[發明專利]一種廢棄食用油脂制備脂肪酸甲酯的方法

在審

• 申請號: 201210580909.X
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103013681A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 姚志龍;孔蓉;馬瑩;孫培永
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: C11C3/04
• 分類號: C11C3/04;C11C3/10
• 代理公司: 小松專利事務所 11132
• 代理人: 陳祚齡

技術領域

本發明涉及利用廢棄食用油脂制備脂肪酸甲酯的方法。特別是以廢棄食用油脂（地溝油、酸化油）為原料，采用氣提不使用酸催化劑合成肪酸甲酯的工藝方法。

背景技術

廢棄食用油脂是指人類在食用天然植物油和動物脂肪及油脂深加工過程中產生的一系列失去食用價值的油脂廢棄物，也俗稱為地溝油和酸化油。據專家計算，這些廢棄食用油脂的量約占食用油消費總量的20-30%。以我國年均消費食用油量2100萬噸計，則每年產生廢油400-800萬噸。能夠收集起來作為資源的廢棄油脂的量在400萬噸左右。廢棄油脂中含大量有機物，具有污染和回收利用雙重性。這是一筆很重要的替代石油資源。

目前，我國廢棄食用油脂沒有得到合理利用。相反，廢棄食用油脂已成為一種環境污染物，并沖擊食品安全。在全球面臨能源危機及環境污染日益嚴重的情況下，對廢棄食用油脂進行合理回收利用，替代石油資源作為脂肪酸甲酯作為化工原料，實現變廢為寶，對于改善生態環境、緩解能源危機、促進經濟可持續發展等方面將起到推動作用。

目前利用廢棄食用油脂制備脂肪酸甲酯（生物柴油）的方法是：首先對廢棄食用油脂進行脫膠、脫色預處理，然后以硫酸為催化劑，采用釜式反應進行甲酯化反應，再對反應產物進行分子蒸餾獲得脂肪酸甲酯。硫酸作為催化劑不僅腐蝕反應設備，而且產品需經水洗脫除硫酸，產生大量廢水污染環境。針對這種狀況，科技工作者進行了新技術的探索，如專利CN101338216A中報道了以固體超強酸ZrO₂-TiO₂/SO₄^2-為催化劑，在醇油摩爾比為16：1、溫度70-95℃的條件下，對酸化油進行甲酯化反應制備脂肪酸甲酯，在釜式反應器中反應4-8小時。專利CN101338214A中則以強酸性陽離子交換樹脂A-15和固體雜多酸H₃PO₄.12WO₃.XH₂O為催化劑，對經脫膠質和脫色處理后的酸化油在釜式反應器中進行甲酯化反應，然后減壓蒸餾獲得脂肪酸甲酯。上述兩種方法，雖避免了硫酸等液體酸催化劑對反應設備的釜式和水洗脫除作為催化劑液體酸的過程，但存在原料需要預處理、反應醇油比大、工藝流程長、能耗高等缺點；另外脂肪酸與甲醇進行酯化反應生成脂肪酸甲酯的同時會生成一份子水，水和酸性催化劑同時存在于反應體系中，脂肪酸甲酯又會水解為脂肪酸，導致反應產物脂肪酸甲酯單程收率低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以甘油代替甲醇，不添加任何酸催化劑，惰性氣體氣提脫水直接酯化降酸、脫臭的廢棄油脂制備脂肪酸甲酯工藝。其特點原料無需預處理，在反應同時將反應生成水帶出反應體系，提高反應產物脂肪酸甲酯收率，且無廢水和廢氣排放的清潔生產方法。

本發明具體內容為：廢棄食用油脂（酸值30-160mgKOH/g）與按脂肪酸摩爾比為1:1-2的甘油混合加入反應釜，并按10ml/min速度向物料體系中通入氮氣，在反應溫度140-200℃、反應釜真空壓力為30-50KPa的條件下，反應1-4小時；一般反應后油脂酸值由30-160mgKOH/g降至3.0mgKOH/g以下；由于在酯化反應采用高沸點甘油代替甲醇，在通入惰性氣體氮氣和負壓條件下反應，反應原料中的游離水（一般廢棄油脂水占原料油質量分數的0.5-4%）和反應生成的水與廢棄油脂的臭味由氣提氣體移出反應體系，從而消除了反應生成水對目標產物脂肪酸甲酯的水解，提高目標產品收率；酯化反過程中氣提氣體中含臭味有機物通入鍋爐，作為鍋爐燃燒空氣補充，并消除臭味有機物對空氣的污染；酯化反應后物料采用傳統堿催化酯交換反應制備脂肪酸甲酯，由于采用無酸催化廢棄食用油脂直接酯化工藝，脂肪酸轉化率高，廢棄油脂中脂肪酸量低，堿催化酯交換反應完全。

與現有技術相比，本發明具有以下優勢：

1、廢棄食用油脂無需脫磷脂、脫膠質預處理，簡化工藝流程；

2、以高沸點甘油代替甲醇，消除原料甲醇損失；

3、反應同時脫除反應生成水，脂肪酸轉化率高，提高脂肪酸甲酯收率；

4、酯化反應同時脫除廢棄油脂的微量臭味有機物，消除廢氣排放。

具體實施方式

下面的實例將對本發明提供的方法予以進一步說明，但并不因此限制本發明。

試驗原料：廢棄食用油脂由湖南綠源生物能源有限公司提供，酸值155mgKOH/g餐飲業廢油由湖南綠源生物能源有限公司提供，酸值96mgKOH/g。

實施例1