CN102952647A

CN102952647A - 一种生物柴油生产工艺

Info

Publication number: CN102952647A
Application number: CN2011102437141A
Authority: CN
Inventors: 陈建琦; 王忠勇; 陈波
Original assignee: JIANGSU CLEAN ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU CLEAN ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2011-08-24
Publication date: 2013-03-06

Abstract

本发明公开了一种生物柴油生产工艺，该工艺操作简单，产品酸价低，转化率高，便于工业化生产，克服了原工艺方法中存在的碳化严重、产品酸价高、反应时间长的缺点；同时，采用硫酸和硫酸氢钠作为催化剂，价格低廉，原料易得，甲醇分次循环使用，降低了甲醇的消耗量，节约了成本；另外，反应得到的粗酯经过中和离心处理后，不含酸、碱和杂质，延长了精馏设备的使用寿命。

Description

一种生物柴油生产工艺

技术领域

本发明涉及一种新能源生产加工领域，具体涉及一种生物柴油生产工艺。

背景技术

废动植物油包括动植物油精炼废料，如皂脚和油脚生产的酸化油、脂肪酸，包括餐饮废油中的地沟油和潲水油等。

生物柴油的生产成本70%-80%是由原料价格决定。国外生物柴油加工厂是以动植物毛油为原料；我国由于人口众多，资源相对匮乏，食用油一直供应偏紧，相当一部分依赖进口，价格居高不下，用动植物毛油生产生物柴油不但成本高，也有悖我国国情；然而我国是食用油消费大国，所产生的废油资源相当丰富，用于加工生物柴油有一定的优势。

废动植物油除含有油脂、脂肪酸之外，还含有磷脂、蛋白质、水分、残渣菜肴、棉屑等杂质。

目前，以废动植物油生产生物柴油的方法和专利技术很多，工业化生产应用的主要有酸碱两步法、甲醇超临界法、一步酸催化法。酸碱两步法先用酸性催化剂催化脂肪酸转甲酯，再用碱性催化剂催化甘油三脂转甲酯，其反应条件温和，设备简单，转化率也较高，但由于碱催化要求酸价小于2，对于高酸价的废油脂很难符合生产要求，甲醇消耗量也偏高，反复水洗废水排放量大；甲醇超临界法虽然反应速度快，无催化剂污染，但设备投资大，反应温度高，压力高，存在安全隐患；过去的一步酸催化法由于酸用量大，造成碳化严重，反应时间长，磺酸类物质腐蚀性强，易造成设备腐蚀，对于酸价在20-100的地沟油的转化率也较低。

因此，一种操作简单，原料适用广，反应条件温和，转化率高，同时又能适应工业化大生产的生物柴油生产工艺亟待出现。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种操作简单，原料适用广，反应条件温和，转化率高，同时又能适应工业化大生产的生物柴油生产工艺。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种生物柴油生产工艺，包括如下步骤：

（1）将含有水分、胶质蛋白等的废动植物油除杂后加入反应器，加入质量百分比为1%-1.2%的硫酸，1.5%-2.2%的硫酸氢钠和8%-10%的甲醇（甲醇含量在85%以上），升温至65℃-70℃，在搅拌下反应1小时；

（2）继续加热，升高温度到105℃-115℃，回收甲醇，再加入质量百分比为15%-20%的甲醇（含量在98%以上），循环反应6-7小时，静置0.8-2小时，排出下层的硫酸、硫酸氢钠和甘油，获取上层物质；

（3）将上层物质用质量百分比为7%-9%碳酸钠水溶液进行中和，再将液体送入离心机进行离心分离，将水和皂类分离出；

（4）将上述剩余的液体送入蒸馏塔，得到产品，轻馏分为生物柴油，重馏分为植物沥青。

优选的，在步骤（2）中，回收的甲醇送入精馏设备提纯，甲醇含量在85%以上，用于步骤（1）的反应。

优选的，在步骤（3）中，加入碳酸氢钠将溶液的PH调节到7-8之间。

优选的，在步骤（3）中的上层物质为粗甲酯。

优选的，所述硫酸、硫酸氢钠、甲醇的质量百分比分别为所述硫酸、硫酸氢钠、甲醇与废动植物油形成的质量百分比；

所述碳酸钠水溶液的质量百分比为所述碳酸钠水溶液与所述粗甲酯的质量百分比。

优选的，上述的碳酸钠水溶液是含5%碳酸钠的水溶液。

优选的，将含有水分、胶质蛋白等的废动植物油加热沉淀，排出下层物质，将上层物质加入反应器。

通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：该工艺操作简单，产品酸价低，转化率高，便于工业化生产，克服了原工艺方法中存在的碳化严重、产品酸价高、反应时间长的缺点；同时，采用硫酸和硫酸氢钠作为催化剂，价格低廉，加工成本低，原料易得，甲醇分次循环使用，降低了甲醇的消耗量，节约了成本；另外，反应得到的粗甲酯经过中和离心处理后，不含酸、碱和杂质，延长了精馏设备的使用寿命。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种操作简单，原料适用广，反应条件温和，转化率高，同时又能适应工业化大生产的生物柴油生产工艺。

实施例1，

一种生物柴油生产工艺，包括如下步骤：

（1）将含有水分、胶质蛋白等的废动植物油加热沉淀，排出下层物质，将上层物质加入反应器，加入质量百分比为1%的硫酸，1.5%的硫酸氢钠和8%的甲醇（甲醇含量在85%以上），所述硫酸、硫酸氢钠、甲醇的质量百分比分别为所述硫酸、硫酸氢钠、甲醇与废动植物油形成的质量百分比，升温至65℃，在搅拌下反应1小时；

（2）继续加热，升高温度到105℃，回收甲醇，后送入精馏设备提纯，回收得到的甲醇含量在85%以上，用于步骤（1）的反应；再加入质量百分比为15%的甲醇（含量在98%以上），循环反应6小时，检测酸价为1.8 mgKOH/g，甲酯转化率为95%；停止加甲醇，静置0.8小时，排出下层的硫酸、硫酸氢钠和甘油，获取上层物质，通过化学分析而得，上层物质是粗甲酯；本技术方案中的所述甲醇的质量百分比为所述甲醇占废动植物油的比；

（3）将上层物质粗甲酯用质量百分比为7%碳酸钠水溶液进行中和，将PH调节到7-8之间，再将液体送入离心机进行离心分离，将水和杂质分离出；此中，所述碳酸钠水溶液的质量百分比为所述碳酸钠水溶液与所述粗甲酯的质量百分比，采用的是纯度为5%的碳酸钠水溶液；

（4）将上述剩余的液体送入蒸馏塔，得到产品，通过进行化学分析，轻馏分为生物柴油，重馏分为植物沥青。

实施例2，

一种生物柴油生产工艺，包括如下步骤：

（1）将含有水分、胶质蛋白等的废动植物油加热沉淀，排出下层物质，将上层物质加入反应器，加入质量百分比为1.2%的硫酸，2.2%的硫酸氢钠和10%的甲醇（甲醇含量在85%以上），所述硫酸、硫酸氢钠、甲醇的质量百分比分别为所述硫酸、硫酸氢钠、甲醇与废动植物油形成的质量百分比，升温至70℃，在搅拌下反应1小时；

（2）继续加热，升高温度到115℃，回收甲醇，后送入精馏设备提纯，回收得到的甲醇含量在85%以上，用于步骤（1）的反应；再加入质量百分比为25%的甲醇（含量在98%以上），循环反应7小时，检测酸价为1.6 mgKOH/g，甲酯转化率为96%；停止加甲醇，静置2小时，排出下层的硫酸、硫酸氢钠和甘油，获取上层物质，通过化学分析而得，上层物质是粗甲酯；本技术方案中的所述甲醇的质量百分比为所述甲醇占废动植物油的比；

（3）将上层物质粗甲酯用质量百分比为9%碳酸钠水溶液进行中和，将PH调节到7-8之间，再将液体送入离心机进行离心分离，将水和杂质分离出；此中，所述碳酸钠水溶液的质量百分比为所述碳酸钠水溶液与所述粗甲酯的质量百分比，采用的是纯度为5%的碳酸钠水溶液；

实施例3，

一种生物柴油生产工艺，包括如下步骤：

（1）将含有水分、胶质蛋白等的废动植物油加热沉淀，排出下层物质，将上层物质加入反应器，加入质量百分比为1.1%的硫酸，1.8%的硫酸氢钠和9%的甲醇（甲醇含量在85%以上），所述硫酸、硫酸氢钠、甲醇的质量百分比分别为所述硫酸、硫酸氢钠、甲醇与废动植物油形成的质量百分比，升温至68℃，在搅拌下反应1小时；

（2）继续加热，升高温度到110℃，回收甲醇，后送入精馏设备提纯，回收得到的甲醇含量在85%以上，用于步骤（1）的反应；再加入质量百分比为20%的甲醇（含量在98%以上），循环反应6.5小时，检测酸价为1.7 mgKOH/g，甲酯转化率为96%，静置1小时，排出下层的硫酸、硫酸氢钠和甘油，获取上层物质，通过化学分析而得，上层物质是粗甲酯；本技术方案中的所述甲醇的质量百分比为所述甲醇占废动植物油的比；

（3）将上层物质粗甲酯用质量百分比为8%碳酸钠水溶液进行中和，将PH调节到7-8之间，再将液体送入离心机进行离心分离，将水和杂质分离出；此中，所述碳酸钠水溶液的质量百分比为所述碳酸钠水溶液与所述粗生物柴油的质量百分比，采用的是纯度为5%的碳酸钠水溶液；

实施例4，

其余与上述实施例相同，不同之处在于，在经过除杂的200g地沟油（酸价为78mgKOH/g）中，加入硫酸1.5g，硫酸氢钠4g，甲醇（纯度85%）20g，搅拌升温搅拌升温到70℃，反应1小时，继续升高温度到105℃，将回收的甲醇进行精馏；再加入40g的甲醇（纯度为99%）到甲醇蒸馏瓶，加热使甲醇挥发，回收的甲醇反复加到甲醇蒸馏瓶中，维持反应温度在105℃左右，循环反应8小时，检测酸价为2.1 mgKOH/g，甲酯转化率为95%；停止加甲醇，静置1小时，分出下层甘油和催化剂硫酸、硫酸氢钠，将上层粗甲酯进行中和后离心得粗甲酯，将粗甲酯进行蒸馏，分出生物柴油和植物沥青。

实施例5，

其余与上述实施例相同，不同之处在于，在经过除杂的200g酸化油（酸价为120 mgKOH/g）中，加入硫酸2g，硫酸氢钠4g，甲醇（纯度85%）20g，搅拌升温到70℃，反应1小时，继续升高温度到105℃，将回收的甲醇进行精馏；再加入40g的甲醇（纯度为99%）到甲醇蒸馏瓶，加热使甲醇挥发，回收的甲醇反复加到甲醇蒸馏瓶中，维持反应温度在105℃左右，循环反应7小时，停止反应，静置1小时，分出下层甘油和催化剂硫酸、硫酸氢钠，将上层粗甲酯进行中和后离心得粗酯，将粗酯进行蒸馏，分出生物柴油和植物沥青。

本实施例为最佳实施例，检测到的酸价为1.1 mgKOH/g，甲酯转化率为97%，采用本实施例技术方案，操作简单，反应条件温和，转换率高，原料适用广，适应工业化大生产。

在上述实施例方案中，各组分的数据，还可以为其他数据，视具体情况而定，本发明不做任何限定，已能够实现本发明为主。

通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：该工艺操作简单，产品酸价低，转化率高，便于工业化生产，克服了原工艺方法中存在的碳化严重、产品酸价高、反应时间长的缺点；同时，采用硫酸和硫酸氢钠作为催化剂，价格低廉，原料易得，甲醇分次循环使用，降低了甲醇的消耗量，节约了成本；另外，反应得到的粗甲酯经过中和离心处理后，不含酸、碱和杂质，延长了精馏设备的使用寿命。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种生物柴油生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将含有水分、胶质、蛋白等的废动植物油除杂后加入反应器，加入质量百分比为1%-1.2%的硫酸，1.5%-2.2%的硫酸氢钠和8%-10%的甲醇（甲醇含量在85%以上），升温至65℃-70℃，在搅拌下反应1小时；

2.根据权利要求1所述的生物柴油生产工艺，其特征在于，在步骤（2）中，回收的甲醇，经精馏设备提纯，用于步骤（1）的反应。

3.根据权利要求2所述的生物柴油生产工艺，其特征在于，在步骤（3）中，加入碳酸氢钠将溶液的PH调节到7-8之间。

4.根据权利要求3所述的生物柴油生产工艺，其特征在于，在步骤（3）中的上层物质为甲酯。

5.根据权利要求4所述的生物柴油生产工艺，其特征在于，所述硫酸、硫酸氢钠、甲醇的质量百分比分别为所述硫酸、硫酸氢钠、甲醇与废动植物油形成的质量百分比；

6.根据权利要求5所述的生物柴油生产工艺，其特征在于，上述的碳酸钠水溶液是含5%碳酸钠的水溶液。

7.根据权利要求1-6任一项所述的生物柴油生产工艺，其特征在于，将含有水分、胶质蛋白等的废动植物油加热沉淀，排出下层物质，将上层物质加入反应器。