一種生產生物柴油的方法
2023-10-10 19:04:19
專利名稱：一種生產生物柴油的方法
技術領域：
本發明一種生產生物柴油的方法，屬於生物柴油的製備技術領域。具體涉及一種在浮選機中進行鹼催化，通過採用高速攪拌並且通氣鼓泡的方式，製備生物柴油的工藝方法。
背景技術：
生物柴油是一種綠色可再生能源，與石油柴油相比，具有閃點高，儲存運輸安全，自身可生物降解，對環境友好等優點，而且其燃燒排放物中二氧化硫、硫化物、二氧化碳等有害物質含量低。生物柴油代替石油柴油可以緩解柴油供應緊缺的狀況，進而緩解石油供給危機。生物柴油的製備是以動植物油脂為原料，用甲醇或乙醇在催化劑作用下經酯交換而製成，其方法有酸鹼催化法、生物酶催化法和超臨界法。國內外生物柴油大規模生產均以傳統均相催化法為主，即以油脂和甲醇為反應物，以液體酸(HC1、H2SO4, HNO3等)和液體鹼(NaOH、KOH等)為催化劑進行酯化和酯交換反應生產生物柴油。而採用均相酸或鹼催化制生物柴油(如CN1473907A、DE3444893等)需要中和和水洗除去催化劑。由此引發了研究多相固體酸或鹼催化劑(CN101338215A、CN101289629A、CN101294096A等)，但僅僅是實驗室的研究，很難在工業上應用推廣。絕大部分生物柴油的生產工藝均以釜式反應器進行，極性的甲醇和非極性的油脂互相不相溶，而且反應釜攪拌速率低(CN200710037601. X中描述為30 50r/min)從而使得醇油兩相不能充分接觸來反應，而且反應溫度在65°C 280°C (CN200610165102. 4,CN200710037601.X)相對高溫度，特別有的還需要加壓力，甚至在超臨界條件下進行(CN201010161581. 9,CN200810017849. 4,CN200610010882. 5)。這成為不互溶的醇油反應一直難以解決的實際問題。浮選機是利用泡沫浮選原理來分離礦物的浮選機械。其結構簡單可靠、工作連續耐用，而且有4個特殊的作用1)具有強烈的攪拌作用，轉速可達到2100 r/min;2)具有吸入充足空氣的作用，且氣泡微小(直徑在O. I I. Omm範圍內)分散均勻；3)礦漿高度和充氣量可調；4)精礦泡沫能及時輸送出去。選礦廠中均設有浮選工藝，浮選機是常用的機械設備。
發明內容
本發明公開一種生產生物柴油的方法，其目的在於解決在酯交換反應中油脂與甲醇互不相溶，催化劑不能充分和反應物接觸的問題，提供一種在浮選機中進行鹼催化，通過採用高速攪拌並且通氣鼓泡的方式，製備生物柴油的工藝方法，從而達到生物柴油的高效生產。本發明一種生產生物柴油的方法，其特徵在於是一種在浮選機中進行鹼催化，通過採用高速攪拌並且通氣鼓泡的方式，製備生物柴油的工藝方法，該方法包括以下步驟I、將無水甲醇和油脂按摩爾比為20:1 100:1的比例加入到浮選機的浮選槽中，開啟浮選機攪拌器；
II、將鹼性催化劑加入到浮選槽中高速攪拌^lOmin，開啟浮選機進氣閥，調節進氣量為O. lm3/h O. 4m3/h進行通氣鼓泡；
III、反應溫度在30 60°C之間，反應5 30h後關閉進氣閥和攪拌器，靜置5 20h分層，將下層甘油從放料口放出；
IV、上層的粗生物柴油繼續在浮選槽中加水攪拌洗滌，再靜置5 IOh分層後從放料口排出下層水，上層即為生物柴油產品。上述的一種生產生物柴油的方法，其特徵在於所述的油脂包括菜籽油、大豆油、花生油或經過酸中和處理的各種植物油。 上述的一種生產生物柴油的方法，其特徵在於所述鹼性催化劑為NaOH、KOH、Na2O或 Ca。。上述的一種生產生物柴油的方法，其特徵在於所述鹼性催化劑用量為油脂質量的5-10%ο
上述的一種生產生物柴油的方法，其特徵在於所述反應中浮選機高速攪拌速度為1590r/min 1910r/mino本發明一種生產生物柴油的方法的優點在於
(I)在浮選機中進行鹼催化，通過採用高速攪拌並且通氣鼓泡的方式，使反應物和催化劑能充分的接觸，比現有常溫常壓下生產生物柴油的方法，產率提高10-30%。(2)反應的溫度低，操作簡單，產物處理方便，使該技術方法容易推廣。(3)反應產物生物柴油無需特別處理，直接就可作為浮選藥劑用到選煤中，具有非常好的應用前景。
具體實施例方式實施方式I:
將無水甲醇47g和大豆油65g加入到浮選機的浮選槽中，開啟浮選機攪拌器調轉速為1590r/min ;再加入4. 2g的KOH固體催化劑攪拌5min，開啟浮選機進氣閥，調節進氣量為O. 25 m3/h;反應5h後關閉進氣閥和攪拌器，靜置IOh分層。將下層甘油從放料口放出，上層的粗生物柴油繼續在浮選槽中加水攪拌洗滌，再靜置5h分層後從放料口排出下層水及皂化物，上層即為生物柴油產品42. 6g。經色譜分析，脂肪酸甲酯含量為73. 8%。
實施方式2
將無水甲醇210g和大豆油116g加入到浮選機的浮選槽中，開啟浮選機攪拌器調轉速為1910r/min ;再加入10. Ig的KOH固體催化劑攪拌lOmin，開啟浮選機進氣閥，調節進氣量為O. 25 m3/h;反應IOh後關閉進氣閥和攪拌器，靜置5h分層。將下層甘油從放料口放出，上層的粗生物柴油繼續在浮選槽中加水攪拌洗滌，再靜置7h分層後從放料口排出下層水及皂化物，上層即為生物柴油產品97. 2g。經色譜分析，脂肪酸甲酯含量為71. 2%。實施方式3:將無水甲醇300g和大豆油86g加入到浮選機的浮選槽中，開啟浮選機攪拌器調轉速為1910r/min ;再加入7. 7g的NaOH固體催化劑攪拌8min，開啟浮選機進氣閥，調節進氣量為O. 25 m3/h;反應17h後關閉進氣閥和攪拌器，靜置20h分層。將下層甘油從放料口放出，上層的粗生物柴油繼續在浮選槽中加水攪拌洗滌，再靜置IOh分層後從放料口排出下層水及皂化物，上層即為生物柴油產品68. 4g。經色譜分析，脂肪酸甲酯含量為83. 9%。實施方式4:
將無水甲醇94g和大豆油65g加入到浮選機的浮選槽中，開啟浮選機攪拌器調轉速為1800r/min ;再加入7. 7g的NaOH固體催化劑攪拌5min，開啟浮選機進氣閥，調節進氣量為O. 25 m3/h;反應20h後關閉進氣閥和攪拌器，靜置15h分層。將下層甘油從放料口放出，上層的粗生物柴油繼續在浮選槽中加水攪拌洗滌，再靜置8h分層後從放料口排出下層水及皂化物，上層即為生物柴油產品45. 3g。經色譜分析，脂肪酸甲酯含量為78. 1%。實施方式5:
將無水甲醇94g和花生油65g加入到浮選機的浮選槽中，開啟浮選機攪拌器調轉速為1800r/min ;再加入7. 7g的NaOH固體催化劑攪拌6min，開啟浮選機進氣閥，調節進氣量為O. 25 m3/h;反應20h後關閉進氣閥和攪拌器，靜置18h分層。將下層甘油從放料口放出，上層的粗生物柴油繼續在浮選槽中加水攪拌洗滌，再靜置9h分層後從放料口排出下層水及皂化物，上層即為生物柴油產品45. 3g。經色譜分析，脂肪酸甲酯含量為78. 1%。實施方式6
將無水甲醇359g和花生油124g加入到浮選機的浮選槽中，開啟浮選機攪拌器調轉速為1910r/min ;再加入10. 8g的CaO固體催化劑攪拌7min，開啟浮選機進氣閥，調節進氣量為O. 4 m3/h;反應27h後關閉進氣閥和攪拌器，靜置20h分層。將下層甘油從放料口放出，上層的粗生物柴油繼續在浮選槽中加水攪拌洗滌，再靜置IOh分層後從放料口排出下層水及皂化物，上層即為生物柴油產品89g。經色譜分析，脂肪酸甲酯含量為69. 4%。實施方式7:
將無水甲醇258g和花生油119g加入到浮選機的浮選槽中，開啟浮選機攪拌器調轉速為1910r/min ;再加入6. 8g的Na2O固體催化劑攪拌9min，開啟浮選機進氣閥，調節進氣量為O. 4 m3/h;反應24h後關閉進氣閥和攪拌器，靜置IOh分層。將下層甘油從放料口放出，上層的粗生物柴油繼續在浮選槽中加水攪拌洗滌，再靜置IOh分層後從放料口排出下層水及皂化物，上層即為生物柴油產品97. 6g。經色譜分析，脂肪酸甲酯含量為73. 7%。
實施方式8
將無水甲醇124g和菜籽油86g加入到浮選機的浮選槽中，開啟浮選機攪拌器調轉速為1910r/min ;再加入5. 2g的Na2O固體催化劑攪拌5min，開啟浮選機進氣閥，調節進氣量為0.4 m3/h;反應24h後關閉進氣閥和攪拌器，靜置16h分層。將下層甘油從放料口放出，上層的粗生物柴油繼續在浮選槽中加水攪拌洗滌，再靜置8h分層後從放料口排出下層水及皂化物，上層即為生物柴油產品63. 6g。經色譜分析，脂肪酸甲酯含量為74. 1%。
權利要求
1.一種生產生物柴油的方法，其特徵在於是一種在浮選機中進行鹼催化，通過採用高速攪拌並且通氣鼓泡的方式，製備生物柴油的工藝方法，該方法包括以下步驟 1.將無水甲醇和油脂按摩爾比為20:1 100:1的比例加入到浮選機的浮選槽中，開啟浮選機攪拌器； II、將鹼性催化劑加入到浮選槽中高速攪拌^lOmin，開啟浮選機進氣閥，調節進氣量為O. lm3/h O. 4m3/h進行通氣鼓泡； III、反應溫度在30 60°C之間，反應5 30h後關閉進氣閥和攪拌器，靜置5 20h分層，將下層甘油從放料口放出； IV、上層的粗生物柴油繼續在浮選槽中加水攪拌洗滌，再靜置5 IOh分層後從放料口排出下層水，上層即為生物柴油產品。
2.按照權利要求I所述的一種生產生物柴油的方法，其特徵在於所述的油脂包括菜籽油、大豆油、花生油或經過酸中和處理的各種植物油。
3.按照權利要求I所述述的一種生產生物柴油的方法，其特徵在於所述鹼性催化劑為Na0H、K0H、Na20 或 CaO。
4.按照權利要求I所述述的一種生產生物柴油的方法，其特徵在於所述鹼性催化劑用量為油脂質量的5-10%。
5.按照權利要求I所述述的一種生產生物柴油的方法，其特徵在於所述反應中浮選機高速攪拌速度為1590r/min 1910r/min。
全文摘要
一種生產生物柴油的方法，屬於生物柴油的製備技術領域。其特徵在於是一種在浮選機中進行鹼催化，通過採用高速攪拌並且通氣鼓泡的方式，製備生物柴油的工藝方法，其具體製備的工藝方法為無水甲醇和油脂按摩爾比為20:1～100:1的比例加入到浮選機的浮選槽中，並將鹼性催化劑加入到浮選槽中攪拌，通空氣鼓泡；反應後靜置分層，將下層甘油從放料口放出；上層的粗生物柴油繼續在浮選槽中加水攪拌洗滌，靜置分層後從放料口排出下層水及皂化物，上層即為生物柴油產品。原料在浮選機中反應來生產生物柴油，反應溫度低、操作簡單、產物處理方便，是一種高效生產生物柴油的方法。
文檔編號C10L1/02GK102864024SQ201210357520
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月24日 優先權日2012年9月24日
發明者張繼龍, 張琪, 張志強, 王會剛, 王之春, 李瑞豐 申請人:太原理工大學