[发明专利]一种超声空化金属弱酸盐催化地沟油制备生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备生物柴油的方法，特别涉及一种超声空化金属弱酸盐催化地沟油制备生物柴油的方法。

背景技术

    餐饮废油(Waste cooking oil，WCO)一般包括:地沟油、消水油、煎炸废油、油烟机冷凝回收油、食品企业以及相关企业产生的废弃油脂。地沟油是一个泛概念，是对各类劣质油的通称，也有的将它分为三类:一是狭义的地沟油，即将下水道中的油腻漂浮物(地沟油)或者将宾馆、酒楼的剩饭、剩菜(通称浴水)经过简单加工、提炼出的油(消水油);二是劣质猪肉、猪内脏、猪皮加工以及提炼后产出的油;三是用于油炸食品的油使用次数超过规定要求后，再被重复使用或往其中添加一些新油后重新使用的油等。餐饮废油作为食品行业的副产物，如果肆意排放将会造成严重环境污染，且近几年来我国大中城市的“地沟油”“泪水油”流回餐桌事件不断被曝光。为了规范废油脂的利用渠道，减少对环境和人们健康的危害，为废油脂寻找新的利用途径成为当务之急。利用废油脂生产绿色能源生物柴油是废油脂最有前景的使用途径，不仅可以降低废油脂对环境的危害，遏制废油脂非法利用的途径，而且可以大大降低生物柴油的生产成本，还可得到绿色环保可再生的能源燃料，可谓一举多得，具有重要的环保、经济和生态多重效益。

近年来，随着生产生物柴油技术的开发，利用WCO来生产生物柴油成为研究的热点。一方面可以解决WCO的再利用问题，另一方面降低了生物柴油的生产成本。因此，利用WCO来生产生物柴油，是一举两得的事情。目前，国内90%以上的生物柴油企业都是以WCO为原料的。

目前，由地沟油制备生物柴油的方法主要为酯交换法，包括酸催化酯化法和碱催化酯化法两种。酸催化酯化法以硫酸为催化剂，酯化产物颜色较深，副产物多，对设备的腐蚀大，后处理废液产生环境污染问题；碱催化酯化法的工艺较复杂，反应速度慢，后处理工艺复杂。这两种方法均存在反应时间长，反应转化率不高，能耗多，生产成本高的问题，因此无法再商业化生产中广泛使用。

现有的公开专利中，如CN1896183所述，采用超声波处理餐饮废油直接酯化合成生物柴油，可以是原有反应时间由4-8h减少到2h，但是此专利没有采用催化剂，甲醇的使用量很大，甲醇与原料油的摩尔比为50:1，这样反而增加了成本，另外，在无催化剂的条件下，从化学反应原理上考虑，可能无法发生酯化反应，因此这一专利的可行性还需验证。此外，中国专利号为CN200810047999X公开了《一种用于生物柴油生产的磁性固体碱催化剂及其制备方法》，它以羰基铁粉、 Fe₃O₄、Ni₂O₃、Co₂O₃粉末为磁基体，以硅酸盐为活性物质，将其应用于油脂酯交换制备生物柴油反应中，用永磁铁或磁场实现了催化剂与产物的高效快速分离回收，回收的催化剂不经过任何活化处理。其存在的问题是制作工艺复杂，不适合工业化生产。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种超声空化金属弱酸盐催化地沟油制备生物柴油的方法。

其技术方案是采用以下步骤进行：

（1）将地沟油进行过滤，蒸馏脱水处理，得到原料油；

（2）将原料油和甲醇按摩尔比1—15:1的量，加入带有超声波探头的反应釜中，在搅拌下加入金属弱酸盐作为催化剂，搅拌速度为1000-2000r/min，金属弱酸盐的加入量为原料油和甲醇混合物质量的0.1-3%；

（3）然后按照10℃/min速度升温至反应温度，将反应温度控制在40-85℃之间，开启超声波发生器进行酯化反应，频率控制在10-60KHz，功率控制在1-5kw，反应10-120min；

（4）反应完毕，将温度冷却至65℃，过滤催化剂将其回收再利用；

（5）过滤后的产物在真空度为0.08-0.09MPa，温度为90-100℃下进行减压蒸馏1-2h，除去甲醇、水及甘油，再经脱色处理即可得到生物柴油。

上述步骤（3）中酯化反应时间为10-120min。

上述的金属弱酸盐可以采用FeCl3、AlCl3、ZnCl2、三氟化硼、五氯化铌或者镧系元素的三氟甲磺酸盐。

上述地沟油为各种餐饮业废食用油或工厂废油。