專利名稱：汽車用生物柴油的離心式分子蒸餾生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物化工分離領(lǐng)域，特別是一種汽車用生物柴油的精制提純和分離。
背景技術(shù)：
隨著石油資源的過度開采，汽車用生物柴油的發(fā)展具有巨大的商業(yè)前景。目前，國內(nèi)在生產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)用生物柴油(甲酯)的技術(shù)通常采取的工藝為酯化反應(yīng)得到中間產(chǎn)物→靜止分層→取上層液→水洗→干燥塔→產(chǎn)品(生物柴油)。
應(yīng)用該生產(chǎn)工藝主要存在以下問題①采用水洗工藝，難以將雜質(zhì)徹底去除，產(chǎn)品脂肪酸甲酯等的含量相對較低，一般達(dá)不到95％，因而達(dá)不到歐州排放III等標(biāo)準(zhǔn)生物柴油的脂肪酸甲酯含量相大于98％的要求，因此令生物柴油難以推廣應(yīng)用，不能在高檔汽車中使用，而只能應(yīng)用在工業(yè)鍋爐、農(nóng)用機(jī)械等相對要求較低的行業(yè)；②在水洗處理中產(chǎn)生大量的廢水，既對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，又浪費(fèi)水資源，不符合現(xiàn)今的環(huán)保要求；③采用水洗后產(chǎn)品需要通過干燥塔進(jìn)行干燥，增加設(shè)備成本以及處理成本；④水洗工藝除帶走大部分的雜質(zhì)(甲醇、甘油等)，也同時(shí)帶走部分的甲酯，令產(chǎn)出率降低。
國外生物柴油生產(chǎn)，除反應(yīng)(酯化)過程外，均需要多步驟分離純化才能夠完成應(yīng)用純度的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的提供一種汽車用生物柴油的離心式分子蒸餾生產(chǎn)方法，所生產(chǎn)的生物柴油純度達(dá)98％以上，符合歐州排放III標(biāo)準(zhǔn)的生物柴油，同時(shí)省略水洗工藝，解決了工業(yè)的廢水問題。
本發(fā)明目的通過如下方法實(shí)現(xiàn)一種汽車用生物柴油的離心式分子蒸餾生產(chǎn)方法，包括以下步驟①以植物油或動(dòng)物油之一或混合物為原料，進(jìn)行酯化反應(yīng)；②把酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行離心式分子蒸餾處理，制得汽車用生物柴油；所述酯化反應(yīng)產(chǎn)物離心式分子蒸餾處理至少包括兩級前級處理溫度為50-150℃，真空度為5000-10Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為600～1400rpm，脫氣并分離出甘油和甲醇或乙醇；后級處理溫度為180-280℃，真空度為50-0.1Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為300～1200rpm，分離出甲酯或乙酯。
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，優(yōu)選前置處理溫度為120-200℃，真空度為1000-100Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為800～1000rpm。
步驟②中，酯化反應(yīng)產(chǎn)物離心式分子蒸餾處理優(yōu)選包括三級第一級處理控制溫度為50-120℃，真空度為1000-100Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為600～1200rpm，分離出甲醇或乙醇；第二級處理控制溫度為100-200℃，真空度為100-10Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為800～1400rpm，分離出甘油；第三級處理控制溫度為100-250℃，真空度為50-0.1Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為300～1200rpm，分離出甲酯或乙酯。
所述步驟②中，酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行的離心式分子蒸餾處理包括三級第一級處理控制溫度為50-120℃，真空度為1000-100Pa，分離出甲醇或乙醇；第二級處理控制溫度為80-180℃，真空度為100-10Pa，分離出甘油；第三級處理控制溫度為120-250℃，真空度為50-0.1Pa，分離出甲酯或乙酯。
所述步驟②中第一級處理前，先進(jìn)行脫氣處理，處理溫度為50-120℃，真空度為5000-1000Pa。
所述步驟①中，植物油或動(dòng)物油原料與甲醇或乙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，其反應(yīng)產(chǎn)物主要包括甲酯或乙酯、甘油、甲醇或乙醇。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明采用了離心式分子蒸餾技術(shù)，與刮膜式分子蒸餾和降膜式分子蒸餾相比，離心式分子蒸餾由于轉(zhuǎn)盤高速旋轉(zhuǎn)，可得到極薄的液膜且液膜分布更均勻，蒸發(fā)速率和分離效率更好；物料在蒸發(fā)面上的受熱時(shí)間更短，降低了熱敏物質(zhì)熱分解的危險(xiǎn)；物料的處理量更大，更適合工業(yè)上的連續(xù)生產(chǎn)。
(2)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)和完成汽車用生物柴油(甲酯或乙酯)的提純和精制工藝，提純的生物柴油純度可達(dá)到98％以上，從而生產(chǎn)出符合國際標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)標(biāo)生物柴油。
(3)本發(fā)明的方法省略了傳統(tǒng)方法的水洗及干燥過程，工藝流程簡單，沒有廢水污染，節(jié)省水處理費(fèi)用。


圖1是本發(fā)明的工藝流程框圖；圖2是本發(fā)明的生產(chǎn)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明是一種利用離心式分子蒸餾技術(shù)生產(chǎn)汽車用生物柴油的方法，主要工藝步驟為原料→反應(yīng)后中間產(chǎn)物→離心式分子蒸餾→終產(chǎn)品(汽車用生物柴油)以及副產(chǎn)品(甘油、甲醇或乙醇)。
首先，是以植物油或動(dòng)物油之一或混合物為原料制備粗生物柴油。植物油可采用椰子油、棕櫚油、菜籽油、小桐子油(麻楓樹)、大豆油或花生油等等，動(dòng)物油可采用豬油、牛油、禽畜油或魚油等，在此不一一列舉。
目前制備生物柴油主要包括以下四種方法酶解、熱解、超臨界酯化以及酯交換和酯化反應(yīng)。酯交換和酯化反應(yīng)是目前生產(chǎn)脂肪酸甲酯的主要方法。酯交換是利用甲醇或乙醇，將三羧酸甘油酯中的甘油基取代下來，形成長鏈脂肪酸甲酯，增加流動(dòng)性和降低粘度，使之適合作為燃料使用。該反應(yīng)可在溫度很低、常壓下進(jìn)行，反應(yīng)條件溫和，易于控制，同時(shí)可加入催化劑縮短反應(yīng)周期，提高產(chǎn)率。將植物油或動(dòng)物油與甲醇(或乙醇)進(jìn)行酯化反應(yīng)(或酯交換反應(yīng))，其反應(yīng)后中間產(chǎn)物含有甲酯(或乙酯)、甘油(丙三醇)、過量的甲醇(或乙醇)和小量雜質(zhì)。其反應(yīng)方程式如下 在進(jìn)行上述酯化反應(yīng)后，把酯化反應(yīng)產(chǎn)物直接進(jìn)行離心式分子蒸餾處理，蒸餾分離溫度在50℃-250℃，蒸餾分離真空度在2000Pa-0.1Pa，最后蒸餾釜底液為未酯化的維E、植物甾醇、脂類、雜質(zhì)等。
該離心式分子蒸餾處理至少包括兩級前級處理溫度為50-250℃，真空度為5000-10Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為600～1400rpm，脫氣并分離出甘油和甲醇或乙醇；后級處理溫度為120-280℃，真空度為50-1Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為300～1200rpm，分離出甲酯或乙酯。較好的，酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行的離心式分子蒸餾處理包括三級第一級處理控制溫度為50-120℃，真空度為1000-100Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為600～1200rpm，分離出甲醇或乙醇；第二級處理控制溫度為100-200℃，真空度為100-10Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為800～1400rpm，分離出甘油；第三級處理控制溫度為100-250℃，真空度為50-0.1Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為300～1200rpm，分離出甲酯或乙酯。采用這種工藝在得到高純度汽車用生物柴油同時(shí)，也得到了高純度甘油。最好的，在進(jìn)行第一級處理前先進(jìn)行脫氣處理，處理溫度為50-100℃，真空度為5000-1000Pa。
本發(fā)明的生產(chǎn)設(shè)備構(gòu)成如圖2所示，包括依次連接的緩沖罐1、脫氣柱2、第一級離心分子蒸餾器3、第二級離心分子蒸餾器4和第三級離心分子蒸餾器5。該離心式分子蒸餾器或者說第一級分子蒸餾器3第二級分子蒸餾器4和第三級分子蒸餾器5可選用常用的離心式分子蒸餾器，本發(fā)明選用MDL-200型號的離心式分子蒸餾器但本發(fā)明也合適其它型號的離心式分子蒸餾器。
實(shí)施例1采用椰子油與甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，椰子油與甲醇的摩爾比為1∶6。如圖2所示，反應(yīng)后中間產(chǎn)物800ml進(jìn)入緩沖罐1，然后進(jìn)入脫氣柱2脫氣處理溫度為60℃，真空度為5000Pa；脫氣后產(chǎn)物進(jìn)入第一級離心式分子蒸餾器3分離酯化反應(yīng)過量的甲醇，溫度為80℃，真空度為1000Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為1.200rpm；接著進(jìn)入第二級離心式分子蒸餾器4分離甘油，溫度為120℃，真空度為100Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為1400rpm；最后進(jìn)入第三級分子蒸餾塔5將甲酯420克分離出來，溫度為180℃，真空度為0.1Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為1200rpm，剩余雜質(zhì)排出。經(jīng)檢測，所制備的甲酯純度為99％。
實(shí)施例2采用牛油與乙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，牛油與乙醇的摩爾比為1∶6.5。如圖2所示，反應(yīng)后中間產(chǎn)物750ml進(jìn)入緩沖罐1，然后進(jìn)入脫氣柱2脫氣處理溫度為100℃，真空度為1000Pa；脫氣后產(chǎn)物進(jìn)入第一級離心分子蒸餾器3分離酯化反應(yīng)剩余的乙醇，溫度為150℃，真空度為100Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為600rpm；接著進(jìn)入第二級離心式分子蒸餾器4分離甘油，溫度為250℃，真空度為10Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為800rpm；最后進(jìn)入第三級離心式分子蒸餾塔5將乙酯405克分離出來，溫度為250℃，真空度為1Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為800rpm，剩余雜質(zhì)排出。經(jīng)檢測，所制備的甲酯純度為98％。
實(shí)施例3采用菜籽油與甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，菜籽油與甲醇的摩爾比為1∶7。如圖2所示，反應(yīng)后中間產(chǎn)物700ml進(jìn)入緩沖罐1，然后進(jìn)入脫氣柱2脫氣處理溫度為80℃，真空度為3000Pa；脫氣后產(chǎn)物進(jìn)入第一級離心式分子蒸餾器3分離酯化反應(yīng)剩余的甲醇，溫度為110℃，真空度為500Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為1000rpm；接著進(jìn)入第二級離心式分子蒸餾器4分離甘油，溫度為180℃，真空度為50Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為1200rpm；最后進(jìn)入第三級離心式分子蒸餾塔5將甲酯370克分離出來，溫度為230℃，真空度為25Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為600rpm，剩余雜質(zhì)排出。經(jīng)檢測，所制備的甲酯純度為98.6％。
實(shí)施例4采用魚油與甲醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，魚油與甲醇的摩爾比為1∶7.5。反應(yīng)后中間產(chǎn)物650ml進(jìn)入緩沖罐，然后進(jìn)入第一級離心式分子蒸餾器，進(jìn)行脫氣并分離甲醇和甘油，溫度為150℃，真空度為500Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為700rpm；最后進(jìn)入第二級離心式分子蒸餾器將甲酯311克分離出來，溫度為250℃，真空度為10Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為1000rpm，剩余雜質(zhì)排出。經(jīng)檢測，所制備的甲酯純度為98.2％。
權(quán)利要求
1.一種汽車用生物柴油的離心式分子蒸餾生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟①以植物油或動(dòng)物油之一或混合物為原料，進(jìn)行酯化反應(yīng)；②把酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行離心式分子蒸餾處理，制得汽車生物柴油；所述酯化反應(yīng)產(chǎn)物離心式分子蒸餾處理至少包括兩級前級處理溫度為50-150℃，真空度為2000-10Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為600～1400rpm，脫氣并分離出甘油和甲醇或乙醇；后級處理溫度為120-250℃，真空度為50-0.1Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為300～1400rpm，分離出甲酯或乙酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車用生物柴油的離心式分子蒸餾生產(chǎn)方法，其特征在于所述前置處理溫度為120-200℃，真空度為1000-100Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為800～1200rpm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車用生物柴油的離心式分子蒸餾生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟②中，酯化反應(yīng)產(chǎn)物離心式分子蒸餾處理包括三級第一級處理控制溫度為50-120℃，真空度為1000-100Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為600～1200rpm，分離出甲醇或乙醇；第二級處理控制溫度為100-200℃，真空度為100-10Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為800～1400rpm，分離出甘油；第三級處理控制溫度為100-250℃，真空度為50-0.1Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為300～1200rpm，分離出甲酯或乙酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的所述的汽車用生物柴油的離心式分子蒸餾生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟②中第一級處理前，先進(jìn)行脫氣處理，處理溫度為50-120℃，真空度為5000-1000Pa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車用生物柴油的離心式分子蒸餾生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟①中，植物油或動(dòng)物油原料與甲醇或乙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，其反應(yīng)產(chǎn)物主要包括甲酯或乙酯、甘油、甲醇或乙醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車用生物柴油的離心式分子蒸餾生產(chǎn)方法，其特征在于所述的植物油為椰子油、棕桐油、麻楓樹油、菜籽油、小桐子油、大豆油或花生油。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車用生物柴油的離心式分子蒸餾生產(chǎn)方法，其特征在于所述的動(dòng)物油為豬油、牛油、禽畜油或魚油。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車用生物柴油的離心式分子蒸餾生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟①中的酯化反應(yīng)以酶轉(zhuǎn)化或超臨界酯化代替。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車用生物柴油的離心式分子蒸餾生產(chǎn)方法，包括以下步驟①以植物油或動(dòng)物油之一或混合物為原料，進(jìn)行酯化反應(yīng)；②酯化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行離心式分子蒸餾處理，制得汽車生物柴油；酯化反應(yīng)產(chǎn)物離心式分子蒸餾處理至少包括兩級前級處理溫度為50－150℃，真空度為5000－10Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為600～1400rpm，脫氣并分離出甘油和甲醇或乙醇；后級處理溫度為180－280℃，真空度為50－0.1Pa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為300～1400rpm，分離出甲酯或乙酯。本發(fā)明生產(chǎn)的生物柴油純度達(dá)到98％以上，符合汽車用生物柴油的要求，同時(shí)該方法省略了水洗及干燥過程，工藝流程簡單，沒有廢水污染，節(jié)省水處理費(fèi)用。
文檔編號C10G3/00GK1931964SQ20061003686
公開日2007年3月21日 申請日期2006年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月1日
發(fā)明者朱寶璋, 楊婉珍, 陳建華 申請人:華南理工大學(xué), 朱寶璋