[發明專利]一種制備高純度生物柴油的方法

在審

• 申請號: 201110228437.7
• 申請日: 2011-08-10
• 公開（公告）號: CN102311883A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 魯希諾
• 申請（專利權）人: 北京清研利華石油化學技術有限公司
• 主分類號: C11C3/04
• 分類號: C11C3/04;C11C3/10;C11B3/00;C10L1/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王旭

技術領域

本發明涉及一種制備高純度生物柴油的方法，該方法利用毛油(例如地溝油、酸化油等)等廉價原料通過預酯化和酯交換反應獲得高純度脂肪酸甲酯(即生物柴油)。

背景技術

能源是國家發展的命脈。隨著社會經濟的飛速發展，目前大量使用的石油、天然氣、煤炭等化石資源日益短缺。同時，大量化石資源的使用對環境帶來諸多的危害，如溫室效應、酸雨等。此外，餐飲業、食品業等相關產業每天都會產生大量的廢動植物油，這些廢油一般都會含有大量的雜質，一部分被回收用于制作肥皂，一部分未經過回收和處理而直接排放，從而造成環境污染，而且還有一部分流回餐桌。因此，如何使廢動植物油得到充分、有效的利用，減少廢動植物油對水域等環境的污染和人體的傷害，保證食品安全從而實現資源的循環利用已越來越受到人們的關注。

生物柴油即脂肪酸甲酯，化學分子式為RCOOCH₃(其中R為C_12～17)，其主要是由植物油(米糠油、棉籽油、海甘藍、花生油、菜籽油、大豆油、葵花籽油等)或動物脂肪為原料制成，是從可再生的生物質資源中所獲得的一種性質近似于柴油的柴油替代品，是一種生物質可再生能源。其主要成分是長鏈脂肪酸所形成的甲酯或乙酯等酯類物質。生物柴油利用甲醇或乙醇等醇類物質與天然植物油或動物脂肪中主要成分甘油三酸酯(Triglyceride)發生酯交換反應(Transesterification)，利用甲氧基取代長鏈脂肪酸上的甘油基，將甘油酸酸酯斷裂為多個長鏈脂肪酸甲酯，從而減短碳鏈長度，降低油料的粘度，改善油料的流動性和汽化性能，達到作為燃料使用的要求。

與化石柴油相比，生物柴油由于其相近的發火性能、熱值和動力特性，而且生物柴油對發動機腐蝕性遠遠小于化石柴油，其安全性比化石柴油高，無須對現有的柴油發動機進行任何的改進，就可將生物柴油作為燃料直接使用，不會對發動機造成任何有害的影響。而且，生物柴油可以以任何比例與化石柴油相混合，不但可以減少尾氣中對環境有害物質的排放，并且可以有效的降低使用成本，減少對化石能源的過度依賴。

由于生物柴油來源于可再生的生物質資源，因此其中不含化石柴油中所常見的硫、芳香烴等物質，其碳鏈短、本身含氧、燃燒充分，經燃燒后不會產生SO_X、芳香烴、多環芳烴等大氣污染物質，廢氣物平均降低45％以上，可有效地減少尾氣對環境的危害。使用生物柴油可有效地降低尾氣中CO、TPM的濃度，對溫室效應的貢獻僅是化石柴油的25％或者更低。而且，與化石柴油相比，生物柴油還具有良好的生物可降解性。

生物柴油具有優良的環保性能，含硫量低，二氧化硫和硫化物的排放比普通柴油減少約30％，含氧量可達11％，點火性能好，故燃燒時排出的HC、CO等有害物比普通柴油大大減少，由于其排放不含二氧化硫、鉛、鹵等有害物，非常有利于環境保護。因此，生物柴油是一種可再生的、環境友好燃料，具有良好的應用前景。

目前制備生物柴油的方法主要有：1)利用油脂與甲醇在酸性催化劑的存在下進行酯化反應的酯化法；2)利用油脂與甲醇在堿性催化劑的存在下進行酯交換反應的酯交換法；3)對于地溝油等雜質多，尤其是游離脂及酸含量較高的廢油，不能直接采用堿性催化進行酯交換反應，一般先進行酯化，然后再進行堿催化酯交換。

中國專利申請CN?101906355A公開了一種利用餐廚垃圾回收油制備生物柴油的方法，該方法采用1.5wt％98％濃硫酸預處理餐飲廢油，然后在65℃的溫度下使用原料重量的5wt％濃硫酸酯化2h，其后進入酸催化沉降分離器在65℃的溫度下使用原料重量1％的95％固體氫氧化鈉進行酯交換30分鐘，然后通過堿催化沉降分離器分離粗生物柴油，將獲得的粗生物柴油在水洗中和塔中用粗生物柴油體積的3％的98％濃硫酸洗滌，再經水洗后將上層的生物柴油加熱蒸餾獲得終產品。該方法在不同的反應釜中分別進行酯化和酯交換反應，并通過兩個沉降分離器分離中間產物，增加了設備成本和能耗；該方法在酯交換后需要水洗中和，前后加入的濃硫酸總量達到了原料的9.5％，造成在水洗過程中產生大量酸水，因此在后期污水處理中需要大量堿進行中和，增加了處理成本；另一方面，單獨使用氫氧化鈉作為催化劑在實際應用中存在一些問題：1.氫氧化鈉與甲醇的溶解時間長，溶解率低；2.酯交換反應不夠充分；3.鈉鹽易結塊，當在以大豆酸化油作為原料時酯交換反應過程中會產生嚴重的堵塞管道的情況，因此并不能廣泛地適用于各種原料；4.反應生成的甘油與脂肪酸甲酯分離的速度較慢。