地沟油制备生物柴油

摘要：研究了由地沟油制备生物柴油的工艺，通过正交试验得到地沟油预酯化反应的最佳条件是：浓硫酸用量为2%、甲醇用量为16%、反应温度75℃、反应时间4h；地沟油酯交换反应的最优工艺条件是：甲醇20%、KOH用量1%、反应温度65℃、反应时间2h，且制备所得的生物柴油达到国家生物柴油标准要求。
关键词：地沟油；预酯化；酯交换；生物柴油
中图分类号：TS224文献标识码：B文章编号：1672-5026(2008)01-0022–03
生物柴油是优质的石油、柴油替代品。目前，以化学法生产生物柴油的技术已趋成熟，但是以植物油脂为原料制造的生物柴油价格偏高，主要是由于原料成本较高，限制了推广。采用廉价的废油料包括食用油加工过程中的下脚料、泔脚油、餐饮废油或地沟油、榨油废渣、粮食储备的陈化油、废猪油、植物废物等为原料，可以使原料成本大大降低，价格更有竞争力[1]。而用这类原料生产生物柴油，酸值是一个急需控制的因素。以地沟油为原料制备生物柴油，先通过预酯化把地沟油酸值降低到2±1mgKOH/g，再进行酯交换制备生物柴油，通过试验优化得到地沟油制备生物柴油的的最佳工艺条件。
1试验部分
1.1试验原理
原料为待预处理的地沟油油脂、脂肪酸等的混合物。本试验采用两步法工艺[2，3]，即先用甲醇在硫酸催化剂的作用下把脂肪酸转化为脂肪酸甲酯，再通过甲醇在KOH催化下将地沟油中的脂肪酸甘油酯的甘油基取代下来，形成短链脂肪酸甲酯和甘油，以达到减短链长度，提高流动性的目的[4]。酯化与酯交换反应的机理可以用以下反应方程式表示：

1.2试验材料
地沟油，酸值7417mgKOH/g油；甲醇、浓硫酸、KOH、乙醇、乙醚等，均为分析纯。
2试验方法
试验利用地沟油与甲醇发生酯交换反应，采用两步法工艺制备生物柴油，试验工艺流程如下[5，6]：

图1地沟油制备生物柴油工艺流程
2.1预酯化反应
向三口烧瓶中加入200g地沟油，然后加入一定量的甲醇和浓硫酸，在设定温度下反应一定时间[5]。反应结束后，倒入分液漏斗中静置分层30min，分离，用60℃的水洗至中性，测酸值待用。
2.2酯交换反应
取上述进行预酯化反应的地沟油和甲醇，在一定温度下反应。反应完毕后，在分液漏斗中沉降4h，可以得到上层的粗生物柴油和下层的粗甘油。将上层生物柴油蒸馏多余甲醇后，加入白土脱色，即得到精制生物柴油。
3结果与讨论
3.1地沟油预酯化反应正交试验
地沟油预酯化反应时，影响该原料酸值的因素主要有浓硫酸用量、甲醇用量、反应温度、反应时间等。以地沟油的酸值为考察指标，采用正交试验的方法优化地沟油预酯化反应条件。正交试验因素水平及结果见表1、表2。
表1地沟油预酯化反应正交试验因素及水平

表2地沟油预酯化反应正交试验结果