[发明专利]气相甲醇催化酯化醇解制备生物柴油工艺

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种制备生物柴油工艺，特别涉及气相甲醇催化酯化醇解制备生物柴油工艺。

【背景技术】

生物柴油是清洁的可再生能源，它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品。生物柴油是典型“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。

生物柴油与化石柴油相比具有以下特点：(1)具有优良的环保特性，生物柴油和化石柴油相比含硫量低，使用后可使二氧化硫和硫化物排放大大减少；(2)低温启动性能；(3)生物柴油的润滑性能比化石柴油好；(4)具有良好的安全性能；(5)具有优良的燃烧性能；(6)具有可再生性，生物柴油是一种可再生能源，其资源不会像石油、煤炭那样会枯竭；(7)可降解性：生物柴油具有良好的生物降解性，在环境中容易被微生物分解利用等。因而生物柴油是一种真正的绿色柴油。

生物柴油的主要制备方法有直接使用混合法、微乳法、热裂解法以及酯交换法，前三种方法都存在各种的问题，而酯交换法主要通过酯基转移作用将高粘度的植物油或动物油脂转化成低粘度的脂肪酸酯，采用酯交换法制备出的生物柴油具有粘度低、无需消耗大量的能量等显著优点，油脂直接通甲醇进行酯交换是美国和欧洲使用的生物柴油的标准生产方法。

生物柴油化学法制取目前通常采用酸碱两步法，两步法工艺分为预酯化和酯交换两个阶段，国内原料油废油质量不一，质量指标不稳定，应先将废油通过酸催化预酯化至酸值小于2mgKOH/g后再降低温度碱中和后再进行碱催化酯交换反应，该制取过程需酯化与酯交换分段进行反应，预酯化所需时间约6-8小时，酯交换所需时间约6小时，其中在预酯化和酯交换之间还有一个升温和降温的过程，至少需要2小时，整个过程反应时间至少需要10-16小时，因此两步法耗时长；另外，未参与反应的甲醇和水蒸气直接冷凝后存储为稀甲醇，稀甲醇加热进入甲醇提纯系统进行提纯，提纯后的浓甲醇再冷凝进行存储，而浓甲醇在使用时还需要再升温才能成为气相通入酯化反应釜进行反应。中间的冷凝和加热过程消耗热能过大，而且甲醇由于沸点低，甲醇的自然损耗也较大；并且，两段反应的操作条件需切换，即酸与碱的环境变化，反应温度相差30度，这就造因此中间环节中和、洗涤工序繁多，产品损失大，制造成本高，也浪费了降温时的热能。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题，在于提供一种气相甲醇催化酯化醇解制备生物柴油工艺，能够解决现有技术耗时长、原料损耗大、制造成本高等问题。

本发明是这样实现的：

一种气相甲醇催化酯化醇解制备生物柴油工艺，所述工艺是将油脂投入反应釜中，升温后，加入油脂重量1%的催化剂，再通入汽化甲醇，进行化学反应；收集稀甲醇水，精馏后继续循环通入反应釜中；静置后分离出反应釜底部的催化剂和甘油混合物，得到的粗品生物柴油，经过中和、真空蒸馏，最后获得成品生物柴油，真空蒸馏的残渣为植物沥青。

进一步地，具体工艺如下：

步骤10、将油脂投入反应釜中，升温至90℃；

步骤20、投入占油脂重量1%的催化剂，搅拌均匀；

步骤30、继续升高温度至100℃，开启甲醇汽化器，反应釜持续搅拌并从底部即油脂底部吹入汽化甲醇，控制汽化甲醇每小时的进料量为油脂重量的10%，反应的同时收集反应釜上部的稀甲醇水送入甲醇精馏塔，稀甲醇水经精馏后，再次从反应釜底部通入；

步骤40、反应釜温度控制在100-120℃，反应4-6小时后即酸值降至2.0mgKOH/g以下、转化率大于95%，停止搅拌；

步骤50、沉淀30分钟后，分离出反应釜底部酸渣与甘油混合物；

步骤60、往反应釜中加入浓度为10%的氢氧化钠溶液对粗品生物柴油进行脱醇中和，至PH值为6.5-7.5；

步骤70、将中和后的粗品生物柴油进行真空蒸馏，在10-100Pa真空状态下收集130~180℃的成品生物柴油，真空蒸馏的残渣为植物沥青。

进一步地，所述催化剂为路易斯酸催化剂。

进一步地，所述路易斯酸催化剂为氯化铝、氯化铁和氯化稀土混合物催化剂。

进一步地，所述油脂为地沟油、动植物油、植物油下脚料、回收废油、酸化油中的一种或几种的混合物。

本发明具有如下优点：