[发明专利]一种分离生物柴油中游离甘油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物柴油的精制方法，特别涉及分离生物柴油中游离甘油的方法。

背景技术

脂肪酸单烷基酯，俗称生物柴油，作为绿色可再生能源，成为石化柴油的重要替代燃料之一。酯交换法是应用最广泛的生物柴油生产方法，同时，会产生约10％的副产物甘油。因此，粗生物柴油会溶解一部分游离甘油。较高浓度的游离甘油会使生物柴油粘度增加，并在使用中产生积碳、影响发动机的性能，以至于排放超标。所以，生物柴油标准对游离甘油浓度有严格的限制，如低于0.02％。

根据生物柴油的制备方法，粗生物柴油的来源主要为：1、油脂反应后，经过减压蒸馏得到的粗生物柴油。2、由非均相催化反应得到的粗生物柴油。3、精炼油脂，用均相碱催化酯交换，初步分离醇和甘油，得到的粗生物柴油。经过减压蒸馏，或非均相催化反应制备的粗生物柴油，纯度高，主要杂质是游离甘油；均相碱制备的粗生物柴油，杂质含量较多，如催化剂、皂和游离甘油等。

目前，分离生物柴油中游离甘油的方法主要是水洗和干洗。水洗，是粗生物柴油用水进行萃取、洗涤，分离其中的游离甘油。水洗工艺，需要消耗生物柴油质量的10％-20％的水，产生的废水需要处理，如蒸馏回收、循环使用，因为水的蒸发焓、热熔和沸点都较高，这会产生较大的能耗。同时，水洗后的生物柴油，必须经过蒸馏干燥。这些都增加了生物柴油的提纯成本。干洗，是粗生物柴油经过吸附剂进行吸附分离游离甘油。单位质量吸附剂处理生物柴油的重量是有限的，并且，粗生物柴油中游离甘油的浓度对它影响显著。虽然干洗工艺避免了水洗的一些问题，但是废弃的固体吸附剂需要处理。

有研究将弱极性溶剂用于提纯生物柴油，但通常是弱极性溶剂与水、甲醇等极性溶剂相结合。比如(Filiz K.Investigation of the Refining Step of Biodiesel Production.Energy&Fuels.1996，10：890-895)，将NaOH催化菜籽油与甲醇反应后的混合物，冷却至室温，分离甘油相后，甲酯相在没有蒸馏回收甲醇的情况下，直接溶解在体积比为1∶1的石油醚中，然后用体积比为2∶1的蒸馏水洗涤，最后，干燥、过滤，得到提纯的生物柴油产品。该方法实质是，在没有分离粗生物柴油中甲醇的情况下，用蒸馏水与石油醚二元萃取分离。还有一些研究，是直接在碱催化反应混合物中加入正己烷，实现甲酯相与甘油相分层。这些方法，都是弱极性溶剂与水、甲醇等极性溶剂进行二元萃取分离，增加了分离的复杂性。

发明内容

本发明提供了一种分离生物柴油中游离甘油的方法。

本发明提供的方法包括：(1)从粗生物柴油中分离出一元烷基醇；(2)剩余物与弱极性有机溶剂混和，分离游离甘油。

本发明所指的粗生物柴油，是油脂与一元烷基醇通过酯交换反应后得到的含有脂肪酸单烷基酯的混合物，根据分离方法和分离程度的不同，其中还可能含有不定量的一元烷基醇、游离甘油以及其它反应副产物。其中的油脂包括动物油、植物油和微藻油。所述一元烷基醇优选甲醇或乙醇。

步骤1中，从粗生物柴油中分离一元烷基醇，使一元烷基醇的质量浓度低于1％，优选低于0.5％，更优选浓度低于0.2％。。分离一元烷基醇的方法包括但不限于进行常压或减压蒸馏。

优选情况下，步骤1中，还包括从粗生物柴油中初步分离游离甘油，使游离甘油的质量浓度低于2％。初步分离游离甘油的方法包括但不限于静置、离心等。

步骤2中，所述弱极性有机溶剂的偶极矩小于2×10^-30C·m。优选能作为发动机燃料组分使用的溶剂，或者是沸点低于100℃，更加优选热熔和蒸发焓均小于水的相应值的溶剂，这样的溶剂便于通过蒸馏分离。所述弱极性有机溶剂优选正己烷、环己烷、庚烷、壬烷、辛烷、以及石油醚、溶剂油和石化柴油中的一种或几种。

所述弱极性有机溶剂的用量大于步骤(1)的粗生物柴油质量的5％，小于步骤(1)的粗生物柴油质量的1000％，优选大于步骤(1)的粗生物柴油质量的15％，小于于步骤(1)的粗生物柴油质量的500％，更优选大于步骤(1)的粗生物柴油质量的25％，小于步骤(1)的粗生物柴油质量的200％。