一種多級酯交換制備脂肪酸甲酯的方法
【專利摘要】本發明公開了一種多級酯交換制備脂肪酸甲酯的方法，其包括酸催化酯交換反應和堿催化酯交換反應，通過調整酸催化劑和堿催化劑的組成以及反應的控制條件得到了品質較高的脂肪酸甲酯產品。本發明方法整個過程中無廢酸水、廢渣出現，解決了常規工藝產生廢酸渣、廢酸水等二次污染的根本問題，充分提高了地溝油的利用率，節約了成本，而且環保、能耗低，工藝簡單，操作安全，產品質量高，是資源節約型、環境友好型的生產方法。
【專利說明】一種多級酯交換制備脂肪酸甲酯的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種多級酯交換制備脂肪酸甲酯的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著人類節能環保意識的增強，綠色能源脂肪酸甲酯(生物柴油）越來越被人們關 注，傳統的利用地溝油生產生物柴油工藝，收率低，生產環節產生大量廢酸水，污染環境，生 產方式單一、成本高、利潤低，很難有發展空間。專利號為ZL 201110072671.5的中國專利 公開了一種用地溝油生產環氧脂肪酸甲酯的方法，其是先將地溝油與甲醇反應制得脂肪酸 甲酯后，再進行環氧化進而得到環氧脂肪酸甲酯，在制備脂肪酸甲酯的過程中，該專利只涉 及到一步酯化反應，用該方法制備的提純后的脂肪酸甲酯的酸價為〇. 5,顏色80,收率90%， 且甲醇用量較多，為120_160kg/每噸地溝油。
【發明內容】
[0003] 本發明所要解決的技術問題是提供一種工藝簡單、能耗低、環保且能得到優質產 品的多級酯交換制備脂肪酸甲酯的方法。
[0004] 本發明解決上述技術問題采取的技術方案： (1) 將地溝油和酸催化劑加入反應釜，滴加甲醇，常壓下進行第一步酯交換反應，反應 結束后，過濾除去機械雜質，濾液中加入堿催化劑，常壓80-85°C下進行第二步酯交換反應， 反應結束后靜置分層，上層為粗脂肪酸甲酯，將其分離出待用； (2) 將步驟（1)中得到的粗脂肪酸甲酯在200-220°C、真空度0. l-10pa下進行分子精 餾提純，分離出膠質和植物浙青，得到提純的脂肪酸甲酯； 所述酸催化劑由硫酸和鹽酸混合組成，質量濃度為30%，H2S04和HC1的質量比為2:1 ; 所述堿催化劑由質量比1:1. 5的氫氧化鉀和氫氧化鈉組成。
[0005] 優選地，所述酸催化劑的用量為地溝油質量的0. 2%_1%。
[0006] 優選地，所述甲醇用量為每噸地溝油100_120kg，滴加速度為90-110kg/h。
[0007] 優選地，所述第一步酯交換反應的溫度為80-85°C，反應時間為5-6h。
[0008] 優選地，所述堿催化劑的加入量為地溝油質量的0. l%-0. 3%。
[0009] 優選地，所述第二步酯交換反應的時間為2_3h。
[0010] 本發明的積極效果為： 專利號為ZL 201110072671. 5的中國專利是本發明的發明人前期的研究成果，用該方 法制備的脂肪酸甲酯雖然氣味小，酸值低，收率90%，但其品質及收率仍有進一步提升的空 間，發明人在此基礎上做了大量研究，意外地發現進行兩級酯交換反應，催化劑分別用混合 酸催化劑和混合堿催化劑，得到的脂肪酸甲酯的質量及收率均得到了提高。其中酸催化劑 采用硫酸和鹽酸的混合物，且二者的質量比為2:1時催化效果最好，堿催化劑采用氫氧化 鉀和氫氧化鈉的混合物，且二者的質量比為1:1. 5時催化效果最好。
[0011] 本發明以地溝油為原料，在常壓下進行酯交換反應，溫度為80-85°C，高于甲醇的 沸點67°C，所以甲醇與油脂接觸后立刻氣化，能使甲醇均勻、快速的與油脂充分接觸，進一 步加快酯交換反應的速度。本發明采用多級雙催化劑酯交換反應，酸催化劑和堿催化劑的 總用量要少于ZL 201110072671. 5中硫酸催化劑的用量，催化效果卻較上述專利更好，詳 見表1，并且生產環節不產生釜殘、廢酸水、廢酸渣，雙催化劑使得脂肪酸甲酯品質提高，收 率比常規技術提高7-8%。本發明采用甲醇的多次循環利用，不僅降低了甲醇用量，能耗低， 而且能方便控制和調節甲醇用量，便于生產。本發明采用分子精餾技術，反應后的副產物 少，油脂可以多次使用，提純后的脂肪酸甲酯氣味小，酸值低。經河北省產品質量監督檢驗 院檢驗(檢驗標準GB/T20828-2007)，本發明得到的產品完全符合國家標準。用本發明產品 環氧化得到的環氧脂肪酸甲酯環氧值4. 8?5. 3,酸值0. 1?1，優于ZL 201110072671. 5得到 的環氧脂肪酸甲酯。
[0012] 表1實施例1制備的脂肪酸甲酯與ZL 201110072671. 5制備的脂肪酸甲酯的指標 對比結果
【權利要求】
1. 一種多級酯交換制備脂肪酸甲酯的方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 將地溝油和酸催化劑加入反應釜，滴加甲醇，常壓下進行第一步酯交換反應，反應 結束后，過濾除去機械雜質，濾液中加入堿催化劑，常壓80-85°C下進行第二步酯交換反應， 反應結束后靜置分層，上層為粗脂肪酸甲酯，將其分離出待用； (2) 將步驟（1)中得到的粗脂肪酸甲酯在200-220°C、真空度0. Ι-lOpa下進行分子精 餾提純，分離出膠質和植物浙青，得到提純的脂肪酸甲酯； 所述酸催化劑由硫酸和鹽酸混合組成，質量濃度為30%，H2S04和HC1的質量比為2:1 ; 所述堿催化劑由質量比1:1. 5的氫氧化鉀和氫氧化鈉組成。
2. 根據權利要求1所述的一種多級酯交換制備脂肪酸甲酯的方法，其特征在于：所述 酸催化劑的用量為地溝油質量的〇. 2%-1%。
3. 根據權利要求1或2所述的一種多級酯交換制備脂肪酸甲酯的方法，其特征在于： 所述甲醇用量為每噸地溝油100_120kg，滴加速度為90-110kg/h。
4. 根據權利要求1或2所述的一種多級酯交換制備脂肪酸甲酯的方法，其特征在于： 所述第一步酯交換反應的溫度為80-85°C，反應時間為5-6h。
5. 根據權利要求1或2所述的一種多級酯交換制備脂肪酸甲酯的方法，其特征在于： 所述堿催化劑的加入量為地溝油質量的〇. l-o. 3%。
6. 根據權利要求1或2所述的一種多級酯交換制備脂肪酸甲酯的方法，其特征在于： 所述第二步酯交換反應的時間為2-3h。
【文檔編號】C11C3/10GK104120039SQ201410366045
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月30日 優先權日:2014年7月30日
【發明者】趙敏仲, 趙占群, 郭少談 申請人:河北金谷再生資源開發有限公司