一种除去生物柴油中皂和游离甘油的方法技术

一种除去生物柴油中皂和游离甘油的方法，其特征在于：采用陶瓷膜微滤粗生物柴油。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物柴油的精制方法，尤其是除去生物柴油中皂和游离甘油的方法。
技术介绍
生物柴油是一种可再生、环境友好型能源，是石油柴油的必要补充。2006年欧盟生物柴油的产量预计超过606.9万吨，比2005年增产91％。欧盟计划在2020年实现生物柴油消耗占总柴油消费量的20％。我国是一个油料产量不足的国家，2005年进口大豆2659万吨，人均食用油消费量为15公斤，刚好达到世界平均水平。现阶段我国发展生物柴油工业，不能套用欧盟和美国模式大量占用食用油脂资源。较好的途径是利用酸化油、潲水油、木本植物油(如麻疯树籽油)和进口的低价植物油(如棕榈油)进行生物柴油的加工。用棕榈油来生产生物柴油日益受到人们关注，主要是因为棕榈油产量高、价格相对较低，可以大规模用来加工生物柴油。棕榈油生产的生物柴油可以无需改性，即使在冬天也可以在华南地区使用。现代的大规模连续化利用精炼植物油加工生物柴油的工艺一般是碱催化甘油三酯和甲醇进行酯交换，得到生物柴油和副产品甘油(图1)。在酯交换反应结束后，通过离心机分离的轻相是溶解有部分甲醇的生物柴油。经过闪蒸回收甲醇后，粗生物柴油需要经过酸洗、水洗两道工序除去残留的催化剂、皂和游离甘油。酸洗一般是加入有机酸稀溶液中和粗生物柴油中残留的碱性催化剂，水洗是除去残留的皂和游离甘油，使产品达到严格的欧盟生物柴油标准，水洗后的生物柴油再经过闪蒸干燥后得到最终产品。这种工艺需要两台水洗离心机，设备造价高。同时酸洗水洗产生产品重量10-20％的废水，需要经过严格的生化处理才能达标排放。生物柴油中的皂含量和游离甘油含量直接影响柴油发动机的性能，皂燃烧后相应的碱金属会残留在发动机中，游离甘油存在会导致发动机排放超标。虽然欧盟生物柴油标准EN142141(表1)没有皂含量的指标，但是对K、Na、Mg、Ca含量都有严格限定，从另一个侧面限制了皂含量。游离甘油的含-->量要求≤0.02％，必须通过严格的精炼手段才能达标。表1欧盟生物柴油标准(EN14214)指标检测方法       范围单位  最小值  最大值酯含量EN 14103  96.5 ％(m/m)密度(15℃)EN ISO 3675  860  900 kg/m3黏度(40℃)EN ISO 3104.ISO 3105  3.5  5.0 mm2/s闪点EN ISO 3679  120 ℃硫含量EN ISO 20846 EN ISO 20884  10.0 mg/kg残碳(10％蒸馏残余)EN ISO 10370  0.30 ％(m/m)十六烷值EN ISO 5165  51灰份ISO 3987  0.02 ％(m/m)水分EN ISO 12937  500 mg/kg总污染物EN 12662  24 mg/kg铜片腐蚀(50℃.3h)EN ISO 2160  1氧化稳定性(110℃)EN 14112  6.0 h酸值EN 14104  0.50 mg KOH/g碘值EN 14111  120 g iodine/100g亚油酸甲酯EN 14103  12 ％(m/m)脂肪酸甲酯(＞＝4双键)  1 ％(m/m)甲醇EN 14110  0.20 ％(m/m)甘油一酯含量EN 14105  0.80 ％(m/m)甘油二酯含量EN 14105  0.20 ％(m/m)甘油三酯含量EN 14105  0.20 ％(m/m)游离甘油EN 14105 EN 14106  0.02 ％(m/m)总甘油EN 14105  0.25 ％(m/m)碱金属(Na+K)EN 14108.EN 14109  5.0 mg/kg碱土金属(Ca+Mg)prEN 14538  5.0 mg/kg磷含量EN 14107  10.0 mg/kg
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种除去生物柴油中皂和游离甘油的方法，使其达到欧盟生物柴油标准。这种工艺无需水洗，不产生工艺废水，同时也可以简化工艺，降低设备投资。为达上述目的，本专利技术采用陶瓷膜微滤粗生物柴油。所述粗生物柴油中游离甘油含量为0.05-0.5％，金属元素含量为K：25-210mg/kg、Na：9-220mg/Kg。所述微滤在如下条件下进行：用孔径为0.05～0.6μm的陶瓷膜在进口压力为0.20～0.40MPa、出口压力0.05～0.15MPa、温度为40～80℃下错流过滤所述粗生物柴油，过滤浓缩比为4∶1-10∶1。(原料液的质量和截留液的质量的比值为浓缩比。)-->作为优选方案，用孔径0.05-0.1μm的陶瓷膜在进口压力0.26MPa、出口压力0.06MPa、温度为60℃下错流过滤所述粗生物柴油，浓缩比为8∶1。所述陶瓷膜的孔径为0.05μm过滤效果最佳。所述陶瓷膜膜层材料为氧化铝或氧化钛，支撑层材料为陶瓷。本专利技术的方法用到的制备粗生物柴油的方法如下：向20L的反应器中加入10Kg精炼棕榈油、2.5Kg甲醇和100-140g KOH(或NaOH)，在60℃，搅拌速度200r/min下反应60min。反应结束后，静止分层0.5-4h，放出下层甘油层。上层为溶解有部分甲醇的生物柴油层，在70℃，绝对压力20kPa，搅拌速度100r/min下真空脱溶得到粗生物柴油，测定其K、Na金属元素含量和游离甘油含量。粗生物柴油中的皂是以胶体形式存在的，而游离甘油是以细小的液滴分散在生物柴油中。皂的亲水端和催化剂等极性物质溶解于微量的游离甘油中，而皂的疏水端则溶解在生物柴油中。皂和甘油在生物柴油(脂肪酸甲酯)体系中形成反相胶束，这种胶束表观分子量远大于脂肪酸甲酯，当用膜微滤粗生物柴油时，皂和甘油被截留，而脂肪酸甲酯透过膜(图3)，这和磷脂等表面活性物质在油脂中的存在形式类似。本专利技术采用耐有机溶剂、化学性质稳定的陶瓷膜直接微滤由植物油制备的粗生物柴油，除去其中微量的皂和游离甘油，使其达到欧盟生物柴油标准。这种工艺无需水洗，不产生工艺废水，同时也可以简化工艺，降低设备投资。附图说明图1是典型的以精炼植物油为原料的生物柴油加工工艺流程图。图2是陶瓷膜微滤生物柴油的工艺流程图。图3是膜分离精炼生物柴油原理示意图。具体实施方式实施例一：将10Kg粗生物柴油(游离甘油含量0.05％，K元素含量25.2mg/kg、Na元素含量217.6mg/kg)加入原料罐，开启循环泵，调节进、出口阀门，使超滤进口压力为0.20MPa、出口压力为0.05MPa。用孔径0.6μm陶瓷膜(膜层材料为氧化铝、支撑层材料为陶瓷)在40℃下错流过滤粗生物柴油，收集滤过液，每3分钟自动记录一次膜的通量。当浓缩比为4∶1时，停泵。测定总滤-->过液K、Na元素含量为1.4和3.25mg/kg，游离甘油含量为0.006％。实施例二：将10Kg粗生物柴油(游离甘油含量0.261％，K元素含量159.72mg/kg、Na元素含量8.98mg/kg)加入原料罐，开启循环泵，调节进、出口阀门，使超滤进口压力为0.26MPa、出口压力为0.06MPa。用孔径0.2μm陶瓷膜(膜层材料为氧化铝、支撑层材料为陶瓷)在50℃下错流过滤粗生物柴油，收集滤过液，每3分钟自动记录一次膜的通量。当浓缩比为6∶1时，停泵。测定总滤过液K、N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种除去生物柴油中皂和游离甘油的方法，其特征在于：采用陶瓷膜微滤粗生物柴油。

【技术特征摘要】
1、一种除去生物柴油中皂和游离甘油的方法，其特征在于：采用陶瓷膜微滤粗生物柴油。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述粗生物柴油中游离甘油含量为0.05-0.5％，金属元素含量为K：5-210mg/kg、Na：9-220mg/Kg。3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：用孔径为0.05～0.6μm的陶瓷膜在进口压力为0.20～0.40MPa、出口压力0.05～0.15MPa、温度为40～80℃下错流过滤所述粗生物柴油，过滤浓缩比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪勇，欧仕益，谭艳来，张志森，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：81