生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工生產(chǎn)工藝，特別是采用生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 柴汽比的逐步增大，汽油價格的一再攀升和現(xiàn)代柴油機的不斷完善正促使汽車車 型柴油化的趨勢加快。在歐洲新增車輛中一半以上是柴油車，美國90%的商用車是柴油車， 我國目前重型卡車和輕型卡車基本均為柴油車，客車中柴油機的比例日益提高，轎車也開 始生產(chǎn)柴油車，因此對柴油的需求量顯著增加，而世界范圍內(nèi)的柴油的供應量嚴重不足，因 此給生物柴油留下的廣闊的發(fā)展空間。
[0003] 生物柴油的成分為脂肪酸甲酯，隨著脂肪酸甲酯生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的改進，使 用普通柴油的發(fā)動機在未做任何改動時也可使用生物柴油作為供應原料，并且生物柴油和 普通柴油在油箱中可實現(xiàn)任意比例混合。加之柴油替代燃料所用原料隨著規(guī)模種植價格日 趨低廉，使柴油替代燃料的生產(chǎn)成本逐步下降，與常規(guī)柴油的價格差異正在縮小。而且生物 柴油作為優(yōu)質(zhì)的石油柴油替代品，其最大的優(yōu)點是環(huán)境友好，污染低。
[0004] 此外，脂肪酸甲酯還具有一定的化工用途，如環(huán)氧脂肪酸甲酯作為環(huán)氧大豆油替 代產(chǎn)品，不僅價格低廉，用途和質(zhì)量都達到要求，同時，以脂肪酸甲酯生產(chǎn)脂肪醇，工藝成 熟，完全能能替代石化法生產(chǎn)的脂肪醇。因此，開發(fā)生物柴油即脂肪酸甲酯與目前石化行業(yè) 調(diào)整油品結(jié)構(gòu)、提高柴汽比的方向相契合，具有廣闊的前景。
[0005] 因此，上述問題是在脂肪酸甲酯的制取過程中所采用的工藝的設計和運用應當予 以考慮并解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述存在的問題，本發(fā)明提供生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法，采用兩步法，分別 為酯化反應和酯交換反應，原料采用廢棄油脂、甲醇、濃硫酸和氫氧化鈉，具體按照如下工 藝進行： a. 酯化反應：用油泵將餐廚等廢棄油脂抽入酯化反應釜內(nèi)，并向酯化反應釜中加入濃 硫酸作為催化劑，再采用抽泵將甲醇打入酯化反應釜中，進行酯化反應； b. 酯化反應后處理：酯化反應結(jié)束后，剩余甲醇精餾回收，反應釜中殘留的硫酸和部 分水排出處理； c. 酯交換反應：酯化反應釜中形成的初產(chǎn)物為粗甲酯，向經(jīng)過后處理的酯化反應釜中 加入氫氧化鈉作為催化劑，粗甲酯與新輸入的甲醇進行酯交換反應； d. 酯交換反應后處理：酯交換反應結(jié)束后，催化劑氫氧化鈉已與原料反應生成皂，皂 與甘油從酯化反應釜中排出，生成的終產(chǎn)物從酯化反應釜中進入減壓精餾塔中進行精餾操 作，減壓精餾塔在負壓條件下升溫至250°C ~290°C進行精餾精制，得到脂肪酸甲酯。
[0008] 本發(fā)明的進一步改進在于：在步驟b酯化反應后處理中，還包括甲醇精餾塔，酯化 反應結(jié)束后，對酯化反應釜中的反應體系進行加熱，升溫至100 °c回收含水的部分過量廢 甲醇進入到甲醇精餾塔中，甲醇經(jīng)精餾塔精餾后再經(jīng)三級水冷可回用到后批次的酯化反應 中。
[0009] 本發(fā)明的進一步改進在于：在步驟b酯化反應后處理中，反應釜中殘留的硫酸和 部分水從酯化反應釜中進入隔油池中隔油后，產(chǎn)生的污水進入污水處理系統(tǒng)進行處理。
[0010] 本發(fā)明的進一步改進在于：在步驟a酯化反應中加入的濃硫酸的量占酯化反應總 物料的質(zhì)量分數(shù)為〇. 4%~0. 8%，在步驟c酯交換反應中加入的氫氧化鈉的量占酯交換反應 總物料的質(zhì)量分數(shù)為〇. 2%~0. 5%。
[0011] 本發(fā)明的進一步改進在于：在步驟d酯交換反應后處理中甘油和皂從反應釜中 排出，對排出的皂和甘油進行處理，將甘油和皂輸入還原釜中，并在還原釜中加入少量鹽 酸，將皂還原成油脂，油脂經(jīng)過分層后作為原料可繼續(xù)供酯化反應使用，而還原釜中剩余的 甘油和水及微量的鹽輸入堿混合器中與氫氧化鈉進行混合后再經(jīng)過真空脫水，過濾掉鹽 分后進入甘油蒸餾塔中，在蒸餾過程中采用間歇蒸餾法將析出的鹽排出，餾分得到含量為 90%~99%的甘油，再經(jīng)過活性炭脫色而形成90%~99%的無色甘油，可用作其他對甘油需求的 生產(chǎn)。
[0012] 本發(fā)明生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法，本發(fā)明采用生物法來制取脂肪酸甲 酯，原料采用餐廚等廢棄油脂，廢棄油脂中主要含有甘油三酯和游離的脂肪酸，通過兩步法 反應，分別為酯化反應和酯交換反應，主要按照如下方程式在反應釜中進行反應： 酯化反應：
【主權(quán)項】
1. 生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法，其特征在于：采用兩步法，分別為酯化反應和 酯交換反應，原料采用廢棄油脂、甲醇、濃硫酸和氫氧化鈉，具體按照如下工藝進行： a. 酯化反應：用油泵將餐廚等廢棄油脂抽入酯化反應釜內(nèi)，并向酯化反應釜中加入濃 硫酸作為催化劑，再采用抽泵將甲醇打入酯化反應釜中，進行酯化反應； b. 酯化反應后處理：酯化反應結(jié)束后，剩余甲醇精餾回收，反應釜中殘留的硫酸和部 分水排出處理； c. 酯交換反應：酯化反應釜中形成的初產(chǎn)物為粗甲酯，向經(jīng)過后處理的酯化反應釜中 加入氫氧化鈉作為催化劑，粗甲酯與新輸入的甲醇進行酯交換反應； d. 酯交換反應后處理：酯交換反應結(jié)束后，催化劑氫氧化鈉已與原料反應生成皂，皂 與甘油從酯化反應釜中排出，生成的終產(chǎn)物從酯化反應釜中進入減壓精餾塔中進行精餾操 作，減壓精餾塔在負壓條件下升溫至250°C ~290°C進行精餾精制，得到脂肪酸甲酯。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法，其特征在于：在步驟b 酯化反應后處理中，還包括甲醇精餾塔，酯化反應結(jié)束后，對酯化反應釜中的反應體系進行 加熱，升溫至l〇〇°C回收含水的部分過量廢甲醇進入到甲醇精餾塔中，甲醇經(jīng)精餾塔精餾后 再經(jīng)三級水冷可回用到后批次的酯化反應中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法，其特征在于：在步驟b 酯化反應后處理中，反應釜中殘留的硫酸和部分水從酯化反應釜中進入隔油池中隔油后， 產(chǎn)生的污水進入污水處理系統(tǒng)進行處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法，其特征在于：在步驟a 酯化反應中加入的濃硫酸的量占酯化反應總物料的質(zhì)量分數(shù)為0. 4%~0. 8%，在步驟c酯交 換反應中加入的氫氧化鈉的量占酯交換反應總物料的質(zhì)量分數(shù)為0. 2%~0. 5%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法，其特征在于：在步驟d 酯交換反應后處理中甘油和皂從反應釜中排出，對排出的皂和甘油進行處理，將甘油和皂 輸入還原釜中，并在還原釜中加入少量鹽酸，將皂還原成油脂，油脂經(jīng)過分層后作為原料可 繼續(xù)供酯化反應使用，而還原釜中剩余的甘油和水及微量的鹽輸入堿混合器中與氫氧化鈉 進行混合后再經(jīng)過真空脫水，過濾掉鹽分后進入甘油蒸餾塔中，在蒸餾過程中采用間歇蒸 餾法將析出的鹽排出，餾分得到含量為90%~99%的甘油，再經(jīng)過活性炭脫色而形成90%~99% 的無色甘油，可用作其他對甘油需求的生產(chǎn)。
【專利摘要】生物法制取脂肪酸甲酯的工藝方法，包括兩個步驟，分別為酯化反應和酯交換反應，原料采用廢棄油脂、甲醇、濃硫酸和氫氧化鈉，具體按照如下工藝進行，酯化反應—酯化反應后處理—酯交換反應—酯交換反應后處理，原料采用餐廚等廢棄油脂，有效利用了廢棄物作為原料，具有高強的環(huán)保效能，通過兩步法反應，分別為酯化反應和酯交換反應，反應過程簡單高效，轉(zhuǎn)化率高。產(chǎn)出的脂肪酸甲酯即為生物柴油，使用效果對環(huán)境友好，污染低，具有廣闊的市場前景。
【IPC分類】C11B13-00, C11C1-10, C11C3-10, C11C3-04
【公開號】CN104560411
【申請?zhí)枴緾N201410802813
【發(fā)明人】蔣元岳, 荊文平, 唐慧健
【申請人】丹陽市助劑化工廠有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月23日