一种利用高酸值植物油同步制备生物柴油和甘油的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物柴油制备技术领域，具体涉及一种利用高酸值植物油同步制备生物柴油和甘油的方法。
【背景技术】
[0002]当今世界上，科技的发展和人类的文明在很大程度上依赖矿物燃料作为主要能源。然而矿物能源作为不可再生能源，随着人们使用的增多，能源的总量越来越少，能源危机问题势必会越来越严重。作为一种新型的可再生能源一生物柴油已成为生物质液体燃料领域的研宄热点之一。
[0003]生物柴油是指以油料作物、榨油厂油脚、餐饮废油等原料制成的有机酸酯类燃料，是典型的绿色能源。由于它具有环保性好、安全性高、可燃性和润滑性好等特性。因此生物柴油有着广阔的应用前景，将对保证石油安全、保证生态环境、发展农村经济、提高农民收入等产生十分重大的作用。
[0004]现有的生物柴油合成方法主要有超临界法和酯化酯交换法。由于酯化酯交换法具有工艺简单、反应条件温和等优点，备受大家的青睐。然而也存在转化率低、醇耗量大、甲醇回收能耗大、甘油回收需另建装置等问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是要为高酸值植物油制备生物柴油提供一种收率高、能耗低、催化剂用量少并同时产出高浓度甘油的方法。
[0006]本发明公开了一种利用高酸值植物油同步制备生物柴油和甘油的方法，所述的制备方法包括以下步骤。
[0007]1、酯化反应
将高酸值植物油加入酯化反应器中，加入对甲苯磺酸作为催化剂，在搅拌条件通甲醇蒸汽进行酯化反应。酯化反应温度为120~130°C，反应时间2~3h。酯化结束后在130°C下脱水30min。
[0008]2、蒸馏
减压蒸馏，得到在酯化反应过程中生成的生物柴油。
[0009]3、酯交换反应
将步骤2所得的馏余物加入酯交换反应器中，加入氢氧化钠和甲醇，在搅拌条件下反应20~30mim，反应温度为50~60°C。
[0010]4、脱醇
酯交换结束后，升温脱出未反应甲醇，所得甲醇可直接用于酯化反应。
[0011]5、蒸馏
脱除甲醇后的反应物进行蒸馏，馏分冷凝后经沉降得到轻相生物柴油和重相甘油，馏余物为生物沥青。
[0012]本发明所述的高酸值植物油的酸值10~180mgK0H/g。
[0013]本发明所述的酯化反应中对甲苯磺酸添加量为植物油的1%。~2%。。
[0014]本发明所述的酯化反应生成的生物柴油先蒸出，不再进入酯交换反应。
[0015]本发明所述的所述的酯交换反应氢氧化钠加入量植物油的1%。~2%。。
[0016]本发明的有益效果如下。
[0017]1、本发明生物柴油相对原料有效组分收率可达到99%，甘油纯度可达到95%以上。
[0018]2、本发明的酯化反应催化剂添加量为植物油的1%。~2%。。
[0019]3、本发明把酯化过程产生的生物柴油先蒸出，减少了酯交换过程催化剂和甲醇的用量，缩短酯交换反应时间，提高酯交换设备利用率。
[0020]4、本发明步骤4脱醇得到的甲醇可直接利用于酯化反应。
[0021]5、本发明步骤5直接将生物柴油和甘油同时蒸出，免除甘油精制过程。
【附图说明】
[0022]图1和2是一种利用高酸值植物油同步制备生物柴油和甘油的方法工艺流程。
【具体实施方式】
[0023]实施例1。
[0024]1、酯化反应
将酸值为96mgK0H/g植物油800g (含杂质160g)加入酯化反应器中，启动搅拌，加入
0.Sg对甲苯磺酸，加热升温至120°C通甲醇蒸汽进行酯化反应。酯化温度控制在130°C，反应时间2h。酯化结束后在130°C下脱水30min。
[0025]2、蒸馏
进行减压蒸馏，得到在酯化反应过程中生成的生物柴油413g。
[0026]3、酯交换反应
将步骤2所得的馏余物加入酯交换反应器中，加入0.Sg氢氧化钠和77.4g甲醇，在搅拌条件下反应30mim，反应温度控制在60°C。
[0027]4、脱醇
酯交换结束后，升温脱出未反应甲醇，重力沉降分层，下层得到纯度60%甘油9.5g。
[0028]5、蒸馏
上层减压蒸馏，得到生物柴油221g。
[0029]实施例2。
[0030]1、酯化反应
将酸值为96mgK0H/g植物油800g (含杂质160g)加入酯化反应器中，启动搅拌，加入
1.6g对甲苯磺酸，加热升温至120°C，将脱醇分层得到的甲醇气化后通入酯化反应器中进行酯化反应。酯化温度控制在130°C，反应时间2h。酯化结束后在130°C下脱水30min。
[0031]2、蒸馏
进行减压蒸馏，得到在酯化反应过程中生成的生物柴油402g。
[0032]3、酯交换反应将步骤2所得的馏余物加入酯交换反应器中，加入1.6g氢氧化钠的氢氧化钠甲醇和80.1g甲醇，在搅拌条件下反应30mim，反应温度控制在60°C。
[0033]4、脱醇
酯交换结束后，升温脱出未反应甲醇。
[0034]5、蒸馏
脱除甲醇后的液体进行减压蒸馏，馏余物为生物沥青。将馏分冷凝得到纯度96%甘油5.8g，生物柴油232go
【主权项】
1.一种利用高酸值植物油同步制备生物柴油和甘油的方法，其特征在于，步骤如下: 1)将高酸值植物油加入酯化反应器中，加入对甲苯磺酸，在搅拌条件下通入甲醇蒸汽进行酯化反应，反应结束后脱水； 2)减压蒸馏，馏分经冷凝得到生物柴油； 3)馏余物加入酯交换反应器中，加入氢氧化钠，在搅拌条件下进行酯交换反应； 4)升温脱除未反应甲醇，所得甲醇直接回用到酯化反应； 5)脱除甲醇后的反应液进行生物沥青，生物柴油和甘油的分离。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤2)中酯化反应生成的生物柴油先蒸出，不再进入酯交换反应。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于:酯化反应过程中催化剂对甲苯磺酸添加量为植物油的1%。~2%。。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于:酯交换反应过程中催化剂氢氧化钠添加量为植物油的1%。~2%。。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤如下: 1)将高酸值植物油加入酯化反应器中，加入对甲苯磺酸，在搅拌条件下通入甲醇蒸汽进行酯化反应，温度为120~130°C，反应时间2~3h，反应结束后在130°C下脱水20~30min ； 2)进行减压蒸馏，馏分经过分离得到生物柴油和粗甘油； 3)馏余物加入酯交换反应器中，加入氢氧化钠，在搅拌条件下反应20~30min，反应温度50-60 0C ； 4)酯交换反应结束后，升温脱除未反应甲醇，所得甲醇可直接回用到酯化反应； 5)脱除甲醇后的反应液进行分层分离出粗甘油，剩余物通过蒸馏分离出生物产油产品，馏余物为生物沥青。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤如下: 1)将高酸值植物油加入酯化反应器中，加入对甲苯磺酸甲醇溶液，在搅拌条件下通入甲醇蒸汽进行酯化反应，温度为120~130°C，反应时间2~3h，反应结束后在130°C下脱水20?30min ； 2)进行减压蒸馏，馏分经过分离得到生物柴油和粗甘油； 3)馏余物加入酯交换反应器中，加入氢氧化钠甲醇溶液，在搅拌条件下反应20~30min，反应温度50~60°C ； 4)酯交换反应结束后，升温脱除未反应甲醇，所得甲醇直接回用到酯化反应； 5)脱除甲醇后的反应液进行蒸馏分离，馏余物为生物沥青，馏分经冷凝后经重力沉降可得到生物柴油和精甘油产品。
【专利摘要】本发明涉及一种利用高酸值植物油同步制备生物柴油和甘油的方法，该方法包括酯化反应、蒸馏、酯交换反应、脱醇、沉降等步骤。本发明生物柴油产品收率可达到99%，甘油纯度达到95%以上，酯化酯交换催化剂用量下降50%，酯交换时间由2h缩短到30min，酯交换所脱出的甲醇可直接用于酯化反应，降低甲醇回收能耗。
【IPC分类】C11C3-04, C11C3-10, C10L1-02
【公开号】CN104774694
【申请号】CN201510161201
【发明人】马晓建, 张如意, 王根灿, 杨旭, 李洪亮
【申请人】郑州凯山生化工程有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月8日