一種制備生物柴油的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物柴油領(lǐng)域，特別涉及一種制備生物柴油的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著日益嚴(yán)重的全球性能源短缺及環(huán)境惡化等問題，控制汽車尾氣排放，保護人 類賴以生存的自然環(huán)境成為目前人類急需解決的問題。從環(huán)境保護和資源戰(zhàn)略的角度出 發(fā)，世界各國的能源研宄人員都在積極探索發(fā)展替代燃料和可再生能源，生物柴油就是其 中之一，其以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動物油脂、餐飲垃圾 油等為原料油制成，是一種可再生能源，潤滑性、安全性、燃燒性能好，可生物降解，使用后 硫化物排放量大大減少，具有良好的安全性及經(jīng)濟價值。
[0003] 生物柴油的制備方法主要有酯交換法、直接混合法、微乳化法、高溫?zé)崃呀夥ǖ龋?工業(yè)生產(chǎn)以酯交換法為主，包括酸催化、堿催化、酶催化等。目前，技術(shù)發(fā)展方向主要是選擇 高效、環(huán)保型催化材料等，以及基于無催化劑的超臨界生產(chǎn)工藝的運用，在產(chǎn)品技術(shù)上更趨 向于具備高十六烷值、低硫含量、低冷濾點的高性能生物柴油開發(fā)。
[0004] 目前，利用油脂生產(chǎn)脂肪酸甲酯技術(shù)已相對成熟，生物柴油產(chǎn)品也在車用、機械等 領(lǐng)域得到的一定的應(yīng)用。一般來說，生物柴油是C15-C19的脂肪酸甲酯，純生物柴油（B100) 相對石化柴油來說，運動粘性大、產(chǎn)生的熱值小、冷凝點高（一般在〇°C或更高），所以在作 為燃料的使用上一般選擇與一定比例的石化柴油摻混使用。不同的原料對生物柴油最終產(chǎn) 品的性能也存在一定的影響，如果選用的原料飽和脂肪酸含量高(如牛、羊等動物油脂)，那 么生產(chǎn)出的生物柴油其凝點必然高，導(dǎo)致低溫結(jié)晶和凝膠化，使得該類生物柴油不能在北 方寒區(qū)及嚴(yán)寒區(qū)使用。如果選用的原料不飽和脂肪酸含量高(如大豆油、葵花油等植物油 脂)，生產(chǎn)出的生物柴油雖降低了凝點，最低可達(dá)-l〇°C，但因其含有大量的不飽和鍵，使得 該類生物柴油水解和氧化安定性差，存在對設(shè)備腐蝕的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種制備生物柴油的工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)中 導(dǎo)致的上述多項缺陷。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下的技術(shù)方案：一種制備生物柴油的工藝，以脂肪 酸甲酯生物柴油為原料與甲烷在酸負(fù)載催化劑上，經(jīng)烷基化工藝制得異構(gòu)脂肪酸甲酯生物 柴油，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將脂肪酸甲酯、甲烷和酸負(fù)載催化劑通入反應(yīng)器，脂肪酸甲酯與甲烷的質(zhì)量 比為1:4，酸負(fù)載催化劑用量為脂肪酸甲酯的2-5wt%，壓力控制范圍為6-8MPa，溫度為 90-120°C，反應(yīng)時間 2-3h ; (2) 在溫度90-110°C下，向反應(yīng)器中不斷通入甲醇液體，甲醇流速為0. 8-1. 2mL/min， 冷凝裝置回收酯化生成的水分和多余的甲醇，測定酸值，當(dāng)酸值低于I. 〇mgKOH/g時停止反 應(yīng)。
[0007] 優(yōu)選的，步驟（2)中的甲醇液體連續(xù)通往到油層底部進(jìn)行酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)時間 為80-110分鐘。
[0008] 優(yōu)選的，步驟（2)中冷凝回收酯化生成的水和多余的甲醇，得到稀甲醇液，精餾后 循環(huán)使用。
[0009] 采用以上技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明整個反應(yīng)過程流程簡單易行、時間短、降 酸速度快、能耗低，且反應(yīng)生成物只有脂肪酸甲酯和水，無其它副產(chǎn)物，利于后期生物柴油 的提純。
[0010] 本發(fā)明結(jié)合原子經(jīng)濟、性能提升等因素，開發(fā)以脂肪酸甲酯和甲烷生產(chǎn)異構(gòu)脂肪 酸甲酯，除原子量提高，產(chǎn)品還具有低凝、優(yōu)異的氧化和水解安定性。另外，隨著近年來化石 資源的不斷枯竭，人們對新能源及新材料的探索也更加積極和深入。本發(fā)明制備的產(chǎn)品彌 補了現(xiàn)有生物柴油的缺陷，產(chǎn)品性能超過商業(yè)化產(chǎn)品和目前研宄的其它替代能源，可成為 一種安全及可再生的高端合成柴油產(chǎn)品 本發(fā)明對高純度的脂肪酸和成分較復(fù)雜的混合脂肪酸，都能達(dá)到很好的降酸效果。 [0011] 本發(fā)明對于脂肪酸酯化法制備生物柴油的研宄及參數(shù)的確定具有實際的指導(dǎo)意 義和開發(fā)價值。
【具體實施方式】
[0012] 下面詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
[0013] 實施例1 一種制備生物柴油的工藝，以脂肪酸甲酯生物柴油為原料與甲烷在酸負(fù)載催化劑上， 經(jīng)烷基化工藝制得異構(gòu)脂肪酸甲酯生物柴油，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將脂肪酸甲酯、甲烷和酸負(fù)載催化劑通入反應(yīng)器，脂肪酸甲酯與甲烷的質(zhì)量比為 1:4,酸負(fù)載催化劑用量為脂肪酸甲酯的2wt%，壓力控制范圍為6MPa，溫度為90°C，反應(yīng)時 間2h ; (2) 在溫度90°C下，向反應(yīng)器中不斷通入甲醇液體，甲醇流速為0. 8mL/min，冷凝裝置 回收醋化生成的水分和多余的甲醇，測定酸值，當(dāng)酸值低于I. 〇mgKOH/g時停止反應(yīng)。
[0014] 步驟（2)中的甲醇液體連續(xù)通往到油層底部進(jìn)行酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)時間為80分 鐘。
[0015] 步驟（2)中冷凝回收酯化生成的水和多余的甲醇，得到稀甲醇液，精餾后循環(huán)使 用。
[0016] 實施例2 一種制備生物柴油的工藝，以脂肪酸甲酯生物柴油為原料與甲烷在酸負(fù)載催化劑上， 經(jīng)烷基化工藝制得異構(gòu)脂肪酸甲酯生物柴油，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將脂肪酸甲酯、甲烷和酸負(fù)載催化劑通入反應(yīng)器，脂肪酸甲酯與甲烷的質(zhì)量比為 1:4,酸負(fù)載催化劑用量為脂肪酸甲酯的5wt%，壓力控制范圍為8MPa，溫度為120°C，反應(yīng)時 間3h ; (2) 在溫度IKTC下，向反應(yīng)器中不斷通入甲醇液體，甲醇流速為I. 2mL/min，冷凝裝置 回收醋化生成的水分和多余的甲醇，測定酸值，當(dāng)酸值低于I. 0mgK0H/g時停止反應(yīng)。
[0017] 步驟（2)中的甲醇液體連續(xù)通往到油層底部進(jìn)行酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)時間為110 分鐘。
[0018] 步驟（2)中冷凝回收酯化生成的水和多余的甲醇，得到稀甲醇液，精餾后循環(huán)使 用。
[0019] 實施例3 一種制備生物柴油的工藝，以脂肪酸甲酯生物柴油為原料與甲烷在酸負(fù)載催化劑上， 經(jīng)烷基化工藝制得異構(gòu)脂肪酸甲酯生物柴油，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將脂肪酸甲酯、甲烷和酸負(fù)載催化劑通入反應(yīng)器，脂肪酸甲酯與甲烷的質(zhì)量比為 1:4,酸負(fù)載催化劑用量為脂肪酸甲酯的4wt%，壓力控制范圍為7MPa，溫度為105°C，反應(yīng)時 間 2. 5h ; (2) 在溫度100°C下，向反應(yīng)器中不斷通入甲醇液體，甲醇流速為lmL/min，冷凝裝置回 收醋化生成的水分和多余的甲醇，測定酸值，當(dāng)酸值低于I. 〇mgKOH/g時停止反應(yīng)。
[0020] 步驟（2)中的甲醇液體連續(xù)通往到油層底部進(jìn)行酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)時間為95分 鐘。
[0021] 步驟（2)中冷凝回收酯化生成的水和多余的甲醇，得到稀甲醇液，精餾后循環(huán)使 用。
[0022] 表1本發(fā)明所得生物柴油實測數(shù)據(jù)與國標(biāo)指標(biāo)對比
【主權(quán)項】
1. 一種制備生物柴油的工藝，以脂肪酸甲酯生物柴油為原料與甲烷在酸負(fù)載催化劑 上，經(jīng)烷基化工藝制得異構(gòu)脂肪酸甲酯生物柴油，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將脂肪酸甲酯、甲烷和酸負(fù)載催化劑通入反應(yīng)器，脂肪酸甲酯與甲烷的質(zhì)量 比為1:4，酸負(fù)載催化劑用量為脂肪酸甲酯的2-5wt%，壓力控制范圍為6-8MPa，溫度為 90-120°C，反應(yīng)時間 2-3h ; (2) 在溫度90-110°C下，向反應(yīng)器中不斷通入甲醇液體，甲醇流速為0. 8-1. 2mL/min， 冷凝裝置回收酯化生成的水分和多余的甲醇，測定酸值，當(dāng)酸值低于I. 〇mgKOH/g時停止反 應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備生物柴油的工藝，其特征在于，步驟（2)中的甲醇液體連 續(xù)通往到油層底部進(jìn)行酯化反應(yīng)，酯化反應(yīng)時間為80-110分鐘。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備生物柴油的工藝，其特征在于，步驟（2)中冷凝回收 酯化生成的水和多余的甲醇，得到稀甲醇液，精餾后循環(huán)使用。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備生物柴油的工藝，以脂肪酸甲酯生物柴油為原料與氣體烷烴在酸負(fù)載催化劑上，經(jīng)烷基化工藝制得異構(gòu)脂肪酸甲酯生物柴油，本發(fā)明制備的產(chǎn)品具有低凝、優(yōu)異的氧化和水解安定性，凝點比反應(yīng)前降低10-30℃，氧化安定性提高一倍以上；本發(fā)明制備的產(chǎn)品彌補了現(xiàn)有生物柴油的缺陷，產(chǎn)品性能超過商業(yè)化產(chǎn)品和目前研究的其它替代能源，可成為一種安全及可再生的高端合成柴油產(chǎn)品。
【IPC分類】C11C3-14, C10L1-02, C11C3-04
【公開號】CN104862084
【申請?zhí)枴緾N201510186935
【發(fā)明人】劉敏
【申請人】劉敏
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月20日