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一种生物柴油的生产方法

关键词: 生物质催化剂精制碳醇床层

专 利 号:CN201210035500.X

专利类型:发明专利

所属行业:C:化学,冶金

有效期限:-- 至 --

价格: 面议

交易方式: 转让 许可

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专利详情

一种生物柴油的生产方法
权利要求
1.一种生物柴油的生产方法,其特征在于,该生产方法的步骤如下: (1)生物质油类的物理和化学精制:采用过滤,水化脱胶、吸附脱色、溶剂法脱蜡过程将原料生物质油类精制成无色无臭透明的甘油三酸酯的混合物; (2)碳链长度不同的脂肪酸酯的生产:将经步骤(1)处理后所得的精制生物质油与低碳醇按投料摩尔比1~6:1加入到催化精馏塔中,该催化精馏塔以负载AlCl3的强酸性阳离子交换树脂为催化剂床层,以硅藻土为催化剂床层的惰性层,所述精制生物质油与低碳醇在反应温度为50℃~120℃,反应压力为常压的条件下,进行催化酯交换反应,反应时间为2~3.5h,得到脂肪酸酯;将该脂肪酸酯加入蒸发器中进行减压蒸馏分离提纯。 2.根据权利要求1所述生物柴油的生产方法,其特征在于,所述步骤(2)中的低碳醇为甲醇或者乙醇,相对应的脂肪酸酯为脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。 3.根据权利要求1所述生物柴油的生产方法,其特征在于,所述步骤(2)中的蒸发器为薄膜蒸发器。
说明书
一种生物柴油的生产方法

技术领域

本发明属于化工生物柴油的技术领域,具体地涉及一种生物柴油的生产方法。 

背景技术

随着我国国民经济的持续快速发展,柴油的供需平衡问题已成为我国石油市场发展的焦点。近几年来,尽管炼油企业通过采用新技术使柴/汽比逐步提高,但仍不能满足日益增长的柴油需求,且柴油燃烧后会产生大量的硫氧化物、氮氧化物和碳烟颗粒,排入大气中会造成严重的环境污染。生物柴油是清洁的可再生能源,是优质的石油柴油替代品,大力发展生物柴油对经济可持续发展,减轻环境压力,控制城市大气污染具有重要意义。

现有技术的生物柴油的生产,主要采用加碱进行中和脱酸处理,以脱生物质油的游离脂肪酸,因而会产生大量的酸碱废弃物,污染环境且生产成本高,原料的受限范围大、浪费较多,收率较低。

工业上生产生物柴油主要方法是酯交换法。酯交换法包括酸催化、碱催化、生物酶催化和超临界酯交换法等。其中酸催化法用到的催化剂为酸性催化剂,主要有硫酸、盐酸和磷酸等。传统酸碱催化法制备生物柴油时酸碱催化剂不容易与产物分离,产物中存在的酸碱催化剂必须进行中和与水洗,从而产生大量的污水,酸碱不能重复使用,带来较高的催化剂成本。同时,酸碱催化剂对设备有较强的腐蚀性。

 《生物化学工程》报导的杨凯华等人先将反应产物静止分层,上层液体为脂肪酸甲酯与甲醇的混合溶液,经蒸馏分出甲醇后得到脂肪酸甲酯,下层液体为反应副产物粗甘油,粗甘油加甲醇稀释后用减压蒸馏精制甘油。其技术工艺路线复杂,分离效较低,产品活度较低。 

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的缺陷而提供一种生物柴油的生产方法。本发明所采用的方法工艺路线简单易行,并且使得产物与催化剂容易分离,催化剂能重复使用,节约了使用催化剂的成本,同时不会产生大量污水造成环境污染。

本发明的技术方案为:一种生物柴油的生产方法,该生产方法的步骤如下:

(1)生物质油类的物理和化学精制:采用过滤,水化脱胶、吸附脱色、溶剂法脱蜡过程

将原料生物质油类精制成无色无臭透明的甘油三酸酯的混合物;

(2)碳链长度不同的脂肪酸酯的生产:将经步骤(1)处理后所得的精制生物质油与低碳醇按投料摩尔比1~6:1加入到催化精馏塔中,该催化精馏塔以负载AlCl3的强酸性阳离子交换树脂为催化剂床层,以硅藻土为催化剂床层的惰性层,所述精制生物质油与低碳醇在反应温度为50℃~120℃,反应压力为常压的条件下,进行催化酯交换反应,反应时间为2~3.5h,得到脂肪酸酯;将该脂肪酸酯加入蒸发器中进行减压蒸馏分离提纯。

所述步骤(2)中的低碳醇为甲醇或者乙醇,相对应的脂肪酸酯为脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。

所述步骤(2)中的蒸发器为薄膜蒸发器。

本发明的有益效果为:与现有技术相比,本发明采用固体酸催化剂催化生物质油类与低碳醇反应生产脂肪酸酯的反应与目前广泛采用的均相酸碱催化法相比,产物与催化剂易于分离,而且避免了大量废酸废碱的排放,有效防止了环境的污染。

本发明所采用的方法工艺路线简单易行,提高了原料利用率,减少低碳醇的使用量,本方法原料油类与醇类的进料摩尔比为1~6:1,现有技术的常规酸性催化剂方法原料油类与醇类的进料摩尔比为1:4。并且本发明所使用的方法使得产物与催化剂容易分离,催化剂能重复使用,节约了使用催化剂的成本,同时不会产生大量污水造成环境污染。所用固体酸催化剂易活化再生,便于连续操作,缩短了生产周期,本发明的生产方法所需反应时间为2~3.5h,而现有技术的常规酸性催化剂方法所需的反应时间为4~9h。本方法一方面提高了工艺对原料的适应性;另一方面提高了原料的利用率,降低了原料成本;再者降低了产品的酸值,提高了产品产量,通过对该方法生产的生物柴油的试用可知其在外燃方面优于石化柴油。

通过对该工艺方法生产的生物柴油进行检测:其各项性能指标达到或优于柴油最新国标CB/T19147-2003的要求,符合世界燃油规范Ⅱ级柴油质量标准的要求,具体指标如下表:

具体实施方式

下面对发明的技术方案进行详细的说明。

实施例一

(1)生物质油类的物理和化学精制:来自动、植物体油类,由于来源和加工过程的不同含带有各种不同的杂质,其中机械杂质包括泥沙、料胚粉末,纤维、草屑、骨质、金属等,水溶性杂质包括水分、蛋白质、糖类、树脂类,胶质,油溶性杂质包括游离的脂肪酸、维生素、色素、蜡及磷脂、多环芳烃等,因此首先必须对油类原料进行精制。采用过滤,水化脱胶、吸附脱色、溶剂法脱蜡过程将原料生物质油类精制成无色无臭透明的甘油三酸酯的混合物;

(2)脂肪酸甲酯的生产:将经步骤(1)处理后所得的精制生物质油与甲醇按投料摩尔比4:1加入到催化精馏塔中,该催化精馏塔以负载AlCl3的强酸性阳离子交换树脂为催化剂床层,以硅藻土为催化剂床层的惰性层,所述精制生物质油与甲醇在反应温度为90℃,反应压力为常压的条件下,进行催化酯交换反应,反应时间为3h,得到脂肪酸甲酯;将该脂肪酸甲酯加入薄膜蒸发器中进行减压蒸馏分离提纯。

实施例二

(1)生物质油类的物理和化学精制:来自动、植物体油类,由于来源和加工过程的不同含带有各种不同的杂质,其中机械杂质包括泥沙、料胚粉末,纤维、草屑、骨质、金属等,水溶性杂质包括水分、蛋白质、糖类、树脂类,胶质,油溶性杂质包括游离的脂肪酸、维生素、色素、蜡及磷脂、多环芳烃等,因此首先必须对油类原料进行精制。采用过滤,水化脱胶、吸附脱色、溶剂法脱蜡过程将原料生物质油类精制成无色无臭透明的甘油三酸酯的混合物;

(2)脂肪酸乙酯的生产:将经步骤(1)处理后所得的精制生物质油与乙醇按投料摩尔比3:1加入到催化精馏塔中,该催化精馏塔以负载AlCl3的强酸性阳离子交换树脂为催化剂床层,以硅藻土为催化剂床层的惰性层,所述精制生物质油与乙醇在反应温度为80℃,反应压力为常压的条件下,进行催化酯交换反应,反应时间为2.5h,得到脂肪酸乙酯;将该脂肪酸乙酯加入薄膜蒸发器中进行减压蒸馏分离提纯。 

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