CN102864024A - 一种生产生物柴油的方法 - Google Patents
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Abstract
一种生产生物柴油的方法，属于生物柴油的制备技术领域。其特征在于是一种在浮选机中进行碱催化，通过采用高速搅拌并且通气鼓泡的方式，制备生物柴油的工艺方法，其具体制备的工艺方法为：无水甲醇和油脂按摩尔比为20:1～100:1的比例加入到浮选机的浮选槽中，并将碱性催化剂加入到浮选槽中搅拌，通空气鼓泡；反应后静置分层，将下层甘油从放料口放出；上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，静置分层后从放料口排出下层水及皂化物，上层即为生物柴油产品。原料在浮选机中反应来生产生物柴油，反应温度低、操作简单、产物处理方便，是一种高效生产生物柴油的方法。
Description
技术领域
本发明一种生产生物柴油的方法，属于生物柴油的制备技术领域。具体涉及一种在浮选机中进行碱催化，通过采用高速搅拌并且通气鼓泡的方式，制备生物柴油的工艺方法。
背景技术
生物柴油是一种绿色可再生能源，与石油柴油相比，具有闪点高，储存运输安全，自身可生物降解，对环境友好等优点，而且其燃烧排放物中二氧化硫、硫化物、二氧化碳等有害物质含量低。生物柴油代替石油柴油可以缓解柴油供应紧缺的状况，进而缓解石油供给危机。
生物柴油的制备是以动植物油脂为原料，用甲醇或乙醇在催化剂作用下经酯交换而制成，其方法有酸碱催化法、生物酶催化法和超临界法。国内外生物柴油大规模生产均以传统均相催化法为主，即以油脂和甲醇为反应物，以液体酸（HCl、H2SO4、HNO3等）和液体碱（NaOH、KOH等）为催化剂进行酯化和酯交换反应生产生物柴油。而采用均相酸或碱催化制生物柴油（如CN1473907A、DE3444893等）需要中和和水洗除去催化剂。由此引发了研究多相固体酸或碱催化剂（CN101338215A、CN101289629A、CN101294096A等），但仅仅是实验室的研究，很难在工业上应用推广。
绝大部分生物柴油的生产工艺均以釜式反应器进行，极性的甲醇和非极性的油脂互相不相溶，而且反应釜搅拌速率低（CN200710037601.X中描述为30～50r/min）从而使得醇油两相不能充分接触来反应，而且反应温度在65℃～280℃（CN200610165102.4，CN200710037601.X）相对高温度，特别有的还需要加压力，甚至在超临界条件下进行（CN201010161581.9，CN200810017849.4，CN200610010882.5）。这成为不互溶的醇油反应一直难以解决的实际问题。
浮选机是利用泡沫浮选原理来分离矿物的浮选机械。其结构简单可靠、工作连续耐用，而且有4个特殊的作用：1）具有强烈的搅拌作用，转速可达到2100 r/min；2）具有吸入充足空气的作用，且气泡微小（直径在0.1～1.0mm范围内）分散均匀；3）矿浆高度和充气量可调；4）精矿泡沫能及时输送出去。选矿厂中均设有浮选工艺，浮选机是常用的机械设备。
发明内容
本发明公开一种生产生物柴油的方法，其目的在于解决在酯交换反应中油脂与甲醇互不相溶，催化剂不能充分和反应物接触的问题，提供一种在浮选机中进行碱催化，通过采用高速搅拌并且通气鼓泡的方式，制备生物柴油的工艺方法，从而达到生物柴油的高效生产。
本发明一种生产生物柴油的方法，其特征在于是一种在浮选机中进行碱催化，通过采用高速搅拌并且通气鼓泡的方式，制备生物柴油的工艺方法，该方法包括以下步骤：
Ⅰ、将无水甲醇和油脂按摩尔比为20:1～100:1的比例加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器；
Ⅱ、将碱性催化剂加入到浮选槽中高速搅拌5~10min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.1m3/h～0.4m3/h进行通气鼓泡；
Ⅲ、反应温度在30～60℃之间，反应5～30h后关闭进气阀和搅拌器，静置5～20h分层，将下层甘油从放料口放出；
Ⅳ、上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置5～10h分层后从放料口排出下层水，上层即为生物柴油产品。
上述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于所述的油脂包括：菜籽油、大豆油、花生油或经过酸中和处理的各种植物油。
上述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于所述碱性催化剂为NaOH、KOH、Na2O或CaO。
上述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于所述碱性催化剂用量为油脂质量的5-10%。
上述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于所述反应中浮选机高速搅拌速度为1590r/min～1910r/min。
本发明一种生产生物柴油的方法的优点在于：
（1）在浮选机中进行碱催化，通过采用高速搅拌并且通气鼓泡的方式，使反应物和催化剂能充分的接触，比现有常温常压下生产生物柴油的方法，产率提高10-30%。
（2）反应的温度低，操作简单，产物处理方便，使该技术方法容易推广。
（3）反应产物生物柴油无需特别处理，直接就可作为浮选药剂用到选煤中，具有非常好的应用前景。
具体实施方式
实施方式1：
将无水甲醇47g和大豆油65g加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器调转速为1590r/min；再加入4.2g的KOH固体催化剂搅拌5min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.25 m3/h；反应5h后关闭进气阀和搅拌器，静置10h分层。将下层甘油从放料口放出，上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置5h分层后从放料口排出下层水及皂化物，上层即为生物柴油产品42.6g。经色谱分析，脂肪酸甲酯含量为73.8%。
实施方式2：
将无水甲醇210g和大豆油116g加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器调转速为1910r/min；再加入10.1g的KOH固体催化剂搅拌10min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.25 m3/h；反应10h后关闭进气阀和搅拌器，静置5h分层。将下层甘油从放料口放出，上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置7h分层后从放料口排出下层水及皂化物，上层即为生物柴油产品97.2g。经色谱分析，脂肪酸甲酯含量为71.2%。
实施方式3：
将无水甲醇300g和大豆油86g加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器调转速为1910r/min；再加入7.7g的NaOH固体催化剂搅拌8min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.25 m3/h；反应17h后关闭进气阀和搅拌器，静置20h分层。将下层甘油从放料口放出，上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置10h分层后从放料口排出下层水及皂化物，上层即为生物柴油产品68.4g。经色谱分析，脂肪酸甲酯含量为83.9%。
实施方式4：
将无水甲醇94g和大豆油65g加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器调转速为1800r/min；再加入7.7g的NaOH固体催化剂搅拌5min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.25 m3/h；反应20h后关闭进气阀和搅拌器，静置15h分层。将下层甘油从放料口放出，上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置8h分层后从放料口排出下层水及皂化物，上层即为生物柴油产品45.3g。经色谱分析，脂肪酸甲酯含量为78.1%。
实施方式5：
将无水甲醇94g和花生油65g加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器调转速为1800r/min；再加入7.7g的NaOH固体催化剂搅拌6min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.25 m3/h；反应20h后关闭进气阀和搅拌器，静置18h分层。将下层甘油从放料口放出，上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置9h分层后从放料口排出下层水及皂化物，上层即为生物柴油产品45.3g。经色谱分析，脂肪酸甲酯含量为78.1%。
实施方式6：
将无水甲醇359g和花生油124g加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器调转速为1910r/min；再加入10.8g的CaO固体催化剂搅拌7min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.4 m3/h；反应27h后关闭进气阀和搅拌器，静置20h分层。将下层甘油从放料口放出，上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置10h分层后从放料口排出下层水及皂化物，上层即为生物柴油产品89g。经色谱分析，脂肪酸甲酯含量为69.4%。
实施方式7：
将无水甲醇258g和花生油119g加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器调转速为1910r/min；再加入6.8g的Na2O固体催化剂搅拌9min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.4 m3/h；反应24h后关闭进气阀和搅拌器，静置10h分层。将下层甘油从放料口放出，上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置10h分层后从放料口排出下层水及皂化物，上层即为生物柴油产品97.6g。经色谱分析，脂肪酸甲酯含量为73.7%。
实施方式8：
将无水甲醇124g和菜籽油86g加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器调转速为1910r/min；再加入5.2g的Na2O固体催化剂搅拌5min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.4 m3/h；反应24h后关闭进气阀和搅拌器，静置16h分层。将下层甘油从放料口放出，上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置8h分层后从放料口排出下层水及皂化物，上层即为生物柴油产品63.6g。经色谱分析，脂肪酸甲酯含量为74.1%。
Claims (5)
1.一种生产生物柴油的方法，其特征在于是一种在浮选机中进行碱催化，通过采用高速搅拌并且通气鼓泡的方式，制备生物柴油的工艺方法，该方法包括以下步骤：
Ⅰ、将无水甲醇和油脂按摩尔比为20:1～100:1的比例加入到浮选机的浮选槽中，开启浮选机搅拌器；
Ⅱ、将碱性催化剂加入到浮选槽中高速搅拌5~10min，开启浮选机进气阀，调节进气量为0.1m3/h～0.4m3/h进行通气鼓泡；
Ⅲ、反应温度在30～60℃之间，反应5～30h后关闭进气阀和搅拌器，静置5～20h分层，将下层甘油从放料口放出；
Ⅳ、上层的粗生物柴油继续在浮选槽中加水搅拌洗涤，再静置5～10h分层后从放料口排出下层水，上层即为生物柴油产品。
2.按照权利要求1所述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于所述的油脂包括：菜籽油、大豆油、花生油或经过酸中和处理的各种植物油。
3.按照权利要求1所述述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于所述碱性催化剂为NaOH、KOH、Na2O或CaO。
4.按照权利要求1所述述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于所述碱性催化剂用量为油脂质量的5-10%。
5.按照权利要求1所述述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于所述反应中浮选机高速搅拌速度为1590r/min～1910r/min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Jilong Inventor after: Liu Zhiping Inventor after: Zhang Zhiqiang Inventor after: Zhang Qi Inventor after: Wang Huigang Inventor after: Wang Zhichun Inventor after: Li Ruifeng Inventor before: Zhang Jilong Inventor before: Zhang Qi Inventor before: Zhang Zhiqiang Inventor before: Wang Huigang Inventor before: Wang Zhichun Inventor before: Li Ruifeng |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: ZHANG JILONG ZHANG QI ZHANG ZHIQIANG WANG HUIGANG WANG ZHICHUN LI RUIFENG TO: ZHANG JILONG LIU ZHIPING ZHANG ZHIQIANG ZHANG QI WANG HUIGANG WANG ZHICHUN LI RUIFENG |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130918 |