一種生物柴油的自催化酯化、酯交換的生產方法

2023-07-31 17:26:01

專利名稱：一種生物柴油的自催化酯化、酯交換的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種生物柴油的生產方法，更具體地說涉及一種生物柴油的自催化酯 化、酯交換的生產方法。
背景技術：
生物柴油是利用動、植物油脂與低相對分子質量醇類(例如甲醇、乙醇等)進行 酯交換反應而得到的脂肪酸酯混合物，如脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯、脂肪酸丙酯等。它是一 種環境友好燃料，與柴油相比有如下優點(1)原料來自可再生的動、植物油脂或廢棄的油 月旨，可以減少對石油的依賴；⑵具有優良的環保特性。尾氣中毒物、顆粒物和CO2和CO的 排放量，大約分別是普通柴油的10%、20%和10%，SO2和硫化物的排放量低，也不會釋放 聚合芳烴或其他致癌物質；(3)可生物降解。排放到環境中不會對環境造成嚴重汙染；(4) 具有較好的低溫發動機啟動性能。(5)具有較好的潤滑性能。生物柴油的粘度比一般柴油 的粘度高，略高的粘度在不影響燃油霧化的情況下更容易在汽缸內壁形成一層油膜，從而 可提高運動機件的潤滑性；(6)具有較好的安全性能和燃燒性能。生物柴油閃點高，易於運 輸、儲存和使用。生物柴油十六烷值高，其燃燒性優於普通柴油，並且燃燒殘留物呈微酸性， 使催化劑和發動機油的使用壽命加長。(7)生物柴油可作為柴油的添加劑。生物柴油的主要生產方法是酯交換法，也是世界各國研究者重點研究的方法。酯 交換法主要包括酸、鹼催化法，生物酶催化法，超臨界法，金屬催化法等方法。酸催化法主 要是以硫酸、磺酸等無機酸作為催化劑，該方法能得到較高的轉化率，但是耗時，對生產過 程中產生水的含量有一定的要求，防止酸對發動機的金屬零件的腐蝕。鹼催化法主要是以 NaOH.KOH等強鹼作催化劑，利用酯交換反應製備生物柴油。生物酶催化法是以微生物脂肪 酶作為催化劑進行酯交換反應，該方法克服了化學反應選擇性差、副產物和雜質多、難處理 等缺點。超臨界法是利用動、植物油脂與超臨界醇類發生酯交換反應，該方法無需催化劑， 反應時間短，後處理簡單，但是該方法操作條件比較苛刻，要求較高的反應溫度和壓力，對 設備的要求也很高，不適宜大規模生產。金屬催化劑法是以金屬絡合物作為催化劑，克服了 酸催化法腐蝕金屬器件和鹼催化法發生乳化作用的缺點。因此需要開發一種簡單的新型生 產方法以解決上述現有技術中存在的不足。

發明內容
本發明解決了上述現有技術中存在的不足和問題，提供了一種生物柴油的自催化 酯化、酯交換的生產方法。該方法利用植物油浙青、酸化油、單酸、中性油、地溝油等廢棄的 酸性油脂為原料勾兌成一定酸性的油，在一定條件下與低碳醇反應，利用油脂的酸性為催 化劑，產生自催化反應，工藝簡單，產品純度高，成本低。本發明是通過以下技術方案實現的本發明的生物柴油的自催化酯化、酯交換的生產方法，其包括以下步驟將酸值為50 200mgK0H/g的原料油和醇按比例投入高壓釜中，在3 IOMPa壓力和為200 280°C溫度條件下反應9 28小時，即製得生物柴油產品，在這個酸值範圍其 反應時可產生自催化作用，不用外加催化劑。本發明的生物柴油的自催化酯化、酯交換的生產方法，其進一步的技術方案是 所述的原料油為植物油浙青、酸化油、單酸、中性油、地溝油中的一種或其組合，其酸值為 70 192mgK0H/g。
本發明的生物柴油的自催化酯化、酯交換的生產方法，其進一步的技術方案還可 以是所述的原料油與醇的質量配比為1 1 5 2，上述方法中所述的醇優選為低碳醇； 再進一步的技術方案是所述的所述的低碳醇優選為甲醇、乙醇、丙醇和異丙醇。本發明的生物柴油的自催化酯化、酯交換的生產方法，其進一步的技術方案還可 以是所述的反應時間為10 24小時。與現有技術相比本發明具有以下有益效果本發明的方法可以利用植物油浙青、酸化油、單酸、中性油、地溝油等廢棄的酸性 油脂為原料，將其勾兌成一定酸性的油，然後與低碳醇進行反應，直接利用油脂的酸性為催 化劑，產生自催化反應，工藝簡單條件溫和，製備的產品純度高，成本低。
具體實施例方式以下通過具體實施例說明本發明，但本發明並不僅僅限定於這些實施例。實施例1將酸值為130. 5mgK0H/g的酸化油和甲醇以質量比3 2投入高壓釜中，在壓力 4MPa，溫度220°C下反應18h，製得生物柴油，其轉化率為96. 1%。實施例2將酸值為70. 2.mgK0H/g的地溝油和乙醇以質量比3 2投入高壓釜中，在壓力 5MPa，溫度235°C下反應10h，轉化率為93.8%。實施例3將酸值為180. 0mgK0H/g的中性油及單酸的混合物和甲醇以質量比5 2投入高 壓釜中，在壓力6MPa，溫度245°C下反應22h，轉化率為96. 5%。實施例4將酸值為100.8mgK0H/g的植物油浙青和甲醇以質量比3 2. 5投入高壓釜中，在 壓力4MPa，溫度260°C下反應12h，轉化率為95. 9%。實施例5將酸值為150. 6mgK0H/g的單酸和甲醇以質量比3 3的反應物投入高壓釜中，在 壓力4MPa，溫度250°C下反應18h，轉化率為96. 2%。實施例6將酸值為192. 0mgK0H/g的黑脂酸和甲醇以質量比3 3的反應物投入高壓釜中， 在壓力7MPa，溫度260°C下反應24h，轉化率為97. 6%。
權利要求
一種生物柴油的自催化酯化、酯交換的生產方法，其特徵在於包括以下步驟將酸值為50～200mgKOH/g的原料油和醇按比例投入高壓釜中，在3～10MPa壓力和為200～280℃溫度條件下反應9～28小時，即製得生物柴油產品。
2.根據權利要求1所述的生物柴油的自催化酯化、酯交換的生產方法，其特徵在於 所述的原料油為植物油浙青、酸化油、單酸、中性油、地溝油中的一種或其組合，其酸值為 70 192mgKOH/g。
3.根據權利要求1所述的生物柴油的自催化酯化、酯交換的生產方法，其特徵在於所 述的原料油與醇的質量配比為1 1 5 2。
4.根據權利要求1或3所述的生物柴油的自催化酯化、酯交換的生產方法，其特徵在於 所述的醇為低碳醇。
5.根據權利要求4所述的生物柴油的自催化酯化、酯交換的生產方法，其特徵在於所 述的低碳醇為甲醇、乙醇、丙醇或異丙醇。
6.根據權利要求1所述的生物柴油的自催化酯化、酯交換的生產方法，其特徵在於所 述的反應時間為10 24小時。
全文摘要
本發明公開了一種生物柴油的自催化酯化、酯交換的生產方法。該方法利用植物油瀝青、酸化油、單酸、中性油、地溝油等廢棄的酸性油脂為原料勾兌成一定酸性的油，在一定條件下與低碳醇反應，利用油脂的酸性為催化劑，產生自催化反應，工藝簡單，產品純度高，成本低。本發明的生物柴油的自催化酯化、酯交換的生產方法包括以下步驟將酸值為50～200mgKOH/g的原料油和醇按比例投入高壓釜中，在3～10MPa壓力和為200～280℃溫度條件下反應9～28小時，即製得生物柴油產品。
文檔編號C10L1/02GK101812375SQ20101014529
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月13日 優先權日2010年4月13日
發明者姚成, 尹明明, 徐永林, 殷小平, 賈鳳 申請人:南京工業大學