[发明专利]生物柴油中多余脂肪酸的去除方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种去除杂质的方法，特别是一种去除生物柴油中多余脂肪酸的方法。

背景技术

随着世界能源使用的日趋紧张，寻找能够替代化石能源的各种新能源成为当今世界各国的重要研究任务之一。而生物柴油因其在动力性能、环保性能以及安全性能等方面具有极大的优势，近年来备受关注，得到了较快的发展。

目前生物柴油的常规工业生产方法，主要是酸或碱催化的酯化和醇解法，即油脂与低碳醇在酸或碱的催化作用下生成生物柴油的有效成分脂肪酸甲酯。对于酯化反应后多余的油脂即脂肪酸的去除，通常采用碱炼法，即加入过量的、高浓度的碱水溶液例如NaOH溶液进行反应，中和脂肪酸后直接真空脱水。这种去除多余脂肪酸的方法，优点是工艺简单，缺点是由于脂肪酸与NaOH反应后的脂肪酸钠并未脱除，导致生物柴油产品色泽较深，产品质量下降，使其在作为某些化工原料时，不能达到使用要求。也有采用中和反应后再水洗脱除脂肪酸钠的，但由于碱炼法一次加入了过量的NaOH溶液，在中和去除了多余的脂肪酸的同时也使得部分脂肪酸甲酯反应生成了脂肪酸钠，而脂肪酸钠是一种皂化物，为乳化剂，在水洗过程中易发生乳化，导致无法分离。还有采用加入极微量的碱水溶液除杂的，这样仅去除了作为催化剂的硫酸等无机酸而不能去除多余的脂肪酸等有机酸，导致生物柴油成品酸值居高不下，影响产品质量。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种去除生物柴油中多余脂肪酸的方法，既能降低生物柴油成品酸值，又能保证生物柴油成品质量。

技术方案：一种生物柴油中多余脂肪酸的去除方法，该方法包括以下步骤：

（1）将含有多余脂肪酸的生物柴油作为原料，在混合设备中与碱液充分反应后，进入离心设备加水水洗、分离脱除皂化物；

（2）将脱除皂化物后的混合液作为原料进入下一级设备，重复步骤（1）。

脂肪酸与碱液的反应方程式为：R-COOH + OH^- → R-COO^- + H-₂O

脂肪酸甲脂与碱液的反应方程式为：R-COOCH₃ + OH^- → R-COO^- + CH₃OH

从以上两个反应方程式可知，用碱液去除生物柴油中多余脂肪酸时，脂肪酸、脂肪酸甲酯与碱液都会发生反应，生成带有脂肪酸的有机盐。但这两个反应的反应速率和反应条件有所区别，脂肪酸与碱液能迅速反应，而脂肪酸甲酯与碱液在65℃以下时反应较慢。所以控制原料进料温度在50℃～65℃，以抑制脂肪酸甲脂被碱液皂化。

脂肪酸甲脂水解的反应方程式为： 

从以上反应方程式可知，脂肪酸甲脂在酸性或碱性条件及一定温度下会和水发生水解反应，生成一定量的脂肪酸。因此通过控制碱液的量与浓度、减少脂肪酸甲脂与水的接触时间可以减少该反应的发生。所以碱液的质量浓度控制在5%～20%，并分级加入碱液中和去除脂肪酸，各级碱液加入量根据分级加入次数和酸降值分配确定，同时水洗水的温度为70℃～90℃，碱液与脂肪酸中和反应后再加水水洗，水洗水从离心设备顶部加入减少脂肪酸甲脂与水的接触时间，以减少脂肪酸甲脂水解。

对于国产离心设备，皂化物的含量小于1500ppm时，能够达到有效分离。因此，分级加入碱液中和去除脂肪酸、各级离心设备脱除皂化物等杂质，同时在进行步骤（2）之前，将步骤（1）脱除皂化物后的混合液作为原料再次加水水洗、分离脱除皂化物，然后进入下一级再次加入碱液去除脂肪酸，以符合国产离心设备的分离能力，逐步把酸值降低到目标值。

最佳的，一种生物柴油中多余脂肪酸的去除方法，该方法包括以下步骤：

（1）将含有多余脂肪酸的生物柴油作为原料，在一级混合设备中与碱液充分反应后，进入一级离心设备加水水洗、分离脱除皂化物；所述碱液的加入量为本级原料质量的0.5%～3%，所述水洗水的加入量为本级原料质量的5%～15%；

（2）将一级离心设备脱除皂化物后的混合液作为原料，进入二级混合设备加水水洗，再进入二级离心设备分离脱除皂化物；所述水洗水的加入量为本级原料质量的5%～15%；

（3）将二级离心设备脱除皂化物后的混合液作为原料，进入三级混合设备中与碱液充分反应后，进入三级离心设备加水水洗、分离脱除皂化物；所述碱液的加入量为本级原料质量的0.5%～2%，所述水洗水的加入量为本级原料质量的5%～15%；