[發明專利]一種生物柴油的制備方法

無效

• 申請號: 201410523828.5
• 申請日: 2014-10-08
• 公開（公告）號: CN104232320A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 李彥峰;資燕;李嘉錫
• 申請（專利權）人: 佛山市天晟隆油脂化工有限公司
• 主分類號: C11C3/00
• 分類號: C11C3/00;C11C3/10;C11C1/08;C10L1/02
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技術領域

本發明涉及生物質能源技術領域，特別涉及一種生物柴油的制備方法。

背景技術

隨著人們對環境問題的日益關注和石油價格的不斷上漲，生物柴油，作為綠色可再生能源，成為石化柴油的重要替代燃料。酯交換法是應用最廣泛的生物柴油生產方法，即動植物油脂與低級醇(如甲醇或乙醇)通過酯交換反應得到脂肪酸低級醇酯。由于甲醇的反應活性高，價格便宜，所以最典型的生物柴油是脂肪酸甲酯。

油脂，即三脂肪酸甘油酯，與低級醇進行酯交換反應，依次轉化為二脂肪酸甘油酯、單脂肪酸甘油酯，最后得到脂肪酸低級醇酯和甘油。由于甘油酯與低級醇的酯交換反應為可逆反應，脂肪酸低級醇酯的產率受熱力學平衡限制，隨著油脂轉化率的提高，實現單位轉化率的成本不斷增加。然而，作為發動機燃料使用的生物柴油，對未轉化的油脂和各中間產物的濃度，有嚴格的限制，例如，歐洲標準EN14214要求：單脂肪酸甘油酯、二脂肪酸甘油酯和三脂肪酸甘油酯在產品中的質量濃度應分別小于0.8％、0.2％和0.2％。而在反應后的混合物中，單脂肪酸甘油酯的質量濃度約為1-15％。因此如何制備出足夠純度的脂肪酸低級醇酯，得到符合標準的生物柴油產品，是本領域技術人員共同面臨的難題。

CN1141993C公開了超臨界條件下合成脂肪酸酯的方法，該方法不使用催化劑，對油脂原料要求較低，反應時間短(只需要幾分鐘)，后處理簡單，工藝簡化，同時，副產物甘油濃度高，幾乎無污染排放。但是，該工藝反應條件苛刻，壓力大(10-25MPa)，反應溫度高(350-400℃)，使得該工藝投資增加，在應用上受到限制。

CN101070480A描述的工藝是油脂與醇經過酯交換后，蒸去醇，分離甘油，然后減壓精餾提純，得到濃度達到99.0％的脂肪酸低級醇酯。由于脂肪酸低級醇酯的沸點較高，約250-400℃，對精餾條件要求較高。

US5,908,946公開了脂肪酸低級醇酯的制備工藝，該工藝使用具有尖晶石結構的鋅鋁復合氧化物催化劑，在較高的溫度(200-250℃)和壓力(小于10MPa)下，采用兩段固定床反應，油脂轉化率接近100％。與液堿催化工藝相比，盡管反應溫度和壓力較高，但是后處理中無需酸堿中和，產品純化步驟顯著簡化，甲酯產率接近理論值，同時，甘油質量濃度達到98％。但是該工藝依然存在不足。首先是催化劑制備過程復雜，能耗較高，同時需要處理廢水、廢氣等。而且，在生物柴油生產工藝中，催化劑的填裝、失活和廢棄，都會帶來新的問題。更為重要的是，在相對苛刻的反應條件下，油脂經過兩段反應，中間需要降低溫度，然后再升溫加壓反應，實現最后約10％的產率，這使得該工藝的設備投資及能耗都較高。

CN101012392A公開了一種除去生物柴油中皂和甘油的方法。對于低溫、堿催化酯交換法得到的粗生物柴油，使用陶瓷膜微濾粗生物柴油，來實現分離皂和甘油。

發明內容

本發明針對目前生物柴油生產中存在的問題，提供一種生物柴油的制備方法。

本發明提供的一種生物柴油的制備方法，包括：

一種生物柴油的制備方法，包括：

1)將油脂、脂肪醇和固體堿同時加入反應釜中進行酯交換，其中固體堿為油脂質量的1-4%，水浴加熱使反應釜的反應溫度保持在50-80℃，壓力2-6MPa，脂肪醇與油脂的摩爾比8-15∶1，反應液體積空速為0.3-4/h；

2)在反應后的混合物置于錐形的蒸餾罐中?,中蒸出脂肪醇，分離甘油；

3)在步驟2)得到的混合物中加入一種或多種非離子表面活性劑作為助濾劑，通過陶瓷膜分離單脂肪酸甘油酯，得到高純度生物柴油，其中所述非離子表面活性劑的親水親油平衡值為3-25，非離子表面活性劑用量為步驟2)得到的混合物質量的0.1-10％，其中所述陶瓷膜的支撐材料是陶瓷，膜層材料是選自無機碳膜、氧化鋁或氧化鈦的無機膜，陶瓷膜孔徑為0.02-1.4μm，所述膜分離操作在10-120℃的溫度下，跨膜壓差0.08-0.5MPa的條件下進行。

其中反應條件是：溫度為60-65℃，壓力為2-5MPa，脂肪醇與油脂的摩爾比10-11∶1，反應體積空速為0.8-3/h。

其中所述非離子表面活性劑為聚氧乙烯型、聚醚型和/或多元醇型非離子表面活性劑。

其中所述非離子表面活性劑選自脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、失水山梨醇酯和蔗糖酯非離子表面活性劑中的一種或幾種。

其中表面活性劑用量應為步驟2)得到的混合物質量的0.5-6％。

在60-70℃溫度下，跨膜壓差0.1-0.3MPa的條件下進行膜分離操作。