氣相甲醇催化酯化醇解製備生物柴油工藝的製作方法
2023-05-20 08:06:11 2
專利名稱：氣相甲醇催化酯化醇解製備生物柴油工藝的製作方法
氣相甲醇催化酯化醇解製備生物柴油工藝
技術領域：
本發明涉及一種製備生物柴油工藝，特別涉及氣相甲醇催化酯化醇解製備生物柴油工藝。
背景技術：
生物柴油是清潔的可再生能源，它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黃連木等油料林木果實、工程微藻等油料水生植物以及動物油脂、廢餐飲油等為原料製成的液體燃料，是優質的石油柴油代用品。生物柴油是典型「綠色能源」，大力發展生物柴油對經濟可持續發展，推進能源替代，減輕環境壓力，控制城市大氣汙染具有重要的戰略意義。生物柴油與化石柴油相比具有以下特點(1)具有優良的環保特性，生物柴油和化石柴油相比含硫量低，使用後可使二氧化硫和硫化物排放大大減少；(2)低溫啟動性能； 生物柴油的潤滑性能比化石柴油好；(4)具有良好的安全性能；(5)具有優良的燃燒性能；(6)具有可再生性，生物柴油是一種可再生能源，其資源不會像石油、煤炭那樣會枯竭；
(7)可降解性生物柴油具有良好的生物降解性，在環境中容易被微生物分解利用等。因而生物柴油是一種真正的綠色柴油。生物柴油的主要製備方法有直接使用混合法、微乳法、熱裂解法以及酯交換法，前三種方法都存在各種的問題，而酯交換法主要通過酯基轉移作用將高粘度的植物油或動物油脂轉化成低粘度的脂肪酸酯，採用酯交換法製備出的生物柴油具有粘度低、無需消耗大量的能量等顯著優點，油脂直接通甲醇進行酯交換是美國和歐洲使用的生物柴油的標準生產方法。生物柴油化學法製取目前通常採用酸鹼兩步法，兩步法工藝分為預酯化和酯交換兩個階段，國內原料油廢油質量不一，質量指標不穩定，應先將廢油通過酸催化預酯化至酸值小於2mgK0H/g後再降低溫度鹼中和後再進行鹼催化酯交換反應，該製取過程需酯化與酯交換分段進行反應，預酯化所需時間約6-8小時，酯交換所需時間約6小時，其中在預酯化和酯交換之間還有一個升溫和降溫的過程，至少需要2小時，整個過程反應時間至少需要10-16小時，因此兩步法耗時長；另外，未參與反應的甲醇和水蒸氣直接冷凝後存儲為稀甲醇，稀甲醇加熱進入甲醇提純系統進行提純，提純後的濃甲醇再冷凝進行存儲，而濃甲醇在使用時還需要再升溫才能成為氣相通入酯化反應釜進行反應。中間的冷凝和加熱過程消耗熱能過大，而且甲醇由於沸點低，甲醇的自然損耗也較大；並且，兩段反應的操作條件需切換，即酸與鹼的環境變化，反應溫度相差30度，這就造因此中間環節中和、洗滌工序繁多，產品損失大，製造成本高，也浪費了降溫時的熱能。
發明內容本發明要解決的技術問題，在於提供一種氣相甲醇催化酯化醇解製備生物柴油工藝，能夠解決現有技術耗時長、原料損耗大、製造成本高等問題。本發明是這樣實現的
一種氣相甲醇催化酯化醇解製備生物柴油工藝，所述工藝是將油脂投入反應釜中，升溫後，加入油脂重量1%的催化劑，再通入汽化甲醇，進行化學反應；收集稀甲醇水，精餾後繼續循環通入反應釜中；靜置後分離出反應釜底部的催化劑和甘油混合物，得到的粗品生物柴油，經過中和、真空蒸餾，最後獲得成品生物柴油，真空蒸餾的殘渣為植物浙青。進一步地，具體工藝如下步驟10、將油脂投入反應釜中，升溫至90°C ；步驟20、投入佔油脂重量1%的催化劑，攪拌均勻；步驟30、繼續升高溫度至100°C，開啟甲醇汽化器，反應釜持續攪拌並從底部即油脂底部吹入汽化甲醇，控制汽化甲醇每小時的進料量為油脂重量的10%，反應的同時收集反應釜上部的稀甲醇水送入甲醇精餾塔，稀甲醇水經精餾後，再次從反應釜底部通入；步驟40、反應釜溫度控制在100-120°C，反應4-6小時後即酸值降至2. 0mgK0H/g 以下、轉化率大於95%，停止攪拌；步驟50、沉澱30分鐘後，分離出反應釜底部酸渣與甘油混合物；步驟60、往反應釜中加入濃度為10%的氫氧化鈉溶液對粗品生物柴油進行脫醇中和，至PH值為6. 5-7. 5 ；步驟70、將中和後的粗品生物柴油進行真空蒸餾，在IO-IOOPa真空狀態下收集13(Tl80°C的成品生物柴油，真空蒸餾的殘渣為植物浙青。進一步地，所述催化劑為路易斯酸催化劑。進一步地，所述路易斯酸催化劑為氯化鋁、氯化鐵和氯化稀土混合物催化劑。進一步地，所述油脂為地溝油、動植物油、植物油下腳料、回收廢油、酸化油中的一種或幾種的混合物。本發明具有如下優點第一、縮短了反應時間，本發明採用氯化鋁、氯化鐵和氯化稀土混合物催化劑催化酯化酯交換反應，只有一步反應，所需時間縮短為4-6小時，中間無需降溫再升溫等過程，省去了大量中間環節，大大節約了時間和能耗，提高了設備利用效率和同等時間內的產量。第二、本發明中未參與反應多餘的甲醇氣體和水蒸氣即稀甲醇水從反應釜上部直接進入甲醇提純系統進行提純，提純後得到的濃甲醇不需冷凝直接再次通入酯化反應釜進行反應，大大節約了冷凝和升溫過程中的能耗，並且也大大降低了甲醇因自然揮發而造成的損耗，本發明工藝降低了製備過程中的能耗和物料使用量，進而大大降低了生產成本，提高了收益。
具體實施方式本發明涉及一種氣相甲醇催化酯化醇解製備生物柴油工藝，所述工藝是將油脂投入反應釜中，升溫後，加入油脂重量1%的催化劑，再通入汽化甲醇，進行化學反應；收集稀甲醇水，精餾後繼續循環通入反應釜中；靜置後分離出反應釜底部的催化劑和甘油混合物，得到的粗品生物柴油，經過中和、真空蒸餾，最後獲得成品生物柴油，真空蒸餾的殘渣為植物浙青。具體工藝如下步驟10、將油脂投入反應釜中，升溫至90°C ；
步驟20、投入佔油脂重量1%的催化劑，攪拌均勻；步驟30、繼續升高溫度至100°C，開啟甲醇汽化器，反應釜持續攪拌並從底部即油脂底部吹入汽化甲醇，控制汽化甲醇每小時的進料量為油脂重量的10%，反應的同時收集反應釜上部的稀甲醇水送入甲醇精餾塔，稀甲醇水經精餾後，再次從反應釜底部通入；步驟40、反應釜溫度控制在100-120°C，反應4_6小時後即酸值降至2. 0mgK0H/g以下、轉化率大於95%，停止攪拌；步驟50、沉澱30分鐘後，分離出反應釜底部酸渣與甘油混合物；步驟60、往反應釜中加入濃度為10%的氫氧化鈉溶液對粗品生物柴油進行脫醇中和，至PH值為6. 5-7. 5 ；步驟70、將中和後的粗品生物柴油進行真空蒸餾，在IO-IOOPa真空狀態下收集 13(T18(TC的成品生物柴油，真空蒸餾的殘渣為植物浙青。所述催化劑為路易斯酸催化劑；所述路易斯酸催化劑為氯化鋁、氯化鐵和氯化稀土混合物催化劑；所述油脂為地溝油、動植物油、植物油下腳料、回收廢油、酸化油中的一種或幾種的混合物。下面結合實施例對本發明作進一步的說明。實施例I步驟10、將2000千克地溝油投入反應釜中，升溫至90°C ；步驟20、加入20千克氯化鋁、氯化鐵和氯化稀土混合催化劑，攪拌均勻；步驟30、繼續升高溫度至100°C，開啟甲醇汽化器，反應釜持續攪拌並從底部即油脂底部吹入汽化甲醇，控制汽化甲醇的進料量為200升/小時，反應的同時收集反應釜上部的稀甲醇水送入甲醇精餾塔，稀甲醇水經精餾後，再次從反應釜底部通入；步驟40、反應釜溫度控制在100_120°C，反應3小時後，停止攪拌；步驟50、沉澱30分鐘後，分離出反應釜底部酸渣與甘油混合物；步驟60、往反應釜中加入40千克濃度為10%的氫氧化鈉溶液對粗品生物柴油進行脫醇中和，至PH值為6. 5-7. 5 ；步驟70、將中和後的粗品生物柴油進行真空蒸餾，在IO-IOOPa真空狀態下收集13(Tl80°C的成品生物柴油，真空蒸餾的殘渣為植物浙青。結果獲得1750千克的生物柴油。表一
權利要求
1.一種氣相甲醇催化酯化醇解製備生物柴油工藝，其特徵在於所述工藝是將油脂投入反應釜中，升溫後，加入油脂重量1%的催化劑，再通入汽化甲醇，進行化學反應；收集稀甲醇水，精餾後繼續循環通入反應釜中；靜置後分離出反應釜底部的催化劑和甘油混合物，得到的粗品生物柴油，經過中和、真空蒸餾，最後獲得成品生物柴油，真空蒸餾的殘渣為植物浙青。
2.根據權利要求I所述的氣相甲醇催化酯化醇解製備生物柴油工藝，其特徵在於具體工藝如下 步驟10、將油脂投入反應釜中，升溫至90°C ； 步驟20、投入佔油脂重量1%的催化劑，攪拌均勻； 步驟30、繼續升高溫度至100°C，開啟甲醇汽化器，反應釜持續攪拌並從底部即油脂底部吹入汽化甲醇，控制汽化甲醇每小時的進料量為油脂重量的10%，反應的同時收集反應釜上部的稀甲醇水送入甲醇精餾塔，稀甲醇水經精餾後，再次從反應釜底部通入； 步驟40、反應釜溫度控制在100-120°C，反應2-4小時後即酸值降至2. OmgKOH/g以下、轉化率大於95%，停止攪拌； 步驟50、沉澱20-30分鐘後，分離出反應釜底部酸渣與甘油混合物； 步驟60、往反應釜中加入濃度為10%的氫氧化鈉溶液對粗品生物柴油進行脫醇中和，至 PH 值為 6. 5-7. 5 ； 步驟70、將中和後的粗品生物柴油進行真空蒸餾，在IO-IOOPa真空狀態下收集13(Tl80°C的成品生物柴油，真空蒸餾的殘渣為植物浙青。
3.根據權利要求I或2所述的氣相甲醇催化酯化醇解製備生物柴油工藝，其特徵在於所述催化劑為路易斯酸催化劑。
4.根據權利要求3所述的氣相甲醇催化酯化醇解製備生物柴油工藝，其特徵在於所述路易斯酸催化劑為氯化鋁、氯化鐵和氯化稀土混合物催化劑。
5.根據權利要求I所述的氣相甲醇催化酯化醇解製備生物柴油工藝，其特徵在於所述油脂為地溝油、動植物油、植物油下腳料、回收廢油、酸化油中的一種或幾種的混合物。
全文摘要
本發明提供一種氣相甲醇催化酯化醇解製備生物柴油工藝，其特徵在於所述工藝是將油脂投入反應釜中，升溫後，加入油脂重量1%的催化劑，再通入汽化甲醇，進行化學反應；收集稀甲醇水，精餾後繼續循環通入反應釜中；靜置後分離出反應釜底部的催化劑和甘油混合物，得到的粗品生物柴油，經過中和、真空蒸餾，最後獲得成品生物柴油，真空蒸餾的殘渣為植物瀝青。本發明能夠解決現有工藝耗時長、原料損耗大、製造成本高等問題。
文檔編號C11C3/00GK102703223SQ201210175959
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月31日 優先權日2012年5月31日
發明者孫志勇, 張雄枝, 羅錦鴻, 翁震, 陳捷 申請人:源華能源科技(福建)有限公司