[發(fā)明專利]一種溶劑強(qiáng)化快速原位轉(zhuǎn)酯反應(yīng)制備生物柴油的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810222722.6
• 申請(qǐng)日: 2008-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN101684413A
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王玉春;曾建立;王曉東;趙兵;袁曉凡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號(hào): C10G3/00
• 分類號(hào): C10G3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在原位轉(zhuǎn)酯反應(yīng)過程中加入促溶劑，提高油脂浸出速率和原位轉(zhuǎn)酯反應(yīng)速率的工藝，屬油脂化學(xué)及可再生能源技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著全球化石能源儲(chǔ)量日益減少和環(huán)境污染日益加劇，世界各國都將目光投向了可再生能源。其中，與石化柴油物理化學(xué)性質(zhì)相似的生物柴油是近些年生物能源開發(fā)的熱點(diǎn)之一。生物柴油是由可再生的動(dòng)植物油脂通過轉(zhuǎn)酯反應(yīng)生成的脂肪酸酸酯類物質(zhì)，除用作生物燃料外，還被廣泛應(yīng)用于食品、紡織、樹脂和機(jī)械加工等行業(yè)。

目前制備生物柴油主要用油脂與甲醇或乙醇等在60～250℃下進(jìn)行轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)(鄔國英，巫淼鑫，林西平，張有春，劉勇.植物油制備生物柴油.江蘇石油化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，14(3)：8-11)，在轉(zhuǎn)酯反應(yīng)之前需要將油脂從含油脂原料中提取出來，并進(jìn)行精制(脫色、脫膠、脫酸、脫磷、脫蠟、脫水等)，這樣既增加了操作工序、時(shí)間和能耗，也提高了產(chǎn)品成本。對(duì)含油脂原料直接進(jìn)行原位轉(zhuǎn)酯反應(yīng)，可以省去油脂提取和精制的諸多操作及相關(guān)費(fèi)用，從而提高生物柴油的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。

此前已有文獻(xiàn)(S.Siler-Marinkovic，A.Tomasevic.Transesterification?of?sunflower?oil?insitu.Fuel?1998，77(12)：1389-1391；Michael?J.Haas，Karen?M.Scott；William?N.Marmer?et?al.In?situ?alkaline?transesterification：An?effective?method?for?the?production?of?fatty?acid?estersfrom?vegetable?oils.J.Am.Oil?Chem.Soc.2004，81(1)：83-89)報(bào)道了無促溶劑的原位轉(zhuǎn)酯反應(yīng)。即向含油脂原料中加入過量低碳醇，由低碳醇將油脂萃取出來，并在酸或堿催化下與油脂反應(yīng)，省去了油脂提取和精制操作。由于強(qiáng)極性的低碳醇與弱極性的油脂互溶度很低，所以油脂浸出效果不佳，而且低碳醇用量較大，一般醇油摩爾比在200∶1～540∶1；反應(yīng)時(shí)間也很長，一般長達(dá)4～8小時(shí)；脂肪酸酯得率80％～90％左右，所得產(chǎn)品中脂肪酸酯的含量90％～98％。專利CN1370140A和200710099504.3(申請(qǐng)?zhí)?都證明促溶劑可以改善低碳醇與油脂之間的傳質(zhì)效率，大大提高反應(yīng)速率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決普通原位轉(zhuǎn)酯反應(yīng)中效率低下、產(chǎn)品得率低和低碳醇用量大等問題，以快速、經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)生物柴油。該方法包括以下步驟：

(1)粉碎含油脂原料；

(2)將催化劑按比例溶于低碳醇；

(3)將促溶劑按一定比例加入上述低碳醇溶液；

(4)將上述混合溶液加入被粉碎的含油脂原料，適當(dāng)攪拌，控制一定溫度；

(5)反應(yīng)一定時(shí)間后靜置分層，分離液相層；

(6)固體殘?jiān)玫吞即紱_洗一兩次，將液相層合并；

(7)回收液相層中的低碳醇和促溶劑；

(8)剩下的脂肪酸酯溶液經(jīng)水洗、分層、干燥即可得到生物柴油。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)省去油脂提取、脫色/、脫膠、脫酸、脫磷、脫蠟等精制步驟。

(2)提高油脂浸出速率和轉(zhuǎn)酯反應(yīng)速率，將原位轉(zhuǎn)酯反應(yīng)時(shí)間由幾小時(shí)縮短到十分鐘左右。

(3)減少低碳醇、催化劑用量。

實(shí)施例

實(shí)施例一

稱取20g葵花籽(含油率為45.63％)，粉碎。按催化劑/油摩爾比0.50∶1稱取0.2084g氫氧化鈉，按醇/油摩爾比101.4∶1量取42.61ml甲醇，按促溶劑/油摩爾比57.85∶1量取102.57ml二乙氧基甲烷，將氫氧化鈉溶解于甲醇后與二乙氧基甲烷混合，然后將混合溶液倒入盛葵花籽的圓底燒瓶，25℃下反應(yīng)，攪拌轉(zhuǎn)速200rpm。反應(yīng)13min后分離得到8.79g生物柴油產(chǎn)品，產(chǎn)品得率95.9％，經(jīng)氣相色譜分析，脂肪酸甲酯含量為97.7％。

實(shí)施例二

稱取20g葵花籽，粉碎。按催化劑/油摩爾比1.8∶1稱取氫氧化鉀，按醇/油摩爾比248∶1量取甲醇，按促溶劑/油摩爾比50∶1量取二乙氧基甲烷，將氫氧化鉀溶解于甲醇后與二乙氧基甲烷混合，倒入盛葵花籽的圓底燒瓶，50℃下反應(yīng)，攪拌轉(zhuǎn)速300rpm。反應(yīng)11min后分離得到8.70g生物柴油產(chǎn)品，經(jīng)氣相色譜分析，脂肪酸甲酯含量為92.3％。

實(shí)施例三