一种甘油锌催化废弃油脂制备生物柴油的方法技术

本发明专利技术公开了一种甘油锌催化废弃油脂制备生物柴油的方法，它将原料废弃油脂经预处理、甘油酯化反应、酯交换反应、后处理得到BD100生物柴油；甘油酯化反应与酯交换反应工序均采用甘油锌催化剂，甘油锌催化剂与游离脂肪酸反应形成脂肪酸锌，实现甘油酯化与酯交换反应过程的均相催化，反应后期脂肪酸锌与甘油反应重新生成甘油锌，兼具了非均相催化剂易于分离的优点与均相催化剂高效的特点。本发明专利技术基于甘油锌的两性催化特点，巧妙地结合甘油锌与脂肪酸锌的转化特性，将废弃油脂甘油酯化反应与酯交换反应耦合，实现非均相催化剂的均相催化反应过程与非均相分离过程，具有反应速率快、催化剂可循环等特点，适合工业化生产，可稳定生产BD100生物柴油。定生产BD100生物柴油。定生产BD100生物柴油。

【技术实现步骤摘要】
一种甘油锌催化废弃油脂制备生物柴油的方法


[0001]本专利技术属于油脂化工
，具体涉及一种甘油锌催化废弃油脂制备生物柴油的方法。

技术介绍

[0002]生物柴油因其具有可持续性、低硫含量以及生物可降解性，是一种清洁绿色的燃料。目前，废弃油脂是我国现行生物柴油企业的主要原料。然而，废弃油脂中含有大量的游离脂肪酸，必须先经降酸预处理，再通过碱催化酯交换反应得到生物柴油。当前，生物柴油的工业生产中通常采用硫酸催化酯化反应结合均相碱(KOH、NaOH等)催化酯交换反应两步方法制备生物柴油，该方法存在着硫酸废水量大、设备腐蚀严重、水洗成本过高、生物柴油得率较低等共性问题。
[0003]甘油酯化法是一种有效的降酸方法，可将高酸值油脂中的酸值降至1mgKOH/g以下，降酸更彻底，同时避免了大量硫酸废水、设备腐蚀以及生物柴油得率较低的问题，酯交换后的副产物甘油通过精制可作为甘油酯化原料循环使用。
[0004]然而，在实际的生产过程中，甘油酯化法仍存在着在(一般反应温度在220℃
‑
240℃)能耗较大、油脂蒸发损失大、甘油聚合较多等问题，导致了甘油酯化废水中有机物含量偏高、甘油回收率偏低、生物柴油得率偏低；另外，酯交换反应过程采用均相碱(KOH或NaOH)催化，依旧存在着油脂易皂化、生物柴油得率较低、催化剂回收困难、甘油精制成本高等问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述技术问题，本申请的目的在于提供一种甘油锌催化废弃油脂制备生物柴油的方法。本专利技术的方法中，甘油酯化反应与酯交换反应均在甘油锌催化下进行，甘油锌能够与原料废弃油脂中的脂肪酸反应生成可溶的脂肪酸锌，由此锌元素以脂肪酸锌的形式存在实现均相催化酯化。本专利技术还进一步控制甘油酯化反应后料液的酸值在一定范围，有利于酯交换反应中的部分锌元素继续均相催化，反应结束后酸值在0.5mgKOH/g以下，锌元素基本都转化为甘油锌而析出，实现非均相催化剂的均相催化反应过程与非均相分离过程。
[0006]本申请采用的技术方案是：
[0007]一种甘油锌催化废弃油脂制备生物柴油的方法，包括如下步骤：原料废弃油脂依次经预处理、甘油酯化反应、酯交换反应、后处理的工序得到BD100生物柴油；所述的预处理过程采用有机萃取剂萃取废弃油脂，过滤除去杂质后，脱除有机萃取剂得到甘油酯化原料，有机萃取剂则回用于原料预处理过程；所述甘油酯化反应与酯交换反应均在甘油锌催化下进行，甘油锌催化剂与游离脂肪酸反应形成脂肪酸锌，实现甘油酯化与酯交换反应过程的均相催化，在反应后期脂肪酸锌与甘油反应重新生成甘油锌，兼具了非均相催化剂易于分离的优点与均相催化剂高效的特点。所述后处理的过程包括催化剂沉降分离、闪蒸脱醇、甘
油沉降分离、精馏提纯四个过程，酯交换反应后的料液经后处理工序得到高品质的BD100生物柴油产品，同时分离得到的甘油锌催化剂、甲醇、甘油则回用于生物柴油生产过程。
[0008]进一步地，所述预处理过程采用的有机萃取剂为正己烷。
[0009]进一步地，所述的废弃油脂包括皂脚酸化油、餐厨废油中的至少一种，废弃油脂中含游离脂肪酸，其酸值在20
‑
180mgKOH/g范围内。
[0010]进一步地，所述甘油酯化反应工序是将预处理后的废弃油脂与甘油和甘油锌催化剂混合反应，反应温度为160～200℃，优选为165～170℃，甘油用量为油重的10～25wt％，优选为12～15wt％，催化剂用量为油重的1～3wt％，优选为1.5～2.0wt％，反应时间为0.5～2h，优选为1～1.5h。
[0011]更进一步地，甘油酯化反应后料液的酸值控制在5
‑
20mgKOH/g范围内。
[0012]进一步地，所述酯交换反应工序是将甘油酯化反应后的料液甲醇混合反应，在氮气气氛下进行，反应温度为100
‑
150℃，优选为130～140℃，反应压力为0.4
‑
1.1MPa，优选为0.8
‑
1.0MPa，甲醇与初始原料废弃油脂的醇油摩尔比为20:1
‑
35:1，优选为28
‑
30:1，反应时间为1
‑
3h，优选为1.5
‑
2h。
[0013]更进一步地，酯交换反应后料液的酸值控制在1mgKOH/g以下，更优选为0.5mgKOH/g以下。
[0014]进一步地，所述甘油锌催化剂由二水醋酸锌与甘油、去离子水在140
‑
160℃下反应制备得到，二水醋酸锌、甘油、去离子水摩尔比控制在1:(70～80):(5～7)；反应温优选为150℃，二水醋酸锌、甘油、去离子水摩尔比优选为1:75:6。
[0015]本专利技术的取得的有益效果是：
[0016](1)本专利技术基于甘油锌的两性催化特点，巧妙地结合甘油锌与脂肪酸锌的转化特性，将废弃油脂甘油酯化反应与酯交换反应耦合，实现传统非均相催化剂所不具有的均相催化反应过程与非均相分离过程，具有原料普适性好、工艺绿色环保、反应速率快、产品得率高、催化剂可循环、适合工业化生产等特点，可稳定生产BD100生物柴油。
[0017](2)本专利技术以一种简单合成的甘油锌为催化剂，应用于催化废弃油脂甘油酯化、酯交换反应制备生物柴油过程，实现酸碱一体化催化，避免了油脂皂化反应等副反应的发生，减少了甘油聚合，简化了甘油分离过程。
附图说明
[0018]图1是甘油锌催化废弃油脂制备生物柴油的流程图；
[0019]图2为实施例1所得甘油锌催化剂的SEM图；
[0020]图3为实施例1所得甘油锌催化剂的TEM图。
具体实施方式
[0021]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。
[0022]实施例1：催化剂的制备
[0023]将8.00g二水合醋酸锌、200ml甘油、4ml去离子水(摩尔比1:77:6.22)在160℃下加热搅拌回流1小时，过滤收集固体，用去离子水、乙醇清洗烘干至恒重，即得到甘油锌催化剂，所得甘油锌SEM、TEM分析结果如图2、图3所示，其性能参数如表1所示。
[0024]表1.甘油锌催化剂的性能参数表
[0025][0026]实施例2：甘油锌催化废弃油脂甘油酯化反应
[0027]将500g棕榈酸化油(酸值为113mgKOH/g)预热至170℃后，加入甘油(125g，原料油重的25％)与甘油锌催化剂(10g，原料油重的2％)进行甘油酯化反应，反应温度控制在170℃，反应时间在2小时，最终酸值均小于1mgKOH/g油；反应后的物料过滤分离出甘油锌(甘油锌的回收率能够稳定在95％)，经去离子水、乙醇清洗烘干回收后继续套用甘油酯化反应，甘油锌催化棕榈酸化油甘油酯化反应套用实验结果如表2所示：
[0028]表2.甘油锌催化棕榈酸化油甘油酯化反应套用实验结果
[0029][0030][0031]实施例3：甘油本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甘油锌催化废弃油脂制备生物柴油的方法，其特征在于包括如下步骤：原料废弃油脂依次经预处理、甘油酯化反应、酯交换反应、后处理的工序得到BD100生物柴油；所述的预处理过程采用有机萃取剂萃取废弃油脂，过滤除去杂质后，脱除有机萃取剂得到甘油酯化原料，有机萃取剂则回用于原料预处理过程；所述甘油酯化反应与酯交换反应均在甘油锌催化下进行，实现反应中锌元素的均相催化反应过程以及后续后处理中的非均相分离过程；所述后处理的过程包括催化剂沉降分离、闪蒸脱醇、甘油沉降分离、精馏提纯四个过程，酯交换反应后的料液经后处理工序得到高品质的BD100生物柴油产品，同时分离得到的甘油锌催化剂、甲醇、甘油则回用于生物柴油生产过程。2.如权利要求1所述的一种甘油锌催化废弃油脂制备生物柴油的方法，其特征在于所述预处理过程采用的有机萃取剂为正己烷。3.如权利要求1所述的一种甘油锌催化废弃油脂制备生物柴油的方法，其特征在于所述的废弃油脂包括皂脚酸化油、餐厨废油中的至少一种，废弃油脂中含游离脂肪酸，其酸值在20
‑
180mgKOH/g范围内。4.如权利要求1所述的一种甘油锌催化废弃油脂制备生物柴油的方法，其特征在于所述甘油酯化反应工序是将预处理后的废弃油脂与甘油和甘油锌催化剂混合反应，反应温度为160～200℃，优选为165~170℃，甘油用量为油重的10～25wt％，优选为12~15wt％，催化剂用量为油重的1～3wt％，优选为1.5~2.0wt％，反应时...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁晓江，费浩天，章金富，聂勇，王艳涛，解庆龙，傅俊红，华小燕，
申请(专利权)人：浙江嘉澳环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：