[发明专利]用油脂废弃物生产脂肪酸甲酯的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用油脂废弃物生产脂肪酸甲酯的工艺方法，特别是以固体酸为催化剂采用催化蒸馏反应器，使油脂废弃物中游离脂肪酸甲酯化制备脂肪酸甲酯的工艺方法。

背景技术

油脂废弃物是在食用天然植物油、动物脂肪、餐饮业废油及油脂深加工过程中产生的一系列失去食用价值的含油皂脚。俗称为地沟油。据专家计算，这些废弃食用油脂的量约占食用油消费总量的20～30％。以我国年均消费食用油量2100万吨计，则每年产生油脂废弃物400～800万吨。可作为资源的油脂废弃物只有400万吨左右，目前，我国油脂废弃物食用没有得到合理利用。因此，成为一种环境污染物，并冲击食品安全。

废弃油脂中含大量有机物，具有污染和回收利用双重性。这是一笔很重要的替代石油资源。在全球面临能源危机及环境污染日益严重的情况下，应对油脂废弃物进行合理回收利用，目前利用废弃食用油脂制备脂肪酸甲酯，也叫生物柴油，方法是：首先对油脂废弃物进行脱胶、脱色预处理，然后以硫酸为催化剂，采用釜式反应进行甲酯化反应，再对反应产物进行分子蒸馏获得脂肪酸甲酯。用硫酸作为催化剂不仅腐蚀设备，而且产品需经水洗脱除硫酸，产生大量废水污染环境。，据文献报导，CN101338216A中报道了以固体超强酸ZrO₂～TiO₂/SO₄^2-为催化剂，在醇油摩尔比为16∶1、温度70～95℃的条件下，对经脱胶质和脱色处理后的酸化油进行甲酯化反应制备脂肪酸甲酯，在釜式反应器中反应4～8小时CN101338214A中则以强酸性阳离子交换树脂A-15和固体杂多酸H₃PO₄.12WO₃.XH₂O为催化剂，对经脱胶质和脱色处理后的酸化油在釜式反应器中进行甲酯化反应，然后减压蒸馏获得脂肪酸甲酯。

上述方法，虽避免了硫酸等液体酸催化剂对反应设备的釜式和水洗脱除作为催化剂液体酸的过程，但存在原料需要预处理、反应醇油比大、工艺流程长、能耗高等缺点；另外脂肪酸与甲醇进行酯化反应生成脂肪酸甲酯的同时会生成一分子水，水和酸性催化剂同时存在于反应体系中，脂肪酸甲酯又会水解为脂肪酸，导致反应产物脂肪酸甲酯单程收率低。

发明内容

本发明的目的正是为了克服上述己有技术的缺点与不足而提供一种以固体酸为催化剂，采用催化蒸馏反应器，以油脂废弃物为原料生产脂肪酸甲酯的工艺方法，从而可变废为宝，改善生态环境、缓解能源危机、促进经济可持续发展。

本发明的目的是通过下列技术方案实现的：

用油脂废弃物生产脂肪酸甲酯的工艺方法，它以油脂废弃物和甲醇为原料，以固体酸为催化剂，甲醇与油脂废弃物的摩尔比为2～4∶1，采用由蒸馏塔釜和催化蒸馏塔塔柱组成的催化蒸馏反应器，油脂废弃物从装有固体酸的催化剂的催化蒸馏塔塔柱顶进料，塔柱顶部温度为60～70℃，甲醇在蒸馏塔塔釜进行汽化，温度为90～120℃，汽化后的甲醇从催化蒸馏塔塔柱底部进入与催化蒸馏塔塔柱顶部进入的油脂废弃物在催化蒸馏塔塔柱逆流接触，废弃食用油脂每小时进料质量与塔柱装填催化剂质量比为0.5～1.0h^-1，在固体酸催化剂的作用下反应生成脂肪酸甲酯，再经催化蒸馏塔塔柱流入蒸馏塔釜，脂肪酸与甲醇反应生成的水与未反应甲醇由催化蒸馏塔塔顶流出，塔釜为反应产物脂肪酸甲酯与废弃食用油脂含有的甘油三脂和微量磷脂、胶质等的混合物，塔釜产物经减压蒸馏就可获得脂肪酸甲酯，余下甘油三酯可采用碱催化酯交换反应制备脂肪酸甲酯。

所述的催化蒸馏塔塔柱塔为填料塔，塔板数为20～35块，固体酸催化剂装填在催化蒸馏塔上部，顶部以实心瓷球覆盖，所述的油脂废弃物是在食用天然植物油、动物脂肪、餐饮业废油及油脂深加工过程中产生的一系列失去食用价值的含油皂脚。所述的固体酸催化剂为强酸性阳离子交换树脂、磷钨杂多酸或固体超强酸；所述的塔顶甲醇进出料的回流比为3～4。