一种生物柴油吸附脱酸方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种生物柴油吸附脱酸的方法。
【背景技术】
[0002]生物柴油具有无毒、无硫、燃烧充分、可生物降解、润滑性能优良等特性，对减少空气污染和温室气体排放具有重大意义。随着化石能源消耗的日益增加与储量的不断减少，以及所带来的环境日益恶化和温室效应的加剧，可再生的清洁能源生物柴油正受到广泛关注。
[0003]生物柴油可通过天然油脂与一元醇进行酯交换反应制得，酯交换反应的产物除脂肪酸酯外，还可能含有单甘脂、二甘脂、甘油副产物、游离脂肪酸，以及未反应的醇和油脂原料。近年来，采用废弃油脂如餐饮废油、酸化油为原料制备生物柴油成为研究热点，这些油脂的酸值差别很大，有的酸化油酸值甚至可达到170mgK0H/g。用高酸值油脂制备生物柴油时，产品酸值一般大于甚至远大于BD100酸值标准((0.80mg KOH/g)。为了使产品酸值达到标准要求，可对原料或产品进行脱酸处理。
[0004]碱洗是经典的脱酸工艺，国内外很多研究用氢氧化钠等碱溶液与游离脂肪酸进行中和反应，所得脂肪酸钠盐从油品中分离出来，经酸化得到游离的脂肪酸，反应过程可在瞬间完成，但是在反应过程中容易产生乳化现象。而且碱液随同加工产品大量流失，氢氧化钠溶液不能再生。
[0005]通过酯化反应将生物柴油产品中的游离脂肪酸转化为脂肪酸甲酯是一种较好的方法，但是当生物柴油的酸值越接近0.80mgK0H/g时，酯化反应脱酸越困难，从而导致工艺的能耗较高。
[0006]CN101993776A提供了一种生物柴油脱酸的方法，包括以下步骤:使待脱酸生物柴油与含有水溶性醇、水溶性胺和水的脱酸剂混合，分层后分离出油相和水相，油相精制后得到酸值合格的生物柴油。该方法的缺点是:1造成了游离脂肪酸的损失。2产生含有机胺和皂的废水。
[0007]CN101289627A 一种降低生物柴油酸值的方法，其特征在于:将粗脂肪酸甲酯进行精馏，在精馏后加入占精脂肪酸甲酯总重量0.02?4%的降酸剂，在60?80°C下搅拌反应
0.2?0.5小时，沉降2小时放出下层降酸剂，上层酸值合格后放到成品罐，降酸剂可以重复使用，产物是环烷酸酰胺。该方法的缺点是:1造成游离脂肪酸的损失。2胺类降酸剂易残留在生物柴油产品中。
[0008]CN101735845A涉及一种分离纯化生物柴油的方法。包括以下步骤:1)用薄膜蒸发器对生物柴油粗产品进行脱气和蒸馏操作，得到甲酯含量在96%以上的生物柴油；2)对步骤1)分离处理后的产品进行碱性土脱酸，得到酸值符合国家标准的经纯化的生物柴油。该方法的缺点是:1、游离脂肪酸损失，不能加工成生物柴油。2、碱性土不能再生。
[0009]CN101550364A涉及一种综合利用高酸值油料制备生物柴油的方法，是以高酸值油料经甲醇多级(η ^ 1)萃取操作，操作过程中得甲醇相及低酸值甘油酯相。其中油脂中大部分游离脂肪酸溶于甲醇相中，经富集后经酸催化制备生物柴油；而低酸值甘油酯相经碱催化制备生物柴油。该方法的缺点是:1、操作成本较高。2、不能用于产品精制。
[0010]US249366采用过量碱中和游离脂肪酸来降低高酸值油脂中的酸值，并进行甲酯化反应，碱与游离脂肪酸形成的皂在甲酯化后加入硫酸，进行反应得到游离脂肪酸，这部分游离脂肪酸在酸催化作用下，再进行酯化，得到物料经中和、过滤和精馏得到甲酯。该方法的缺点是:1、采用过量碱和硫酸，生产成本较高。2、产生了低价值的副产物硫酸盐。
[0011]为进一步提升生物柴油的产品质量，与国际标准接轨，中国拟将生物柴油BD100的标准修改为酸值< 0.50mgK0H/g，这进一步加大了生物柴油脱酸的难度。因此，需要开发降低生物柴油酸值到0.80mgK0H/g以下，甚至0.50mgK0H/g以下的脱酸方法。
【发明内容】
[0012]本发明提出一种生物柴油吸附脱酸的方法，特别是超声波辅助脱附过程或/和脱醇过程的方法。
[0013]本发明提供的生物柴油吸附脱酸的方法，包括:(1)用吸附树脂装填固定床，得到固定床吸附分离柱；(2)将酸值不合格的生物柴油通过吸附分离柱进行吸附脱酸，获得酸值合格的生物柴油；(3)在超声波辅助作用下，用醇类脱附剂洗脱饱和的吸附分离柱；(4)在超声波辅助作用下，将固定床中的醇类脱附剂脱除干净，吸附分离柱即可再用。
[0014]具体来说，本发明提供的方法是:(1)首先用吸附树脂装填固定床，获得固定床吸附分离柱；(2)吸附脱酸:将酸值不合格的生物柴油通过吸附柱，获得酸值合格的生物柴油，达到吸附脱酸的目的。当从吸附分离柱出来的生物柴油的酸值不合格时，吸附分离柱吸附饱和，停止生物柴油进料，进行脱附；(3)脱附:在超声波辅助作用下，用醇类脱附剂洗脱饱和了游离脂肪酸的吸附分离柱，当脱附液酸值降低到0.15mgK0H/g以下完成吸附分离柱脱附；(4)脱醇:在超声波辅助作用下，首先用不活泼气体将吸附分离柱中的醇尽量顶出，再采用抽真空的方式尽量将醇脱除干净，或者用氮气吹扫干净残余的醇，完成吸附分离柱再生。
[0015]本发明方法所述步骤⑴的吸附树脂是负载了碱性基团的吸附树脂，所述碱性基团可以是强碱性基团，也可以是弱碱性基团，优选羟基、伯胺、仲胺、叔胺和季铵基团等中的一种或多种。
[0016]本发明方法所述步骤(2)的酸值不合格生物柴油的酸值为0.5?5.0mgK0H/g,优选为 0.8 ?2.0mgK0H/go
[0017]本发明方法所述步骤(2)的酸值合格的生物柴油是指酸值小于0.80mgK0H/g (BD100标准)，优选小于0.50mgK0H/g (新国标)的生物柴油。
[0018]本发明方法所述步骤(2)的吸附脱酸温度为室温?100°C，优选为室温?60°C。
[0019]本发明方法所述步骤⑵的液时空速为0.2?10h \优选为0.6?5.0h、
[0020]本发明方法所述步骤(2)的操作压力为0.1?5.0MPa，优选为0.1?0.30MPa。
[0021]本发明所述超声波辅助脱附过程或/和脱醇过程，可以采取两种方式:(1)将超声波探头置于吸附分离器的中心管中；(2)将超声波发生器置于吸附分离器的管外(或者说将吸附分离器置于超声场中)。
[0022]超声波一般是指频率范围在20K?10MHZ的声波，在实际应用中因为效果相似，通常把频率大于等于15kHz的声波也称为超声波。本发明方法中所述超声波的工作频率为15 ?500kHz，优选 18 ?100kHz。
[0023]本发明方法中所述超声波的功率需要根据脱附处理量调节，试验室可采用100-900W，优选100-600W，工业试验可适当增加超声波功率。
[0024]本发明所述超声作用时间与间歇时间分别为(l-10)s/(l-10)s，优选为(2_6)s/(2-6) s,目的是保护超声波探头。
[0025]本发明方法所述步骤⑶的醇类脱附剂为C1-C8脂肪醇，例如甲醇、乙醇、丙醇，正构或异构的丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇等，优选甲醇和/或乙醇。
[0026]本发明方法所述步骤(3)的洗脱温度为室温?100°C，优选为室温?60°C。
[0027]本发明方法所述步骤(3)的液时空速为0.2?10h \优选为0.6?5.0h、
[0028]本发明方法所述步骤(3)的操作压力为0.1?1.0MPa，优选为0.1?0.30MPa。
[0029]当从吸附柱流出的醇类洗脱液的酸值小于0.15mgK0H/g时，优选0.10mgK0H/g时，说明游离脂肪酸基本脱附完全，可停止洗脱。
[0030]按照本发明方法，步骤(3)获得的洗脱液可通过蒸馏或减压蒸馏实现醇类脱附剂与含游离脂肪酸的脂肪酸甲酯溶