[发明专利]一种利用地沟油和涂料生产废气挥发性有机物VOC制备生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物柴油技术领域，具体涉及一种利用地沟油和涂料生产废气挥发性有机物VOC制备生物柴油的方法。

背景技术

生物柴油是利用植物油脂或动物油脂等可再生资源制造出来的可以替代石化柴油的清洁安全的新型燃料。主要成分为软脂酸，硬脂酸，油酸，亚油酸等长链饱和不饱和脂肪酸同甲醇或乙醇所形成的酯类化合物。

地沟油的主要成分都是长碳链的甘油三酯，氧化时会产生大量的游离脂肪酸，主要有硬脂酸、软脂酸和油酸，这些游离脂肪酸对人体有害。废弃的动植物油，要么直接倒入下水道，严重污染环境，要么重新流入餐桌，毒害人体健康。所以地沟油的成分与生物柴油的制备要求比较接近。废油脂转化生物柴油的技术并不复杂，地沟油的主要成分是脂肪酸甘油酯，若能跟甲醇反应，就能变成脂肪酸甲酯。

生物柴油原料主要为大豆油、菜籽油等植物油，由于植物油价格昂贵，使得生物柴油的成本远高于石化柴油，限制了生物柴油工业的长期发展。在中国生物柴油在2010年的产量为200万吨/年，预计2020年的产量为l200万吨/年。将地沟油转变成生物柴油，具有重大的经济和社会效益。因此，利用地沟油制备生物柴油，不仅推进了废食用油脂资源的合理化利用，同时防止了废食用油脂再次进入食物链，促进了生物柴油的发展，具有较高的经济效益、环境效益与社会效益。

20世纪70年代全球陷入能源危机以后，生物柴油成为了热门课题。与普通柴油相比，生物柴油含硫量低，含氧量高，点火性能好，燃烧时排烟少，一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%，可以减排50%的尾气，可再生，易于生物降解，燃烧污染物排放低，温室气体排放低等优点。此外，生物柴油不含导致环境污染的芳香族烷烃，废气对人体的损害低于柴油，被称为清洁能源。在发达国家，例如美国，日本等用回收的油作为原料生产生物柴油。目前，我国生物柴油的产能约为每年250万吨，但我国的柴油消耗量已达到1亿多吨。所以，未来10年到20年间，生物柴油企业有望迎来产业整合期。

美国联邦环保署(EPA)的定义：挥发性有机化合物是除CO、CO₂、H₂CO₃、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外，任何参加大气光化学反应的碳化合物。主要有芳香烃、烷烃、酮、醇醚醛类，芳香烃的含量比较高，其次是醇醚醛类。我国2011年VOC排放量在3000万吨左右，其中涂料行业溶剂用量达到450万吨，占全国VOC排放总量的15%。VOC是近地层臭氧（O₃）生成的重要前体物，加剧全球温室效应，能够导致城市灰霾和光化学烟雾。

但目前，关于涂料生产废气挥发性有机物VOC以及地沟油的综合利用方面，还暂时未有人进行研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用地沟油和涂料生产废气挥发性有机物VOC制备生物柴油的方法，该方法将涂料生产废气挥发性有机物VOC以及地沟油进行了综合利用，可将涂料生产废气挥发性有机物VOC中的所有成分以及地沟油同时获得回收利用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：一种利用地沟油和涂料生产废气挥发性有机物VOC制备生物柴油的方法，含以下步骤：

（1）取地沟油，预处理后，在预处理后的地沟油中加入酸性催化剂和乳化剂，调节温度为60~130℃，通入涂料生产废气挥发性有机物VOC和气相甲醇，进行酯化反应5~10小时，反应完成后，静置，上层即为粗制的生物柴油，其中预处理后的地沟油、酸性催化剂、甲醇、涂料生产废气挥发性有机物VOC和乳化剂的质量比为100：0.2~5：10~20：10~20：0.5~2；

（2）在步骤（1）获得的粗制生物柴油中，加入液体甲醇和固体碱性催化剂，按照70~80：5~25：1~5的质量比置于反应容器内，调节反应温度为50~65℃，常压下搅拌0.5~2小时进行酯交换反应，酯交换反应完成后，将反应产物静置或进行离心分离，收集上层进行加热蒸馏，收集气相温度为250-330℃的成分，即获得精制生物柴油。

本发明通过将涂料生产废气挥发性有机物VOC中的醇类（主要有甲醇和乙醇等）与地沟油中的软脂酸，硬脂酸，油酸，亚油酸发生酯化反应生成生物柴油；同时涂料生产废气挥发性有机物VOC中芳香烃密度较大，体积热值较高，能提高生物柴油的热值；涂料生产废气挥发性有机物VOC中醚和酯类溶解性能较好，能做助溶剂，这样就可以将VOC中的所有成分充分的回收利用，同时也将地沟油进行了有效的回收。

在上述利用地沟油和涂料生产废气挥发性有机物VOC制备生物柴油的方法中：