一种利用废弃油脂制备生物柴油的方法

本发明涉及油脂化工，尤其涉及一种利用废弃油脂制备生物柴油的方法。

背景技术：

1、生物柴油是指植物油、动物油、废弃油脂或微生物油脂与甲醇或乙醇经酯转化而形成的脂肪酸甲酯或乙酯。生物柴油是典型的“绿色能源”，具有环保性能好、发动机启动性能好、燃料性能好，原料来源广泛、可再生等特性。大力发展生物柴油对经济可持续发展、推进能源替代、减轻环境压力、控制城市大气污染具有重要的战略意义。

2、废弃油脂是现行生物柴油企业的重要原料之一，但原料中含有大量的游离脂肪酸，必须进行降酸处理，再利用碱性催化剂催化酯交换反应得到生物柴油。当前，以废弃油脂为原料，生物柴油工业生产过程中普遍采用浓h2so4催化酯化法结合koh(或naoh)催化酯交换法，该方法存在着硫酸废水、设备腐蚀严重、降酸不彻底、生物柴油产品得率低等共性问题。

3、如中国专利申请号202210153980.3的一种利用废弃油脂制备生物柴油的方法，公开了一种利用废弃油脂制备生物柴油的方法，方法包括如下步骤：原料废弃油脂经低温甘油酯化反应、酯交换反应、脱醇、甘油沉降、甲酯精馏得到bd100生物柴油；其中低温甘油酯化反应工序与酯交换反应工序均采用复合锌催化剂，复合锌催化剂可直接通过沉降分离进行回收；其中，所述复合锌催化剂是以含锌化合物、脂肪酸和甘油为反应原料，经反应后过滤得到。该发明基于锌的酸碱同源活性中心，实现甘油酯化与酯交换反应过程的一体化催化，具有原料要求低、适用范围广、产品收率高、甘油回收容易、无固废产生、催化剂可循环且可再生回用等特点，适合工业化生产。采用该发明的方法，能经济、绿色、高效、稳定地生产bd100生物柴油。

4、上述方案在制备生物柴油的过程中，存在积碳的生成，积碳的生成会堆积在催化剂的表面，降低催化剂的催化活性，增加生产成本，降低生产效率。

技术实现思路

1、本申请实施例通过提供一种利用废弃油脂制备生物柴油的方法，解决了现有技术中生物柴油制备过程中积碳的生成会堆积在催化剂的表面，降低催化剂的催化活性，增加生产成本，降低生产效率的问题，实现了对积碳的清理，提高了催化剂的催化活性和催化效率，延长了催化剂的使用寿命。

2、本申请实施例提供了一种利用废弃油脂制备生物柴油的方法，具体包括以下步骤：

3、s1、使用活性炭作为载体制备复合锌催化剂；

4、s11、对活性炭进行洗涤、干燥，获得预处理活性炭；

5、s12、采用浸渍法将硝酸锌溶液均匀的涂覆在活性炭载体上，在室温下静置后干燥，获得负载硝酸锌的活性炭；

6、s13、将负载硝酸锌的活性炭进行高温煅烧，获得活性炭负载的氧化锌；

7、s14、将活性炭负载的氧化锌与脂肪酸和甘油混合均匀，反应后过滤，得到活性炭负载复合锌催化剂；

8、s2、生物柴油的制备；

9、将废弃油脂依次经低温甘油酯化反应、酯交换反应、脱醇、甘油沉降、甲酯精馏的工序得到bd100生物柴油。

10、进一步的，步骤s11中，活性炭的孔径为2-100nm；

11、步骤s12中硝酸锌溶液的浓度为0.1-0.5mol/l；静置时间为2-4h；

12、步骤s13中煅烧温度为300℃-600℃。

13、进一步的，步骤s14中脂肪酸是月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸、油酸中的一种或两种以上混合物，甘油与脂肪酸的摩尔比为0.8-2:1，氧化锌的质量为脂肪酸质量的1％-3％，反应温度为140-200℃，反应时间为1-4h。

14、进一步的，步骤s2中低温甘油酯化反应工序的过程是，原料废弃油脂和甘油在活性炭负载复合锌催化剂的催化作用下反应，甘油用量为油重的10-20％，催化剂用量为油重的0.3-2％，反应温度为150-200℃，反应时间为2-4h，反应后料液直接进入下一步工序；

15、酯交换反应工序的过程是，将低温甘油酯化反应工序反应后的料液冷却后，加入甲醇继续反应。

16、进一步的，低温甘油酯化反应和酯交换反应在反应罐中进行。

17、进一步的，将步骤s11的预处理活性炭，置于密封容器中，向容器中注入惰性气体至一定压力后保持一定时间；在充气完成后，迅速将活性炭从容器中取出并进行封闭处理，得到含气活性炭。

18、进一步的，所述的惰性气体为氮气，压力为1.1-1.5atm，保持的时间为6-12h。

19、进一步的，在反应罐的纵向设置温度梯度，使含气活性炭复合锌催化剂在该反应罐中上下移动。

20、进一步的，所述的反应罐上部的温度为160-200℃，中部为100-140℃，下部温度为60-80℃。

21、进一步的，含气活性炭复合锌催化剂还放入活性炭块的管体内，每个活性炭块包括若干管体。

22、本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

23、其一、使用活性炭负载的氧化锌，由于活性炭载体具有极高的比表面积和大量的孔隙结构，能够高效地吸附和分散积碳颗粒，减少积碳在催化剂表面的直接沉积，保持催化剂的催化活性；相比于其他载体负载的氧化锌催化剂，活性炭负载的催化剂具有优秀的抗积碳性能，其表面积碳量极低，催化剂活性位点得到有效保护，催化效率能够长期保持稳定，延长了催化剂的使用寿命，降低了生产成本；活性炭载体不仅能够有效吸纳积碳，还能通过其孔隙结构促进反应物分子的扩散和接触，使反应更加充分，从而进一步提高催化反应的效率。

24、其二、氮气充分渗透到活性炭的孔隙中，含气活性炭负载复合锌催化剂在参与甘油酯化反应与酯交换反应时，随着温度升高和压力条件的变化，含气活性炭孔隙中的气体开始膨胀并逸出，由于载体孔隙内原本就存在正压，这种膨胀效应会增加孔隙附近的局部压力，推动孔隙内液体流动，形成一种“微喷射”效果，能够将附近的积碳前驱体或已形成的微小积碳颗粒吸入孔隙中，进一步增加活性炭对积碳的吸纳能力，同时，含气活性炭孔隙中的气体膨胀能够促进催化剂表面液体流动，促进反应物分子充分接触催化剂的活性位点，提高催化效果。

25、其三、随着温度梯度的变化，气体膨胀形成的“微喷射”效应会在催化剂孔隙内产生物理冲刷作用，这种冲刷作用能够将附着在催化剂表面和孔隙内的积碳颗粒冲刷下来，减少积碳的积累；高温区域的热解作用与“微喷射”效应相结合，可以进一步提高积碳的热解效率，高温促进积碳分子的热解，而“微喷射”效应则加速了热解产物的扩散和排出，两者共同作用，进一步提升了积碳的清理效果。

26、其四、将含气活性炭复合锌催化剂放入活性炭块的管体内，通过含气活性炭复合锌催化剂的上下移动和“微喷射”效应，进一步利用活性炭块的高比表面积和孔隙结构，增加对积碳的吸附和分散，进一步提高对积碳的吸纳和清理能力，保持催化剂的催化活性和稳定性，从而进一步提高生物柴油的生产效率和提高生物柴油的质量。

技术特征：

1.一种利用废弃油脂制备生物柴油的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的利用废弃油脂制备生物柴油的方法，其特征在于，步骤s11中，活性炭的孔径为2-100nm；

3.如权利要求1所述的利用废弃油脂制备生物柴油的方法，其特征在于，步骤s14中脂肪酸是月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸、油酸中的一种或两种以上混合物，甘油与脂肪酸的摩尔比为0.8-2:1，氧化锌的质量为脂肪酸质量的1％-3％，反应温度为140-200℃，反应时间为1-4h。

4.如权利要求1所述的利用废弃油脂制备生物柴油的方法，其特征在于，步骤s2中低温甘油酯化反应工序的过程是，原料废弃油脂和甘油在活性炭负载复合锌催化剂的催化作用下反应，甘油用量为油重的10-20％，催化剂用量为油重的0.3-2％，反应温度为150-200℃，反应时间为2-4h，反应后料液直接进入下一步工序；

5.如权利要求1所述的利用废弃油脂制备生物柴油的方法，其特征在于，低温甘油酯化反应和酯交换反应在反应罐中进行。

6.如权利要求1所述的利用废弃油脂制备生物柴油的方法，其特征在于，将步骤s11的预处理活性炭，置于密封容器中，向容器中注入惰性气体至一定压力后保持一定时间；在充气完成后，迅速将活性炭从容器中取出并进行封闭处理，得到含气活性炭。

7.如权利要求6所述的利用废弃油脂制备生物柴油的方法，其特征在于，所述的惰性气体为氮气，压力为1.1-1.5atm，保持的时间为6-12h。

8.如权利要求6所述的利用废弃油脂制备生物柴油的方法，其特征在于，在反应罐的纵向设置温度梯度，使含气活性炭复合锌催化剂在该反应罐中上下移动。

9.如权利要求8所述的利用废弃油脂制备生物柴油的方法，其特征在于，所述的反应罐上部的温度为160-200℃，中部为100-140℃，下部温度为60-80℃。

10.如权利要求8所述的利用废弃油脂制备生物柴油的方法，其特征在于，含气活性炭复合锌催化剂还放入活性炭块的管体内，每个活性炭块包括若干管体。

技术总结本申请公开了一种利用废弃油脂制备生物柴油的方法，涉及油脂化工技术领域，包括以下步骤：S1、使用活性炭作为载体制备复合锌催化剂；S2、生物柴油的制备；将废弃油脂依次经低温甘油酯化反应、酯交换反应、脱醇、甘油沉降、甲酯精馏的工序得到BD100生物柴油；解决了现有技术中生物柴油制备过程中积碳的生成会堆积在催化剂的表面，降低催化剂的催化活性，增加生产成本，降低生产效率的问题，实现了对积碳的清理，提高了催化剂的催化活性和催化效率，延长了催化剂的使用寿命。技术研发人员：朱驯,王靖秋,李笃信,金绍娣受保护的技术使用者：盐城工业职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/12/2