[发明专利]醇萃取固体碱催化两步法生产生物柴油方法

说明书

技术领域

本发明属于环境友好的新能源生产技术领域，涉及到一种新型的生物柴油生产工艺，特别涉及到醇萃取固体碱催化两步法生产生物柴油方法。

背景技术

生物柴油是脂肪酸甲酯的混合物，可通过动植物油脂经酯交换反应或酯化反应来获得。脂肪酸甲酯在燃烧特性上与石化柴油的各项指标非常接近。因此其可单独或与石化柴油混合在柴油机中加以使用。由于生产生物柴油的原料来自于动物或植物油脂，因此生物柴油无疑是一种可再生的资源。它与太阳能、风能、潮汐能一道被称为21世纪最有发展潜力的可再生资源。与其他3种能源相比，生物柴油具有易储备、来源广以及不受当时自然因素影响的优点。目前工业上常以天然油脂为原料生产生物柴油。由于天然油脂几乎都含有一定量的游离脂肪酸，脂肪酸的存在不利于酯交换的进行。单纯采用碱催化酯交换法生产脂肪酸甲酯损失大、得率低。一般先加入酸性催化剂，对原料进行预酯化，然后加入碱性催化剂进行酯交换。酸催化酯化过程一般使用布朗斯特酸进行催化。较常用的催化剂有浓硫酸、苯磺酸和磷酸等。液体酸由于它对设备有腐蚀作用，设备要求耐酸，投资较大，并且对环境造成一定的污染。同时液体酸催化反应后的产物与催化剂分离困难，催化剂不能回收利用且产生大量酸水。所以本文利用醇萃取脱除脂肪酸，避免了上述酸催化酯化降低酸值的缺点。固体碱介孔氧化钙、介孔氧化钙氧化镁混合物作为催化剂生产生物柴油产物具有一定的抗酸和抗水性。易于分离、可循环使用，不会产生废水，等诸多优点，尤其在生物柴油合成方面可使反应工艺过程连续化，增强了设备的生产能力，发挥着越来越明显的优势，是新一代环境友好的催化材料。同时介孔提高了氧化物的比表面积，提高了反应速度。

发明内容

通过醇萃取脱除部分脂肪酸，固体碱催化低含酸油脂酯交换制备生物柴油的方法，可消除废酸废碱的污染，有利于降低生产成本，保护环境。

实现本发明方法的步骤如下：

醇萃取固体碱催化两步法生产生物柴油方法，其特征包括以下步骤：

(A)将含酸油脂原料和醇按质量比100∶10～200混合后加入反应器内超声搅拌，可以采用少量多次萃取工艺，温度为40～80℃；

(B)将步骤A所得混合物静止分层。上相回收分离出醇和脂肪酸。下相得到低酸值油脂，油脂酸价不大于7；将分离的油脂加甲醇和固体碱催化剂按质量比100∶10～60∶0.5～4预混合后加入反应器中，搅拌反应3～10h，温度为50～110℃；

(C)将反应产物离心分离固体碱，分出甘油，蒸出甲醇，即得到生物柴油产品。

(D)醇和脂肪酸蒸馏分出醇，同时得到副产品脂肪酸。

步骤A中含酸油脂酸值为7-20，其特征为因酸值太高，固体碱不能催化的含酸油脂。所用醇包括甲醇、乙醇、及其混合物等。所用固体碱包括介孔氧化钙、介孔氧化钙氧化镁混合物。步骤B所得低酸值油脂的酸价不大于7。

本发明醇萃取固体碱催化两步法生产生物柴油方法的效果和益处是原料可选用含酸油脂，原料适用性广。不需要酸催化酯化降低酸值，减去了酯化反应设备，没有酸腐蚀现象，降低了设备投资。克服了均相催化有酸碱废水产生的缺点，减少了生产过程对环境的影响，做到清洁开发生物柴油，适于大规模工业化生产。

具体实施方式

以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施方式

实施例一

向反应器中加入含酸废油50Kg，酸值15，加入甲醇60Kg，60℃下超声搅拌。所得混合物静止分层。上相回收分离出醇和脂肪酸。下相得到低酸值油脂，油脂酸价6.71；所得低酸值油脂另加入甲醇14Kg、固体碱介孔氧化钙1.5Kg，60℃搅拌反应5h，将反应产物离心分离固体碱，分出甘油，蒸出甲醇，即得到生物柴油产品。产率93.7％。

实施例二

向反应器中加入含酸废油50Kg，酸值10，加入甲醇50Kg，60℃下超声搅拌。所得混合物静止分层。上相回收分离出醇和脂肪酸。下相得到低酸值油脂，油脂酸价4.45；所得低酸值油脂另加入甲醇14Kg、固体碱介孔氧化钙1.5Kg，60℃搅拌反应5h，将反应产物离心分离固体碱，分出甘油，蒸出甲醇，即得到生物柴油产品。产率95.7％。