[发明专利]一种用皂脚制备生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物柴油制备领域，尤其涉及一种用皂脚制备生物柴油的方法。

背景技术

生物柴油即脂肪酸甲酯，是一种清洁的可再生能源，是以多种天然油脂为原料，与甲醇( 或其他醇)经过化学反应加工而成的一种液体燃料，属环境友好的能源。制取生物柴油经济上可行与否最主要取决于原料，不仅要求具备充足资源，而且要求价格低廉，方有经济竞争能力，所用原料不能与居民食用油“争嘴”。

柴油替代燃料制备成本中75%是原料成本，价格高是替代燃料商品化的主要障碍，寻求廉价原料成为柴油替代燃料能否实用化的关键。在橡胶籽、米糠、玉米胚芽、棉籽等原料生产食用油脂过程中均会产生皂脚(又称油泥)，这些皂脚的排放，一方面污染了环境，同时也浪费了资源。

皂脚含有大约10%夹带油、10%磷脂酰甘油、10%游离脂肪酸、4%单或双甘酯以及45%～55%水分。皂脚先以蒸汽和碱液进行补充皂化，然后酸化，得到的酸化油。排放物情况同柴油相比，净皂脚总烃类的排放，颗粒物和一氧化碳的排放分别减少55%，53%和48%；总一氧化氮增加9%，二氧化碳提高3.7%。20%的皂脚混合生物柴油排放物，较之柴油，其总烃类的排放，颗粒物和一氧化碳的排放分别减少27.7%,19.7%和2.4%。一氧化氮和二氧化碳的排放，增加1.3%和1.2%。这些数据表明用皂脚制备的生物柴油可以用于发动机燃料。

发明内容

本发明提供了一种用皂脚制备生物柴油的方法，花生油皂脚来源广泛，价格便宜，数量可观，而且可以一步酯化反应制备生物柴油，操作简便。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

所述用皂脚制备生物柴油的方法包括以下步骤：

(1)制备酸化油

用占皂脚质量20%-30%的80-90℃的软化水和皂脚混合，搅拌成糊状，再加入占皂脚质量50%-100%的乙醇，所述乙醇质量分数为96-99%，在乙醇大量回流状态下，搅拌，直到溶液混合完全，再加入浓度质量分数30%的氢氧化钠溶液补充皂化，调节PH在10-11之间，保持不变，保温70-75℃搅拌30-50min；

保持混合液温度70-75℃，在乙醇回流状态下，缓缓加入质量分数96-98%的硫酸，至PH值保持在2-3，中间取样检测PH高于3时，补充质量分数为96-98%的硫酸，使混合液PH始终在2-3之间，直至PH保持不变，停止搅拌，静置30-40min，分成4层，从下往上数第一层为硫酸钠，第二层为废水，第三层为胶质，第四层为酸化油；

(2)酸化油精致

向所述酸化油中加入酸化油质量18-22%的90～95℃的软化水，并不断搅拌形成分液层，排出下层杂质混合物，反复水洗经薄膜蒸发器脱水，得到标准原料油，PH值等于7，水分≤0.05%，杂质≤0.2%；

(3)酯化反应

将标准原料油、甲醇和浓硫酸混合形成混合物料，所述混合物料的质量比例为标准原料油：甲醇：浓硫酸=100：30~35:1~2，混合物料在加热、甲醇大量回流、充分搅拌混合的情况下反应30~50min，取样检验甲酯含量大于等于96%停止反应，反应混合物利用膜分离装置分离，将甲醇蒸馏出来，放出催化剂，得到粗生物柴油；

(4)生物柴油精致

粗生物柴油由85~90℃热水充分洗涤，除去残留催化剂硫酸，使其PH值等于7，经薄膜蒸发器脱水，水分≤0.02%，将粗生物柴油加入脱色罐，加入粗生物柴油质量3%-5%的白土，在75~80℃，搅拌脱色30-50min，抽滤，得到颜色在5-6号之间的合格生物柴油。

对上述技术方案的进一步改进：所述固体碱催化剂为K₂O/Al₂O₃、Cs₂O/Al₂O₃或KNO₃/ZrO₂。

对上述技术方案的进一步改进：检测甲酯含量采用气相色谱法。

对上述技术方案的进一步改进：所述膜分离装置的试验用膜为PVA—TEOS／PAN渗透汽化膜。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明使用醇解法利用皂脚制备酸化油，可以显著加快酸化速度，提高酸化油品质，降低能耗；同时利用膜分离技术有效缩短反应时间，使普通酸催化酯化反应由5h缩短至2-3h，降低能耗；而且本发明所使用的原料为皂脚，其来源广泛，价格低廉，降低了酸化油的成本，且减少了对环境的污染，对环境保护和社会发展具有重大意义。

具体实施方式