专利名称：直接利用分子蒸馏技术生产生物柴油的方法
技术领域：
本发明涉及生物化工分离领域，特别是一种生物柴油的精制提纯和分离。
背景技术：
发展生物柴油产业利国利民。目前国内大部分生物柴油厂家采用的生产工艺普遍存在反应时间过长，反应完成率低，产品脂肪酸甲酯等的含量相对较低(约95％以下)，甘油单酯等的含量较高，达不到欧州排放III等标准生物柴油的脂肪酸甲酯含量相大于98％的要求，因此目前大部分生物柴油并不能在高档汽车中使用，而是应用在工业锅炉、农用机械等相对要求较低的行业。而国外生物柴油生产，除反应(酯化)过程外，均需要多步骤分离纯化才能够完成应用纯度的要求。
目前，在生产生物柴油(甲酯)的技术通常采取的工艺为酯化反应得到中间产物→静止分层→取上层液→水洗→干燥塔→产品(生物柴油)。
用该生产工艺主要存在以下主要问题①、采用水洗，难以将杂质彻底去除，产品纯度不高(一般达不到95％)，产品质量达不到欧州排放III标准指标，因此令生物柴油难以推广应用；②在水洗处理中产生大量的废水，既对环境造成严重污染，又浪费水资源，不符合现今的环保要求；③采用水洗后产品需要通过干燥塔进行干燥，增加设备成本以及处理成本；④水洗工艺除带走大部分的杂质(甲醇、甘油等)，也同时带走部分的甲酯，令产出率降低。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种直接利用分子蒸馏技术生产生物柴油的方法，其可生产出纯度达98％以上，符合欧州排放III标准的生物柴油，同时省略水洗工艺，解决了工业的废水问题。
本发明是这样实现上述目的的一种利用分子蒸馏技术生产生物柴油的方法，其特征在于包括以下步骤①以植物油或动物油之一或混合物为原料，进行酯化反应；②把酯化反应产物进行分子蒸馏处理，制得生物柴油。
所述步骤②中，酯化反应产物进行的分子蒸馏处理至少包括两级前级处理温度为60-250℃，真空度为5000-10Pa，脱气并分离出甘油和甲醇或乙醇；后级处理温度为100-280℃，真空度为50-1Pa，分离出甲酯或乙酯。
所述步骤②中，酯化反应产物进行的分子蒸馏处理包括三级第一级处理控制温度为80-150℃，真空度为1000-100Pa，分离出甲醇或乙醇；第二级处理控制温度为120-250℃，真空度为100-10Pa，分离出甘油；第三级处理控制温度为180-280℃，真空度为50-1Pa，分离出甲酯或乙酯。
所述步骤②中第一级处理前，先进行脱气处理，处理温度为60-100℃，真空度为5000-1000Pa。
所述步骤①中，植物油或动物油原料与甲醇或乙醇进行酯化反应，其反应产物主要包括甲酯或乙酯、甘油、甲醇或乙醇。
本发明采用了分子蒸馏(短程蒸馏)技术，实现和完成生物柴油(甲酯或乙酯)的提纯和精制工艺，提纯的生物柴油纯度比现有的方法纯度高(可达到98％以上)，从而生产出符合国际标准的达标生物柴油，同时省略了水洗及干燥过程，工艺流程简单，没有废水污染，节省水处理费用。
图1是本发明的工艺流程框图；图2是本发明的生产示意图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明是一种利用分子蒸馏技术生产生物柴油的方法，主要工艺步骤为原料→反应后中间产物→分子蒸馏(短程蒸馏)→终产品(生物柴油)以及副产品(甘油、甲醇或乙醇)。
首先，是以植物油或动物油之一或混合物为原料制备粗生物柴油。植物油可采用椰子油、棕榈油、菜籽油、小桐子油(麻枫树)、大豆油或花生油等等，动物油可采用猪油、牛油、禽畜油或鱼油等，在此不一一列举。
目前制备生物柴油主要包括以下几种方法稀释、热解、微乳化、酶转化、超临界以及酯交换。其中，稀释和微乳化是通过降低植物油或动物油黏度来达到生物柴油的黏度要求的，而热解、酶转化、超临界以及酯交换均是通过反应来形成脂肪酸甲酯或乙酯来增加流动性和降低粘度的。由于酶转化和超临界等技术的生产成本较高，而酯交换技术的生产成本是目前生产脂肪酸甲酯或乙酯中最低的，因此成为目前最主要的方法。酯交换是利用甲醇或乙醇，将三羧酸甘油酯中的甘油基取代下来，形成长链脂肪酸甲酯，增加流动性和降低粘度，使之适合作为燃料使用。该反应可在温度很低、常压下进行，反应条件温和，易于控制，同时可加入催化剂缩短反应周期，提高产率。将植物油或动物油与甲醇(或乙醇)进行酯化反应(或酯交换反应)，其反应后中间产物含有甲酯(或乙酯)、甘油(丙三醇)、过量的甲醇(或乙醇)和小量杂质。其反应方程式如下 在进行上述酯化反应后，把酯化反应产物直接进行分子蒸馏处理，蒸馏分离温度在60℃-280℃，蒸馏分离真空度在5000Pa——1Pa，最后蒸馏釜底液为未酯化的维E、植物甾醇、脂类、杂质等。
该分子蒸馏处理通过不同温度配合不同真空度，即可分离出所需的产物，其中至少包括两级前级处理温度为60-250℃，真空度为5000-10Pa，脱气并分离出甘油和甲醇或乙醇；后级处理温度为100-280℃，真空度为50-1Pa，分离出甲酯或乙酯。较好的，酯化反应产物进行的分子蒸馏处理包括三级第一级处理控制温度为80-150℃，真空度为1000-100Pa，分离出甲醇或乙醇；第二级处理控制温度为120-250℃，真空度为100-10Pa，分离出甘油；第三级处理控制温度为180-280℃，真空度为50-1Pa，分离出甲酯或乙酯，采用这种工艺在得到高纯度生物柴油同时，也得到了高纯度甘油。最好的，在进行第一级处理前先进行脱气处理，处理温度为60-100℃，真空度为5000-1000Pa。
实施例1采用椰子油与甲醇进行酯化反应，如图2所示，反应后中间产物进入缓冲罐1，然后进入脱气柱2脱气处理温度为60℃，真空度为5000Pa；脱气后产物进入第一级分子蒸馏塔3分离酯化反应剩余的甲醇，温度为80℃，真空度为1000Pa；接着进入第二级分子蒸馏塔4分离甘油，温度为120℃，真空度为100Pa；最后进入第三级分子蒸馏塔5将甲酯分离出来，温度为180℃，真空度为50Pa，剩余杂质排出。
实施例2采用牛油与乙醇进行酯化反应，如图2所示，反应后中间产物进入缓冲罐1，然后进入脱气柱2脱气处理温度为100℃，真空度为1000Pa；脱气后产物进入第一级分子蒸馏塔3分离酯化反应剩余的乙醇，温度为150℃，真空度为100Pa；接着进入第二级分子蒸馏塔4分离甘油，温度为250℃，真空度为10Pa；最后进入第三级分子蒸馏塔5将乙酯分离出来，温度为280℃，真空度为1Pa，剩余杂质排出。
实施例3采用菜籽油与甲醇进行酯化反应，如图2所示，反应后中间产物进入缓冲罐1，然后进入脱气柱2脱气处理温度为80℃，真空度为3000Pa；脱气后产物进入第一级分子蒸馏塔3分离酯化反应剩余的甲醇，温度为110℃，真空度为500Pa；接着进入第二级分子蒸馏塔4分离甘油，温度为180℃，真空度为50Pa；最后进入第三级分子蒸馏塔5将甲酯分离出来，温度为230℃，真空度为25Pa，剩余杂质排出。
实施例4采用鱼油与甲醇进行酯化反应，反应后中间产物进入缓冲罐，然后进入第一级分子蒸馏塔，进行脱气并分离甲醇和甘油，温度为150℃，真空度为100Pa；最后进入第二级分子蒸馏塔将甲酯分离出来，温度为250℃，真空度为1Pa，剩余杂质排出。
权利要求
1.一种直接利用分子蒸馏技术生产生物柴油的方法，其特征在于包括以下步骤①以植物油或动物油之一或混合物为原料，进行酯化反应；②把酯化反应产物进行分子蒸馏处理，制得生物柴油。
2.根据权利要求1所述的直接利用分子蒸馏技术生产生物柴油的方法，其特征在于所述步骤②中，酯化反应产物进行的分子蒸馏处理至少包括两级前级处理温度为60-250℃，真空度为5000-10Pa，脱气并分离出甘油和甲醇或乙醇；后级处理温度为100-280℃，真空度为50-1Pa，分离出甲酯或乙酯。
3.根据权利要求1所述的直接利用分子蒸馏技术生产生物柴油的方法，其特征在于所述步骤②中，酯化反应产物进行的分子蒸馏处理包括三级第一级处理控制温度为80-150℃，真空度为1000-100Pa，分离出甲醇或乙醇；第二级处理控制温度为120-250℃，真空度为100-10Pa，分离出甘油；第三级处理控制温度为180-280℃，真空度为50-1Pa，分离出甲酯或乙酯。
4.根据权利要求3所述的直接利用分子蒸馏技术生产生物柴油的方法，其特征在于所述步骤②中第一级处理前，先进行脱气处理，处理温度为60-100℃，真空度为5000-1000Pa。
5.根据权利要求1所述的直接利用分子蒸馏技术生产生物柴油的方法，其特征在于所述步骤①中，植物油或动物油原料与甲醇或乙醇进行酯化反应，其反应产物主要包括甲酯或乙酯、甘油、甲醇或乙醇。
6.根据权利要求1所述的直接利用分子蒸馏技术生产生物柴油的方法，其特征在于所述的植物油为椰子油、棕榈油、菜籽油、小桐子油、大豆油或花生油。
7.根据权利要求1所述的直接利用分子蒸馏技术生产生物柴油的方法，其特征在于所述的动物油为猪油、牛油、禽畜油或鱼油。
8.根据权利要求1所述的直接利用分子蒸馏技术生产生物柴油的方法，其特征在于所述步骤①中的酯化反应以热解、酶转化或超临界方法代替。
全文摘要
本发明公开了一种利用分子蒸馏技术生产生物柴油的方法，其以植物油或动物油为原料进行酯化反应，然后把酯化反应产物进行分子蒸馏处理，制得生物柴油。本发明采用了分子蒸馏(短程蒸馏)技术，实现和完成生物柴油(甲酯或乙酯)的提纯和精制工艺，提纯的生物柴油纯度比现有的方法纯度高(可达到98％以上)，从而生产出符合国际标准的达标生物柴油，同时省略了水洗及干燥过程，工艺流程简单，没有废水污染，节省水处理费用。
文档编号C10G3/00GK1869162SQ20061003615
公开日2006年11月29日 申请日期2006年6月29日 优先权日2006年6月29日
发明者朱宝璋, 杨婉珍, 黄少烈 申请人:华南理工大学, 朱宝璋