廢棄油脂制備生物柴油的工藝研究.pdf

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1、中國(guó)糧油學(xué)會(huì)油脂分會(huì)第十六屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文選集31廢棄油脂制備生物柴油的工藝研究馮貞史宣明張?bào)P劉建(國(guó)家糧食儲(chǔ)備局西安油脂科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，陜西西安，710082)摘要：用廢棄油脂制備生物柴油，不僅可以產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益，還具有良好的社會(huì)效益和生態(tài)效益。本文以廢棄油脂成分組成最復(fù)雜的地溝油為例進(jìn)行研究，主要研究地溝油的除雜、除水、脫膠和兩步酯化的優(yōu)化條件。酯交換后先ee和后水洗，避免了皂化層的產(chǎn)生，采用專有技術(shù)降低產(chǎn)品的酸價(jià)。該項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)行了中試和小規(guī)模生產(chǎn)，得到的產(chǎn)品經(jīng)檢測(cè)，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T20828—2007。關(guān)鍵詞：廢

2、棄油脂：生物柴油生物柴油是以各種動(dòng)植物油脂為原料制成的液體燃料，主要成分為脂肪酸甲酯，具有安全、環(huán)保、清潔等優(yōu)點(diǎn)，是優(yōu)質(zhì)的礦物柴油代用品。根據(jù)目前我國(guó)生物柴油的發(fā)展情況．原料成本太高已成為阻礙生物柴油推廣使用的重要問題。要從總體上降低生產(chǎn)成本，使生物柴油在我國(guó)能源轉(zhuǎn)變中發(fā)揮更大的作用，只有實(shí)現(xiàn)資源綜合利用，尋找適合我國(guó)的原料。我國(guó)現(xiàn)有油料作物年產(chǎn)油脂在1000萬(wàn)t左右，尚不足以滿足國(guó)內(nèi)食用油消費(fèi)市場(chǎng)需求【”。因此，以食用油脂為原料制取生物柴油是不現(xiàn)實(shí)的，不符合我國(guó)的實(shí)際情況。我國(guó)每年產(chǎn)生的大量的餐飲廢油及植物油廠的精煉副產(chǎn)物

3、，如脫臭餾出物、皂腳等。美國(guó)IdahoNationalE&Elaboratory進(jìn)行過(guò)煎炸油生產(chǎn)生物柴油的試驗(yàn)【2]，香港巴士燃用利用回收餐飲廢油生產(chǎn)的生物柴油，國(guó)內(nèi)也有很多企業(yè)利用回收廢油生產(chǎn)生物柴油[31，通過(guò)用這些作原料生產(chǎn)生物柴油，能夠創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且還具有深遠(yuǎn)的環(huán)保和國(guó)防意義【4】。1小試研究1．1反應(yīng)原理廢棄油脂含有大量雜質(zhì)和水分，其主要成分為甘油三酯和游離脂肪酸。生物柴油的制備主要是利用其中的甘油三酯和脂肪酸在催化劑的作用下，與甲醇反應(yīng)，生成脂肪酸甲酯的過(guò)程。1．1．1預(yù)酯化該試驗(yàn)的預(yù)酯化過(guò)程是游離脂肪

4、酸與過(guò)量的甲醇在酸性催化劑作用下發(fā)生酯化反應(yīng)．生成脂肪酸甲酯。其反應(yīng)方程式如下：R1COOH+CH30H=RCOOCH3+H201．1．2酯交換該試驗(yàn)的酯交換過(guò)程是甘油三酯和過(guò)量的甲醇在堿性催化劑的作用下發(fā)生醇解反應(yīng)，生成脂肪酸甲酯圈。其反應(yīng)方程式如下：CHzCOORtRlcOOcH3HzOHjCHCOOR2+3CH30H=二=R2COOCH3C．HOHICH2COORR3COOCH3lCH20H23，1-2試驗(yàn)材料與儀器1_2．1材料河北福寬生物油脂有限公司提供地溝油，甲醇，濃硫酸，氫氧化鈉，磷酸，乙醇，乙醚等均為分析純。

5、1．2．2儀器恒溫水浴鍋(科偉HH系列)恒溫水浴鍋(上海亞榮生化儀器廠B一220)；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠RE52CS)；離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠TGL一16C)；電子天平(北京賽多利斯天平有限公司BS210SMax2109)；循環(huán)水多用真空泵(河南太康科教儀器廠SHB—IlI(A)型)；旋片真32論文選集中國(guó)糧油學(xué)會(huì)油脂分會(huì)第十六屆學(xué)術(shù)年會(huì)空泵(浙江黃巖黎明實(shí)業(yè)有限公司ZXZ一2型)；電爐甲酯蒸餾裝置。1．3試驗(yàn)方法1．3．1原料除雜、除水粗地溝油中含有大量的雜質(zhì)和水分，會(huì)影響反應(yīng)的進(jìn)行，需要先除去。將粗泔水油在

6、80℃的水浴中靜置保溫1h，倒出上清液，底部用過(guò)濾的方法除去大部分雜質(zhì)，然后將其置于分液漏斗中靜置分水。1．3．2原料脫膠從餐飲業(yè)回收的廢油含有大量的水分，纖維物質(zhì)，同時(shí)，在烹飪過(guò)程中產(chǎn)生的膠體、色素及碳等可能留在廢油中【3】，因此，在酯化反應(yīng)前，要進(jìn)行脫膠處理。將粗泔水油于燒杯中在電爐上加熱至80℃，加入2‰85％磷酸。攪拌lOmin，再加人10％的80℃熱水，攪拌10～15min，于離心機(jī)中離心分離，棄去下層膠質(zhì)，上清夜于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中脫水干燥至水分含量0．2％以下。1．3．3預(yù)酯化對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的粗泔水油進(jìn)行檢測(cè)．主要根據(jù)

7、酸價(jià)確定預(yù)酯化時(shí)的甲醇和催化劑用量。將甲醇、濃硫酸、原料油于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中反應(yīng)2．5h，進(jìn)行水洗，脫水干燥至水分含量0．2％以下，檢測(cè)酸值，酸值小于2，則進(jìn)入下一步操作。該步反應(yīng)溫度為70+_2。C，使甲醇回流1～2d／s，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的轉(zhuǎn)速為60～70r／min，保證物料充分?jǐn)嚢琛?．3．4酯交換主要根據(jù)原料的酸值確定酯化時(shí)的甲醇和催化劑用量。將甲醇、片堿、原料油于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中反應(yīng)2．5～3h，用濃硫酸中和至中性，進(jìn)行水洗，脫水干燥至水分含量0．2％以下，檢測(cè)酸值，酸值小于3，進(jìn)入下一步操作。該步反應(yīng)溫度為70+2。C，使甲醇

8、回流1～2d／s，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的轉(zhuǎn)速為60～70r／min，保證物料充分?jǐn)嚢琛?．3．5降酸值通過(guò)酯交換得到的粗產(chǎn)品，酸值偏高，經(jīng)高真空蒸餾后往往達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)這個(gè)問題，我們研發(fā)了專有技術(shù)以降低酸值，使高真空蒸餾前粗產(chǎn)品的酸值在1以下，保證得到的產(chǎn)品符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。1．3．6高真空蒸餾將