[發(fā)明專利]一種地溝油超高連續(xù)預(yù)酯化方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811072031.2
• 申請(qǐng)日: 2018-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN109022160A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李學(xué)兵;王忠;李青洋;林冠楠;孫強(qiáng);崔孟濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所
• 主分類號(hào): C11C3/06
• 分類號(hào): C11C3/06
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 李穎

本發(fā)明屬于可再生能源領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種地溝油超高連續(xù)預(yù)酯化方法及裝備。將經(jīng)前處理的地溝油與甘油在無(wú)催化劑、無(wú)氧條件下超高連續(xù)性反應(yīng)，進(jìn)而使得地溝油得以超高連續(xù)預(yù)酯化。本發(fā)明處理方法不僅無(wú)催化劑使用，省去催化劑的分離操作，高溫除水，提高反應(yīng)效率，而且超高的連續(xù)性，生產(chǎn)能力高，更易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；本發(fā)明簡(jiǎn)化了操作流程，避免設(shè)備腐蝕、產(chǎn)物單一易于后續(xù)反應(yīng)的控制，綠色環(huán)保，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

技術(shù)領(lǐng)域本

本發(fā)明屬于可再生能源領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種地溝油超高連續(xù)預(yù)酯化方法及裝置。

背景技術(shù)

地溝油是各種廢油脂的統(tǒng)稱，其品質(zhì)極差，有毒有害成分嚴(yán)重超標(biāo)，直接排放造成環(huán)境污染；長(zhǎng)期攝入引起食物中毒、誘發(fā)疾病、甚至致癌。若作為資源回收再利用，地溝油經(jīng)轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)可合成生物柴油。然而地溝油中含有的大量的游離脂肪酸(通常以酸值作為衡量標(biāo)準(zhǔn))且含量范圍波動(dòng)極大(20～180mgKOH/g)，會(huì)與催化甘油酯發(fā)生轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)制備甲酯NaOH、KOH等堿性催化劑產(chǎn)生皂化反應(yīng)，因此無(wú)法直接利用一步堿催化法直接制備生物柴油脂肪酸甲酯，這也是為何地溝油等低品位油脂原料制備生物柴油過(guò)程要遠(yuǎn)遠(yuǎn)復(fù)雜于植物毛油等高品位油脂原料(酸值≤4mgKOH/g)的最主要原因。因此，在利用地溝油、酸化油等廢棄油脂原理制備生物柴油過(guò)程中，如何脫除油脂原料中的游離脂肪酸是制備過(guò)程中的難點(diǎn)和工藝技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)。

目前傳統(tǒng)的酯化脫酸工藝技術(shù)是采用硫酸催化游離脂肪酸與甲醇發(fā)生酯化反應(yīng)進(jìn)而降低原料的酸值，使其達(dá)到堿催化轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)的工藝要求。但酸催化酯化反應(yīng)存在著以下主要問題：醇用量大，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)；濃硫酸會(huì)對(duì)油脂產(chǎn)生碳化作用，使得生物柴油產(chǎn)品色澤變差，影響產(chǎn)品品質(zhì)；對(duì)設(shè)備存在腐蝕作用，不能使用常規(guī)的不銹鋼反應(yīng)容器；催化反應(yīng)的專一性差，在催化甲醇與脂肪酸的酯化反應(yīng)的同時(shí)，還催化甘油酯的水解反應(yīng)，使得第二步堿催化轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)過(guò)程中工藝參數(shù)確定困難；產(chǎn)生大量的酸性廢水；反應(yīng)后需采用靜置分離硫酸并需大量水洗至中性才能進(jìn)行下一步堿催化轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)。最為關(guān)鍵的是，酸催化酯化反應(yīng)過(guò)程中難以除去反應(yīng)體系中酯化反應(yīng)生成的水，導(dǎo)致反應(yīng)平衡很難向右移動(dòng)，同時(shí)還發(fā)生水解等副反應(yīng)。因此急需一種能夠利用地溝油進(jìn)行連續(xù)轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)可合成生物柴油的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種地溝油超高連續(xù)預(yù)酯化方法及裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案為：

一種地溝油超高連續(xù)預(yù)酯化裝置，裝置為一體動(dòng)態(tài)反應(yīng)器，反應(yīng)器頂部設(shè)有進(jìn)料口(1)、帶水氣體進(jìn)口(3)和帶水氣體出口，底部設(shè)有出料口(2)，兩側(cè)分別設(shè)有導(dǎo)熱油進(jìn)口(5)和導(dǎo)熱油出口(6)；所述帶水氣體出口與收集裝置(10)的一端相連，另一端與冷卻裝置(9)的一端相連，冷凝裝置另一端為抽真空出口。

所述導(dǎo)熱油進(jìn)口(5)和導(dǎo)熱油出口(6)設(shè)于反應(yīng)器兩側(cè)，進(jìn)口設(shè)于底部。

所述反應(yīng)器(7)上部插設(shè)有熱電偶(8)。

一種利用裝置對(duì)地溝油超高連續(xù)預(yù)酯化的方法，將經(jīng)前處理的地溝油與甘油在無(wú)催化劑、無(wú)氧條件下超高連續(xù)性反應(yīng)，進(jìn)而使得地溝油得以超高連續(xù)預(yù)酯化。

預(yù)酯化反應(yīng)的目的是使油脂原料中游離脂肪酸與甘油反應(yīng)生成相應(yīng)的甘油酯混合物，以達(dá)到轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)對(duì)原料油酸值的要求。預(yù)酯化反應(yīng)方程式如下：

(注：R,R₁,R₂,R₃＝C₁₅H₃₁,C₁₇H₃₅,C₁₇H₃₃,C₁₇H₃₁,...，其中R₁,R₂,R₃三者可能相同或不同。)