[发明专利]一种利用高酸值动植物废油生产生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用高酸值动植物废油生产生物柴油的方法，属节能型环保生物柴油制造技术领域。

背景技术

利用动植物油脂以及其他油脂（如微生物等）的脂肪酸与低级醇类结合形成的脂肪酸酯称为生物柴油。生物柴油燃烧废气中所含的二氧化硫低，对大气环境的污染极小，生物柴油的生物降解性高达98%，降解速率是普通柴油的2倍，可大大减轻意外泄漏时对环境的污染。更重要的是，由于生产生物柴油的原料取自动植物油脂，材料来源广泛，且可以无穷再生，因此成为矿物质柴油的极好替代能源，从而受到当今世界各国的追捧。

中国也不例外，但由于我国人口众多，原料油脂缺乏，如果以食用动植物油脂作为原料生产生物柴油会造成巨大浪费，甚至影响到老百姓的正常生活；因此，利用高酸值的废弃油脂、餐饮废油为原料生产生物柴油既可避免这些废弃油脂重返餐桌，确保餐饮安全，又可废物利用，降低生物柴油的生产成本。

我国现有利用工业废弃油脂、餐饮废油脂等生产生物柴油的技术中，公开号为CN15561714.A的中国专利申请公开了采用高酸值油脂生产生物柴油的两步法，首先是将甘油在强酸催化下生成甘油脂，而后在强碱的催化下转化为生物柴油。该方法的缺陷是采用硫酸作为催化剂，酯化完成后硫酸不易分离，同时生产过程有废水产生。公开号为CN101880602.B的中国专利公开了一种采用固体酸碱法制备生物柴油的方法，该方法第一步采用固体催化剂催化甘油与脂肪酸生成甘油酯，而后在强碱的催化下转化为生物柴油。固体催化剂价格昂贵，且酯化设备复杂。公开号为CN101423768.A中国专利公开了固体酸碱两步催化生产生物柴油的方法，该法的主要缺陷是反应时间过长，酯化过程不能将反应生成的废水导出，酸值不能降到1mgKOH/g以下。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术存在的不足，提供一种预酯化采用硫酸铁作为酯化催化剂，催化剂可以回收再利用；酯交换过程加入乙酸乙酯，反应速度快，分离甘油彻底，收率高，且生产全过程无工艺废水产生；以解决现有技术采用硫酸作酯化催化剂腐蚀性强，对设备材料要求高，酯交换后甘油与甲酯分离时间长、分离不彻底等问题的利用高酸值动植物废油生产生物柴油的方法。

本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：

一种利用高酸值动植物废油生产生物柴油的方法，其特征在于，它包括以下制备步骤：

（1）脱胶：将收集的高酸值动植物废油脂放入带搅拌、真空的反应装置中， 加入高酸值动植物废油脂重量的0.2～0.5%的磷酸，加热到110～140℃，保持20～40分钟，在真空状态下将水分带走,再加入高酸值动植物废油脂重量的0.2～0.5%的活性白土，搅拌15～30分钟，过滤，制得预处理油脂。

（2）预酯化：将预处理油脂移入装有冷凝器的酯化装置内，加入预处理油脂原料重量的1.5～3.0%的硫酸铁，将酯化装置内的温度加热到105℃～130℃；将甲醇经计量泵通过甲醇输入管到喷嘴均匀地注入到酯化装置的底部，甲醇在105℃～130℃环境中迅速气化，在硫酸铁催化剂作用下与预处理油脂发生反应；甲醇注入速率为预处理油脂重量的20～40%/h；每隔半小时测定一次预处理油脂的酸值，当酸值达到1.0mgKOH/g以下时，停止注入甲醇，继续保持110℃～130℃的温度，搅拌半小时，然后静置1～2小时后，预处理油脂分离为上下层，上层物是酯化油脂，下层是杂质和催化剂；反应生成的水及未参与反应的甲醇经冷凝器导出，进入甲醇回收装置处理后再回用。

（3）醇解即酯交换：取酯化油脂重量0.5～1.2%的氢氧化钾或氢氧化钠、20～30%的甲醇、3～5%的乙酸乙酯混合溶解后，移入装有酯化油脂的酯交换装置内，保持酯交换装置内的温度为45～65℃，搅拌20～60分钟；沉淀30分钟。酯交换反应沉淀后的下层物质是甲醇、乙酸甲酯、甘油和催化剂，分离出的下层物质经蒸馏回收甲醇和乙酸甲酯后剩下的为粗甘油产品；酯交换反应沉淀后的上层物质是未参加反应的甲醇、乙酸甲酯和脂肪酸甲酯，经甲醇回收装置蒸馏回收甲醇和乙酸甲酯后，剩下为粗甲酯，即粗品生物柴油。

（4）吸附、脱色与精制：在粗甲酯加入2～3%的活性白土，保持在120～130℃温度下搅拌30～40分钟，过滤，制得生物柴油，即精酯。

 (5)催化剂的回用：将步骤（2）中所得的预酯化后沉淀于下面的催化剂和杂质的下层物加入其重量的20～30%的石油醚，搅拌、过滤。过滤网上的固体物经干燥后，再次作为催化剂使用；通过滤网过滤的液体经蒸馏提纯后再使用。