[发明专利]一种制备生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护、可再生能源技术领域，具体涉及一种在滴流床中碱性树脂催化油脂醇解反应制备生物柴油的方法。

背景技术

生物柴油是清洁的可再生能源，它是以动植物油脂等为原料制成的液体燃料，是优质的石油、柴油替代品。生物柴油是典型的“绿色能源”，大力发展生物柴油对推进能源替代，减少城市大气污染，缓解环境压力等社会、经济和环境的可持续发展方面具有重要的战略意义。

目前生物柴油的制备主要有酸法和碱法均相催化反应。酸法催化制备生物柴油对设备的腐蚀性较高。工业生产中一般采用碱法催化，即油料和甲醇在NaOH或KOH的催化作用下于间歇搅拌釜中进行醇解反应来制备生物柴油。但此法也存在诸多缺点：搅拌釜式反应器是液、液两相反应，甲醇和油料互不相溶，在反应过程中需要不停地搅拌，能源消耗大；反应传质效果不理想，且不能连续生产；反应后均相碱无法回收，生产成本较高；催化剂需中和、洗涤，在此过程中会产生大量的工业废水污染环境。

发明内容

本发明的目的在于针对以上现有生产工艺的不足和缺陷，提供一种生产生物柴油的方法。在滴流床反应器中，以阴离子交换树脂作为催化剂，在温度为65-100℃下，植物油与甲醇进行气液传质的醇解反应，生成脂肪酸甲酯，即生物柴油。

本发明的目的通过以下措施予以实现：

一种制备生物柴油的方法，其特征在于将催化剂包装成小包填入滴流床反应器形成催化剂床层，从滴流床底部通入甲醇蒸汽，使催化剂床层加热到温度为65-100℃后，再从滴流床顶部以50-400mL/m²·min的流速通入植物油，控制植物油在滴流床中的停留时间为100-300min，其间甲醇蒸汽保持过量，所得反应产物经蒸馏后静置分层，分离得到脂肪酸甲酯即为生物柴油。

上述植物油是大豆油、转基因大豆油、菜籽油、转基因菜籽油、蓖麻油、棕榈油、桐子油、花生油、葵花籽油、食用废油中的一种或两种以上混合物。

上述催化剂为阴离子交换树脂。

上述阴离子交换树脂可以为强碱性阴离子交换树脂。

上述强碱性阴离子交换树脂可以为201大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂、203大孔强碱性苯乙烯系II型阴离子交换树脂、320大孔强碱性苯乙烯系双功能阴离子交换树脂或717强碱性季胺I型阴离子交换树脂(均为市售)。

本发明采用金属丝网将催化剂包装成小包，所用金属丝网可以是钢丝网、铁丝网、铝丝网或铜丝网。

本生产工艺具体可按如下步骤操作：

将催化剂用50～60目左右的金属丝网包装成1～5×3～300cm长条形小包填入滴流床反应器中，从滴流床底部通入甲醇蒸汽，使催化剂床层加热到温度为65～100℃后，再从滴流床顶部以50～400mL/m²·min的流速通入植物油，控制植物油在滴流床中的停留时间为100～300min，其间甲醇蒸汽保持过量，多余的甲醇由反应器顶部冷凝回收。反应产物为脂肪酸甲酯和甘油，蒸馏出产物中多余的甲醇后静置分层，分离掉下层的甘油得到脂肪酸甲酯即为生物柴油。

本发明采用气相色谱法测定其含量并计算产率。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.本发明采用阴离子交换树脂作为催化剂，避免了催化剂分离等后续工序，同时避免了碱性催化剂中和时所产生的大量废水，属环境友好型工艺；

2.本发明采用阴离子交换树脂作为催化剂，可以反复使用，降低了生产成本；

3.本发明依据地心引力作用和气体的特性，采用液、气逆流传质，传质效果好，避免了传统方法中不停搅拌的生产工序以及所需的能耗；

4.本发明采用滴流床反应器生产生物柴油，适于连续、规模化工业生产。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步说明，但对本发明没有限制。

实施例1

用60目钢丝网把201大孔强碱性聚苯乙烯系阴离子交换树脂包装成3×140cm长条形小包填入滴流床反应器中，从滴流床底部通入甲醇蒸汽，使催化剂床层加热到甲醇汽化温度65℃后，再从滴流床顶部以150mL/m²·min的流速通入菜籽油，控制植物油在滴流床中的停留时间为160min，其间甲醇蒸汽保持过量，多余的甲醇由反应器顶部冷凝回收，反应产物为生物柴油和甘油，蒸馏出产物中多余的甲醇后静置分层，分离掉下层的甘油得到生物柴油，其产率为96.87％。

实施例2