专利名称：利用皂脚制取生物柴油的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用皂脚制取生物柴油的方法。
背景技术：
石油资源的过度开采导致了目前愈演愈烈的石油危机，石油价格一涨再涨，不仅困扰着汽车工业的发展，而且也成为过去一个世纪的世界局部战争导火索。如何减少对石油的依赖，迫使科学家们努力寻找石油的替代燃料。生物柴油因可生物降解、无毒性、对环境无害、并可以从再生资源中获取，而受到了人们的广泛关注。
生物柴油即脂肪酸甲酯，主要是以植物油和动物油为原料而制成的，是优质的石油柴油替代品，它能满足欧洲2号排放标准。和传统的柴油相比，其主要优点是润滑性能好，储存、运输、使用安全，抗爆性好，可生物降解，为再生资源，无毒、燃烧完全。生物柴油是环境友好型燃料。
生物柴油具有可再生、易生物降解、无毒、含硫量低和废气中有害物排放量小等优点，是环境友好型燃料。未来柴油的需求量会愈来愈大，而随着石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高，大大加快了世界各国对环保型柴油替代燃料的开发速度，尤其进人了20世纪90年代后，生物柴油更是以其优越的环保性能受到了各国的重视。
目前影响生物柴油普遍应用的主要问题是成本问题，以植物油或动物油为原料进行转酯反应生产生物柴油，虽然可以得到质量较好的生物柴油，但目前在我国还难以推广应用。我国植物油皂脚产量巨大，以前的皂脚仅作酸化油、低级皂用，甚至废弃，造成浪费，并且污染环境。而以植物油皂脚为原料制备生物柴油可以充分利用皂脚，变废为宝，大大降低生物柴油的生产成本，促进生物柴油的普及应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用皂脚制取生物柴油的方法，该方法是用植物油脂厂精炼的副产物皂(油)脚为原料，经过浓缩干燥，然后和甲醇在硫酸催化剂在低温60-65℃下进行酯交换反应，皂脚酯化率达到99.5％，成品得率高，成品得纯度高，并且得到副产品粗甘油。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现
一种利用皂脚制取生物柴油的方法，其特征在于该方法是用植物油脂厂精炼的副产物皂脚为原料，经过浓缩干燥，然后和甲醇在硫酸催化剂在低温60-65℃下进行酯交换反应，反应60min后，酯化率达到99.5％；甲醇与原料油的摩尔比为100∶1，酸催化生产工艺需要两个连续运行的酯交换反应器进行反应，在反应器1中，甲醇与脂肪酸的摩尔比为1∶0.95，硫酸的加入量为皂脚重量的1-2％，在反应器2中，，甲醇与脂肪酸的摩尔比为1∶1.2，硫酸的加入量为皂脚重量的1-2％，生成相应的脂肪酸甲酯，再经洗涤干燥后即得生物柴油，并且得到副产品粗甘油。
本发明的优点是工艺简单、催化速度快，转化率高、操作方便、反应时间短、反应无污染、后处理容易，属绿色化学工艺。具有反应条件温和、产生废水少、反应产物容易分离等优点，该工艺高效、环保，同时可降低设备投资，减少生产成本。醋交换阶段产生的副产品甘油和少量皂易于回收利用，具有良好的工业化前景。
具体实施例方式
一种利用油脚和废油制取生物柴油的方法，该方法是用植物油脂厂精炼的副产物皂脚为原料，经过浓缩干燥，然后和甲醇在硫酸催化剂在低温60-65℃下进行酯交换反应，反应60min后，酯化率达到99.5％；甲醇与原料油的摩尔比为100∶1，酸催化生产工艺需要两个连续运行的酯交换反应器进行反应，在反应器1中，甲醇与脂肪酸的摩尔比为1∶0.95，硫酸的加入量为皂脚重量的1-2％，在反应器2中，，甲醇与脂肪酸的摩尔比为1∶1.2，硫酸的加入量为皂脚重量的1-2％，生成相应的脂肪酸甲酯，再经洗涤干燥后即得生物柴油，并且得到副产品粗甘油。
本发明由于采用两个反应器，在反应器1中皂脚过量，在反应器2中甲醇过量，目的在于反应彻底，使皂脚酯化率高达99.5％，成品得率高，成品得纯度亦高。
具体步骤如下1)皂脚浓缩；采用真空薄膜蒸发工艺，该工艺浓缩时的真空度要求720毫米汞柱以上，操作温度70-85℃；得到的皂脚标准如下含水1％以下，色泽加特纳比色9以下，20℃时保持自然流动；为保证成品的含水量在规定的指标以下，需在上述蒸发工艺前增加一道预脱水工序；预脱水采用盘管加热器，通入表压为2千克/平方厘米的蒸汽间接加热，在700毫米汞柱真空下进行；当皂脚的水分含量不大于35％，油脂含量不超过24％，皂脚含量为44％左右时，即可停止脱水；预脱水后的浓缩皂脚按上述要求进行浓缩；浓缩设备采用皂脚浓缩机，也称为刮板薄膜浓缩机，常用来处理热敏性、高粘度、高沸点及发泡性物质，其效果优于其他类型的蒸发器。刮板薄膜蒸发器的传热效果好，特别是粘度超过100厘泊的料液，它的传热系数下降很小。以上两种设备由郑州四维粮油设备技术有限公司提供。
2)酯交换工段浓缩原料皂脚进入反应器1，在此一并加入辅料甲醇及催化剂硫酸；发生化学反应后生成脂肪酸甲酯和甘油；经过沉降分离后脂肪酸甲酯进入反应器2，在此一并加入甲醇和催化剂硫酸，使没有反应的物料进一步反应以提高产品的收率；反应器2出来的脂肪酸甲酯进入洗涤塔，在此用稀盐酸水溶液进行洗涤，以清除掉脂肪酸甲酯中夹带的氢氧化钠，之后脂肪酸甲酯去甲酯干燥工段；反应器洗涤塔经沉降分离的甘油、甲醇等重相混合物，一并进入甲醇回收塔经精馏后塔顶得到99.9％的甲醇可回到反应器中循环使用；塔底出来的甘油和水去粗甘油予处理工段；3)甲酯干燥工段由酯交换工段来的脂肪酸甲酯经过一级干燥器、二级干燥器，将甲酯中的水份蒸发除掉；干燥是在真空条件下进行的，经干燥后的脂肪酸甲酯即为生物柴油产品，由泵加压送入成品贮罐；4)粗甘油预处理工段由酯交换工段来的甘油、水混合物首先进入予热器，在此被加热到约95℃进入分离器，在分离器中油相被分离出来，剩余的甘油水混合物进入中和器中，用氢氧化钠溶液将甘油、水中夹带的盐酸中和；经过处理后含甘油35-40％的甘油、水混合物去粗甘油蒸发工段。
5)粗甘油蒸发工段粗甘油予处理工段出来的甘油、水混合物首先进入一效蒸发器，在此水被蒸发使甘油浓度得到了提高，浓度提高后的甘油、水混合物，连续通过二效蒸发器、三效蒸发器，通过三效蒸发器后甘油的浓度达到了80％左右，经泵将此甘油送往粗甘油贮罐作为一种副产品外售；一效蒸发器的热源，由锅炉房来饱和蒸汽提供；二效蒸发器热源来自一效蒸发产生的蒸汽；三效蒸发器的热源来自二效蒸发产生的蒸汽；三效蒸发的真空度是由水环真空泵提供的。
6)罐区及泵房成品贮罐部分
由甲酯干燥工段来的成品生物柴油和粗甘油蒸发工段来的粗甘油分别送入各自的贮罐，贮罐内的成品分别进入生物柴油泵和粗甘油泵，经泵加压后装汽车槽车售出；原料贮罐部分；各种原料由汽车槽车运至厂内，经汽车槽车自备泵将原料送入各自的贮罐内，原料从贮罐出来经泵房中的泵加压后送至生产车间。
权利要求
1.一种利用皂脚制取生物柴油的方法，其特征在于该方法是用植物油脂厂精炼的副产物皂脚为原料，经过浓缩干燥，然后和甲醇在硫酸催化剂在低温60-65℃下进行酯交换反应，反应60min后，酯化率达到99.5％；甲醇与原料油的摩尔比为100∶1，酸催化生产工艺需要两个连续运行的酯交换反应器进行反应，在反应器1中，甲醇与脂肪酸的摩尔比为1∶0.95，硫酸的加入量为皂脚重量的1-2％，在反应器2中，，甲醇与脂肪酸的摩尔比为1∶1.2，硫酸的加入量为皂脚重量的1-2％，生成相应的脂肪酸甲酯，再经洗涤干燥后即得生物柴油，并且得到副产品粗甘油。
全文摘要
本发明涉及一种利用皂脚制取生物柴油的方法，该方法是用植物油脂厂精炼的副产物皂脚为原料，经过浓缩干燥，然后和甲醇在硫酸催化剂在低温60－65℃下进行酯交换反应，反应60min后，生成相应的脂肪酸甲酯，酯化率达到99.5％，再经洗涤干燥后即得生物柴油，并且得到副产品粗甘油。本发明的优点是工艺简单、催化速度快，转化率高、操作方便、反应时间短、反应无污染、后处理容易，属绿色化学工艺。
文档编号C10G3/00GK1970693SQ20061013443
公开日2007年5月30日 申请日期2006年12月1日 优先权日2006年12月1日
发明者郑贵仁, 何宪超, 何显军, 单广鑫 申请人:海城后英生物工程有限公司