一种利用汽化甲醇酯化高酸值油脂的方法

摘要

本发明公开一种利用汽化甲醇酯化高酸值油脂的方法，是将高酸值的油脂加入底部带有循环管路的反应釜中，并加热到预设反应温度；再将油脂不断循环于循环管路内，并与不断通入的汽化甲醇在循环管路内逆向接触混合后再送入反应釜，直至反应釜内的物料酸值≤1mgKOH/g；反应釜内加入酸催化剂以催化酯化反应。本发明将汽化甲醇与油脂在循环管路内逆接触，能使两者充分混合并将酯化反应提前到在循环管路内快速进行，使得反应时间缩短，反应前只需对油脂进行一次加热，反应过程无需控制反应釜内的温度，更不需要使用外部的加热器对反应物料不断加热，具有易操控、速度快、能耗少等优点。

说明书

技术领域

本发明属于生物柴油生产技术领域，具体涉及一种利用汽化甲醇酯化高酸值油脂的方法。

背景技术

生物柴油是一种可再生的清洁能源，现有的生物柴油酸催化酯化反应工艺主要是将油脂、催化剂和液相甲醇加入反应釜中，加热至一定温度后保持恒温进行酯化反应。反应温度超过65℃时，甲醇还未进行酯化反应就被蒸发使釜内压力增加，同时，由于升温过程和反应过程中不断有液相甲醇发生相变而吸收大量热量，导致升温过程较慢，反应温度难以控制，反应工段的反应时间为6小时，耗时较长，且酯化反应过程中产生较多的水分，阻止反应正向进行。当采用外部加热器对油脂进行加热时，由于油脂在整个反应过程中均需通过加热器，易造成加热器的堵塞。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用汽化甲醇酯化高酸值油脂的方法，具有耗时少、温度易控制和节约能源等优点。

为解决上述问题，本发明将采用以下技术方案：

一种利用汽化甲醇酯化高酸值油脂的方法，是将高酸值的油脂加入底部带有循环管路的反应釜中，并加热到预设反应温度；再将油脂不断循环于循环管路内，并与不断通入的汽化甲醇在循环管路内逆向接触混合后再送入反应釜，直至反应釜内的物料酸值≤1mgKOH/g；反应釜内加入酸催化剂以催化酯化反应。

上述技术方案中：

所述酸催化剂最好分两次加入，第一次在油脂加热到预设反应温度后加入，加入量为加入的油脂质量的1.5‰～2.5‰；第二次在反应釜内的物料酸值≤50mgKOH/g后加入，加入量为加入的油脂质量的0.5‰～1.5‰。

所述酸催化剂一般是指工业用的浓硫酸溶液，其硫酸质量分数一般≥70％，优选的，加入前可先用甲醇将其稀释至硫酸质量分数为30％～45％。

所述预设反应温度为130～145℃；所述反应釜内的压力应控制在0.04～0.06MPa。

所述汽化甲醇的温度优选为110～130℃；所述汽化甲醇每小时的通入量为加入的油脂质量的8％～15％。

所述高酸值的油脂的酸度为100～200mgKOH/g；油脂可以选用酸化油、棕榈油、地沟油等常见的制备生物柴油所用到的原料油；油脂加入反应釜前还要最好经过净化、杂物沉降后，再脱水至水的重量含量≤0.5％。

和现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明将汽化甲醇与油脂在循环管路内逆接触，能使两者充分混合并将酯化反应提前到在循环管路内快速进行，使得反应时间缩短至3～4个小时左右，反应速度大大提升；反应前只需对油脂进行一次加热，即可完成酯化反应，无需控制反应釜内的温度，更不需要使用外部的加热器对反应物料不断加热，具有易操控、能耗少的优点；

2、因为酯化反应过程一直排甲醇汽，在带出水分的同时，也会带出部分的酸催化剂，本发明采用二次加入酸催化剂的方式，在酸值较低时补充损失的催化剂，能使催化剂在反应釜内保持浓度稳定，利于催化酯化反应的进行。

具体实施方式

下面以具体实施例进行描述，但本发明不局限于这些实施例。

实施例1

将酸值为138mgKOH/g的大豆酸化油经过净化、杂物沉降后，脱水至水含量小于0.5％，再往底部带有循环管路的反应釜内打入大豆酸化油5m³。将大豆酸化油加热至140℃，然后往反应釜内加入大豆酸化油质量1.5‰的酸催化剂(酸催化剂为硫酸质量分数98％的硫酸溶液，加入前先用甲醇将其稀释至硫酸质量分数为35％)，用120℃的汽化甲醇在循环管路与循环的大豆酸化油逆向接触混合，再经过一段管道后进入反应釜内进行酯化反应，汽化甲醇每小时的通入量为加入的大豆酸化油质量的10％。反应釜内的压力控制为0.05MPa，反应1.5小时后，测定物料酸值，当AV≤50mgKOH/g时，加入大豆酸化油质量0.5‰的酸催化剂进行第二步催化酯化反应；通汽化甲醇再进行反应1.5小时后，测定物料酸值，当AV≤1mgKOH/g时，停止通入汽化甲醇，结束反应。

实施例2

将酸值为160mgKOH/g的棕榈油经过净化、杂物沉降后，脱水至水含量小于0.5％，再往底部带有循环管路的反应釜内打入棕榈油5m³。将棕榈油加热至130℃，然后往反应釜内加入棕榈油质量2.0‰的酸催化剂(酸催化剂为硫酸质量分数70％的硫酸溶液，加入前先用甲醇将其稀释至硫酸质量分数为45％)，用110℃的汽化甲醇在循环管路与循环的棕榈油逆向接触混合，再经过一段管道后进入反应釜内开始进行酯化反应，汽化甲醇每小时的通入量为加入的油脂质量的12％。反应釜内的压力控制为0.04MPa，反应1.5小时后，测定物料酸值，当AV≤50mgKOH/g时，加入棕榈油质量0.5‰的酸催化剂进行第二步催化酯化反应；通汽化甲醇再进行反应1.5小时后，测定物料酸值，当AV≤1mgKOH/g时，停止通入汽化甲醇，结束反应。

实施例3

将酸值为120mgKOH/g的地沟油经过净化、杂物沉降后，脱水至水含量小于0.5％，再往底部带有循环管路的反应釜内打入地沟油5m³。将地沟油加热至145℃，然后往反应釜内加入地沟油质量2‰的酸催化剂(酸催化剂为硫酸质量分数98％的硫酸溶液，加入前先用甲醇将其稀释至硫酸质量分数为45％)，用130℃的汽化甲醇在循环管路与循环的地沟油逆向接触混合，再经过一段管道后进入反应釜内进行酯化反应，汽化甲醇每小时的通入量为加入的地沟油质量的8％。反应釜内的压力控制为0.06MPa，反应1.5小时后，测定物料酸值，当AV≤50mgKOH/g时，加入地沟油质量1.5‰的酸催化剂进行第二步催化酯化反应；通汽化甲醇再进行反应1.5小时后，测定物料酸值，当AV≤1mgKOH/g时，停止通入汽化甲醇，结束反应。