[发明专利]一种生物柴油的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物柴油的制备方法。

背景技术

生物柴油是一种长链脂肪酸酯，工业应用上主要指脂肪酸甲酯。它是通过原料油脂与一元醇酯交换反应得到。生物柴油具有清洁、环保的优点，与石化柴油相比，生物柴油可大大减少二氧化碳、多环苯类等致癌物质和“黑烟”等污染物的排放。同时，生物柴油作为可再生的原料而越来越受到世界各国的关注。

生物柴油的工业化生产主要取决于原料油脂的成本，现今，相对廉价的废弃油脂是人们较为关注的生产原料。所述废弃油脂是指高酸值油脂，包括餐饮业废弃油，如老油(经过多次煎炸食物后废弃的油脂)、地沟油(原料油的主要来源有猪油、菜籽油、棕榈油、花生油和豆油等)、酸化油、废弃动物油等等。这些废弃油脂如果得不到合理利用，将会带来很大的环境污染问题。以废弃油脂作为原料生产生物柴油，既充分利用了废弃油脂，减少了废弃油脂对环境的污染，又由于其价格低廉，可降低生物柴油的生产成本，提高生产效益。但是，废弃油脂的特点是酸值高(其酸值一般在50mgKOH/g以上)、非皂化物杂质和水分含量高，因此，采用传统的液碱催化的酯交换工艺制备生物柴油时，必须先对废弃油脂进行酸催化脱酸预处理，使之满足液碱催化的酯交换工艺要求。酸催化脱酸的催化剂为浓硫酸，液碱催化的催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾。在进行硫酸催化脱酸后，必须使废弃油脂中所含的游离脂肪酸含量尽可能的降低，否则，一方面会增加碱催化剂的用量；另一方面，如果游离脂肪酸含量过高，在进行碱催化反应时，由于游离脂肪酸与碱催化剂反应生成了酯，在后面的水洗时很容易发生乳化，或者使外排的洗涤水中油相含量过高，导致生物柴油的收率下降。然而，在进行硫酸催化脱酸时，当游离脂肪酸含量脱到低于5重量％时，进一步脱酸的难度增大，脱酸时间延长，且一元醇，如甲醇的消耗量增加。

CN1687314A公开了一种用高酸值废弃植物油生产生物柴油的工艺，其特征在于：采用碱性催化法，在碱性催化剂氢氧化钠1-1.2重量％的作用下，与甲醇进行反应，通过(1)除杂、脱酸；(2)脱水、脱色；(3)酯化、酯交、醇解；(4)分相四个步骤生成脂肪酸甲酯。即，在脱酸后加入碱催化剂生产生物柴油。该方法中所用的催化剂的催化效果不佳，制备得到的生物柴油的收率不高。

发明内容

本发明的发明目的在于克服了采用现有技术的生物柴油的制备方法中，在脱酸后，游离脂肪酸含量仍然较高，使生物柴油的收率降低的问题，提供一种能尽可能地降低油脂原料中游离脂肪酸的含量而使生物柴油的收率较高的生物柴油的制备方法。

本发明提供了一种生物柴油的制备方法，其中，该方法包括如下步骤：(1)在酸催化剂的存在下，将油脂原料和一元醇接触反应，使油脂原料中脂肪酸的转化率为80重量％以上至低于98重量％，所述接触反应的温度不低于所述一元醇的沸点温度和/或不低于水的沸点温度，以在接触反应的同时分离生成的水；(2)从步骤(1)所得产物中分离出甘油相和轻质油相；(3)在酸催化剂的存在下，将步骤(2)所得的轻质油相与一元醇接触反应，使轻质油相中脂肪酸的转化率进一步达到98重量％以上，所述接触反应的温度不低于所述一元醇的沸点温度和/或不低于水的沸点温度，以在接触反应的同时分离生成的水；(4)将步骤(3)所得的产物分离出生物柴油和一元醇，得到的一元醇循环使用，得到的生物柴油经精制后作为产品；所述油脂原料的酸值为不低于50mg KOH/g。

根据本发明提供的方法，一方面，在反应过程中，不断分离生成的水，打破化学平衡，促进游离脂肪酸进一步反应，以尽可能降低原料油脂的酸值；另一方面，通过控制两步酯交换反应进行的程度，先使原料油脂中的脂肪酸含量降低到一定程度，即，在合适的时机分离反应过程中生成的轻质油脂，并将该轻质油脂继续与一元醇反应，促使平衡向正反应的方向移动，促使脂肪酸和未反应的油脂原料(甘油三酯)进一步转化为生物柴油，从而保证制得的生物柴油的收率较高。此外，与现有技术相比，本发明提供的生物柴油的制备方法不采用碱催化剂，消除了采用碱催化剂带来的弊端，例如，易发生皂化反应而导致收率降低，水洗时易发生乳化、洗涤水中带油多，处理困难、增加原料消耗等问题，而且，本发明的方法对油脂原料的质量要求较低。

具体实施方式