[发明专利]一种制备生物柴油的方法

说明书

本发明提供一种制备生物柴油的方法，该方法采用较弱酸性或较弱碱性化合物、两性化合物作为催化剂，通过一步反应即可得到高收率的生物柴油。本发明提供的制备生物柴油的方法包括：在含氢氧根和/或碳酸根的过渡金属催化剂的作用下，将油脂与C₁～C₆一元醇混合，在反应器温度为100～300℃，压力0.1～10MPa的条件下发生反应，从反应后的物料中分离脂肪酸酯。

发明领域

本发明涉及由油脂和一元醇反应制备脂肪酸单烷基酯(即生物柴油)的方法。

背景技术

生物柴油可通过油脂与一元醇进行酯交换反应制得，反应产物中有脂肪酸单烷基酯，还有单甘酯、二甘酯、甘油，以及未反应的醇和油脂(即甘油三酯)。

DE3444893公开了一种预酯化-碱催化法，首先用酸催化剂，常压，50～120℃，将游离脂肪酸与醇进行酯化，对油料进行预酯化处理，然后在碱金属碱性催化剂下进行酯交换反应，但遗留的酸催化剂要被碱中和，碱金属催化剂的量会增加。

CN1031070C采用预酯化-碱催化法，首先用浓硫酸、磷酸或对甲苯磺酸、甲苯磺酸及萘磺酸为催化剂，将油料与醇在80～160℃条件下，在带搅拌的釜式反应器中，进行预酯化反应。反应完成后，加入醇和过量碱，先中和酸性催化剂和残留游离脂肪酸，剩余碱作为酯交换反应催化剂。

采用酸催化预酯化-碱催化工艺与碱催化相比存在的问题是酸催化剂使用量大，一般为油1％～3％，甚至更多，大量废酸严重污染环境。预酯化工艺使加工流程变长，设备投资，能耗增加。

JP9-235573公开了一种用废弃的食用油和甲醇在氢氧化钠的存在下制备柴油机燃料，但天然油脂中，通常含有游离脂肪酸，在游离脂肪酸较多的情况下，使用碱金属催化剂，会产生脂肪酸皂，这样碱金属催化剂要过量并且使脂肪酸酯层与甘油层分离变的困难。

发明内容

本发明提供一种制备生物柴油的方法，本发明采用较弱酸性或较弱碱性化合物、两性化合物作为催化剂，通过一步反应即可得到高收率的生物柴油。

本发明提供的制备生物柴油的方法包括：在含有氢氧根和/或碳酸根的过渡金属催化剂的作用下，，将油脂与C1～C6一元醇混合，在反应器温度为100～300℃，压力0.1～10MPa的下发生反应，从反应后的物料中分离脂肪酸酯。

所述的油脂包括植物油脂以及各种动物油脂，另外还包括来自微生物、藻类等物质中的油料；煎炸油、变质的废油等。植物油脂如大豆油、菜籽油、花生油、向日葵籽油、棕榈油、椰子油以及来自于其它各种农作物和野生植物的果、茎、叶、枝干和根部的含有脂肪基的物质(包括造纸过程中产生的木浆浮油)。动物油脂如猪油、牛油、羊油、鱼油等。此方法尤其适用于含高杂质、高酸值的油脂。采用本发明方法原料油可不进行预处理。原料油脂的酸值可以为0～200mgKOH/g，优选1～100mgKOH/g。

所述的一元醇是指碳原子数在1～6之间的一元脂肪醇，可以是饱和醇或不饱和醇。如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、烯丙醇、正丁醇及其异构体、戊醇及其异构体等。可使用单独的醇或它们的混合物。优选甲醇和/或乙醇。

所述的含有氢氧根和/或碳酸根的过渡金属催化剂，选自含元素周期表第四周期过渡金属的碱、碳酸盐、碱式碳酸盐中的一种或多种，优选氢氧化锌、氢氧化锆、氢氧化铁、氢氧化锰、碳酸锌(碱式)、碳酸锰中的一种或多种。催化剂的加入量为油脂重量的0.05％～10％，优选0.1％～5％，更优选0.1％～2％。

本发明可采用高压釜也可采用管式反应器。当采用高压釜时，将油脂、醇和催化剂加入其中，在搅拌的条件下进行反应，得到反应粗产物，从反应粗产物蒸出一元醇，在蒸出甲醇时釜底温度＜150℃，将蒸出一元醇后的混合酯相(含有脂肪酸酯、单甘酯、二甘酯、未反应的甘油三酯)和甘油分离，将混合酯相和甘油分别通过蒸馏得到高纯度脂肪酸酯和甘油。