首页 / 一种降低油脂酸值的方法

一种降低油脂酸值的方法有效专利 发明

技术内容

技术领域 本发明涉及一种降低油脂酸值的方法。 背景技术 生物柴油可通过油脂与一元醇(一般是低碳醇,如C1-C6的一元 醇)进行酯交换反应制得。用高酸值油脂制备生物柴油时可先对原料进 行降低酸值处理。 DE3444893所用方法为:(1)以对甲苯磺酸、甲苯磺酸或硫酸为 催化剂,在常压,50~120℃条件下,将游离脂肪酸与醇进行反应,对 油料进行预酯化处理;(2)将反应混合物静置,分成含催化剂和水的醇 相和油相;(3)把油相中水用萃取方法除去;(4)在碱性催化剂存在 下,将萃取后的油相与醇进行酯交换反应。这个工艺步骤多,流程长, 物料损失大。 CN1760366A采用高酸值动、植物油下脚料为原料,无机酸或无机 酸与有机酸的复配物做催化剂,催化剂加人量为油重3~8wt%,在反应 温度80~90℃,醇油摩尔比3~6∶1条件下,反应3~5小时,反应接 近最后时需加入少量弱酸性有机物,反应后经沉降、水洗和减压蒸馏得 到脂肪酸酯,也可达到降酸值的目的。 CN1031070C采用浓硫酸、磷酸或对甲苯磺酸、甲苯磺酸及萘磺酸 为催化剂,将油料与醇在80~160℃条件下,在带搅拌的釜式反应器 中,进行预酯化反应。反应完成后,加入醇和过量碱,首先中和酸性催 化剂和残留游离脂肪酸,剩余碱作为酯交换反应催化剂,进行酯交换反 应。 采用上述预酯化过程,遗留的酸催化剂要被碱中和,碱金属催化剂 的用量会增加,加工流程较长,设备投资和能耗大幅上升。另外,需把 碱性催化剂从产物中除去,有大量废水产生,物料损失严重,回收甘油 困难。 由现有技术看出:对于酸值较高的油料,如酸值大于1.0mg KOH/g,一般需要对油料预先进行酯化处理,把其中的游离脂肪酸变为 脂肪酸甲酯,这个过程如采用硫酸等作为催化剂,腐蚀严重,会产生大 量废酸、废水;如采用固体酸为催化剂,存在催化剂较贵、使用周期较 短的问题。如用碱中和游离脂肪酸也有同样问题存在。 发明内容 本发明提供一种降低油脂酸值的方法,该方法不仅降酸值效率高, 而且不产生大量废水、废渣。 本发明提供的方法包括:将酸值大于1.0mgKOH/g的高酸值油脂、 C1~C6一元醇以及金属碱性化合物混合,在反应器中进行反应,收集酸 值降低了的油脂混合物,其中反应温度为100~300℃,压力为0.4~ 12MPa。 所述的油脂是脂肪酸甘油三酯,可以是植物油或动物油,另外还可 以是来自微生物、藻类等物质中的油料,甚至还包括煎炸油、变质的废 油等。植物油如大豆油、菜籽油、花生油、向日葵籽油、棕榈油、椰子 油以及来自于其它各种农作物和野生植物的果、茎、叶、枝干和根部的 含有脂肪基的物质(包括造纸过程中产生的木浆浮油)。动物油如猪 油、牛油、羊油、鱼油等。油脂的酸值大于1.0mgKOH/g,可含有较低 或较高含量的不皂化物,例如0~20g/100g油。 所述的一元醇是指C1~C6一元脂肪醇,可以是饱和醇或不饱和 醇。如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、烯丙醇、正丁醇及其异构体、戊醇 及其异构体等。可使用单独的醇或它们的混合物。优选甲醇或乙醇。 所述的金属碱性化合物选自周期表中IA、IIA元素的氢氧化物、 醇化物、氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、脂肪酸盐,优选钠、钾、镁、 钙、钡的氢氧化物、醇化物、氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、脂肪族羧酸 盐,更优选以下化合物:钠、钾、钙的氢氧化物、氧化物、醇化物、 C12~C24脂肪酸盐。金属碱性化合物的加人量,以金属计为油脂重量的 0.001~1wt%,优选0.006~0.4wt%,更优选0.02~0.2wt%。 所述的反应器为管式反应器或高压釜。用管式反应器时,油脂和醇 可单独提供给反应器,也可将它们预混合后提供给反应器。在提供给反 应器之前,可用预热器将物料预热,也可直接进入反应器,这样,反应 器既起到预热器的作用,也起到反应器的作用。如采用预热器,可将油 脂和醇分别预热,或混合后一起预热。 按照本发明方法,升高反应温度,反应转化率会提高,因为从动力 学角度而言,温度升高有利于反应进行,但温度越高,反应产物颜色越 深,越容易产生焦质,同时,也会导致甘油分解,因此,反应器温度为 100~300℃,优选160~300℃,更优选180~280℃。 按照本发明方法,较高压力对反应有利,但压力太高,使装置的投 资和操作费用提高较多,所以,压力为0.4~12MPa,优选1.5~ 8MPa。 按照本发明方法,采用管式反应时,油脂液时空速可在很大范围内 变化,较高液时空速可使设备生产能力增加,但液时空速过高,反应效 果变差,所以,油脂液时空速一般为0.1~6h-1,最好为0.5~3h-1时, 反应结果较好。采用高压釜时,反应时间0.1~5小时,较好为0.5~3 小时。 本发明方法中一元醇与油脂的摩尔比可在很大范围内变化,甲醇与 油的摩尔比过高会使物料在管式反应器中停留时间缩短。也使装置能耗 和操作费用增加,使设备的利用率下降。所以,一元醇与油脂的摩尔比 为3~60∶1,最好为4~12∶1。 采用本发明方法对高酸值油脂进行预处理,可有效降低得到的油脂 混合物的酸值,以该油脂混合物作为反应原料进行酯交换反应,可使得 到的生物柴油的酸值容易达到0.8mgKOH/g油(美国B100生物柴油标准) 的要求。对于酸值特别高的原料油脂,可通过二次反应,使得到的油脂 混合物的酸值降到符合要求。 具体实施方式 下面通过实例进一步说明本发明,但本发明并不限于此。 实施例1 以酸值28mgKOH/g的棉籽毛油为原料,在油液时空速1.2h-1、醇 油摩尔比4.6,加入重量为油脂重量0.006wt%的NaOH(以钠计)的条 件下,将它们提供到管式反应器中,反应器温度272℃,压力 3.2MPa,反应粗产物经除去甲醇后酸值1.8mgKOH/g。 实施例2 以酸值28mgKOH/g的棉籽毛油为原料,在油液时空速2h-1、醇油 摩尔比6,加人重量为油脂重量0.007wt%的KOH(以钾计)的条件 下,将它们提供到管式反应器中,反应器中温度240℃,压力 4.9MPa,反应粗产物经除去甲醇后酸值4.7mgKOH/g。 不加KOH,相同条件反应后,反应粗产物除去甲醇后酸值 7.9mgKOH/g。 实施例3 以酸值91mgKOH/g的餐饮废油为原料,在油液时空速1.2h-1、醇 油摩尔比4.9,加入重量为油脂重量0.012wt%的NaOH(以钠计)的条 件下,将它们连续提供到管式反应器中,反应器中温度272℃,压力 8MPa对反应粗产物进行二次反应,反应条件与一次反应相同,反应产 物经除去甲醇后酸值为1.1mgKOH/g。 实施例4 将酸值28.5mgKOH/g的餐饮废油100g,醇油摩尔比7的甲醇,一起 加入到高压釜中,加入重量为油脂重量0.06wt%的NaOH(以钠计),在 高压釜温度185℃,压力2.5MPa,搅拌速度600转/分的条件下,反应 40min,得到反应粗产物除去甲醇后酸值4.9mgKOH/g。 不加NaOH,相同条件反应后,反应粗产物除去甲醇后酸值 10.7mgKOH/g。 实施例5 将酸值18.1mgKOH/g的餐饮废油100g,醇油摩尔比10的甲醇,一 起加人到高压釜中,加入重量为油脂重量0.09wt%的KOH(以钾计), 在高压釜温度170℃,压力2MPa,搅拌速度600转/分的条件下,反应2 小时,得到反应粗产物除去甲醇后酸值2.9mgKOH/g。 实施例6 将酸值30mgKOH/g的餐饮废油100g,醇油摩尔比5.9的甲醇,一起 加入到高压釜中,加入重量为油脂重量0.08wt%的油酸钾(以钾计),在 高压釜温度176℃,压力2.2MPa,搅拌速度400转/分的条件下,反应1 小时,得到反应粗产物除去甲醇后酸值5.7mgKOH/g,反应2.5小时,得 到反应粗产物除去甲醇后酸值2.7mgKOH/g。

相关技术
酸值方法相关技术
降低油脂相关技术
王海京发明人的其他相关专利技术