一种多级酯交换制备脂肪酸甲酯的方法技术

本发明专利技术公开了一种多级酯交换制备脂肪酸甲酯的方法，其包括酸催化酯交换反应和碱催化酯交换反应，通过调整酸催化剂和碱催化剂的组成以及反应的控制条件得到了品质较高的脂肪酸甲酯产品。本发明专利技术方法整个过程中无废酸水、废渣出现，解决了常规工艺产生废酸渣、废酸水等二次污染的根本问题，充分提高了地沟油的利用率，节约了成本，而且环保、能耗低，工艺简单，操作安全，产品质量高，是资源节约型、环境友好型的生产方法。

【技术实现步骤摘要】
一种多级酯交换制备脂肪酸甲酯的方法
本专利技术涉及一种多级酯交换制备脂肪酸甲酯的方法。
技术介绍
随着人类节能环保意识的增强，绿色能源脂肪酸甲酯（生物柴油）越来越被人们关注，传统的利用地沟油生产生物柴油工艺，收率低，生产环节产生大量废酸水，污染环境，生产方式单一、成本高、利润低，很难有发展空间。专利号为ZL201110072671.5的中国专利公开了一种用地沟油生产环氧脂肪酸甲酯的方法，其是先将地沟油与甲醇反应制得脂肪酸甲酯后，再进行环氧化进而得到环氧脂肪酸甲酯，在制备脂肪酸甲酯的过程中，该专利只涉及到一步酯化反应，用该方法制备的提纯后的脂肪酸甲酯的酸价为0.5，颜色80，收率90%，且甲醇用量较多，为120-160kg/每吨地沟油。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、能耗低、环保且能得到优质产品的多级酯交换制备脂肪酸甲酯的方法。本专利技术解决上述技术问题采取的技术方案：（1）将地沟油和酸催化剂加入反应釜，滴加甲醇，常压下进行第一步酯交换反应，反应结束后，过滤除去机械杂质，滤液中加入碱催化剂，常压80-85℃下进行第二步酯交换反应，反应结束后静置分层，上层为粗脂肪酸甲酯，将其分离出待用；（2）将步骤（1）中得到的粗脂肪酸甲酯在200-220℃、真空度0.1-10pa下进行分子精馏提纯，分离出胶质和植物沥青，得到提纯的脂肪酸甲酯；所述酸催化剂由硫酸和盐酸混合组成，质量浓度为30%，H2SO4和HCl的质量比为2:1；所述碱催化剂由质量比1:1.5的氢氧化钾和氢氧化钠组成。优选地，所述酸催化剂的用量为地沟油质量的0.2%-1%。优选地，所述甲醇用量为每吨地沟油100-120kg，滴加速度为90-110kg/h。优选地，所述第一步酯交换反应的温度为80-85℃，反应时间为5-6h。优选地，所述碱催化剂的加入量为地沟油质量的0.1%-0.3%。优选地，所述第二步酯交换反应的时间为2-3h。本专利技术的积极效果为：专利号为ZL201110072671.5的中国专利是本专利技术的专利技术人前期的研究成果，用该方法制备的脂肪酸甲酯虽然气味小，酸值低，收率90%，但其品质及收率仍有进一步提升的空间，专利技术人在此基础上做了大量研究，意外地发现进行两级酯交换反应，催化剂分别用混合酸催化剂和混合碱催化剂，得到的脂肪酸甲酯的质量及收率均得到了提高。其中酸催化剂采用硫酸和盐酸的混合物，且二者的质量比为2:1时催化效果最好，碱催化剂采用氢氧化钾和氢氧化钠的混合物，且二者的质量比为1:1.5时催化效果最好。本专利技术以地沟油为原料，在常压下进行酯交换反应，温度为80-85℃，高于甲醇的沸点67℃，所以甲醇与油脂接触后立刻气化，能使甲醇均匀、快速的与油脂充分接触，进一步加快酯交换反应的速度。本专利技术采用多级双催化剂酯交换反应，酸催化剂和碱催化剂的总用量要少于ZL201110072671.5中硫酸催化剂的用量，催化效果却较上述专利更好，详见表1，并且生产环节不产生釜残、废酸水、废酸渣，双催化剂使得脂肪酸甲酯品质提高，收率比常规技术提高7-8%。本专利技术采用甲醇的多次循环利用，不仅降低了甲醇用量，能耗低，而且能方便控制和调节甲醇用量，便于生产。本专利技术采用分子精馏技术，反应后的副产物少，油脂可以多次使用，提纯后的脂肪酸甲酯气味小，酸值低。经河北省产品质量监督检验院检验（检验标准GB/T20828-2007），本专利技术得到的产品完全符合国家标准。用本专利技术产品环氧化得到的环氧脂肪酸甲酯环氧值4.8~5.3，酸值0.1~1，优于ZL201110072671.5得到的环氧脂肪酸甲酯。表1实施例1制备的脂肪酸甲酯与ZL201110072671.5制备的脂肪酸甲酯的指标对比结果。本专利技术方法整个过程中无废酸水、废渣出现，解决了常规工艺产生废酸渣、废酸水等二次污染的根本问题，充分提高了地沟油的利用率，节约了成本，而且环保、能耗低，工艺简单，操作安全，产品质量高，是资源节约型、环境友好型的生产方法。具体实施方式以下用具体实施例来对本专利技术的技术方案作进一步说明。实施例1（1）将100kg地沟油和0.5kg质量浓度为30%、H2SO4和HCl的质量比为2:1的混合酸加入反应釜，加热至80℃，以100kg/h的速度滴加甲醇进行酯交换反应，甲醇用量为每吨地沟油100kg，反应时间5h，反应结束后，过滤，滤液中加入0.3kg由质量比1:1.5的氢氧化钾和氢氧化钠组成的碱催化剂，常压下进行酯交换反应，反应温度80℃，反应时间2h，反应完毕后静置分层，上层为粗脂肪酸甲酯，将其分离出待用；（2）将步骤（1）中得到的粗脂肪酸甲酯在200-220℃、真空度0.1-10pa下进行分子精馏提纯，分离出胶质和植物沥青，得到提纯的脂肪酸甲酯98kg，收率98%，酸值0.3，颜色40。实施例2本实施例中酸催化剂选用0.5kg质量浓度为30%的硫酸，碱催化剂选用0.3kg氢氧化钠，其他条件与实施例1相同，收率72%，酸值0.5，颜色55。实施例3本实施例中酸催化剂选用0.5kg质量浓度为30%的盐酸，碱催化剂选用0.3kg氢氧化钾，其他条件与实施例1相同，收率85%，酸值0.4，颜色51。实施例4-8改变酸催化剂中H2SO4和HCl的质量比值，其他条件同实施例1，得到的脂肪酸甲酯的收率及参数见表2。表2不同组成的酸催化剂得到的脂肪酸甲酯的收率及参数。实施例9-13改变氢氧化钾和氢氧化钠的质量比值，其他条件同实施例1，得到的脂肪酸甲酯的收率及参数见表3。表3不同组成的碱催化剂得到的脂肪酸甲酯的收率及参数。实施例14（1）将100kg地沟油和0.2kg质量浓度为30%、H2SO4和HCl的质量比为2:1的混合酸加入反应釜，加热至82℃，以90kg/h的速度滴加甲醇进行酯交换反应，甲醇用量为每吨地沟油110kg，反应时间6h，反应结束后，过滤，滤液中加入0.2kg由质量比1:1.5的氢氧化钾和氢氧化钠组成的碱催化剂，常压下进行酯交换反应，反应温度82℃，反应时间3h，反应完毕后静置分层，上层为粗脂肪酸甲酯，将其分离出待用；（2）将步骤（1）中得到的粗脂肪酸甲酯在200-220℃、真空度0.1-10pa下进行分子精馏提纯，分离出胶质和植物沥青，得到提纯的脂肪酸甲酯97.1kg，收率97.1%，酸值0.2，颜色35。实施例15（1）将100kg地沟油和1kg质量浓度为30%、H2SO4和HCl的质量比为2:1的混合酸加入反应釜，加热至85℃，以110kg/h的速度滴加甲醇进行酯交换反应，甲醇用量为每吨地沟油120kg，反应时间5h，反应结束后，过滤，滤液中加入0.1kg由质量比1:1.5的氢氧化钾和氢氧化钠组成的碱催化剂，常压下进行酯交换反应，反应温度85℃，反应时间2h，反应完毕后静置分层，上层为粗脂肪酸甲酯，将其分离出待用；（2）将步骤（1）中得到的粗脂肪酸甲酯在200-220℃、真空度0.1-10pa下进行分子精馏提纯，分离出胶质和植物沥青，得到提纯的脂肪酸甲酯98.2kg，收率98.2%，酸值0.35，颜色42。实施例16将实施例1得到的提纯后的脂肪酸甲酯打入反应釜，加入其重量35%的双氧水、8%的甲酸以及5%的硫酸，在75-85℃、7-10Pa微正压下搅拌12小时进行环氧化反应，上述双本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级酯交换制备脂肪酸甲酯的方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将地沟油和酸催化剂加入反应釜，滴加甲醇，常压下进行第一步酯交换反应，反应结束后，过滤除去机械杂质，滤液中加入碱催化剂，常压80‑85℃下进行第二步酯交换反应，反应结束后静置分层，上层为粗脂肪酸甲酯，将其分离出待用；（2）将步骤（1）中得到的粗脂肪酸甲酯在200‑220℃、真空度0.1‑10pa下进行分子精馏提纯，分离出胶质和植物沥青，得到提纯的脂肪酸甲酯；所述酸催化剂由硫酸和盐酸混合组成，质量浓度为30%，H2SO4和HCl的质量比为2:1；所述碱催化剂由质量比1:1.5的氢氧化钾和氢氧化钠组成。

【技术特征摘要】
1.一种多级酯交换制备脂肪酸甲酯的方法，其特征在于包括如下步骤：（1）将地沟油和酸催化剂加入反应釜，滴加甲醇，常压下进行第一步酯交换反应，反应结束后，过滤除去机械杂质，滤液中加入碱催化剂，常压80-85℃下进行第二步酯交换反应，反应结束后静置分层，上层为粗脂肪酸甲酯，将其分离出待用；（2）将步骤（1）中得到的粗脂肪酸甲酯在200-220℃、真空度0.1-10pa下进行分子精馏提纯，分离出胶质和植物沥青，得到提纯的脂肪酸甲酯；所述酸催化剂由硫酸和盐酸混合组成，质量浓度为30%，H2SO4和HCl的质量比为2:1；所述碱催化剂由质量比1:...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵敏仲，赵占群，郭少谈，
申请(专利权)人：河北金谷再生资源开发有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13