[發明專利]一種高酸值油脂制備生物柴油的方法及裝置

無效

• 申請號: 201210179533.1
• 申請日: 2012-06-04
• 公開（公告）號: CN102676302A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 蘇有勇;葉節連;王華;吳楨芬;潘奇林;陳恒杰
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C11C3/00
• 分類號: C11C3/00;C11C3/04;C10L1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及制備生物柴油的方法及裝置，特別涉及一種高酸值油脂制備生物柴油的方法及裝置，屬生物能源技術領域。

背景技術

生物柴油是一種良好的石化柴油替代品，與石化柴油相比，具有優良的環保性，較好的低溫發動機啟動性能和安全性能，良好的燃料性能及可再生等特點。生物柴油制備成本中75%是原料成本，價格高是生物柴油替代燃料商品化的主要障礙，尋求廉價原料成為生物柴油替代柴油燃料能否實用化的關鍵。高酸值油脂污染大氣和環境，經常被不法商販經過簡單的脫色、脫臭、脫酸處理后重新流入市場，由于含有大量病菌及致癌物質，對公眾健康造成極大危害。然而，將這些高酸值油脂用于制備生物柴油，卻是優質的資源。如果將高酸值油脂用于生產生物柴油，既可降低生產成本，又保護了環境。

發明內容

為降低生產成本、保護環境，本發明的目的在于提供一種高酸值油脂制備生物柴油的方法和裝置，本發明通過下列技術方案實現。

一種高酸值油脂制備生物柴油的方法，經過下列各步驟：

（1）酸解反應：在高酸值油脂中加入高酸值油脂質量20～25%的酸性溶液，在70～80℃下攪拌加熱60～120分鐘，然后將混合液靜置30～60小時，下層酸液用于回收甘油，上層為脂肪酸；

（2）膜分離酯化反應：將步驟（1）得到的脂肪酸與甲醇、酸性催化劑按質量比為100︰10～15︰1～5混合，并攪拌均勻，在60～64℃下進行膜分離酯化反應，通過膜滲透得到粗產品；

（3）產品分離和甲醇回收：將步驟（2）所得的粗產品靜置、分離，得到下層為催化劑，上層為甲醇和生物柴油，對上層進行甲醇回收后即得到生物柴油。

所述步驟（1）中的高酸值油脂為地溝油、酸化油或油脂堿煉皂腳。

所述步驟（1）中的酸性溶液的質量濃度為10～30%。

所述步驟（2）中的酸性催化劑為硫酸、對甲苯磺酸或鹽酸。

所述步驟（3）中所得下層的催化劑返回步驟（2）作為酸性催化劑進行循環使用。

所述步驟（3）中回收的甲醇返回步驟（2）進行循環使用。

本發明的另一目的在于提供一種高酸值油脂制備生物柴油的裝置，包括酸解反應器1、油水分離器2、混合器3、加熱器4、膜分離酯化反應器5、計量泵8、緩沖罐10、真空泵11、甲醇回收塔12、粗產品分離器13，所述酸解反應器1底部出口與油水分離器2的進口相連通，油水分離器2的出口與混合器3的進口相連通，混合器3的出口與膜分離酯化反應器5的進口通過加熱器4和計量泵8連接，膜分離酯化反應器5與緩沖罐10和真空泵11連接，加熱器4的出口與粗產品分離器13的進口相連通，粗產品分離器13分別與混合器3和甲醇回收塔12連接。

所述酸解反應器1內部設有攪拌器和加熱裝置。

所述膜分離酯化反應器5包括親水性分離膜6、反應器內腔7、反應器外腔9，其中親水性分離膜6排放在反應器內腔7中，反應器內腔7外部設置反應器外腔9。

所述高酸值油脂制備生物柴油的裝置還包括換熱器14，換熱器14設置在混合器3與甲醇回收塔12之間。

工作時，將高酸值油脂加入酸解反應器1中，同時加入酸性溶液，在攪拌下加熱，然后將混合液轉入油水分離器2中靜置數小時，下層酸液并入至甘油回收系統，上層脂肪酸進入混合器3中，再將甲醇、酸性催化劑按比例加入混合器3中，攪拌均勻；然后啟動真空泵11和加熱器4，用計量泵8將利用加熱器4加熱好的混合原料打入膜分離酯化反應器的反應內腔7中，甲醇與脂肪酸在膜分離酯化反應器內腔7中發生酯化反應生成脂肪酸甲酯（即生物柴油）和水，反應生成的水在真空泵11作用下經親水性分離膜6滲透進入膜分離酯化反應器外腔9中，并從緩沖罐10中排出，從而打破酯化反應平衡，使得酯化反應快速向正方向進行；酸性催化劑、剩余甲醇和反應生成的生物柴油進入粗產品分離器13進行靜置、分離，下層為催化劑，將其返回混合器3中循環利用；上層為甲醇和生物柴油，通過管道將其通入甲醇回收塔12中，在甲醇回收塔12中加熱使得甲醇氣化，甲醇蒸氣通過管道經換熱器14冷凝后進入混合器3中循環利用；最后從甲醇回收塔12底部排放口收集生物柴油產品。

本發明的優點及積極效果：

（1）本發明在制備生物柴油的過程中利用膜分離將生成的水及時地分離，使得反應快速向正方向進行，提高酯化反應的轉化率。

（2）本發明在制備生物柴油結束后，將催化劑和甲醇分離并使其重新參與酯化反應，循環利用，節約了生產成本。