜中，加热该反应釜并加入以第一级中间体质量计10％-13％的助剂以进行第二步酯交换反应，从而得到第二级中间体；以及
取所述第二级中间体于反应釜中，加热该反应釜并加入以第二级中间体质量计5％-8％的助剂以进行第三步酯交换反应，从而得到所述生物柴油。
2.如权利要求1所述的生物柴油的制备方法，其特征在于，在酯化降酸反应中，通过蒸气加热该反应釜至60℃-64℃，搅拌下恒温反应4小时-6小时。
3.如权利要求1所述的生物柴油的制备方法，其特征在于，将酯化降酸后的反应产物从该反应釜中取出并静置0.5小时-1小时分层，回收下层浓硫酸和甲醇，上层液体经水洗后得到所述酯化油。
4.如权利要求1所述的生物柴油的制备方法，其特征在于，在第一步酯交换反应中，通过蒸气加热该反应釜至62℃-64.7℃，搅拌下加入所述助剂，反应1小时-2小时。
5.如权利要求1所述的生物柴油的制备方法，其特征在于，将第一步酯交换反应后的反应产物从该反应釜中取出并静置0.5小时-1小时分层，回收下层甘油，上层液体经脱硫、蒸馏后得到所述第一级中间体。
6.如权利要求1所述的生物柴油的制备方法，其特征在于，在第二步酯交换反应中，通过蒸气加热该反应釜至62℃-64.7℃，搅拌下加入所述助剂，反应1小时-2小时。
7.如权利要求1所述的生物柴油的制备方法，其特征在于，将第二步酯交换反应后的反应产物从该反应釜中取出并静置0.5小时-1小时分层，回收下层甘油，上层液体经脱硫、蒸馏后得到所述第二级中间体。
8.如权利要求1所述的生物柴油的制备方法，其特征在于，在第三步酯交换反应中，通过蒸气加热该反应釜至62℃-64.7℃，搅拌下加入所述助剂，反应1小时-2小时。
9.如权利要求1所述的生物柴油的制备方法，其特征在于，将第三步酯交换反应后的反应产物从该反应釜中取出并静置0.5小时-1小时分层，回收下层甘油，上层液体经脱硫、蒸馏后得到所述生物柴油。
10.一种生物柴油，通过如权利要求1-9项中任意一项所述的生物柴油的制备方法制得，按体积百分比计，所述生物柴油包括60％-70％的烷烃分子、10％-20％的脂肪酸甲酯和10％-20％的重质油。
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