[发明专利]油脂连续化酯交换制备生物柴油的方法及所用混合共溶剂

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源绿色制备技术领域，具体涉及一种连续化酯交换用混合共溶剂及其使用方法。

背景技术

生物柴油是由天然油脂与甲醇经酯交换或酯化反应制得的可再生含氧清洁能源，现已形成成熟的制备工艺体系，其中，间歇式碱催化酯交换法是现代生物柴油产业普通接受的一种。与酸催化、酶催化等工艺相比，反应耗时相对减少、但仍达到40min以上（刘荣厚，曹卫星，黄彩霞. 菜籽油碱催化酯交换法配制生物柴油工艺参数的优化.农业工程学报，2010,6：245-250）。对于连续化工艺，由于涉及流水线作业，40min完成酯交换仍难以满足连续化工艺要求，因此，进一步缩短反应时间成为连续化反应研究的关键课题之一。文献资料表明，在反应体系中加入共溶剂可扩大油脂与甲醇的接触面，使体系处于均相状态，可大大缩短反应时间。加拿大BIOX公司利用共溶剂技术，在柱塞流管式反应器（PFR）中采用共溶剂，碱催化10分钟内便可完成了酯交换，实现了生物柴油制备工艺的连续化。在超临界甲醇条件下，利用四氢呋喃(THF)作为共溶剂连续化制备生物柴油，可以在14分钟内完成酯交换反应。（周诚，王存文，王为国等.共溶剂THF对超临界甲醇连续化制备生物柴油的影响.武汉工程大学学报，2010，32（1）：22-25）；与此同时，1，4一二氧六环、二乙醚、甲基叔丁基醚、二异丙基醚作为共溶剂的应用也有报道（US6642399A）。

生物柴油共溶剂技术能否产业化，关键在于共溶剂的成本与可操作性。以往发明都是采用单一的共溶剂，如四氢呋喃，虽然效果较好，但成本较高，难于降低生物柴油的生产成本，只具有理论研究价值。

发明内容

针对现有共溶剂存在成本过高、难以分离等实际问题，本发明提供了一种油脂连续化酯交换制备生物柴油的方法及所用混合共溶剂，具有成本低、易分离，的优点。

本发明的技术方案为：一种油脂连续化酯交换用混合共溶剂，含有丁酮或丙酮，还含有糠醇或C4~C7的烃类中的任一种或两者皆有，组成按体积百分比计为：糠醇5～15%、丁酮或丙酮50~90%、C4~C7的烃类5~15%，且满足各组分的体积百分比数值相加之和为100%。

所述的C4~C7烃类为正丁烷、正己烷、环己烷、异辛烷中的任一。

所述的油脂连续化酯交换用混合共溶剂的方法中，是将混合共溶剂各组分充分搅拌均匀从而得到混合共溶剂。

一种使用所述的混合共溶剂的油脂连续化酯交换制备生物柴油的方法，以生物油脂与低级醇在碱性催化剂存在下进行酯交换反应制备得到生物柴油，反应使用混合共溶剂，用量为低级醇体积的5~30%。

所述的连续化反应条件为：低级醇和生物油脂的摩尔比为5~30:1，1大气压反应，温度控制在40~70℃，反应时间为5~30 min。

所述的连续化反应采用静态混合管式反应器。

所述的生物油脂为动植物或微生物油脂中的任意一种或任意几种的混合物。

所述的生物油脂选自大豆油、棉籽油、菜籽油、橡胶籽油、茶油、棕榈油、梓油、黄连木油、光皮油、蓖麻油、乌桕油、麻风果油、微藻油、猪油、羊油、鸡油、鸭油。

所述的低级醇为甲醇、乙醇或两者的混合物，所用的催化剂是KOH或NaOH。

所述的低级醇和混合共溶剂回收处理后可循环使用。

有益效果：

本发明所述混合共溶剂可使油脂和甲醇或乙醇混溶充分，加快反应速度，利于连续化反应的进行，并大大缩短酯交换反应周期，降低生产能耗；

②本发明采用糠醇为原料，糠醇间接地来源于农副产品，价格低廉，并具有可再生性，有利于减少对石化资源的依赖，环境友好；

③本发明所述混合共溶剂的沸点高、使用安全，与甲醇或乙醇分离容易，回收利用方便；价格低廉，配制方法简单，效果明显。

④本发明主要采用具有协同效应的混合溶剂作为共溶剂，主要用于增强甘油三酯和低级醇的互溶性，形成均相反应体系，有效扩大反应物接触界面，使其在反应性、经济性方面都达到理想的效果。该混合共溶剂中酮类的促溶性能与THF相近，但价格更低廉，使本发明具有一定的环保和经济效益优势。

附图说明

图1 生物油脂、低级醇与糠醇、酮类、烃类的三相图。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，不是对本发明的限制。