[發(fā)明專利]一種連續(xù)式油脂轉化脂肪酸低碳醇酯的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110169693.3
• 申請日: 2011-06-23
• 公開（公告）號: CN102250695A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 劉玉環(huán);阮榕生;江香梅;張錦勝;萬益琴;彭紅;巫小丹;王允圃
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: C11C3/04
• 分類號: C11C3/04;C11C3/10;C10L1/02
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

?本發(fā)明涉及一種油脂轉化成生物柴油的方法，尤其涉及一種連續(xù)式油脂轉化脂肪酸低碳醇酯的方法。

背景技術

近年來，國際油價的強勢上漲使全球進入了高價能源時代。加上石油資源過度消耗造成嚴重的溫室氣體排放和全球性環(huán)境惡化。因此，開發(fā)可再生的、環(huán)保、替代性的綠色燃料已成為21世紀人類最重要課題之一，世界各國的能源研究人員從環(huán)境保護和資源戰(zhàn)略的角度出發(fā)，積極探索發(fā)展替代燃料及可再生能源，生物柴油就是其中一種。生物柴油(Biodiesel)的主要成分是脂肪酸低碳醇酯，可以用餐飲廢油、微藻油、各種植物油和各種動物油為原料轉化而來，生物柴油閃點高，貯運比較安全，有較好的潤滑性能，可以單獨使用，也可以與石化柴油任意比例混用，是替代石化柴油的理想燃料之一。

由于我國食用油供應不足，生物柴油的原料只能利用餐飲廢油和非食用木本油料作物油來補充，這些原料的共同特點是酸價偏高。傳統(tǒng)生物柴油生產多采用為均相催化劑兩步法工藝。?第一步：以無機強酸催化原料油中游離脂肪酸與低碳醇酯化，通過水洗、干燥成為中性油；第二步以無機強堿催化原料油中的甘油三脂與低碳醇發(fā)生酯交換反應。最后通過水洗、精餾等步驟得到脂肪酸低碳醇酯。反應過程長、設備腐蝕嚴重、催化劑消耗量大、產生廢水多。為此國內的生物柴油生產工藝經歷了兩次大的轉變：第一次是由傳統(tǒng)的強酸和強堿均相催化兩步法向固體酸和固體堿非均相催化法的轉變，這一次轉變帶來的是廢水排放量的大幅度下降，但是催化劑的使用壽命很短，低碳醇的消耗也大，反應速度較慢；第二次轉變是由固體酸和固體堿非均相催化向無催化劑熱化學工藝的轉化，如亞臨界轉化或超臨界轉化技術，此類技術的特點是反應速度較快，但是往往反應條件苛刻，影響了新技術的產業(yè)化利用。目前生物柴油的生產工藝正在努力向連續(xù)式、綠色化工工藝變革，例如發(fā)明專利ZL200710134498.0申請了一種“微通道反應器制備脂肪酸酯的方法”，混合有均相催化劑的反應物通過一個狹窄的反應管道，反應物在足夠大的壓力下流動促進了醇油的混合，在較高的反應溫度和停留5-60分鐘反應時間后可以得到較高的甲酯化率。該技術雖然實現(xiàn)了生物柴油生產的連續(xù)進行，但仍舊采用均相催化劑對控制三廢排放不利，反應管道偏于狹窄，生產規(guī)模受到嚴重限制。ZL200510086379.3申請了一種“連續(xù)制備生物柴油的方法”，該專利權利要求為油脂通過一個細小的盤管反應器，其特征是反應管中無需裝填催化劑，但是要求反應溫度高達280℃-350℃，醇油摩爾比高達15：1-60：1，反應物在反應管中停留時間為10-45分鐘。這就存在油脂熱解、能耗大、反應速率低的限制。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對我國生物柴油原料油酸價高，傳統(tǒng)生物柴油生產多采用為均相酸堿催化劑兩步法工藝，廢水排放量大；微通道反應器仍舊需要借組均相催化劑、管道狹窄；盤管反應器需要高溫高壓、高醇油摩爾比，反應時間長等問題，研發(fā)了一種在填充非均相固體催化劑大口徑管式反應器中，將油脂連續(xù)式轉化脂肪酸低碳醇酯的方法。該方法尤其適用于高酸價的油脂制備生物柴油。

本發(fā)明的具體技術方案是：一種連續(xù)式油脂轉化脂肪酸低碳醇酯的方法，尤其適用于高酸價油脂。其特征在于：將低碳醇與油脂按照0.5-1:1體積比，采用平流泵送入預熱器預熱和混合后，立即進入分段裝填了固體酸和固體堿的大口徑管式反應器中，反應溫度為120-140℃，反應時間2-5min。反應器進料口到出料口之間壓降為5-8Mpa。連續(xù)性把油脂轉化為脂肪酸低碳醇酯。所述的低碳醇為甲醇、乙醇和異丙醇；所述的油脂為餐飲廢油、光皮樹油、微藻油、樟樹籽油和棉籽油。所述的反應器為內徑30mm，長度700mm的無縫不銹鋼管式反應器或貴金屬管式反應器。所述的非均相固體催化劑包括固體酸催化劑和固體堿催化劑。固體堿裝填于反應管的末端，固體酸裝填在反應管的起始端，兩者之間以惰性的石英砂隔離。

本發(fā)明是一個連續(xù)的反應過程，可以增減反應管的內經和長度來適應生產規(guī)模的變化。反應產物中未反應甲醇通過一個甲醇精餾塔脫去水分，循環(huán)利用。反應產物沉淀分離甘油后，送入減壓精餾塔分離不同分子量的脂肪酸低碳醇酯。