固体酸催化废弃动植物油脂生产生物柴油的方法

摘要

本发明提供一种固体酸催化废弃动植物油脂生产生物柴油的方法，以动植物油酯的下脚料为原料，加入硫酸氢钠或硫酸锆催化剂和甲醇或乙醇，在0.2兆帕压强和110～125℃温度条件下，搅拌反应使反应产物的酸价降至2mgKOH/g以下；回收剩余甲醇或乙醇，再加入0.2%的甲醇钠，在60-65℃下搅拌反应30分钟；反应产物经减压蒸馏，得到生物柴油。本发明原料来源丰富、价格低廉。与传统的酯化法或酯交换法生产生物柴油相比，本工艺用固体酸取代浓硫酸作催化剂，且有机碱用量少，对环境污染小，对设备腐蚀性小，降低污水处理费用。发明既节约了资源，又消除了目前植物油提炼中所产生的下脚料造成的环境污染问题，变废为宝。

说明书

技术领域

本发明涉及生物柴油的生产方法，属于技术领域。

背景技术

生物柴油作为一种安全、清洁生物燃料属可再生资源，是典型的绿色环保能源，它具有毒性小、生物降解快，良好的环境相容性、闪点高、贮运安全等优点，因此越来越受到人们的重视。一般来说，生物柴油（biodiesel）是用动植物油脂与甲醇通过酯交换反应制备的混合脂肪酸甲酯，其主要成分为硬脂酸甲酯、软脂酸甲酯、油酸甲酯和亚油酸甲酯等。

近年来，随着人们环保意识的日益增强以及石油产品价格的不断上涨，乳油制剂因其有机溶剂含量高，对环境压力及成本等问题已引起了人们的广泛关注，正逐渐被水基的微乳剂、水乳剂所替代。微乳剂相对于水乳剂其生产控制简单，且制剂稳定。但多数微乳剂在配制时需要添加或使用毒性高、极性偏强的传统溶剂，对人体健康、环境以及地下水存在着威胁；因此，寻找新型绿色环保溶剂势在必行。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种成本低，生产工艺简单、污染小的固体酸催化废弃动植物油脂高效生产生物柴油的方法。

本发明采用的技术方案如下：固体酸催化废弃动植物油脂生产生物柴油的方法，包括如下步骤：

（1）以动植物油酯或其下脚料为原料，去掉杂质，加入反应釜，加热至80～90℃，真空脱水至含水量低于0.5％；

（2）反应釜中每2小时一次分三次共加入2%硫酸氢钠或硫酸锆催化剂和20%甲醇或乙醇（可以是精甲醇、精乙醇或粗甲醇、粗乙醇），在0.2兆帕压强和110～ 125℃温度条件下，搅拌反应6小时，使反应产物的酸价降至2mgKOH/g以下；

（3）回收剩余甲醇或乙醇，再加入0.2%的甲醇钠，在60-65℃下搅拌反应30分钟；

（4）反应产物经减压蒸馏，得到生物柴油。

本发明以动植物油酯或其下脚料（潲水油、油脚、皂脚）为原料，来源丰富，价格低廉。本工艺原料适用范围宽，种类包括动植物油脂、潲水油、地沟油、火锅油、植物油油脚、皂脚及酸化油等，对原料酸值没有限制。由于生物柴油与矿物柴油分子结构类似，相互间具有优异的可调合性。

与传统的酯化法或酯交换法生产生物柴油相比，本工艺用固体酸取代浓硫酸作催化剂，且有机碱用量少，对环境污染小，对设备腐蚀性小，降低污水处理费用。发明既节约了资源，又消除了目前植物油提炼中所产生的下脚料造成的环境污染问题，变废为宝。

通过本工艺制备的生物柴油其理化性能指标较好，燃烧性能优良，完全能达到国家生物柴油标准。

具体实施方式

一种固体酸催化废弃动植物油脂高效生产生物柴油的方法，具体步骤如下：(1) 将一定量的动植物油酯或其下脚料加入反应釜中，加热至80～90℃，真空脱水、去杂，使杂质含量<0.3%，水分含量<0.5%。

(2)反应釜中加入原料重量1%的硫酸氢钠或硫酸锆和7%的甲醇或乙醇，釜内保持0.2兆帕压强和110～ 125℃温度条件下，搅拌反应2小时，使反应产物的酸价降至30mgKOH/g以下，回收甲醇或乙醇，排去底部固体酸渣；再加入原料重量0.5%的固体酸（硫酸氢钠或硫酸锆）和7%的甲醇或乙醇，釜内保持0.2兆帕压强和110～ 125℃温度条件下，搅拌反应2小时，使反应产物的酸价降至10mgKOH/g以下，回收甲醇或乙醇，排去底部固体酸渣；最后加入原料重量0.5%的硫酸氢钠或硫酸锆和6%的甲醇或乙醇，釜内保持0.2兆帕压强和110～ 125℃温度条件下，搅拌反应2小时，使反应产物的酸价降至2mgKOH/g以下，回收甲醇或乙醇。

(3) 在反应釜中加入原料重量0.2%的甲醇钠，在60-65℃下搅拌反应30分钟。

(4) 将步骤（3）中得到的产物在190-290℃下经减压蒸馏得到生物柴油。

该方法可加工原料范围宽，甲醇或乙醇的精度要求低，生产过程污染小。由于生物柴油与矿物柴油分子结构类似，相互间具有优异的可调合性。原料转化率为80%～90%；所得生物柴油十六烷值高(≥51),其他理化指标见附表，均符合生物柴油国家标准（GB/T20828-2007）要求。

本发明既节约了资源，又消除了目前植物油提炼中所产生的下脚料造成的环境污染问题，变废为宝。

生物柴油理化性能指标

项目测试结果试验方法密度(20℃)/(kg/m³)0.863GB/T 2540运动粘度(40℃)/( mm²/s)4.05GB/T 265闪点(闭口)/℃ 不低于>170GB/T 261冷滤点/℃-8SH/T 0248硫含量(质量分数)/%  不大于0.0006SH/T 068910%蒸余物残炭(质量分数)/% 不大于0.18GB/T 17144硫酸盐灰分(质量分数)/% 不大于0.007GB/T 2433水含量(质量分数)/% 不大于无SH/T 0246机械杂质无GB/T 511铜片腐蚀(50℃，3h)/级  不大于1aGB/T 5096十六烷值  不小于56GB/T 386酸值/(mgKOH/g) 不大于0.5GB/T 264