一种利用废弃油脂制备脂肪酸甲酯的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用废弃油脂制备脂肪酸甲酯的方法，它将餐厨废弃油脂等废弃油脂含有部分酸败产生的脂肪酸，用甲醇在逆流萃取塔内将脂肪酸萃取出来，塔顶轻液主要成分为甲醇，萃取的脂肪酸和少量油脂，经轻液泵增压，预热热器升温后进入固定床酯化反应器，进行一次酯化反应。再进入鼓泡塔酯化反应器顶部，甲醇汽化后逆流穿过鼓泡塔反应器，进行二次酯化反应，生成的水被甲醇从塔顶带出。鼓泡塔酯化反应器塔釜出料与逆流萃取塔塔釜出料酸值都低于0.5mgKOH/g，然后进入酯交换反应器，经酯交换反应转化为脂肪酸甲酯。本发明专利技术把脂肪酸从油脂中分离出来，单独进行固体酸催化的酯化反应，减少了三废排放，提高了反应器的利用效率。提高了反应器的利用效率。提高了反应器的利用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种利用废弃油脂制备脂肪酸甲酯的方法


[0001]本专利技术涉及油脂化工
，具体来说是一种利用废弃油脂制备脂肪酸甲酯的方法。

技术介绍

[0002]废弃油脂如餐厨废弃油脂、煎炸油、屠宰场废油等，主要成分为脂肪酸甘油三酯，含有一定量酸败生成的脂肪酸。需要先把脂肪酸和甲醇发生酯化反应，再把脂肪酸甘油三酯和甲醇发生酯交换反应，产物都是脂肪酸甲酯。经后续提纯精制后，可以作为燃料使用，俗称生物柴油。也可以经过加氢制备成脂肪醇，作为化工原料使用。
[0003]常规方法是用浓硫酸对油脂进行直接酯化反应，然后再用KOH进行酯交换反应。但是带来了腐蚀和严重的三废排放问题。也有油脂直接进入装载有固体酸催化剂的固定床和鼓泡塔反应器，将脂肪酸酯化为甲酯，再去酯交换，但是油里脂的肪酸浓度不高，主要成分是脂肪酸甘油三酯，造成酯化装置效率低，酯化成本较高。也有一些其它工艺将油脂转化为脂肪酸甲酯。如中国专利201310296872.2公开了 一种生物柴油的制备方法。预处理油、甲醇和共溶剂三种原料在连续管式反应器中进行反应，酯化反应过程不加热、不搅拌，设备较简单。中国专利CN201210014159.X公开了一种用高酸值油脂制备生物柴油的方法，将高酸值油脂与甲醇按混合，加入复合酸催化剂，进行酯化反应，闪蒸脱去粗甲醇，打入氢氧化钾甲醇溶液，进行酯交换反应。中国专利201310004416.6公开了一种利用高酸值油脂制备生物柴油的方法，采用粗甘油和高酸值油脂进行酯化反应，循环利用，节省成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对含有脂肪的油脂制备脂肪酸甲酯，常规方法存在如上的技术和环保问题。提供一种将脂肪酸分离出来，在不同的反应器里，分别进行酯化和酯交换反应的技术路线，能提高转化率，提高设备效率，并降低生产成本。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种利用废弃油脂制备脂肪酸甲酯的方法，按如下步骤进行：1）萃取脂肪酸：用逆流萃取塔进行萃取，甲醇从塔釜进料口进入，含有脂肪酸的废弃油脂从塔顶进料口进入。甲醇为连续相，油脂为分散相，塔内设有填料和再分布器。逆流萃取塔的底部和顶部分别设置一个大分液腔，用于液液分层。釜底重液主要成分为脂肪酸甘油三酯，溶解有少量甲醇和残留的脂肪酸，酸值低于0.5mgKOH/g油。塔顶轻液主要成分为甲醇，溶解有萃取的脂肪酸和少量脂肪酸甘油三酯。
[0006]2）固定床酯化反应：以步骤1）逆流萃取塔的塔顶轻液作为反应液，先经过轻液泵增压，再由预热器加热升温后进入固定床酯化反应器，进行一次酯化反应；所述固定床酯化反应器内部装填有固体酸催化剂，一次酯化反应后将酸值降低至10.5mgKOH/g以下。
[0007]3）鼓泡塔酯化反应：一次酯化液，进入鼓泡塔酯化反应器顶部。塔内自上而下设有若干开孔筛板塔板，塔板上装填固体酸催化剂。甲醇汽化后，从鼓泡塔酯化反应器的底部进
入，逆流穿过鼓泡塔酯化反应器，发生二次酯化反应。反应生成的水被甲醇蒸汽从塔顶的出气口带出，然后送至甲醇
‑
水精馏系统回收甲醇。塔底流出的反应液为溶解有少量甲醇的脂肪酸甲酯产品，酸值低于0.5mgKOH/g油。
[0008]4）酯交换反应：步骤1）萃取掉脂肪酸的釜底重液油脂与步骤3）二级酯化反应后的塔底反应液一起进入酯交换反应器，并加入碱催化剂和甲醇，进行酯交换反应，少量残留的酸被反应生成皂，脂肪酸甘油三酯则经酯交换反应生成脂肪酸甲酯。
[0009]5）脂肪酸甲酯精制：将酯交换后的产物分层，得到甘油层和甲酯层；甘油层蒸出甲醇后，得到粗甘油；甲酯层闪蒸回收甲醇后，进入精馏塔分离出合格的脂肪酸甲酯产品。
[0010]所述的连续逆流萃取塔，为填料塔、板式塔、转盘萃取塔等；填料萃取塔的填料层总高度为8～20m、填料分段数为2～10段，板式萃取塔的塔板数为10～40块。
[0011]所述的萃取过程，油脂的酸值为10~50mgKOH/g油，甲醇与油脂体积比为0.2~2:1，优选为0.5～2 : 1；所述的萃取过程，萃取温度为：10～40℃；所述的萃取塔，塔内甲醇为连续相，油脂为分散相。
[0012]所述的固定床酯化反应，反应温度为80～118℃；所述的固定床酯化反应，反应压力为1～5atm；所述的固定床酯化反应器的长径比为4～10。
[0013]所述的鼓泡塔酯化反应器，反应温度为100～120℃，鼓泡塔酯化反应器的上部内为气液两相；所述的鼓泡塔酯化反应器，为含有多块开孔筛板的板式塔，塔板数为8～22块；所述的鼓泡塔酯化反应器，反应压力1～5atm。
[0014]所述的固定床酯化反应器和鼓泡塔酯化反应器，固体酸催化剂均为大孔酸性树脂；所述的大孔酸性树脂，颗粒为球形，直径为0.4～12mm。
[0015]所述的酯交换反应，催化剂为KOH、NaOH、甲醇钾、甲醇钠等；碱催化剂的用量为油脂质量的0.5~1.5%；所述的酯交换反应，反应温度为60～80℃；所述的酯交换步反应，甲醇用量是油重量的25~35%。
[0016]本专利技术的有益效果是：把脂肪酸与脂肪酸甘油三酯，通过萃取的办法分离开，分别进行酯化反应和酯交换反应。用固体酸催化剂取代了传统的浓硫酸催化剂，减少了三废排放。在酯化反应器内只处理脂肪酸，提高了反应器的利用效率。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的一种利用废弃油脂制备脂肪酸甲酯的方法所使用装置的结构示意图；附图标记说明：1: 油脂储罐，2：油脂进料泵，3：甲醇罐，4：甲醇泵，5：逆流萃取塔，6：固定床酯化反应器，7：预热器，8：轻液泵，9：重液泵，10：甲醇汽化器，11：鼓泡塔酯化反应器，12：酯化液泵，13：酯交换反应器，14：KOH甲醇溶液储罐，15：甲醇水混合蒸汽，16：甲酯层。
具体实施方式
[0018]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。
[0019]本专利技术提供的一种利用废弃油脂制备脂肪酸甲酯的方法（所使用装置的结构示意图如图1所示），按如下步骤进行：1）萃取脂肪酸：含有脂肪酸的废弃油脂储存于油脂储罐1，经油脂进料泵2输入至逆流萃取塔5顶部进料口。甲醇储存于甲醇罐3内，经甲醇泵4输入逆流萃取塔5底部进料口，塔内设有填料和再分布器。经过萃取后，釜底重液溶解有少量甲醇和残留的脂肪酸，其主要成分为脂肪酸甘油三酯，酸值低于0.5mgKOH/g油；塔顶轻液溶解有萃取的脂肪酸和少量脂肪酸甘油三酯，其主要成分为甲醇；2）固定床酯化反应：以步骤1）逆流萃取塔的塔顶轻液作为反应液，先经过轻液泵8增压，再由预热器7加热升温后进入固定床酯化反应器6，进行一次酯化反应；所述固定床酯化反应器6内部装填有固体酸催化剂，一次酯化反应后的反应液酸值降低至10mgKOH/g以下；3）鼓泡塔酯化反应：利用鼓泡塔酯化反应器11进行二次酯化反应，步骤2）一次酯化反应后的反应液和经过甲醇汽化器10加热汽化后的甲醇蒸汽分别从塔顶和塔底进料，塔内自上而下设有若干多孔塔板，塔板上装填固体酸催化剂，反应生成的水被甲醇蒸汽从塔顶的出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用废弃油脂制备脂肪酸甲酯的方法，其特征在于包括以下步骤：1）萃取脂肪酸：用逆流萃取塔进行萃取，甲醇和含有脂肪酸的废弃油脂分别从塔釜和塔顶进料，塔内设有填料和再分布器；经过萃取后，釜底重液的主要成分为脂肪酸甘油三酯，溶解有少量甲醇和残留的脂肪酸，其酸值低于0.5mgKOH/g油；塔顶轻液的主要成分为甲醇，溶解有萃取的脂肪酸和少量脂肪酸甘油三酯；2）固定床酯化反应：以步骤1）逆流萃取塔的塔顶轻液作为反应液，先经过轻液泵增压，再由预热器加热升温后进入固定床酯化反应器，进行一次酯化反应；所述固定床酯化反应器内部装填有固体酸催化剂，一次酯化反应后将酸值降低至10.5mgKOH/g以下；3）鼓泡塔酯化反应：利用鼓泡塔酯化反应器进行二次酯化反应，步骤2）一次酯化反应后的反应液和加热汽化后的甲醇蒸汽分别从塔顶和塔底进料，塔内自上而下设有若干开孔筛板塔板，塔板上装填固体酸催化剂，反应生成的水被甲醇蒸汽从塔顶的出气口带出，然后送至甲醇
‑
水精馏系统回收甲醇；塔底流出的反应液为溶解有少量甲醇的脂肪酸甲酯产品，酸值低于0.5mgKOH/g油；4）酯交换反应：步骤1）萃取掉脂肪酸的釜底重液油脂与步骤3）二级酯化反应后的塔底反应液一起进入酯交换反应器，并加入碱催化剂和甲醇，进行酯交换反应，少量残留的酸被反应生成皂，脂肪酸甘油三酯则经酯交换反应生成脂肪酸甲酯。2.如权利要求1所述的一种利用废弃油脂制备脂肪酸甲酯的方法，其特征在于步骤4）酯交换反应结束后还包括脂肪酸甲酯精制的过程，将酯交换后的产物分层，得到甘油层和甲酯层；甘油层蒸出甲醇后，得到粗甘油；甲酯层闪蒸回收甲醇后，进入精馏塔分离出合格的脂肪酸甲酯产品。3.如权利要求1所述的一种利用废弃...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学军，杜昊展，马琪琪，张鑫，计建炳，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：