利用废弃油脂制备生物柴油的酯化方法技术

一种利用废弃油脂制备生物柴油的酯化方法，在常压条件下，以甲基磺酸、乙基磺酸或氯磺酸与抑蚀剂的混合物为催化剂，该催化剂用量少、可重复使用、对设备的腐蚀性小，通过反应釜顶部设置的除沫器，提高了原料油的利用率和粗甲酯的收率，反应过程中产生的热量用于精甲醇和废弃油脂预热，使热量循环利用，减少了能量消耗，同时回收利用未反应的甲醇，降低了生产成本。本发明专利技术原料酸值广泛（15～180mgKOH/g），反应时间短，能量消耗少，生产成本低，粗甲酯的收率高，可将高酸值动植物废弃油脂一次性酯化至酸值为1mgKOH/g以下，可直接进行下一步酯交换反应制备生物柴油，适用于工业化生产生物柴油。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种，在常压条件下，以甲基磺酸、乙基磺酸或氯磺酸与抑蚀剂的混合物为催化剂，该催化剂用量少、可重复使用、对设备的腐蚀性小，通过反应釜顶部设置的除沫器，提高了原料油的利用率和粗甲酯的收率，反应过程中产生的热量用于精甲醇和废弃油脂预热，使热量循环利用，减少了能量消耗，同时回收利用未反应的甲醇，降低了生产成本。本专利技术原料酸值广泛（15～180mgKOH/g），反应时间短，能量消耗少，生产成本低，粗甲酯的收率高，可将高酸值动植物废弃油脂一次性酯化至酸值为1mgKOH/g以下，可直接进行下一步酯交换反应制备生物柴油，适用于工业化生产生物柴油。【专利说明】
本专利技术属于生物柴油的制备
，具体涉及一种利用废弃油脂制备生物柴油的酯化反应。
技术介绍
生物柴油是指以植物、动物油脂等可再生生物资源生产的可用于压燃式发动机的清洁替代燃料。从化学成分上讲，生物柴油是一系列长链脂肪酸甲酯或乙酯，是优质的石化柴油替代品，素有“绿色柴油”之称。近年来，由于油价的升高，石化能源的不可再生性以及产生的一系列环境问题，生物柴油成为研究的主要替代能源之一。制备生物柴油主要采用化学法生产，即动物和植物油脂与甲醇反应，在酸性或者碱性催化剂的作用下发生酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯，再经过洗涤等工艺得到生物柴油。受多方面因素影响，目前从事生物柴油生产的企业在技术投入方面有所欠缺，大多生产企业技术水平较为低下，产品得率始终在85%以下，生产能耗高且生物柴油的一次性品质无法保证达到最新国标。部分生产企业为满足国标和用户要求，在酯化工艺中采用提高反应压力(> 0.4MPa)、分段排酸渣再加入甲醇及催化剂等措施以降低酯化反应后的酸值，但是该种工艺也只能将酯化反应终点酸值降到2.0mgK0H/g左右。同时由于大多厂家使用硫酸作催化剂，因此必须采用搪瓷反应釜做为配套反应器，而一般搪瓷反应釜的工作压力是0.25MPa，加压反应存在较大的安全隐患，而且各厂家在该工段基本不做余热回收。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有生物柴油制备工艺中酯化反应存在的缺点，提供一种解决上述技术问题所采用的技术方案是:将原料油储罐中去杂除水后的废弃油脂用油泵泵入原料油换热器预热，预热至50-60°C的废弃油脂进入原料油加热器中加热至100-110°C，由不锈钢反应釜顶部的原料油入口加入到不锈钢反应釜中，由不锈钢反应釜顶部的催化剂入口加入废弃油脂质量0.1%-0.5%的酯化催化剂，精甲醇经甲醇换热器预热后进入甲醇加热器中加热至气化，气化甲醇以0.7-0.8m3/h的流速从不锈钢反应釜底部内的气相甲醇管流入不锈钢反应釜内，开启不锈钢反应釜的搅拌装置和温控装置，不锈钢反应釜内的加热蒸汽盘管控制不锈钢反应釜内的温度为100-110°C，恒温酯化反应2-3小时，反应过程中生成的水蒸气和未反应的气化甲醇经不锈钢反应釜顶部的除沫器除油后进入甲醇换热器与精甲醇换热，换热后的水蒸气和未反应的气化甲醇经冷却器冷却后进入甲醇暂存罐回收利用，反应生成的粗甲酯由不锈钢反应釜下部的出料口流出后由油泵泵入原料油换热器与废弃油脂换热，收集换热后的粗甲酯。上述的酯化催化剂是酸与抑蚀剂的质量比为1:0.01-0.15的混合物，所述的酸为甲基磺酸、乙基磺酸或氯磺酸，抑蚀剂为磷酸单脂、聚醚酸式磷酸酯或炔丙基醇，其中磷酸单脂、聚醚酸式磷酸酯和炔丙基醇均由巴斯夫(中国)有限公司提供。本专利技术的废弃油脂可以是酸值为15-180mgK0H/g的地沟油、潲水油或酸化油。本专利技术优选加入废弃油脂质量0.3%的酯化催化剂。本专利技术的酯化催化剂优选酸与抑蚀剂的质量比为1:0.05-0.1的混合物。本专利技术的有益效果主要有以下几个方面:1、原料酸值广泛，适用于不同酸值的动植物废弃油脂生产生物柴油；反应为常压反应，对设备材质要求低；催化剂用量少，仅为硫酸的1/10左右，催化剂对设备的腐蚀性小，反应过程中没有其他副反应产物生成，几乎无酸渣处理，无环保压力，生物柴油的得率比使用硫酸做催化剂时可高出2%-5%，反应结束后不需要将酯化催化剂从不锈钢反应釜底部排出，只需在下次反应时再向不锈钢反应釜内补加废弃油脂质量0.1%的酯化催化剂，酯化催化剂可重复使用3-5次。2、酯化过程中过量的气相甲醇将反应生成的水带出反应体系，加快正反应进行，有效缩短反应时间，节约了能耗；反应生成的水和未反应的气相甲醇通过回收，可以循环利用，节约了甲醇用量；未 反应的气相甲醇和反应生成的水经除沫器除油后进入换热器，将热量传递给进入反应釜参加反应的精甲醇，可将精甲醇预热至50-60°C后再用甲醇加热器14加热气化，大大减少了蒸汽用量，节约了成本，而且经过除沫器除油后可以使产品收率提闻 5%o -I 。3、与常规的液相反应相比，反应釜底部的气相甲醇管使气相甲醇分散性好，增加了气相甲醇与废弃油脂的混合程度，气液相界大，提高了酯化反应效率。4、本专利技术可将高酸值(15-180mgK0H/g)动植物废弃油脂一次性酯化成为lmgKOH/g,无需进一步降酸值，为后序工艺提供了优质的半成品。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术实施例的工艺流程图。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术不限于这些实施例。实施例1如图1所示，将14吨去杂除水后酸值为120mgK0H/g的地沟油加入原料油储罐8中，利用油泵将地沟油经原料油换热器7泵入原料油加热器6中加热，加热至100°C的地沟油由不锈钢反应釜5顶部的原料油入口加入到不锈钢反应釜5中，将52kg酯化催化剂由不锈钢反应釜5顶部的催化剂入口加入不锈钢反应釜5内，本实施例的酯化催化剂是甲基磺酸与磷酸单脂质量比为1:0.1的混合物，精甲醇经甲醇换热器I进入甲醇加热器3中加热气化，气化甲醇以0.7m3/h的流速从不锈钢反应釜5底部内的气相甲醇管9流入不锈钢反应釜5内，气相甲醇管9流出的气化甲醇分散性好，与地沟油的接触面积大，使甲醇能够与地沟油充分接触反应，缩短反应时间。开启不锈钢反应釜5的搅拌装置和温控装置，通过不锈钢反应釜5内的加热蒸汽盘管10控制不锈钢反应釜5内的温度为100°C，恒温酯化反应3小时。反应过程中生成的水蒸气和未反应的气化甲醇经过除沫器4除油后，由不锈钢反应釜5顶部的除沫器4流出，粗甲酯重新流回不锈钢反应釜5内，提高了粗甲酯的收率，未反应的地沟油流回不锈钢反应釜5内与气化甲醇反应，提高了原料的利用率，进一步提高了粗甲酯的收率。反应生成的粗甲酯由不锈钢反应釜5下部的出料口流出，得到酸值小于lmgKOH/g的粗甲酯，甲酯的收率为95%。本实施例由不锈钢反应釜5顶部的除沫器4流出的水蒸气和气相甲醇进入甲醇换热器1，与流经甲醇换热器I的精甲醇换热，将精甲醇预热到50-60°C后，精甲醇再进入甲醇加热器I中加热气化，使反应产生的热量循环利用，减少能量消耗，换热后的水蒸气和未反应的气化甲醇经冷却器2冷却后进入甲醇暂存罐11回收利用，减少了甲醇用量，降低了生产成本。反应生成的粗甲酯由不锈钢反应釜5下部的出料口流出后由油泵泵入原料油换热器7中，与流经原料油换热器7的地沟油换热，将地沟油预热至50-60°C后，地沟油再进入原料油加热器6加热，同样使热量循环利用，减少能量消耗。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用废弃油脂制备生物柴油的酯化方法，其特征在于：将原料油储罐（8）中去杂除水后的废弃油脂用油泵泵入原料油换热器（7）预热，预热至50～60℃的废弃油脂进入原料油加热器（6）中加热至100～110℃，由不锈钢反应釜（5）顶部的原料油入口加入到不锈钢反应釜（5）中，由不锈钢反应釜（5）顶部的催化剂入口加入废弃油脂质量0.1%～0.5%的酯化催化剂，精甲醇经甲醇换热器（1）预热后进入甲醇加热器（3）中加热至气化，气化甲醇以0.7～0.8m3/h的流速从不锈钢反应釜（5）底部内的气相甲醇管（9）流入不锈钢反应釜（5）内，开启不锈钢反应釜（5）的搅拌装置和温控装置，不锈钢反应釜（5）内的加热蒸汽盘管（10）控制不锈钢反应釜（5）内的温度为100～110℃，恒温酯化反应2～3小时，反应过程中生成的水蒸气和未反应的气化甲醇经不锈钢反应釜（5）顶部的除沫器（4）除油后进入甲醇换热器（1）与精甲醇换热，换热后的水蒸气和未反应的气化甲醇经冷却器（2）冷却后进入甲醇暂存罐（11）回收利用，反应生成的粗甲酯由不锈钢反应釜（5）下部的出料口流出后由油泵泵入原料油换热器（7）与废弃油脂换热，收集换热后的粗甲酯；上述的酯化催化剂是酸与抑蚀剂的质量比为1：0.01～0.15的混合物，所述的酸为甲基磺酸、乙基磺酸或氯磺酸，抑蚀剂为磷酸单脂、聚醚酸式磷酸酯或炔丙基醇。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：申烨华，许龙，李聪，陈邦，何能德，
申请(专利权)人：陕西合盛生物柴油技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：