[发明专利]酸催化反应精馏合成生物柴油的方法

说明书

技术领域

 本发明涉及生物柴油（脂肪酸甲酯）合成技术工艺，具体指一种酸催化反应精馏合成生物柴油的方法。

背景技术

酸性催化合成生物柴油对于废弃油脂和植物毛油等含有一定量游离脂肪酸的原料来说是一种比较适合采用的催化剂，使用适当的催化剂组合，可以使酯化、酯交换在酸性催化剂的作用下同时进行，鞠庆华等人对这种技术做了简单的概括（化工进展，2004年23卷第10期），指出酸性催化剂的不足是反应时间长，能耗高等。催化精馏（catalytic distillation）是一种新兴化工技术工艺，它是将化学反应与精馏分离结合在同一设备中进行的藕合化学反应过程。而生物柴油的合成所涉及到的组分性质及反应过程尤其是酸性催化剂作用下的合成非常适合采用催化精馏技术。CN101070511公开了一种采用碱性催化剂，低酸价油脂（≦5mgKOH/g）与甲醇采用催化精馏技术合成生物柴油的方法。该技术由于采用碱性催化剂，所以对于原料有一定要求，因此限制了其使用范围。

发明内容

本发明提供一种生物柴油的合成方法，目的在于采用催化精馏技术和酸性催化剂，从而完善酸催化酯化、酯交换合成生物柴油技术，降低能耗，缩短反应时间，适用于所有油脂原料。

本发明是通过以下技术方案实施的：

酸催化反应精馏合成生物柴油的方法，其特征在于：所述方法通过催化精馏技术，采用以酸性催化剂，以油脂原料与甲醇反应得到生物柴油。

所述催化精馏是通过塔式反应器实现的，具体步骤为：在催化精馏塔中安装有溢流塔板；催化精馏塔上部连接着安装有静态混合器的预热器，油脂原料、酸性催化剂和少部分甲醇通过此预热器进入催化精馏塔上半部，而后顺溢流塔板逐渐向下；剩余的大部分甲醇经过预热后从催化精馏塔下部连接的甲醇预热器进入催化精馏塔；甲醇经过安装在催化精馏塔下部的加热器加热后形成一定温度的甲醇蒸汽，向催化精馏塔上部运动，与向下的含催化剂油脂原料在多个溢流塔板上充分反应，生成的粗甲酯在向下溢流的过程中与甲醇蒸汽进一步反应，最后得到不含甘油酯和脂肪酸的半成品甲酯，经过后处理得到成品；而生成的甘油、水及催化剂则由于混溶且比重较大沉降在催化精馏塔底部，且通过下部冷凝器及甘油、产品出口处分离出塔外，少量未反应甲醇通过塔顶的甲醇-水冷凝器分出催化精馏塔，经过精馏返回循环使用。

酸性催化剂为液体酸性催化剂单体或其复配物。

酸性催化剂为硫酸或对甲苯磺酸。

油脂原料为普通植物油，或废弃油脂，酸值范围在0—200mgKOH/g之间。

油脂原料为大豆油、菜籽油、棉籽油、米糠油、玉米油、地沟油、酸化油中的一种或其混合物。

甲醇重量为油脂原料重量的15—30%，酸性催化剂重量为油脂原料重量的1—3%。

甲醇重量较佳值为油脂重量的18—25%。

反应温度为70—130℃。

反应温度较佳值为95—100℃。

本发明在已有的完全酸催化合成生物柴油技术的基础上，结合催化精馏技术原理，给出了一种酸催化精馏合成生物柴油工艺流程，降低了能耗，缩短了反应时间，增大了原料适用范围。

附图说明：

图1为催化精馏装置示意图；

附图标记说明：

1. 安装有静态混合器的预热器、2. 甲醇预热器、3. 溢流塔板、4. 甲醇-水泠凝器、5. 下部冷凝器及甘油、产品出口、6. 催化精馏塔、7. 上料泵。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。