專利名稱：一種脂肪酸甲酯中微量甘油的分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脂肪酸甲酯中微量甘油的分離方法。更具體來(lái)說(shuō)，是利用極性纖維床吸附破壞脂肪酸甲酯中微量甘油油包水結(jié)構(gòu)和液滴倍增原理分離脂肪酸甲酯中微量甘油的新方法。
背景技術(shù)：
化石能源如石油、煤炭和天然氣等不可再生資源正在逐漸消耗，以生物質(zhì)為載體的生物燃料等可再生能源正日益受到重視，其中以動(dòng)植物油脂與甲醇為原料生產(chǎn)的生物柴油(多種脂肪酸甲酯的混合物)得到了世界各國(guó)的重視。目前，由精制植物油脂與甲醇通過(guò)酯交換反應(yīng)獲得的生物柴油技術(shù)很多，如CN101126031 ；CN101134904 ；US7420072 ；US7112229 ;等，以廢棄食用油脂(酸化油、地溝油)通過(guò)甲酯化和酯交換反應(yīng)制備脂肪酸甲酯(生物柴油)的也有多種技術(shù)，如CN101020837A，US6642399，US6642399等報(bào)道的工藝方法。但在上述所有生物柴油制備技術(shù)中，都存在反應(yīng)產(chǎn)物脂肪酸甲酯中微量甘油的分離問(wèn)題。由于游離甘油的存在會(huì)直接影響柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，且會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)排放超標(biāo)。因此，世界各國(guó)生物柴油標(biāo)準(zhǔn)中都對(duì)生物柴油中游離甘油和總甘油含量作出了嚴(yán)格的規(guī)定，如中國(guó)生物柴油BD-100標(biāo)準(zhǔn)中，要求生物柴油中游離甘油含量不大于0.02%,總甘油含量不大于0.24%ο目前，各國(guó)生物柴油生產(chǎn)企業(yè)為生產(chǎn)合格的生物柴油產(chǎn)品，基本上均利用甘油溶于水的特性，采用水洗的方法除去脂肪酸甲酯中的微量甘油，雖然能生產(chǎn)出甘油含量合格的產(chǎn)品，但不僅產(chǎn)生的廢水量大，需經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的生化處理才能達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)還需要對(duì)產(chǎn)品脂肪酸甲酯進(jìn)行蒸餾脫水，消耗大量能源。世界各國(guó)生物柴油科技工作者在開(kāi)發(fā)新型脂肪酸甲酯中微量甘油的方法，如歐洲專利1867702中公開(kāi)了向粗生物柴油中加入少量的水，使之乳化，然后外加電廠或破乳劑(鈣鹽或鎂鹽)進(jìn)行破乳，從而達(dá)到精制生物柴油的目的。這種方法雖然降低用水量，但并未消除水洗工序，并使操作流程延長(zhǎng)，能耗和成本更高。中國(guó)專利102234566報(bào)道了采用有機(jī)溶劑萃取的方式，以分離游離甘油。這種方法雖可使生物柴油中游離甘油含量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，不需水洗，但涉及到有機(jī)溶劑的回收及損耗問(wèn)題。另外，中國(guó)專利101012392中公開(kāi)了采用孔徑為0.1 μ m陶瓷膜微濾粗生物柴油，分離脂肪酸甲酯中微量甘油的方法。采用此方法，雖然不用水洗，但陶瓷膜需定期進(jìn)行水洗，且有一定的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于提供一種不用水洗直接分離脂肪酸甲酯中微量甘油的方法，消除水洗甘油含油廢水的排放，縮短脂肪酸甲酯精制流程，降低操作費(fèi)用。發(fā)明人在從事廢棄油脂生產(chǎn)脂肪酸甲酯和脂肪酸甲酯精制技術(shù)研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，脂肪酸甲酯中的微量甘油是以油包水的形式存在、分散于脂肪酸甲酯中，若能破壞微量甘油在脂肪酸甲酯中的存在形態(tài)，使脂肪酸甲酯中的微量甘油液滴相互碰撞，并聚集形成大液滴，可實(shí)現(xiàn)脂肪酸甲酯中微量甘油的直接分離，從而消除甘油洗滌的含油廢水的排放。本發(fā)明公開(kāi)的分離脂肪酸甲酯中微量甘油的方法的特征在于:脂肪酸甲酯與甘油混合物在一定溫度和流速下流經(jīng)極性纖維表面，脂肪酸甲酯中以油包水形式存在的微量甘油，由于纖維表面大量極性纖維端點(diǎn)的吸附作用，油包水的形態(tài)被破壞，同時(shí)甘油吸附在纖維的端點(diǎn)，隨著脂肪酸甲酯與甘油混合物的流動(dòng)，吸附在纖維端點(diǎn)的甘油微粒相互碰撞并逐漸長(zhǎng)大。由于甘油與脂肪酸甲酯的極性和密度存在很大差別，大直徑甘油液滴與脂肪酸甲酯混合物流入甘油與脂肪酸甲酯分離器，在甘油與脂肪酸甲酯分離器中，大直徑甘油液滴在重力與甘油間吸引力的作用下沉積于分離器下端，脂肪酸甲酯由于密度較小富集于分離器上部，從而實(shí)現(xiàn)脂肪酸甲酯中微量甘油的分離。本發(fā)明具有如下優(yōu)勢(shì):
1、實(shí)現(xiàn)不水洗分離脂肪酸甲酯中微量甘油，消除甘油水洗含油污水的排放，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)；
2、由于不采用水洗，分離出甘油濃度高，無(wú)需甘油與水的分離，降低甘油回收能耗；
3、由于引入第三種介質(zhì)，消除了水或溶劑或吸附劑的回收、再生等引起的廢棄和固體廢棄物的排放；
4、采用本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)脂肪酸甲酯中微量甘油的連續(xù)分離操作，縮短工藝流程，控制簡(jiǎn)單，費(fèi)用低。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明公開(kāi)的脂肪酸甲酯中微量甘油分離的方法，是利用極性纖維破壞、吸附、聚集以油包水形式存在于脂肪酸甲酯中的微量甘油實(shí)現(xiàn)微量甘油與脂肪酸甲酯的分離。其具體實(shí)施方式
為:將極性纖維捆扎在兩端封閉的不銹鋼管的外壁，作為纖維吸附組件；將纖維吸附組件置于內(nèi)徑與纖維組件外徑相等的不銹鋼管中，不銹鋼管外有加熱介質(zhì)循環(huán)套管，組裝成纖維吸附裝置；纖維吸附裝置的操作溫度由熱水循環(huán)裝置提供熱量和控制吸附溫度，一般溫度控制在50-70°C之間；含有游離甘油的脂肪酸甲酯原料經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量后由纖維吸附裝置一端泵入纖維吸附裝置，經(jīng)過(guò)纖維吸附裝置的物料流入與纖維吸附裝置另一端相連的甘油與脂肪酸甲酯分離器，含有游離甘油的脂肪酸甲酯混合原料的流速控制在每小時(shí)流經(jīng)每平方米纖維的混合物原料質(zhì)量在4000-10000g，即4000-10000g/m2*h ;分離后的甘油由分離器下端連續(xù)流作為甘油粗產(chǎn)品，分離后的脂肪酸甲酯由分離器上層流出作為粗產(chǎn)品；甘油與脂肪酸甲酯分離器的溫度控制油分離器夾套循環(huán)熱水控制，以保證甘油的流動(dòng)性，甘油與脂肪酸甲酯分離器溫度一般控制在50-70 V。下面列舉實(shí)施例，將對(duì)本發(fā)明的方法予以進(jìn)一步說(shuō)明，但并不只限制這些實(shí)施例。實(shí)施例1
以聚乙二醇衍生物與聚酯共混紡絲纖維(中國(guó)石化石家莊化纖公司提供)為纖維吸附組件，纖維面積為0.0lm2 ;以含游離甘油含量為10%的脂肪酸甲酯混合物為進(jìn)料，在溫度60°C、原料進(jìn)料按6000g/m2*h的速度流經(jīng)纖維表面，分別收集甘油與脂肪酸甲酯分離器的上層脂肪酸甲酯和下層甘油，按國(guó)家生物柴油BD-100標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行脂肪酸甲酯中游離甘油和甘油中脂肪酸甲酯分析，分析結(jié)果列于表I中。實(shí)施例2以聚亞烷基二醇與聚酯共混紡絲纖維(中國(guó)石化石家莊化纖公司提供)為纖維吸附組件，纖維面積為0.0lm2 ;以含游離甘油含量為5%的脂肪酸甲酯混合物為進(jìn)料，在溫度70°C、原料進(jìn)料按8000g/m2*h的速度流經(jīng)纖維表面，分別收集甘油與脂肪酸甲酯分離器的上層脂肪酸甲酯和下層甘油，按國(guó)家生物柴油BD-100標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行脂肪酸甲酯中游離甘油和甘油中脂肪酸甲酯分析，分析結(jié)果列于表I中。實(shí)施例3
以N-己內(nèi)酰胺與聚酰胺共混紡絲纖維(中國(guó)石化石家莊化纖公司提供)為纖維吸附組件，纖維面積為0.0lm2 ;以含游離甘油含量為1%的脂肪酸甲酯混合物為進(jìn)料，在溫度60°C、原料進(jìn)料按4000g/m2*h的速度流經(jīng)纖維表面，分別收集甘油與脂肪酸甲酯分離器的上層脂肪酸甲酯和下層甘油，按國(guó)家生物柴油BD-100標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行脂肪酸甲酯中游離甘油和甘油中脂肪酸甲酯分析， 分析結(jié)果列于表I中。實(shí)施例4
以聚丙烯與烷基苯酸鈉共混紡絲纖維(中國(guó)石化石家莊化纖公司提供)為纖維吸附組件，纖維面積為0.0lm2 ;以含游離甘油含量為0.5%的脂肪酸甲酯混合物為進(jìn)料，在溫度50°C、原料進(jìn)料按10000g/m2*h的速度流經(jīng)纖維表面，分別收集甘油與脂肪酸甲酯分離器的上層脂肪酸甲酯和下層甘油，按國(guó)家生物柴油BD-100標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行脂肪酸甲酯中游離甘油和甘油中脂肪酸甲酯分析，分析結(jié)果列于表I中。實(shí)施例5
以聚丙烯與聚乙二醇辛基苯醚共混紡絲纖維(中國(guó)石化石家莊化纖公司提供)為纖維吸附組件，纖維面積為0.0lm2 ;以含游離甘油含量為0.1%的脂肪酸甲酯混合物為進(jìn)料，在溫度60°C、原料進(jìn)料按6000g/m2*h的速度流經(jīng)纖維表面，分別收集甘油與脂肪酸甲酯分離器的上層脂肪酸甲酯和下層甘油，按國(guó)家生物柴油BD-100標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行脂肪酸甲酯中游離甘油和甘油中脂肪酸甲酯分析，分析結(jié)果列于表I中。實(shí)施例6
以N-己內(nèi)酰胺與聚酰胺共混紡絲纖維(中國(guó)石化石家莊化纖公司提供)為纖維吸附組件，纖維面積為0.0lm2 ;以含游離甘油含量為0.05%的脂肪酸甲酯混合物為進(jìn)料，在溫度60°C、原料進(jìn)料按4000g/m2*h的速度流經(jīng)纖維表面，分別收集甘油與脂肪酸甲酯分離器的上層脂肪酸甲酯和下層甘油，按國(guó)家生物柴油BD-100標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行脂肪酸甲酯中游離甘油和甘油中脂肪酸甲酯分析，分析結(jié)果列于表I中。表1:實(shí)施例實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
權(quán)利要求
1.一種不用水洗直接分離脂肪酸甲酯中微量甘油的方法，其特征在于:含有微量游離甘油的脂肪酸甲酯混合物，在一定溫度和流速下流經(jīng)極性纖維表面，使脂肪酸甲酯混合物中以油包水形式存在的微量甘油發(fā)生吸附、聚集，實(shí)現(xiàn)脂肪酸甲酯中微量甘油的分離，分離后脂肪酸甲酯中游離甘油質(zhì)量含量低于0.015%,總甘油質(zhì)量含量低于0.015%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:極性纖維包括聚乙二醇衍生物與聚酯共混紡絲纖維、聚亞烷基二醇與聚酯共混紡絲纖維、N-己內(nèi)酰胺和聚酰胺共混紡絲纖維、聚丙烯與烷基苯酸鈉共混紡絲纖維、聚丙烯與聚乙二醇辛基苯基醚共混紡絲纖維中一種或幾種組成物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:吸附溫度為50-70°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:含游離甘油的脂肪酸甲酯混合物原料流經(jīng)極性纖維的速度為4000-10000g/m2*h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:含游離甘油的脂肪酸甲酯混合物原料中游離甘油濃度為0.05-10%之間，處理后脂肪酸甲酯中游離甘油含量不大于0.015%，總甘油量不大于0.15% 。
全文摘要
本發(fā)明在于提供一種不用水洗直接分離脂肪酸甲酯中微量甘油的方法，消除水洗甘油含油廢水的排放，縮短脂肪酸甲酯精制流程，降低操作費(fèi)用。具體來(lái)說(shuō)就是脂肪酸甲酯與甘油混合物在一定溫度和流速下流經(jīng)極性纖維表面，破壞脂肪酸甲酯中以油包水形式存在的微量甘油形態(tài)，并吸附、聚集脂肪酸甲酯中微量甘油，從而實(shí)現(xiàn)脂肪酸甲酯中微量甘油的分離的方法。
文檔編號(hào)C11C1/08GK103173290SQ20131011372
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者姚志龍, 孫培永, 孔蓉, 馬瑩 申請(qǐng)人:北京石油化工學(xué)院