一种四氯化钛催化高酸值废弃油脂制备生物柴油工艺方法

目前，石油储量不断减少，能源需求持续增长，以及石化燃料燃烧所带来的环境污染日益恶化和温室效应的加剧，使得开发新的、对环境无害的、非石油类的可再生能源成为未来能源发展的必然趋势。最近，可再生的清洁能源——生物柴油受到了人们的广泛关注。生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮废油等为原料油通过酯交换工艺制成的高级脂肪酸甲酯或乙酯，可代替柴油作为燃料。生物柴油因其环境污染物质释放量少、对环境污染小、使用安全、使用范围广以及可进行生物降解而应运而生，成为当今国际新能源开发的热点。它具有高十六烷值、无硫和无芳香烃化合物的优越特性，可被生物降解，无毒，对环境无害，且闪点较石化柴油高，更有利于安全运输和储存。使用生物柴油时无需对现有柴油机进行结构改进，因此生物柴油正受到前所未有的关注。生物柴油的研究和应用对于应对石油危机、提高燃料安全、为石油资源枯竭后燃料品种的过渡等具有重要意义。目前在欧洲、美国、亚洲的一些国家和地区已开始建立商品化的生物柴油生产基地，并把生物柴油作为代用燃料广泛使用。生物柴油使用最多的是欧洲，份额已占到成品油市场的5％。欧盟为了履行“京都议定书”中减轻地球温室效应的承诺，大力发展生物柴油；对生物柴油采取差别税收刺激、菜籽油原料生产补贴等措施，提高了生物柴油对石油柴油价格上的竞争力。2003年，欧盟共生产出270×104吨生物柴油。美国为了扩大大豆的销售和保护环境，十多年来一直致力于使用大豆油为原料发展生物柴油产业。2002年，美国参议院提出包括生物柴油在内的能源减税计划，生物柴油享受与乙醇燃料同样的减税政策；要求所有军队机构和联邦政府车队、州政府车队以及一些城市公交车使用生物柴油。因此，生物柴油是一种前景非常广阔的环境友好型产品。开发和研究这一绿色环保型燃料，以替代将枯竭的石油能源已迫在眉睫，它是开发新能源的有效途径之一。我国“十一五发展纲要”已明确提出发展各种石油替代品，并将发展生物液体燃料确定为新兴产业发展方向，加快我国生物柴油的研发和应用是新时期赋予我们千载难逢的发展机遇。发展生物柴油产业在我国具有巨大的潜力，在保障石油安全、保护生态环境、促进农业和制造业发展、提高农民收入等方面都具有相当重要的作用。但是，目前我国食用油缺口仍然很大，仅2003年上半年就进口170万吨，仍然是食用油进口大国，植物油直接用于生产生物柴油从经济角度考虑显然是行不通的。因此，在我国开发生物柴油只能考虑采用没有精炼价值的毛油、酸化油及餐饮业回收的废弃油脂。据资料显示，北京市内的饭馆一天就可以产生废油脂20吨(年产7000多吨)；南京市现有饮食、食品加工和屠宰企业1万多家，每天排放数百吨污水，其中一年产生近5000吨废油脂。由于每年产生这么多的废油无法利用，不仅造成了巨大的污染，而且近几年不断出现一些“毒油”事件。因此有效地利用废弃油脂生产生物柴油，也可以避免废弃油脂再次进入食用油市场危害人们的身体健康，是一件利国利民的事情。目前生物柴油主要是用化学法生产，即用动物和植物油脂和过量的甲醇或乙醇等低碳醇在酸性或者碱性催化剂催化下进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。过量的甲醇或乙醇在生产过程中可循环使用，生产设备与一般制油设备相同，生产过程中可产生10％左右的副产品甘油。酸催化对于原料要求不高，适合催化高酸值废油生产生物柴油。但是使用硫酸作为催化剂，其催化效率低(副反应多、反应时间一般超过10小时)，催化剂用量较大并且所得产品颜色深，同时需要使用耐酸腐蚀的反应设备，提高了生产成本。传统的碱催化方法(使用NaOH，或CH3Na等)具有效率高、对设备要求低的优点，但是这种工艺对原料要求较高，游离脂肪酸和水含量较高的废弃油脂不能直接使用这种工艺。酸碱两步法可以解决这一问题，但是其工艺太复杂，必然会大大提高生物柴油的生产成本。

华炬新产品研究所技术咨询委员会科研人员现推荐一项一种四氯化钛催化高酸值废弃油脂制备生物柴油工艺方法，该技术与其它制备生物柴油的方法相比，具有以下优点：1、该技术采用路易斯酸催化剂在常压下同时催化游离脂肪酸的酯化反应和脂肪酸三甘油酯的酯交换反应，生产工艺简单，污染较小，反应过程中和后处理过程中基本没有皂化现象的发生，产品收率高、质量好。2、催化剂四氯化钛为液体，且溶于醇，反应过程中与油溶解性较好，对废弃油脂的催化效果好。催化剂四氯化钛是路易斯酸，腐蚀性较小。而且四氯化钛遇水立即水解产生沉淀，所以后处理时，通过加入水洗涤几乎可以除去所有的钛。所得的生物柴油产品基本不含金属离子钛。3、该技术原料来源广泛，生产工艺简单，反应条件温和，能耗低，产品收率高，后处理简单，而且反应过程及后处理中基本无皂化物生成。使工业化的实现更加可能，具有很高的工业价值。4、该技术中使用的过量的小分子醇可以在反应结束时纯化回收循环利用，分离出来的粗甘油通过精制可以得到工业级甘油用于其他的工业生产(如纺织、造纸、油漆等行业)。5、该技术解决了废弃油脂因没有得到充分、有效的利用而对环境造成的污染问题，避免了废弃油脂再次进入食用油市场危害人们的身体健康，为废弃油脂的回收再利用提供了一条新的途径，现将该一种四氯化钛催化高酸值废弃油脂制备生物柴油工艺方法及技术方案实施例介绍如下供研究交流参考：（371541  721653）

该项目由华炬新产品研究所技术咨询委员会多位专家根据目前国内该领域最新技术推荐的新技术、新产品、新工艺，包括技术工艺、技术创新、技术配方、方法步骤及实例等方面的推荐，供同仁参考交流，鉴于技术配方的特殊性不接受退款，请根据需要斟酌后支付，谢谢。