利用動植物脂肪酸制生物柴油的方法

2023-05-26 20:07:36

專利名稱：利用動植物脂肪酸制生物柴油的方法
技術領域：
本發明涉及是一種有機化工產品生產方法，特別涉及一種利用動植物脂肪酸制生物柴油的方法。
背景技術：
隨著我國的經濟高速發展，我國政府為減少石油進口量，大力發展替代環保可再生能源，制定一系列政策法規，2005年2月28日全國人大通過《可再生能源法》國家法律實施各級政府支持，我國的生物柴油剛剛起步，發展生物柴油我國政府十一五發展計劃中目標是2010年產量1000萬噸，在全國範圍建設一個綠色油田。現有技術利用反應釜攪拌器攪拌動物脂肪酸，制生物柴油反應時間18小時，動植物脂肪酸和甲醇摩爾比1∶6-1∶20，催化劑質量百分率1％，轉化率84％，反應時間長帶來逆反應，能耗高，轉化率低。

發明內容本發明為了彌補現有技術的不足，提供了一種急劇縮短反應時間、提高轉化率、降低成本的利用動植物脂肪酸制生物柴油的方法。
本發明是通過如下技術方案實現的一種利用動植物脂肪酸制生物柴油的方法，其特殊之處在於包括如下步驟(1)將動植物脂肪酸按計量送入超聲波反應器內，升溫50-60℃開啟真空機脫水，使原料含水量降到0.1％；甲醇和催化劑按脂肪酸數量比例送入超聲波反應器，在超聲波反應器內保持甲醇與動植物脂肪酸的摩爾比1∶1.5-6，催化劑用固體酸，催化劑質量百分率0.2-0.4％，反應溫度控制25-65℃，常壓回流反應，超聲波頻率選擇15-280KHZ，超聲波功率控制在1.5-3.5KW，反應時間為1.5小時；(2)酯化反應結束，超聲波反應器中的甲醇進入甲醇蒸餾除水塔，蒸出甲醇除水後，回流到甲醇儲罐循環使用，產出的生物柴油經離心分離機分離出生物柴油、不皂化物、催化劑，催化劑回收循環使用。
本發明的利用動植物脂肪酸制生物柴油的方法，在步驟(1)中植物脂肪酸皂化值≥170以上，植物脂肪酸與甲醇摩爾比1∶1.5，固體酸按植物脂肪酸質量百分率0.2％送入超聲波反應器，超聲波頻率分兩個階段，前一段時間30min選擇20KHZ，後段60min選擇15KHZ，超聲波功率控制在1.5KW-2.0KW。
本發明的利用動植物脂肪酸制生物柴油的方法，在步驟(1)中動物脂肪酸皂化值≥175以上，動物脂肪酸與甲醇摩爾比1∶3，固體酸按動物脂肪酸質量百分率0.4％送入反應器內，超聲波頻率選擇分三個階段，前段30min頻率選擇280KHZ，中段30min頻率選擇160KHZ，後段30min頻率選擇15KHZ，超聲波功率控制分三個階段，前30min功率控制3.5KW，中段30min功率控制2.0KW，後段30min功率控制在1.5KW。
所述催化劑固體酸為CF3SO3H、C2F2SO3H或H7[P(Mo2O7)C]·XH2O中的任意一種。
本發明生產生物柴油是利用動植物脂肪酸、低碳醇(甲醇)添加催化劑，在超聲波反應器內進行酯化反應，利用超聲波反應產生的化學效應，化學效應關鍵是空化現象，空化現象所產生的瞬間內爆有強烈振動波，產生短暫的高能環境，每毫秒時間內間隔可達2000-3000℃和1012-1013Pa大氣壓力。這些能量和壓力逐可快速打開化學鍵，促使動物脂肪酸和植物脂肪酸與甲醇快速酯化，從而急劇縮短反應時間。本項目現已達到產業化生產，年產生物柴油1萬噸。
本申請人為解決動物脂肪酸和植物脂肪酸制生物柴油問題，反應時間長，轉化率低，能源消耗高，做了大量研究開發工作，現開發出用動物脂肪酸在超聲波反應器內製生物柴油的工藝，解決這一難題。本申請人為解決這一難題，研究開發出動植物脂肪酸，利用超聲波制生物柴油工藝，動植物脂肪酸和催化劑質量百分率0.2-0.4％，反應時間從18小時縮短到1.5小時，同時反應轉化率從84％提高到99％，效率提高10多倍。
本發明無廢物排放，是綠色環保型工藝，離心機分離的生物柴油經減壓蒸餾精製產品質量優於石化柴油，能達到國際生物柴油標準。本發明縮短反應時間提高效率，降低能量消耗，是適應我國節能降耗方針，發展生物柴油，推廣制生物柴油的新工藝。
具體實施方式
實施例1利用植物脂肪酸、低碳醇(甲醇)添加催化劑，在超聲波反應器內酯化反應生成生物柴油，其植物脂肪酸AV≥170，皂化值≥170以上，將原料植物脂肪酸按計量送入超聲波反應器內，升溫50-60℃，開啟真空機脫水，使原料含水量降到0.10％以下，甲醇和催化劑按植物脂肪酸計量比例送入超聲波反應器，植物脂肪酸和甲醇的摩爾比1∶1.5，催化劑選用固體酸(CF3SO3H)，催化劑質量百分率0.2％，反應溫度控制在25-65℃，常壓回流反應，超聲波頻率選擇和功率控制分兩個階段，第一階段時間30min，超聲波頻率選擇20KHZ和功率控制2.0KW，第二階段時間60min，超聲波頻率選擇15KHZ和功率控制1.5KW，植物脂肪酸在超聲波反應器內按著超聲設置時間，超聲波頻率和超聲波功率變換進行酯化反應，酯化反應結束，超聲波反應器甲醇進入甲醇蒸餾塔進行除水，蒸出甲醇回流到甲醇儲罐循環使用，產出的生物柴油經離心機分離出不皂化物，催化劑分離出回收循環使用，本項發明工藝無廢物排放，是綠色環保型工藝，分離出的生物柴油經減壓蒸餾精製，產品質量優於石化柴油，能達到國際生物柴油標準。
實施例2利用動物脂肪酸、低碳醇(甲醇)添加催化劑，在超聲波反應器內酯化反應生成生物柴油，其動物脂肪酸AV≥175，皂化值≥175以上，動物脂肪酸與甲醇摩爾比1∶3催化劑選用固定酸(CF3SO3H)按動物脂肪酸質量百分率0.4％，送入反應器內，反應溫度控制25-65℃，常壓回流反應，超聲波頻率選擇功率控制分三個階段，第一階段30min頻率選擇280KHZ，功率控制3.5KW，第二階段30min頻率選擇160KHZ，功率控制2.0KW，第三階段30min頻率選擇15KHZ，功率控制1.5KW，原料在超聲波反應器內按著超聲波設置時間、超聲波頻率、超聲波功率變換進行酯化反應，酯化反應結束，超聲波反應器甲醇進入甲醇蒸餾除水塔，蒸出的甲醇回流到甲醇儲罐循環使用，產出的生物柴油經離心機分離出不皂化物，催化劑回收循環使用。本項發明工藝無廢物排放，是綠色環保型工藝，分離出的生物柴油經減壓蒸餾精製產品質量優於石化柴油，能達到國際生物柴油標準。
權利要求
1.一種利用動植物脂肪酸制生物柴油的方法，其特徵在於包括如下步驟(1)將動植物脂肪酸按計量送入超聲波反應器內，升溫50-60℃開啟真空機脫水，使原料含水量降到0.1％；甲醇和催化劑按脂肪酸數量比例送入超聲波反應器，在超聲波反應器內保持甲醇與動植物脂肪酸的摩爾比1∶1.5-6，催化劑用固體酸，催化劑質量百分率0.2-0.4％，反應溫度控制25-65℃，常壓回流反應，超聲波頻率選擇15-280KHZ，超聲波功率控制在1.5-3.5KW，反應時間為1.5小時；(2)酯化反應結束，超聲波反應器中的甲醇進入甲醇蒸餾除水塔，蒸出甲醇除水後，回流到甲醇儲罐循環使用，產出的生物柴油經離心分離機分離出生物柴油、不皂化物、催化劑，催化劑回收循環使用。
2.根據權利要求1所述利用動植物脂肪酸制生物柴油的方法，其特徵在於在步驟(1)中植物脂肪酸皂化值≥170以上，植物脂肪酸與甲醇摩爾比1∶1.5，固體酸按植物脂肪酸質量百分率0.2％送入超聲波反應器，超聲波頻率分兩個階段，前一段時間30min選擇20KHZ，後段60min選擇15KHZ，超聲波功率控制在1.5KW-2.0KW。
3.根據權利要求1所述利用動植物脂肪酸制生物柴油的方法，其特徵在於在步驟(1)中動物脂肪酸皂化值≥175以上，動物脂肪酸與甲醇摩爾比1∶3，固體酸按動物脂肪酸質量百分率0.4％送入反應器內，超聲波頻率選擇分三個階段，前段30min頻率選擇280KHZ，中段30min頻率選擇160KHZ，後段30min頻率選擇15KHZ，超聲波功率控制分三個階段，前30min功率控制3.5KW，中段30min功率控制2.0KW，後段30min功率控制在1.5KW。
4.根據權利要求1所述利用動植物脂肪酸制生物柴油的方法，其特徵在於所述催化劑固體酸為CF3SO3H、C2F2SO3H或H7[P(Mo2O7)C]·XH2O中的任意一種。
全文摘要
本發明公開了一種有機化工產品生產方法，特別公開了一種利用動植物脂肪酸制生物柴油的方法。該利用動植物脂肪酸制生物柴油的方法，其特殊之處在於包括如下步驟(1)將動植物脂肪酸按計量送入超聲波反應器內，甲醇和催化劑按脂肪酸數量比例送入超聲波反應器，保持甲醇與動植物脂肪酸的摩爾比1∶1.5－6，催化劑用固體酸，反應時間為1.5小時；(2)酯化反應結束，超聲波反應器中的甲醇進入甲醇蒸餾除水塔，產出的生物柴油經離心分離機分離出生物柴油、催化劑，催化劑回收循環使用。本發明縮短反應時間提高效率，降低能量消耗，是適應我國節能降耗方針，發展生物柴油，推廣制生物柴油的新工藝。
文檔編號C10G3/00GK101024777SQ200710013848
公開日2007年8月29日 申請日期2007年3月26日 優先權日2007年3月26日
發明者郭繼波 申請人:郭繼波