利用地沟油制备生物柴油的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及资源综合利用与化工交叉的领域，特别涉及一种利用地沟油制备生物 柴油的方法。
【背景技术】
[0002] 现北京市的食用油年消耗量为60万吨左右。按照全国粮油标准化委员会测算 消耗的食用油脂中有15%转化成废弃油脂来估算，现北京年产生餐厨废弃油脂为9万吨 (247t/d)。除少部分城乡居民消耗食用油脂产生的废弃油脂进入污水处理系统外，其余均 为餐饮服务单位消耗食用油脂产生的废弃油脂。
[0003] 利用地沟油制备生物柴油能够有效遏制其返回餐桌的现象，同时能够变废为宝， 将地沟油转变为能源一一生物柴油，作为燃料回收利用，生物柴油与石化柴油相比具有较 多优点，例如燃烧完全，二氧化碳排放量低等。现采用酸碱两步法制备生物柴油工艺最大难 点在于酯化工艺之后，水分若控制不好，可能导致后续碱性条件下的酯交换反应发生皂化， 导致分离困难，甚至可能影响生产。另外一个技术难点是，在酸性条件下进行酯化反应，反 应时间较长，工业生产所需设备庞大，致使设备费用过高。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种利用地沟油制备生物柴油的方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
[0006] 一种利用地沟油制备生物柴油的方法：
[0007] 将原料地沟油离心脱杂处理，之后加入磷酸利用重力自然沉降方式脱磷、脱胶和 脱水，脱水后加入浓度为98%的浓硫酸，并从底部通入气相甲醇，使原料中脂肪酸完全转化 为脂肪酸甲酯后，利用沉降的方式进行分离，收集上层液甲酯相，并向其中加入氢氧化钠与 甲醇的溶液发生酯交换反应，促进脂肪酸甘油酯与甲醇发生酯交换反应，即得到生物柴油。
[0008] 将经酯交换反应后反应物通入蒸馏塔进行提纯，收集220?250°C的馏分即可得 到生物柴油产品。
[0009] 所述脱水后加入0. 5 % -3 % (v/v)的浓度为98 %的浓硫酸，并从底部通入气相甲 醇，在120?170°C，压力控制在0. 3?0. 8MPa条件下使原料中脂肪酸完全转化为脂肪酸甲 酯，待原料中酸价不超过3时，反应结束；其中甲醇流速为2?40L/min，甲醇加入量为原料 中脂肪酸含量与甲醇量摩尔比为1. 1:1?3:1。
[0010] 所述甲醇相中加入甲醇与氢氧化钠的混合物，在室温常压下进行发生酯交换反 应，其中甲醇与原料中甘三脂摩尔比为2:1?5:1，氢氧化钠用量为原料的0. 5% -3% (v/ v) 〇
[0011] 本发明提供的利用地沟油制备生物柴油的方法，利用将油为原料经过脱磷、脱胶、 脱水等预处理工艺，再经过气相甲醇工艺、酯交换工艺、最终经蒸馏塔提纯，可以得到满足 国家标准相关规定要求的生物柴油。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明实施例提供的利用地沟油制备生物柴油的利用方法工艺流程图。
【具体实施方式】
[0013] 本发明将原料地沟油首先经过离心机进行脱杂处理，之后泵入脱磷、脱胶反应罐， 加入磷酸，搅拌混匀，静止待磷脂、胶质沉降后，将上层油脂与下层物进行分离。同时沉降的 过程中达到了脱水的目的。脱水后，将原料打入反应爸，向反应釜中加入浓度为98%的浓硫 酸，加入量为〇. 5% -3% (v/v)，在反应釜底部通入气相甲醇，甲醇用量视原料酸价而定，月旨 肪酸含量与甲醇量摩尔比为I. 1:1?3:1，确保脂肪酸完全转化为脂肪酸甲酯，反应温度在 120°C?170°C，压力控制在0. 3?0. 8MPa，当酸价低于3时，反应结束，反应时间70?120 分钟。对反应产物分离后，向甲酯相加入甲醇与碱性催化剂（氢氧化钠），中和浓硫酸。过 量氢氧化钠作为催化剂，促进脂肪酸甘油酯与甲醇发生酯交换反应，生成脂肪酸甲酯与甘 油，反应时间80?100分钟。
[0014] 实施例1
[0015] 如图1所示，本发明涉及一种利用地沟油制备生物柴油的利用方法，包括以下步 骤：
[0016] 将1吨酸价为100的地沟油首先经过离心机进行脱杂处理，之后泵入脱磷、脱胶反 应罐，加入磷酸，搅拌混匀，静止待磷脂、胶质、水分沉降后，将上层油脂与下层物进行分离。
[0017] 脱水后，将原料打入反应釜，向反应釜中加入浓度为98%的浓硫酸2?4kg，并在 反应釜底部通入气相甲醇，甲醇用量为4?6L/min，反应温度为130?160°C，压力控制在 0. 4?0. 8MPa，酸价低于3时，反应结束，反应时间80?120分钟。而后对产物利用沉降的 方式进行分离，之后向上层液中加入氢氧化钠与甲醇的溶液发生酯交换反应，氢氧化钠加 入量为4?6kg，甲醇加入500?800kg，中和浓硫酸。过量氢氧化钠作为催化剂，促进脂肪 酸甘油酯与甲醇发生酯交换反应，生成脂肪酸甲酯与甘油，反应温度为常温，反应压力为常 压。反应时间70?90分钟。
[0018] 反应结束后通入蒸馏塔进行提纯，提出220?250°C的馏分即可得到生物柴油产 品。
[0019] 实施例2
[0020] 如图1所示，本发明涉及一种利用地沟油制备生物柴油的利用方法，包括以下步 骤：
[0021] 将3吨酸价为80的地沟油首先经过离心机进行脱杂处理，之后泵入脱磷、脱胶反 应罐，加入磷酸，搅拌混匀，静止待磷脂、胶质、水分沉降后，将上层油脂与下层物进行分离。
[0022] 脱水后，将原料打入反应釜，向反应釜中加入浓度为98%的浓硫酸6. 5?9. 5kg， 并在反应釜底部通入气相甲醇，甲醇用量为12?15L/min，反应温度为120?140°C，压力 控制在0. 3?0. 5MPa，酸价低于3时，反应结束，反应时间90?120分钟。而后对产物利用 沉降的方式进行分离，之后向上层液中加入氢氧化钠与甲醇的溶液发生酯交换反应，氢氧 化钠加入量为8. 5?11kg，甲醇加入1300?1500kg，中和浓硫酸。过量氢氧化钠作为催化 剂，促进脂肪酸甘油酯与甲醇发生酯交换反应，生成脂肪酸甲酯与甘油，反应温度为常温， 反应压力为常压。反应时间70?90分钟。
[0023] 反应结束后通入蒸馏塔进行提纯，提出220?250°C的馏分即可得到生物柴油产 品。
[0024] 实施例3
[0025] 如图1所示，本发明涉及一种利用地沟油制备生物柴油的利用方法，包括以下步 骤：
[0026] 将4吨酸价为120的地沟油首先经过离心机进行脱杂处理，之后泵入脱磷、脱胶反 应罐，加入磷酸，搅拌混匀，静止待磷脂、胶质、水分沉降后，将上层油脂与下层物进行分离。
[0027] 脱水后，将原料打入反应釜，向反应釜中加入浓度为98%的浓硫酸13?20kg，并 在反应釜底部通入气相甲醇，甲醇用量为20?30L/min，反应温度为130?160°C，压力控 制在0. 4?0. 7MPa，酸价低于3时，反应结束，反应时间80?110分钟。而后对产物利用沉 降的方式进行分离，之后向上层液中加入氢氧化钠与甲醇的溶液发生酯交换反应，氢氧化 钠加入量为13?22kg，甲醇加入2600?3000kg，中和浓硫酸。过量氢氧化钠作为催化剂， 促进脂肪酸甘油酯与甲醇发生酯交换反应，生成脂肪酸甲酯与甘油，反应温度为常温，反应 压力为常压。反应时间80?100分钟。
[0028] 反应结束后通入蒸馏塔进行提纯，提出220?250°C的馏分即可得到生物柴油产 品，塔底产出植物沥青。
[0029] 将上述各实施例于220?250°C提出的馏分进行检测，检测按照生物柴油产品需 GB/T20828-2007, S卩《柴油机燃料调和用生物柴油（BD100)》标准为准，具体各项指标参见表 1〇
[0030] 表 1
[0031]
【主权项】
1. 一种利用地沟油制备生物柴油的方法，其特征在于： 将原料地沟油离心脱杂处理，之后加入磷酸利用重力自然沉降方式脱磷、脱胶和脱水， 脱水后加入浓度为98%的浓硫酸，并从底部通入气相甲醇，使原料中脂肪酸完全转化为脂 肪酸甲酯后，利用沉降的方式进行分离，收集上层液甲酯相，并向其中加入氢氧化钠与甲醇 的溶液发生酯交换反应，促进脂肪酸甘油酯与甲醇发生酯交换反应，即得到生物柴油。
2. 根据权利要求1所述的利用地沟油制备生物柴油的方法，其特征在于： 将经酯交换反应后反应物通入蒸馏塔进行提纯，收集220?250°C的馏分即可得到生 物柴油产品。
3. 根据权利要求1所述的利用地沟油制备生物柴油的方法，其特征在于： 所述脱水后加入0.5%-3% (v/v)的浓度为98%的浓硫酸，并从底部通入气相甲醇，在 120?170°C，压力控制在0. 3?0. 8MPa条件下使原料中脂肪酸完全转化为脂肪酸甲酯，待 原料中酸价不超过3时，反应结束；其中甲醇流速为2?40L/min，甲醇加入量为原料中脂 肪酸含量与甲醇量摩尔比为1. 1:1?3:1。
4. 根据权利要求1所述的利用地沟油制备生物柴油的方法，其特征在于：所述甲醇相 中加入甲醇与氢氧化钠的混合物，在室温常压下进行发生酯交换反应，其中甲醇与原料中 甘三脂摩尔比为2:1?5:1，氢氧化钠用量为原料的0.5% -3% (v/v)。
【专利摘要】本发明涉及资源综合利用与化工交叉的领域，特别涉及一种利用地沟油制备生物柴油的方法。将原料地沟油离心脱杂处理，之后加入磷酸利用重力自然沉降方式脱磷、脱胶和脱水，脱水后加入浓度为98％的浓硫酸，并从底部通入气相甲醇，使原料中脂肪酸完全转化为脂肪酸甲酯后，利用沉降的方式进行分离，收集上层液甲酯相，并向其中加入氢氧化钠与甲醇的溶液发生酯交换反应，促进脂肪酸甘油酯与甲醇发生酯交换反应，即得到生物柴油。本发明避免了酯化之后除水的工段，同时能够避免因水分去除不达标，致使水解后续酯交换反应过程中出现严重的皂化，导致生产无法正常运行。该工艺制备的生物柴油能够满足生物柴油的国家标准。
【IPC分类】C11C3-10, C10L1-02
【公开号】CN104611072
【申请号】CN201510020690
【发明人】冯向鹏, 陈广飞, 李冀闽, 许晓杰, 冯仕章
【申请人】首钢环境产业有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月15日