一种用脂肪酶催化制备生物柴油的方法技术

本申请公开一种用脂肪酶催化制备生物柴油的方法，涉及生物柴油领域，所述生物柴油酶法反应工艺包括：原料油预处理、酶法转酯化反应、降酸处理、脂肪酸盐改性；降酸处理的步骤包括：将得到的粗生物柴油通过油水分离器，进一步脱除水分，将脱水后的粗生物柴油通入低浓度的氢氧化钾甲醇溶液的反应器中进行多次降酸反应，反应结束后得到降酸处理的生物柴油；利用甲基丙烯酸酐与特丁基对苯二酚进行酯化反应，合成的产物通过氯化铜进行卤代反应，生成的产物用于对降酸处理后的生物柴油中的脂肪酸盐进行改性，得到本申请的生物柴油。本申请具有降低生物柴油的酸性，避免皂化反应，提高抗乳化能力，降低冷凝点的效果。降低冷凝点的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用脂肪酶催化制备生物柴油的方法


[0001]本申请涉及生物柴油的领域，尤其是涉及一种用脂肪酶催化制备生物柴油的方法。

技术介绍

[0002]生物柴油是指植物油、动物油、废弃油脂或微生物油脂与甲醇或乙醇经酯转化而形成的脂肪酸甲酯或乙酯，是典型的“绿色能源”，具有环保性能好、燃料性能好、可再生等特性。传统生物柴油制备过程多用酸碱催化剂，现阶段更多利用脂肪酶法进行生物柴油的生产，酶法催化工艺具有反应条件温和、醇用量小、无污染物排放等优点。但是生产出来的生物柴油中会残留一定量未反应完的游离脂肪酸，这些酸性物质不仅影响生物柴油的品质，还会影响柴油机的性能和使用寿命，因此，降低游离脂肪酸的含量成了制备生物柴油必须要解决的问题之一。
[0003]相关技术可参考公开号为CN1382762A的中国专利技术专利申请，其公开了一种利用废弃动、植物油生产生物柴油的工艺，该工艺在使用低浓度碱溶液中和生物柴油粗产品中的游离脂肪酸，使游离的脂肪酸转化为脂肪酸盐，然后经水洗去除。该方法可以有效降低生物柴油产品的酸值。
[0004]针对上述中的相关技术，专利技术人认为存在有如下缺陷：碱溶液在中和生物柴油的脂肪酸时，在有水的环境中，容易发生皂化反应生成皂，影响生物柴油的质量，降低生物柴油的产率。

技术实现思路

[0005]为了减少皂化反应的发生，降低生物柴油脂肪酸含量，保证生物柴油成品质量。本申请提供一种用脂肪酶催化制备生物柴油的方法。
[0006]第一方面，本申请提供的一种用脂肪酶催化制备生物柴油的方法，采用如下的技术方案：一种用脂肪酶催化制备生物柴油的方法包括：原料油预处理工艺、酶法转酯化反应工艺、降酸处理工艺。所述降酸处理工艺包括以下步骤：将得到的粗生物柴油脱除水分，向脱水后的粗生物柴油加入0.3
‑
1.2份质量分数为10％的氢氧化钾甲醇溶液进行降酸反应，降酸反应结束后得到降酸产物，将降酸产物再次进行脱水；经过若干次上述降酸反应后得到降酸处理的生物柴油。
[0007]通过采用上述技术方案，通过控制氢氧化钾甲醇溶液的量，反应时间和反应温度，经若干次降酸反应除去生物柴油中游离的脂肪酸，可以有效避免生物柴油降酸过程中发生皂化反应，是因为皂化反应是指碱溶液与油酯反应生成醇和脂肪酸盐的反应，但该反应在常温下反应速度慢，而脂肪酸与碱溶液的中和生成脂肪酸盐的反应速度较快，另外，生物柴油中的酯在碱的催化下容易发生水解，因此，通过控制反应温度、时间和碱溶液的含量，能有效的减少皂化反应的发生，促进碱溶液和脂肪酸的降酸反应；通过在降酸反应前进行脱
水能减少皂化反应，是因为无论是脂肪酸与碱溶液降酸反应还是油脂与碱溶液的皂化反应，生成物都含有脂肪酸盐，而脂肪酸盐是一种乳化剂，在水中容易发生乳化，难以分离，因此通过及时脱水能够抑制脂肪酸盐的乳化。
[0008]优选的，所述降酸反应的条件是反应温度为40
‑
60℃，反应时间为25
‑
50min。
[0009]通过采用上述技术方案，通过控制反应温度、时间和碱溶液的含量，能有效的减少皂化反应的发生，促进碱溶液和脂肪酸的降酸反应；优选的，所述用脂肪酶催化制备生物柴油的方法还包括：脂肪酸盐改性工艺，具体包括以下步骤：S1.将重量比为1:(2
‑
3)的甲基丙烯酸酐和特丁基对苯二酚在甲苯磺酸催化剂下，进行酯化反应，酯化反应完成后静置至室温，过滤去除对甲苯磺酸催化剂，通过离心除去未反应的甲基丙烯酸酐和特丁基对苯二酚，得到甲基丙烯酸
‑
特丁基特苯酚酯；向制得的甲基丙烯酸
‑
特丁基特苯酚酯中加入氯化铜催化剂和乙醇溶液，加热搅拌，反应结束后过滤去除氯化铜得到滤液，将滤液进行减压蒸馏去除乙醇，得到氯代甲基丙烯酸
‑
特丁基特苯酚酯；S2.将10
‑
23份S1制备的氯代甲基丙烯酸
‑
特丁基特苯酚酯加入降酸处理过的生物柴油中，加入1.2
‑
3份氯化铝作催化剂，对降酸处理的生物柴油中的脂肪酸盐进行改性反应，反应完成过滤去除氯化铝，即得到生物柴油；S3.将得到的生物柴油在压力0.2Mpa,温度210℃下减压蒸馏5
‑
6h，得到精制的生物柴油。
[0010]通过采用上述技术方案，对生物柴油中的脂肪酸盐进行改性，可以降低生物柴油中脂肪酸钾易乳化的特性，同时还能达到降低生物柴油的冷凝点的效果。
[0011]优选的，所述甲基丙烯酸
‑
特丁基特苯酚酯与氯化铜的重量比为1:(1
‑
3)。
[0012]通过采用上述技术方案，采用氯化铜为取代剂，可以与甲基丙烯酸
‑
特丁基特苯酚酯发生卤代反应，生成氯代甲基丙烯酸
‑
特丁基特苯酚酯，可以用于改性生物柴油中的脂肪酸盐，从而降低生物柴油中脂肪酸钾易乳化的特性。
[0013]优选的，所述脂肪酸盐改性反应的反应温度为50
‑
65℃，反应时间为2
‑
5h。
[0014]通过采用上述技术方案，采用氯代甲基丙烯酸
‑
特丁基特苯酚酯与脂肪酸盐进行亲核取代反应，生成脂肪酸
‑
甲基丙烯酸
‑
特丁基特苯酚酯和氯化钾，可以降低生物柴油中脂肪酸钾易乳化的特性，同时还能达到降低生物柴油的冷凝点的效果。
[0015]优选的，所述原料油预处理工艺包括以下步骤：将原料油进行初滤，过滤掉不溶性固体杂质，得到粗滤的原料油；向粗滤好的原料油加入甲酸水溶液进行搅拌脱胶；将脱胶后的原料油在温度90
‑
100℃，压力0.01
‑
0.02MPa下进行闪蒸脱水；脱水后的原料油进行进一步精滤，滤掉其中的微量残杂，即得到预处理的油脂。
[0016]通过采用上述技术方案，可以除去原料油中的不溶性固体杂质，尤其是餐饮废油这样的原料油中通常含有大量食物残渣，在经过过滤池时可以去除，去除杂质后通过脱胶可以去除原料油中磷脂等胶状物质，同时也起到了水洗去杂的作用，通过闪蒸脱水可以将原料油快速完成脱水，同时将反应设置在真空系统条件下，油不易发生氧化，最后进行进一步精滤，通过3级过滤机，三级过滤机的精度可达1μm，可以有效滤掉其中的微量残杂。
[0017]优选的，所述酶法转酯化反应工艺包括以下步骤：
将50
‑
80份预处理的油脂，4.8
‑
7.2份甲醇溶液以及4
‑
6份溶剂，在1.8
‑
6份固定化脂肪酶的催化下进行转酯化反应；反应结束后，通过离心分离出下层甘油，然后将上层的甲酯和油脂再次加入4.8
‑
7.2份甲醇溶液以及4
‑
6份溶剂，在1.8
‑
6份固定化脂肪酶的催化下进行转酯化反应，反应结束后再经过离心分离,分离出甲酯和油脂；经过若干次上述反应步骤后得到生物柴油粗品；通过采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用脂肪酶催化制备生物柴油的方法，其特征在于：一种用脂肪酶催化制备生物柴油的方法包括：原料油预处理工艺、酶法转酯化反应工艺、降酸处理工艺；所述降酸处理工艺包括以下步骤：将得到的粗生物柴油脱除水分，向脱水后的粗生物柴油加入0.3
‑
1.2份质量分数为10%的氢氧化钾甲醇溶液进行降酸反应，降酸反应结束后得到降酸产物，将降酸产物再次进行脱水；经过若干次上述降酸反应后得到降酸处理的生物柴油。2.根据权利要求1所述的一种用脂肪酶催化制备生物柴油的方法，其特征在于：所述降酸反应的条件是反应温度为40
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60℃，反应时间为25
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50min。3.根据权利要求1所述的一种用脂肪酶催化制备生物柴油的方法，其特征在于：所述用脂肪酶催化制备生物柴油的方法还包括：脂肪酸盐改性工艺，具体包括以下步骤：S1.将重量比为1:(2
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3)的甲基丙烯酸酐和特丁基对苯二酚在甲苯磺酸催化剂下，进行酯化反应，酯化反应完成后静置至室温，过滤去除对甲苯磺酸催化剂，通过离心除去未反应的甲基丙烯酸酐和特丁基对苯二酚，得到甲基丙烯酸
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特丁基特苯酚酯；向制得的甲基丙烯酸
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特丁基特苯酚酯中加入氯化铜催化剂和乙醇溶液，加热搅拌，反应结束后过滤去除氯化铜得到滤液，将滤液进行减压蒸馏去除乙醇，得到氯代甲基丙烯酸
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特丁基特苯酚酯；S2.将10
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23份S1制备的氯代甲基丙烯酸
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特丁基特苯酚酯加入降酸处理过的生物柴油中，加入1.2
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3份氯化铝作催化剂，对降酸处理的生物柴油中的脂肪酸盐进行改性反应，反应完成过滤去除氯化铝，即得到生物柴油；S3.将得到的生物柴油在压力0.2Mpa,温度210℃下减压蒸馏5
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6h，得到精制的生物柴油。4.根据权利要求3所述的一种用脂肪酶催化制备生物柴油的方法，其特征在于：所述甲基丙烯酸
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特丁基特苯酚酯与氯化铜的重量比为1:(1

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建斌，张学旺，雷曼云，顾得亮，
申请(专利权)人：上海中器环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：