一种多级酯交换制备脂肪酸甲酯的方法
【专利摘要】本发明公开了一种多级酯交换制备脂肪酸甲酯的方法，其包括酸催化酯交换反应和碱催化酯交换反应，通过调整酸催化剂和碱催化剂的组成以及反应的控制条件得到了品质较高的脂肪酸甲酯产品。本发明方法整个过程中无废酸水、废渣出现，解决了常规工艺产生废酸渣、废酸水等二次污染的根本问题，充分提高了地沟油的利用率，节约了成本，而且环保、能耗低，工艺简单，操作安全，产品质量高，是资源节约型、环境友好型的生产方法。
【专利说明】一种多级酯交换制备脂肪酸甲酯的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多级酯交换制备脂肪酸甲酯的方法。
【背景技术】
[0002] 随着人类节能环保意识的增强，绿色能源脂肪酸甲酯(生物柴油）越来越被人们关 注，传统的利用地沟油生产生物柴油工艺，收率低，生产环节产生大量废酸水，污染环境，生 产方式单一、成本高、利润低，很难有发展空间。专利号为ZL 201110072671.5的中国专利 公开了一种用地沟油生产环氧脂肪酸甲酯的方法，其是先将地沟油与甲醇反应制得脂肪酸 甲酯后，再进行环氧化进而得到环氧脂肪酸甲酯，在制备脂肪酸甲酯的过程中，该专利只涉 及到一步酯化反应，用该方法制备的提纯后的脂肪酸甲酯的酸价为〇. 5,颜色80,收率90%， 且甲醇用量较多，为120_160kg/每吨地沟油。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、能耗低、环保且能得到优质产 品的多级酯交换制备脂肪酸甲酯的方法。
[0004] 本发明解决上述技术问题采取的技术方案： (1) 将地沟油和酸催化剂加入反应釜，滴加甲醇，常压下进行第一步酯交换反应，反应 结束后，过滤除去机械杂质，滤液中加入碱催化剂，常压80-85°C下进行第二步酯交换反应， 反应结束后静置分层，上层为粗脂肪酸甲酯，将其分离出待用； (2) 将步骤（1)中得到的粗脂肪酸甲酯在200-220°C、真空度0. l-10pa下进行分子精 馏提纯，分离出胶质和植物浙青，得到提纯的脂肪酸甲酯； 所述酸催化剂由硫酸和盐酸混合组成，质量浓度为30%，H2S04和HC1的质量比为2:1 ; 所述碱催化剂由质量比1:1. 5的氢氧化钾和氢氧化钠组成。
[0005] 优选地，所述酸催化剂的用量为地沟油质量的0. 2%_1%。
[0006] 优选地，所述甲醇用量为每吨地沟油100_120kg，滴加速度为90-110kg/h。
[0007] 优选地，所述第一步酯交换反应的温度为80-85°C，反应时间为5-6h。
[0008] 优选地，所述碱催化剂的加入量为地沟油质量的0. l%-0. 3%。
[0009] 优选地，所述第二步酯交换反应的时间为2_3h。
[0010] 本发明的积极效果为： 专利号为ZL 201110072671. 5的中国专利是本发明的发明人前期的研究成果，用该方 法制备的脂肪酸甲酯虽然气味小，酸值低，收率90%，但其品质及收率仍有进一步提升的空 间，发明人在此基础上做了大量研究，意外地发现进行两级酯交换反应，催化剂分别用混合 酸催化剂和混合碱催化剂，得到的脂肪酸甲酯的质量及收率均得到了提高。其中酸催化剂 采用硫酸和盐酸的混合物，且二者的质量比为2:1时催化效果最好，碱催化剂采用氢氧化 钾和氢氧化钠的混合物，且二者的质量比为1:1. 5时催化效果最好。
[0011] 本发明以地沟油为原料，在常压下进行酯交换反应，温度为80-85°C，高于甲醇的 沸点67°C，所以甲醇与油脂接触后立刻气化，能使甲醇均匀、快速的与油脂充分接触，进一 步加快酯交换反应的速度。本发明采用多级双催化剂酯交换反应，酸催化剂和碱催化剂的 总用量要少于ZL 201110072671. 5中硫酸催化剂的用量，催化效果却较上述专利更好，详 见表1，并且生产环节不产生釜残、废酸水、废酸渣，双催化剂使得脂肪酸甲酯品质提高，收 率比常规技术提高7-8%。本发明采用甲醇的多次循环利用，不仅降低了甲醇用量，能耗低， 而且能方便控制和调节甲醇用量，便于生产。本发明采用分子精馏技术，反应后的副产物 少，油脂可以多次使用，提纯后的脂肪酸甲酯气味小，酸值低。经河北省产品质量监督检验 院检验(检验标准GB/T20828-2007)，本发明得到的产品完全符合国家标准。用本发明产品 环氧化得到的环氧脂肪酸甲酯环氧值4. 8?5. 3,酸值0. 1?1，优于ZL 201110072671. 5得到 的环氧脂肪酸甲酯。
[0012] 表1实施例1制备的脂肪酸甲酯与ZL 201110072671. 5制备的脂肪酸甲酯的指标 对比结果
【权利要求】
1. 一种多级酯交换制备脂肪酸甲酯的方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 将地沟油和酸催化剂加入反应釜，滴加甲醇，常压下进行第一步酯交换反应，反应 结束后，过滤除去机械杂质，滤液中加入碱催化剂，常压80-85°C下进行第二步酯交换反应， 反应结束后静置分层，上层为粗脂肪酸甲酯，将其分离出待用； (2) 将步骤（1)中得到的粗脂肪酸甲酯在200-220°C、真空度0. Ι-lOpa下进行分子精 馏提纯，分离出胶质和植物浙青，得到提纯的脂肪酸甲酯； 所述酸催化剂由硫酸和盐酸混合组成，质量浓度为30%，H2S04和HC1的质量比为2:1 ; 所述碱催化剂由质量比1:1. 5的氢氧化钾和氢氧化钠组成。
2. 根据权利要求1所述的一种多级酯交换制备脂肪酸甲酯的方法，其特征在于：所述 酸催化剂的用量为地沟油质量的〇. 2%-1%。
3. 根据权利要求1或2所述的一种多级酯交换制备脂肪酸甲酯的方法，其特征在于： 所述甲醇用量为每吨地沟油100_120kg，滴加速度为90-110kg/h。
4. 根据权利要求1或2所述的一种多级酯交换制备脂肪酸甲酯的方法，其特征在于： 所述第一步酯交换反应的温度为80-85°C，反应时间为5-6h。
5. 根据权利要求1或2所述的一种多级酯交换制备脂肪酸甲酯的方法，其特征在于： 所述碱催化剂的加入量为地沟油质量的〇. l-o. 3%。
6. 根据权利要求1或2所述的一种多级酯交换制备脂肪酸甲酯的方法，其特征在于： 所述第二步酯交换反应的时间为2-3h。
【文档编号】C11C3/10GK104120039SQ201410366045
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】赵敏仲, 赵占群, 郭少谈 申请人:河北金谷再生资源开发有限公司