生物法制取脂肪酸甲酯的工艺方法.pdf

生物法制取脂肪酸甲酯的工艺方法，包括两个步骤，分别为酯化反应和酯交换反应，原料采用废弃油脂、甲醇、浓硫酸和氢氧化钠，具体按照如下工艺进行，酯化反应—酯化反应后处理—酯交换反应—酯交换反应后处理，原料采用餐厨等废弃油脂，有效利用了废弃物作为原料，具有高强的环保效能，通过两步法反应，分别为酯化反应和酯交换反应，反应过程简单高效，转化率高。产出的脂肪酸甲酯即为生物柴油，使用效果对环境友好，污染低，具有广阔的市场前景。

权利要求书
1.  生物法制取脂肪酸甲酯的工艺方法，其特征在于：采用两步法，分别为酯化反应和酯交换反应，原料采用废弃油脂、甲醇、浓硫酸和氢氧化钠，具体按照如下工艺进行：
a.酯化反应：用油泵将餐厨等废弃油脂抽入酯化反应釜内，并向酯化反应釜中加入浓硫酸作为催化剂，再采用抽泵将甲醇打入酯化反应釜中，进行酯化反应；
b.酯化反应后处理：酯化反应结束后，剩余甲醇精馏回收，反应釜中残留的硫酸和部分水排出处理；
c.酯交换反应：酯化反应釜中形成的初产物为粗甲酯，向经过后处理的酯化反应釜中加入氢氧化钠作为催化剂，粗甲酯与新输入的甲醇进行酯交换反应；
d.酯交换反应后处理：酯交换反应结束后，催化剂氢氧化钠已与原料反应生成皂，皂与甘油从酯化反应釜中排出，生成的终产物从酯化反应釜中进入减压精馏塔中进行精馏操作，减压精馏塔在负压条件下升温至250℃~290℃进行精馏精制，得到脂肪酸甲酯。

2.  根据权利要求1所述的生物法制取脂肪酸甲酯的工艺方法，其特征在于：在步骤b酯化反应后处理中，还包括甲醇精馏塔，酯化反应结束后，对酯化反应釜中的反应体系进行加热，升温至100℃回收含水的部分过量废甲醇进入到甲醇精馏塔中，甲醇经精馏塔精馏后再经三级水冷可回用到后批次的酯化反应中。

3.  根据权利要求1所述的生物法制取脂肪酸甲酯的工艺方法，其特征在于：在步骤b酯化反应后处理中，反应釜中残留的硫酸和部分水从酯化反应釜中进入隔油池中隔油后，产生的污水进入污水处理系统进行处理。

4.  根据权利要求1所述的生物法制取脂肪酸甲酯的工艺方法，其特征在于：在步骤a酯化反应中加入的浓硫酸的量占酯化反应总物料的质量分数为0.4%~0.8%，在步骤c酯交换反应中加入的氢氧化钠的量占酯交换反应总物料的质量分数为0.2%~0.5%。

5.  根据权利要求1所述的生物法制取脂肪酸甲酯的工艺方法，其特征在于：在步骤d酯交换反应后处理中甘油和皂从反应釜中排出，对排出的皂和甘油进行处理，将甘油和皂输入还原釜中，并在还原釜中加入少量盐酸，将皂还原成油脂，油脂经过分层后作为原料可继续供酯化反应使用，而还原釜中剩余的甘油和水及微量的盐输入碱混合器中与氢氧化钠进行混合后再经过真空脱水，过滤掉盐分后进入甘油蒸馏塔中，在蒸馏过程中采用间歇蒸馏法将析出的盐排出，馏分得到含量为90%~99%的甘油，再经过活性炭脱色而形成90%~99%的无色甘油，可用作其他对甘油需求的生产。

说明书生物法制取脂肪酸甲酯的工艺方法
技术领域
本发明涉及化工生产工艺，特别是采用生物法制取脂肪酸甲酯的工艺方法。
背景技术
柴汽比的逐步增大，汽油价格的一再攀升和现代柴油机的不断完善正促使汽车车型柴油化的趋势加快。在欧洲新增车辆中一半以上是柴油车，美国90%的商用车是柴油车，我国目前重型卡车和轻型卡车基本均为柴油车，客车中柴油机的比例日益提高，轿车也开始生产柴油车，因此对柴油的需求量显著增加，而世界范围内的柴油的供应量严重不足，因此给生物柴油留下的广阔的发展空间。
生物柴油的成分为脂肪酸甲酯，随着脂肪酸甲酯生产工艺和产品质量的改进，使用普通柴油的发动机在未做任何改动时也可使用生物柴油作为供应原料，并且生物柴油和普通柴油在油箱中可实现任意比例混合。加之柴油替代燃料所用原料随着规模种植价格日趋低廉，使柴油替代燃料的生产成本逐步下降，与常规柴油的价格差异正在缩小。而且生物柴油作为优质的石油柴油替代品，其最大的优点是环境友好，污染低。
此外，脂肪酸甲酯还具有一定的化工用途，如环氧脂肪酸甲酯作为环氧大豆油替代产品，不仅价格低廉，用途和质量都达到要求，同时，以脂肪酸甲酯生产脂肪醇，工艺成熟，完全能能替代石化法生产的脂肪醇。因此，开发生物柴油即脂肪酸甲酯与目前石化行业调整油品结构、提高柴汽比的方向相契合，具有广阔的前景。
因此，上述问题是在脂肪酸甲酯的制取过程中所采用的工艺的设计和运用应当予以考虑并解决的问题。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供生物法制取脂肪酸甲酯的工艺方法。
本发明的技术解决方案是：生物法制取脂肪酸甲酯的工艺方法，采用两步法，分别为酯化反应和酯交换反应，原料采用废弃油脂、甲醇、浓硫酸和氢氧化钠，具体按照如下工艺进行：
a.酯化反应：用油泵将餐厨等废弃油脂抽入酯化反应釜内，并向酯化反应釜中加入浓硫酸作为催化剂，再采用抽泵将甲醇打入酯化反应釜中，进行酯化反应；
b.酯化反应后处理：酯化反应结束后，剩余甲醇精馏回收，反应釜中残留的硫酸和部分水排出处理；
c.酯交换反应：酯化反应釜中形成的初产物为粗甲酯，向经过后处理的酯化反应釜中加入氢氧化钠作为催化剂，粗甲酯与新输入的甲醇进行酯交换反应；
d.酯交换反应后处理：酯交换反应结束后，催化剂氢氧化钠已与原料反应生成皂，皂与甘油从酯化反应釜中排出，生成的终产物从酯化反应釜中进入减压精馏塔中进行精馏操作，减压精馏塔在负压条件下升温至250℃~290℃进行精馏精制，得到脂肪酸甲酯。
本发明的进一步改进在于：在步骤b酯化反应后处理中，还包括甲醇精馏塔，酯化反应结束后，对酯化反应釜中的反应体系进行加热，升温至100℃回收含水的部分过量废甲醇进入到甲醇精馏塔中，甲醇经精馏塔精馏后再经三级水冷可回用到后批次的酯化反应中。
本发明的进一步改进在于：在步骤b酯化反应后处理中，反应釜中残留的硫酸和部分水从酯化反应釜中进入隔油池中隔油后，产生的污水进入污水处理系统进行处理。
本发明的进一步改进在于：在步骤a酯化反应中加入的浓硫酸的量占酯化反应总物料的质量分数为0.4%~0.8%，在步骤c酯交换反应中加入的氢氧化钠的量占酯交换反应总物料的质量分数为0.2%~0.5%。
本发明的进一步改进在于：在步骤d酯交换反应后处理中甘油和皂从反应釜中排出，对排出的皂和甘油进行处理，将甘油和皂输入还原釜中，并在还原釜中加入少量盐酸，将皂还原成油脂，油脂经过分层后作为原料可继续供酯化反应使用，而还原釜中剩余的甘油和水及微量的盐输入碱混合器中与氢氧化钠进行混合后再经过真空脱水，过滤掉盐分后进入甘油蒸馏塔中，在蒸馏过程中采用间歇蒸馏法将析出的盐排出，馏分得到含量为90%~99%的甘油，再经过活性炭脱色而形成90%~99%的无色甘油，可用作其他对甘油需求的生产。
本发明生物法制取脂肪酸甲酯的工艺方法，本发明采用生物法来制取脂肪酸甲酯，原料采用餐厨等废弃油脂，废弃油脂中主要含有甘油三酯和游离的脂肪酸，通过两步法反应，分别为酯化反应和酯交换反应，主要按照如下方程式在反应釜中进行反应：
酯化反应：

酯交换反应：

反应结束后粗产物通过减压精馏塔精馏精制，粗产物在负压条件下升温至250℃~300℃进行精馏精制，得到最终产物脂肪酸甲酯。
本发明的有益效果是：本发明采用生物法来制取脂肪酸甲酯，原料采用废弃油脂，有效利用了废弃物作为原料，具有高强的环保效能，并且反应过程简单高效，最终得到的粗产物通过减压精馏塔进行精馏操作，使得最终反应转化率达到98%以上，得到的终产品中脂肪酸甲酯含量高于90%。终产物为脂肪酸甲酯，即为生物柴油，按照此方法生产的生物柴油作为优质的石油柴油替代品，环境友好，污染低，燃烧后无二氧化硫、颗粒物质排放，一氧化碳、二氧化碳排放仅为石油柴油的10%~20%。具有非常好的使用效果和广阔的市场前景。
附图说明
图1是本发明生物法制取脂肪酸甲酯的工艺方法的流程图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
本实施例提供生物法制取脂肪酸甲酯的工艺方法，采用两步法，分别为酯化反应和酯交换反应，原料采用废弃油脂、甲醇、浓硫酸和氢氧化钠，具体按照如下工艺进行：
a.酯化反应：用油泵将餐厨等废弃油脂抽入酯化反应釜内，并向酯化反应釜中加入浓硫酸作为催化剂，再采用抽泵将甲醇打入酯化反应釜中，进行酯化反应；
b.酯化反应后处理：酯化反应结束后，剩余甲醇精馏回收，反应釜中残留的硫酸和部分水排出处理；
c.酯交换反应：酯化反应釜中形成的初产物为粗甲酯，向经过后处理的酯化反应釜中加入氢氧化钠作为催化剂，粗甲酯与新输入的甲醇进行酯交换反应；
d.酯交换反应后处理：酯交换反应结束后，催化剂氢氧化钠已与原料反应生成皂，皂与甘油从酯化反应釜中排出，生成的终产物从酯化反应釜中进入减压精馏塔中进行精馏操作，减压精馏塔在负压条件下升温至250℃~290℃，优选为270℃，进行精馏精制，得到脂肪酸甲酯。
在步骤b酯化反应后处理中，还包括甲醇精馏塔，酯化反应结束后，对酯化反应釜中的反应体系进行加热，升温至100℃回收含水的部分过量废甲醇进入到甲醇精馏塔中，甲醇经精馏塔精馏后再经三级水冷可回用到后批次的酯化反应中。在步骤b酯化反应后处理中，反应釜中残留的硫酸和部分水从酯化反应釜中进入隔油池中隔油后，产生的污水进入污水处理系统进行处理。在步骤a酯化反应中加入的浓硫酸的量占酯化反应总物料的质量分数为0.4%~0.8%，优选为0.5%，在步骤c酯交换反应中加入的氢氧化钠的量占酯交换反应总物料的质量分数为0.2%~0.5%，优选为0.3%。在步骤d酯交换反应后处理中甘油和皂从反应釜中排出，对排出的皂和甘油进行处理，将甘油和皂输入还原釜中，并在还原釜中加入少量盐酸，将皂还原成油脂，油脂经过分层后作为原料可继续供酯化反应使用，而还原釜中剩余的甘油和水及微量的盐输入碱混合器中与氢氧化钠进行混合后再经过真空脱水，过滤掉盐分后进入甘油蒸馏塔中，在蒸馏过程中采用间歇蒸馏法将析出的盐排出，馏分得到含量为90%~99%的甘油，再经过活性炭脱色而形成90%~99%的无色甘油，可用作其他对甘油需求的生产。
本实施例生物法制取脂肪酸甲酯的工艺方法，本发明采用生物法来制取脂肪酸甲酯，原料采用餐厨等废弃油脂，废弃油脂中主要含有甘油三酯和游离的脂肪酸，通过两步法反应，分别为酯化反应和酯交换反应，主要按照如下方程式在反应釜中进行反应：
酯化反应：

酯交换反应：

反应结束后粗产物通过减压精馏塔精馏精制，粗产物在负压条件下升温至250℃~300℃进行精馏精制，得到最终产物脂肪酸甲酯。
本实施例的有益效果是：本发明采用生物法来制取脂肪酸甲酯，原料采用废弃油脂，有效利用了废弃物作为原料，具有高强的环保效能，并且反应过程简单高效，最终得到的粗产物通过减压精馏塔进行精馏操作，使得最终反应转化率达到98%以上，得到的终产品中脂肪酸甲酯含量高于90%。终产物为脂肪酸甲酯，即为生物柴油，按照此方法生产的生物柴油作为优质的石油柴油替代品，环境友好，污染低，燃烧后无二氧化硫、颗粒物质排放，一氧化碳、二氧化碳排放仅为石油柴油的10%~20%。具有非常好的使用效果和广阔的市场前景。