[发明专利]酸化油生产生物柴油的复合酸催化剂及生物柴油的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物柴油，尤其涉及利用废弃油脂生产生物柴油的方法，特别是一种酸化油生产生物柴油的复合酸催化剂及生产生物柴油的方法。

背景技术

生物柴油，亦称脂肪酸甲酯，是一种利用植物油或动物油加工制取的新型燃料。随着世界范围的能源短缺以及人们对环境保护的日益重视，开发和研究生物柴油这一绿色环保型燃料，以替代不断枯竭的石油能源已迫在眉睫。以动植物油脂为主的地沟油经反应改性可以成为供内燃机使用的生物燃料，是清洁的可再生能源，是典型的“绿色能源”。大力发展生物柴油对经济可持续发展、推进能源替代、减轻环境压力、控制城市大气污染具有重要的战略意义。

我国每年消耗植物油约1200万吨，直接产生下脚酸化油约250万吨，随着大中城市餐饮业的发展，每年产生地沟油约500万吨，利用这些废弃油脂作为原料制造生物柴油有利于降低生物柴油成本，对于发展我国生物柴油产业保障石油安全和保护环境生态具有相当重要的作用。而这些油脂的酸值一般都在100mgKOH/g以上，酸化油中游离脂肪酸及脂肪酸甘油酯含量几乎各占一半，目前通常采用对酸化油分别酯化和酯交换“两步法”的工艺流程，生成粗脂肪酸甲酯，再经分离与提纯等工艺过程得到符合燃料标准的生物柴油。“两步法”工艺存在生产过程冗长、生产能耗大、生产成本高及酯交换反应易皂化等缺点。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种酸化油生产生物柴油的复合酸催化剂及生物柴油的生产方法，这种复合酸催化剂能使酸化油中游离脂肪酸与甲醇的酯化反应及脂肪酸甘油酯与甲醇的酯交换反应同时进行一步完成，生成脂肪酸甲酯，即“一步法”的工艺过程，从而达到充分利用原料及简化生产过程的目的。

本发明的这种酸化油生产生物柴油的复合酸催化剂及生物柴油的生产方法包括一种复合酸催化剂，复合酸催化剂由浓硫酸、浓磷酸、直链烷基苯磺酸组成，并按照浓硫酸∶浓磷酸∶直链烷基苯磺酸＝2～4∶1∶1的质量比混合而成；复合酸催化剂在溶于甲醇中加入反应釜，并经过下述生产过程：

1、将复合酸催化剂和酸化油、甲醇一起加入密闭反应釜中，复合催化剂用量1.0％～5.0％(油重)，甲醇用量15％～50％(油重)，温度在65℃～75℃，反应2h～6h；

2、蒸馏回收过量甲醇，在步骤1生成物中加入2.0％～10％的碳酸钠稀溶液中和复合酸催化剂，加入0.5％的工业盐水溶液，水洗2～3次至中性，静置分层，上层为脂肪酸甲酯，下层为甘油盐水；

3、排掉下层甘油盐水，上层脂肪酸甲酯闪蒸脱水后进入分子精馏塔，得到精制脂肪酸甲酯，即生物柴油。

本发明的酸化油生产生物柴油的复合酸催化剂及生物柴油的生产方法，提供了这种复合酸催化剂，利用该催化剂生产生物柴油具有原料适应性广、反应条件温和、反应时间短等特点。同时，利用这种催化剂用酸化油生产生物柴油的方法工艺简单、可操作性强、生产能耗低、生物柴油转化率高、提高了经济效益。

具体实施方式

实施例一

1、向反应釜中加入100kg大豆酸化油(酸值为140mgKOH/g)，加入复合酸催化剂3kg(提前溶于10kg甲醇中)，复合酸催化剂按浓硫酸∶浓磷酸∶直链烷基苯磺酸＝4∶1∶1的质量比混合而成，加入20kg甲醇，反应温度72℃，反应6h，测酸值为1.1mgKOH/g；

2、蒸馏回收过量甲醇，在步骤1生成物中加入2.0％～10％的碳酸钠稀溶液中和复合酸催化剂，加入0.5％的工业盐水溶液，水洗2～3次至中性，静置分层，上层为脂肪酸甲酯，下层为甘油盐水；

3、排掉下层甘油盐水，上层脂肪酸甲酯闪蒸脱水后进入分子精馏塔，得到精制脂肪酸甲酯，即生物柴油90.6kg。

实施例二

1、向反应釜中加入100kg棉籽酸化油(酸值为120mgKOH/g)，加入复合酸催化剂4kg(提前溶于10kg甲醇中)，复合酸催化剂按浓硫酸∶浓磷酸∶直链烷基苯磺酸＝4∶1∶1的质量比混合而成，加入20kg甲醇，反应温度75℃，反应6h，测酸值为1.2mgKOH/g；

2、蒸馏回收过量甲醇，在步骤1生成物中加入2.0％～10％的碳酸钠稀溶液中和复合酸催化剂，加入0.5％的工业盐水溶液，水洗2～3次至中性，静置分层，上层为脂肪酸甲酯，下层为甘油盐水；

3、排掉下层甘油盐水，上层脂肪酸甲酯闪蒸脱水后进入分子精馏塔，得到精制脂肪酸甲酯，即生物柴油89.3kg。

实施例三