专利名称：一种生物柴油的生产方法
技术领域：
本发明属于华工技术领域，涉及一种生物柴油生产方法，尤其涉及一种利用回收地沟油(废动植物油)生产生物柴油的方法。
背景技术：
生物柴油是一种以植物油或动物脂为原料制得的混合脂肪酸单酯，它可以作为一种替代石化柴油的动力燃料使用。目前，大多数生物柴油是由精炼油、甲醇和一种碱性催化剂生产而成的，这就使得其用于生产燃料时的成本优势受到了极大的挑战。而在现实中存在着大量废弃的但可以转化为生物柴油的廉价油脂，如餐馆里的潲水油、屠宰业的下水回收油脂、食用油加工业的油脚等。处理这些废油脂的问题是它们通常含有大量的游离脂肪酸，这些游离脂肪酸与碱性催化剂反应易生成皂，发生乳化现象，从而抑制了生物柴油、甘油和洗涤水的分离。
生物柴油与石化柴油相比，氧含量高，燃烧完全，可降低有害物质排放30-70％，节省燃料5-30％。因此，生物柴油被认为是一种清洁、环保、可持续发展的新型能源，成为各国能源发展的战略方针，受到普遍的重视。目前，国内外生物柴油的生产工艺多采用酯交换、分离、酸洗、水洗、纯化、复配等工艺，生产过程中产生大量的污水(生产1吨生物柴油产生10-20吨污水)。中国专利CN 200410064280.9报道的车用生物柴油的生产装置及其制造方法，生产装置主要包括第一段管式反应器；第二段管式反应器；第一闪蒸塔；加热器；换热器；第二闪蒸塔；沉降分离器；减压蒸馏塔；中和水洗器；以及脱硫精制塔。除了工艺复杂外，对粗产品还要进行中和、水洗和脱硫，从而得到生物柴油。中国专利CN02115477.5报道了利用废动植物油生产生物柴油的工艺。在酸性催化剂存在的条件下，将各种不同酸值的废动植物油脂进行醇解和酯化反应；然后再分离出非产品部分的多余成分，得粗制产品；在粗制产品中加入含纯碱10％的饱和食盐水进行中和反应，得到水洗粗酯，最后，在水洗粗酯中加入工业纯碱后进行加热蒸馏，得成品生物柴油。该发明虽然具有原料来源广、生产工艺简单、成本低等特点，但其生产过程中有污水的排放，不符合目前国内环保要求。中国专利CN200610000084.4报道了制备生物柴油酯化反应的催化剂及其应用，过程中无水洗步骤，但酯收率只有90％。
发明内容
本发明的目的是提供一种无污水排放、无废气污染、能耗低、投资小、收率高，利用废弃的菜籽油、豆油、棉籽油、棕榈油、猪油、牛油、羊油等餐饮业回收的地沟油生产生物柴油的方法。
本发明生物柴油的生产方法，是将废动植物油(地沟油)与甲醇以1∶0.2～1∶0.6的重量比混合，在碱或酸的催化作用下于70℃～80℃反应1.5～3.5小时，冷却，分离出甘油得到粗生物柴油，再将粗生物柴油利用酸或碱中和后、滤除杂质，蒸出多余的甲醇即得生物柴油。
所述催化用碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸氢钠中的至少一种，其加入量为废动植物油重量的2～10％。
所述催化用酸为硫酸、盐酸、磷酸、甲酸、醋酸中的至少一种，其加入量为废动植物油重量的2～10％。
所述中和用碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸氢钠中的至少一种，其加入量为粗生物柴油重量的0.1～5％。
所述中和酸为液体酸或固体酸；其中液体酸为硫酸、盐酸、磷酸、甲酸、醋酸中至少一种；固体酸为固体质子酸或固体路易斯酸氧化铝、氧化硅、硅铝胶、分子筛、阳离子交换树脂、活性白土，其加入量为粗生物柴油重量的0.1～5％。
本发明与现有技术相比具有以下优点1、本发明将回收的地沟油与甲醇混合，在酸或碱催化剂作用下进行反应，经冷却分离出甘油，中和催化剂酸或碱、滤除杂质，蒸出多余的甲醇，就能得到合格的产品，其生产方法简单，操作方便，工艺易于控制。
2、本发明原料来源广、投资小、成本低，收率高(一般在95％以上，最高近99％)。
3、本发明的生产过程无污水排放、无废气污染，有利于环境保护。
4、本发明生产的生物柴油质品质高。按GB252标准检测，总不溶物≤20mg/100mL、酸度≤10mgKOH/100mL、灰分≤0.02％(m/m)。
具体实施例方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1在1m3的反应釜中加入地沟油600kg，甲醇120kg，氢氧化钠1.8kg。加热升温至75℃，回流2h，停止加热。冷却，分离出甘油及部分催化剂氢氧化钠，得到粗生物柴油。在粗生物柴油中加入固体酸分子筛3kg，搅拌10分钟后过滤、蒸出多余的甲醇，得生物柴油584kg，地沟油收率97.1％。所得产品经检测技术指标为总不溶物为16mg/100mL、酸度为7.5mgKOH/100mL、灰分为0.02％(m/m)。
实施例2在1m3的反应釜中加入地沟油650kg，甲醇130kg，磷酸6.5kg。加热升温至78℃，回流2h，停止加热。冷却，分离出甘油及部分催化剂磷酸，得到粗生物柴油。在粗生物柴油中加入固体碱氢氧化钠3kg，搅拌10分钟后过滤、蒸馏出多余的甲醇，得到合格的生物柴油638kg，地沟油收率98.1％。所得产品经检测技术指标为总不溶物为20mg/100mL、酸度为2.0mgKOH/100mL、灰分为0.01％(m/m)。
实施例3在1.2m3的反应釜中加入地沟油700kg，甲醇150kg，氢氧化钠2kg。加热升温至72℃，回流2.5h，停止加热。冷却，分离出甘油及部分催化剂氢氧化钠，得到粗生物柴油。在粗生物柴油中加入浓硫酸1.5kg，搅拌10分钟后过滤、蒸馏出多余的甲醇，得生物柴油产品677kg，地沟油收率96.2％。所得产品经检测技术指标为总不溶物为15mg/100mL、酸度为9.8mgKOH/100mL、灰分为0.008％(m/m)。
实施例4在1m3的反应釜中加入地沟油600kg，甲醇110kg，氢氧化钾1.8kg。加热升温至77℃，回流2h，停止加热。冷却，分离出甘油及部分催化剂氢氧化钾，得到粗生物柴油。在粗生物柴油中加入固体酸活性白土3kg，搅拌10分钟后过滤、蒸出多余的甲醇，得生物柴油573kg，地沟油收率95.5％。所得产品经检测技术指标为总不溶物为16mg/100mL、酸度为4.5mgKOH/100mL、灰分为0.01％(m/m)。
实施例5
在1.2m3的反应釜中加入地沟油700kg，甲醇140kg，硫酸2.4kg。加热升温至78℃，回流2h，停止加热。冷却，分离出甘油及部分催化剂硫酸，得到粗生物柴油。在粗生物柴油中加入固体氢氧化钾3kg，搅拌10分钟后过滤、蒸出多余的甲醇，得生物柴油668kg，地沟油收率95.4％。所得产品经检测技术指标为总不溶物为10mg/100mL、酸度为9.5mgKOH/100mL、灰分为0.02％(m/m)。
实施例6在1m3的反应釜中加入地沟油600kg，甲醇120kg，氢氧化钠1.8kg。加热升温至75℃，回流2h，停止加热。冷却，分离出甘油及部分催化剂氢氧化钠，得到粗生物柴油。在粗生物柴油中加入液体酸浓盐酸5kg，搅拌10分钟后静置2h，分出盐和水，过滤、蒸出多余的甲醇，得生物柴油588kg，地沟油收率98.0％。所得产品经检测技术指标为总不溶物为17mg/100mL、酸度为6.5mgKOH/100mL、灰分为0.02％(m/m)。
实施例7在1m3的反应釜中加入地沟油650kg，甲醇120kg，氢氧化钠1.8kg。加热升温至76℃，回流2h，停止加热。冷却，分离出甘油及部分催化剂氢氧化钠，得到粗生物柴油。在粗生物柴油中加入乙酸1.5kg，搅拌10分钟后过滤、蒸出多余的甲醇，得生物柴油587kg，地沟油收率97.8％。所得产品经检测技术指标为总不溶物为12mg/100mL、酸度为7.7mgKOH/100mL、灰分为0.02％(m/m)。
实施例8在1.2m3的反应釜中加入地沟油700kg，甲醇130kg，氢氧化钠2.0kg。加热升温至76℃，回流2h，停止加热。冷却，分离出甘油及部分催化剂氢氧化钠，得到粗生物柴油。在粗生物柴油中加入酸性735型阳离子交换树脂3kg，搅拌10分钟后过滤、蒸出多余的甲醇，得生物柴油692kg，地沟油收率98.9％。所得产品经检测技术指标为总不溶物为1.8mg/100mL、酸度为0.5mgKOH/100mL、灰分为0.02％(m/m)。
以上实施例可以看出，本发明技术对地沟油有较高的收率，全部在95％以上，最高近99％。
权利要求
1.一种生物柴油的生产方法，是将废动植物油与甲醇以1∶0.2～1∶0.6的重量比混合，在碱或酸的催化作用下于70℃～80℃反应1.5～3.5小时，冷却，分离得到粗生物柴油，再将粗生物柴油利用酸或碱中和后、滤除杂质，蒸出多余的甲醇即得生物柴油。
2.如权利要求1所述的生物柴油的生产方法，其特征在于所述催化用碱或酸的加入量为废动植物油重量的2～10％。
3.如权利要求1所述的生物柴油的生产方法，其特征在于所述催化用碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸氢钠中至少一种。
4.如权利要求1所述的生物柴油的生产方法，其特征在于所述催化用酸为硫酸、盐酸、磷酸、甲酸、醋酸中至少一种。
5.如权利要求1所述的生物柴油的生产方法，其特征在于所述中和用酸或碱的加入量为粗生物柴油重量的0.1～5％。
6.如权利要求1所述的生物柴油的生产方法，其特征在于所述中和用碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸氢钠中的至少一种。
7.如权利要求1所述的生物柴油的生产方法，其特征在于所述中和酸为液体酸或固体酸；其中液体酸为硫酸、盐酸、磷酸、甲酸、醋酸中至少一种；固体酸为固体质子酸或固体路易斯酸氧化铝、氧化硅、硅铝胶、分子筛、阳离子交换树脂、活性白土。
全文摘要
本发明提供了一种利用废动植物油(地沟油)生产生物柴油的方法，是将废动植物油与甲醇以1∶0.2～1∶0.6的重量比混合，在碱或酸的催化作用下于70℃～80℃反应1.5～3.5小时，冷却，分离得到粗生物柴油，再将粗生物柴油利用酸或碱中和后、滤除杂质，蒸出多余的甲醇即得生物柴油。本发明生产方法简单、无需蒸馏、无污水排放，无环境污染，生产出的生物柴油按GB252标准检测，总不溶物≤20mg/100mL、酸度≤10mgKOH/100mL、灰分≤0.02％(m/m)。
文档编号C10G3/00GK101074389SQ20071001807
公开日2007年11月21日 申请日期2007年6月1日 优先权日2007年6月1日
发明者张宇, 李永甲 申请人:甘肃顺成化工有限责任公司