[发明专利]一种提高生物柴油合成反应效率的方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源领域的生物柴油生产技术范畴，具体涉及一种提高生物柴油合成反应效率的方法。 

背景技术

 生物柴油是指以动植物油脂、餐饮废油、工业废油、地沟油、酸化油等油脂为原料与甲醇或者乙醇等低碳醇经酯化或酯交换反应而合成的脂肪酸甲酯或者乙酯，是可代替石化柴油使用的再生性柴油燃料，具有可再生、污染小、易降解、燃烧完全等特点。生物柴油合成反应一般需要加热，特别是以高酸值油脂为原料的合成反应，更加离不开加热。而在加热反应条件下，反应物中的甲醇或者乙醇等低碳醇容易气化而从液相体系中逸出，从而降低了液相反应中的低碳醇反应物浓度，导致反应效率降低。

专利文献中授权公开号为CN 201660618 U的“一种生物柴油酯化反应装置”公布的一种生物柴油生产装置，其特点是在生物柴油酯化反应釜外设置一套溶剂回收装置，通过溶剂回收装置中的溶剂冷凝器、溶剂暂存罐和循环泵使得气相的溶剂被冷凝转化为液相溶剂而重新注入反应釜，使酯化过程中的溶剂不断得到补充。与没有溶剂冷凝回收装置的生物柴油反应装置相比，这种生物柴油酯化反应装置虽然可以提高生物柴油转化程度，但由于气相溶剂被冷凝转化为液相溶剂后重新注入反应釜所需要的过程较长，特别是在溶剂气化再冷凝的过程中，溶剂脱离了反应体系，所以反应时间达不到最佳效果，不仅不能明显提高反应效率，而且还浪费了能源。

专利号为200610152507.4的“一种液相、汽相催化、裂化加工生物柴油的新工艺”专利，公开了一种在液相催化的基础上再进行裂化反应的新技术，其特征在于：在油脂与低碳醇进行醇解和酯化反应时，在酯化釜中加入，于70℃温度下进行液相催化，得到粗脂肪酸甲酯；然后于200-270℃温度下进行蒸馏精制，让油气经过装有非临氢颗粒催化剂的催化塔，进一步对较大分子量的粗甲酯以及未能酯化的油脂进行气相裂化，使之最大限度的获得符合要求的生物柴油。该新工艺虽然可以提高生物柴油合成反应程度，但是能源消耗大。

发明内容

   本发明的目的在于克服目前生物柴油生产工艺中存在从液相中逸出的低级醇蒸汽未能有效参与反应而导致的生产效率低、能耗大、处理工序多等不足之处，从而提供一种能提高生物柴油合成反应效率的方法。本发明生产效率高、设备结构简单、能耗低、成本低，适于利用动植物油脂及餐饮废油生产生物柴油之用。

本发明的工作原理如下：原料液（原料油、低碳醇和催化剂三者的混合液）经料液入口进入反应釜，进行液相反应；反应过程中，部分液态低碳醇因受热变成低碳醇蒸汽而逸出液面；用泵将混合液由反应釜底部出口抽出，经混合液循环管输送到反应釜液面上方的噴液装置进行喷淋或噴雾。喷淋或噴雾后的混合液往下降，与从反应釜内液面逸出的低碳醇蒸汽进行逆向接触而发生汽液反应，然后降落到反应釜液面上继续进行液相反应，如此不断循环；反应完毕后，静置分层，生物柴油从产品出口收集，催化剂及反应副产物由催化剂及反应副产物出口收集。

 技术方案

一种提高生物柴油合成反应效率的方法，包括如下步骤：

（1）进料：先将醇油摩尔比5:1~30:1的低碳醇与原料油脂混合均匀，并加入反应釜中，再按照油脂重量0.5%~5%的比例用量向反应釜中加入酸性催化剂，同时开启搅拌；

（2）升温：将油脂、酸性催化剂和低碳醇三者混合液升温至50℃~62℃；

（3）循环：开启循环泵，将反应釜底部的混合液输送到反应釜顶部，经喷液装置喷雾后回落到反应釜中，如此循环反应2~6小时，直到取样化验合格；

（4）分离：待循环反应结束后，静置分层，上层为生物柴油粗品。

本发明的技术优势在于：本发明具有液相、汽液两相两种反应方式，使原料油脂、低碳醇和液体催化剂三者混合液既能发生液相反应、又能循环喷雾而与液相反应过程中部分蒸发的低碳醇蒸汽进一步进行汽液反应，下落后又可以参与液相反应，这样不断循环，解决了一直以来因低碳醇逸出而造成的反应不彻底等问题，大大缩短了反应时间（缩短到原来的40%左右），显著提高了生产效率；同时，反应釜中加热产生的低碳醇蒸汽不需经过釜外冷凝处理就可回到反应液相中，不但节约了能源，而且提高了低碳醇蒸汽的利用率，提高了反应效率，由原来的85%～88%，提高到90%～98%。从上可以看出，本发明对比现有技术具有如下优点：（1）设备结构简单、投资少；（2）能耗低，成本低；（3）生物柴油生产效率显著提高，反应时间大大缩短，易于大规模工业化生产。

具体实施方式

实施例1