一种制备生物柴油的工艺方法 【技术领域】
本发明涉及一种制备生物柴油的工艺方法。
背景技术
现有的制备生物柴油的工艺方法中，主要的反应过程为原料油脂与甲醇进行酯交换生成脂肪酸甲酯，即生物柴油。
对于原料油脂与甲醇的酯交换反应，提高其反应速度一直是一个技术重点，也是一个技术难点。它不仅涉及催化剂，还涉及反应工程问题。目前的研究工作大部分集中在催化剂上，用高效催化剂来提高反应速度。但对于生物柴油工艺，光靠催化剂是不够的，还需要一个高效的反应系统，才能使催化剂的性能充分发挥出来，这涉及到诸多的化学反应工程问题，尤其是反应物料间的传质、传热、反应产物的分离、以及反应平衡的移动，这些问题都必须认真地加以研究。对于生物柴油工艺，由于原料油脂和甲醇不互溶，反应体系是多相的，反应发生在相界面上。所以，油脂、脂肪酸、甲醇和催化剂之间的传质速度极大地影响反应的速度和反应进行的深度。有许多学者将注意力集中在油脂与甲醇的互溶上，有学者用加入共溶剂使体系变成一相来解决问题，也有学者用相转移催化剂来提高相间的传质和反应速率。但在工业生产上这些措施的实现不仅有一定的技术难度，还增加了生产成本。另外高温高压的超临界工艺也能解决反应体系的相间传质问题，但需要较大的投资、能耗，成本较高。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有的制备生物柴油的工艺方法不能有效解决反应体系的相间传质问题的缺陷，而提供一种可有效提高反应体系的相间传质速率的新工艺方法。
本发明针对生物柴油的制备工艺中的相间传质问题，研究了在不同的设备上，以不同的增强传质速度的方法对酯交换反应的速度的影响，还研究了反应体系的化学平衡问题以及移动反应平衡涉及的有关工程问题，最终得出了下述技术方法。
本发明的工艺方法包括如下步骤：将油脂和甲醇在催化剂的作用下进行酯交换反应，该工艺使用纤维膜传质反应器作为反应器。
其中，所述的纤维膜传质反应器可采用现有的各种纤维膜传质反应器。其可高效、经济和安全地处理不混溶性液体相间传质的问题，既提高了相间质量传递的效率，又避免产生分散性处理方法带来的乳化现象，消除液(水)相携带现象。
本发明的工艺方法中其他反应条件均可参照现有技术的常规条件进行选择，优选条件如下：
所述的油脂可为各种植物油，如大豆油、麻疯树油、油菜籽油和高芥酸菜籽油等。
所述的催化剂为酯交换反应中常用的碱催化剂，较佳的选自氢氧化钠和/或氢氧化钾。所述的催化剂的用量较佳的为油脂质量的0.5～1％。
所述的油脂与甲醇的摩尔比较佳的为1∶4～1∶10。
所述地反应的温度较佳的为70～130℃。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明独特的将纤维膜传质反应器应用于生物柴油的制备工艺中，高效、经济和安全地解决了不混溶性液体相间传质的问题，既提高了相间质量传递的效率，又避免产生分散性处理方法带来的乳化现象，消除液(水)相携带现象。
【具体实施方式】
下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。
实施例1
采用纤维膜传质反应器作为反应器，原料为大豆油(20kg)，甲醇(大豆油摩尔量的4倍)，氢氧化钠(0.1kg)，反应温度80℃。
实施例2
采用纤维膜传质反应器作为反应器，原料为麻疯树油(20kg)，甲醇(麻疯树油摩尔量的8倍)，氢氧化钾(0.2kg)，反应温度70℃。
实施例3
采用纤维膜传质反应器作为反应器，原料为油菜籽油(20kg)，甲醇(油菜籽油摩尔量的6倍)，氢氧化钾(0.15kg)，反应温度130℃。
实施例4
采用纤维膜传质反应器作为反应器，原料为高芥酸菜籽油(20kg)，甲醇(高芥酸菜籽油摩尔量的10倍)，氢氧化钠(0.1kg)，反应温度100℃。