一种用于制备餐厨废弃油脂基天然酯绝缘油的降酸工艺

技术领域

本发明属于餐厨废弃油脂处理领域，涉及一种餐厨废弃油脂降酸工艺，尤其涉及一种用于制备餐厨废弃油脂基天然酯绝缘油的降酸工艺。

背景技术

餐厨废弃油脂是潲水油、煎炸老油和废弃动植物油的总称。由于目前餐厨废弃油脂没有合理的资源化利用模式，从而导致大量餐厨废弃油脂回流至餐桌，威胁到人民生命安全。餐厨废弃油脂的主要成分是脂肪酸甘油三酯，与植物油类似，在目前我国食用油紧缺的情况下，其是天然酯绝缘油生产原料的理想替代品。以餐厨废弃油脂为原料制备天然酯绝缘油不仅使餐厨废弃油脂变废为宝，正确引导餐厨废弃油脂的资源化利用以保障人民的用油安全，还可以节省资源，并推动天然酯绝缘油产业的发展。

酸值是变压器油中一项重要的质量指标，油中所含酸性物质会使油的导电性增强，降低油的绝缘性能，在运行温度较高时还会促使固体绝缘材料老化和腐蚀，从而缩短变压器使用寿命。所以酸值反映了变压器油的老化程度，有时也作为变压器内部故障判断的依据。酸值的测定多采用GB/T5530-2005《热乙醇法》、IEC62021-3《电位滴定法》。

目前油脂降酸的主要方法是碱炼，碱炼是用碱类来中和油脂中存在的游离脂肪酸，使游离脂肪酸从油中脱除的精炼方法。由于餐厨废弃油脂本身经过高温烹饪影响且混入了数量不一的动物脂肪、盐类等，使其酸值偏高，杂质成分复杂，在碱炼过程中如加碱量不足，导致反应不完全，皂脚凝结不好，分离困难，其酸值也就很难降低；反之，加碱量过多，容易造成乳化现象，导致中性油的损失过大。

CN 106833906 A公开了一种餐厨废弃油脂连续釜式带压酯化降酸工艺。包括以下工艺步骤：(1)高酸价的餐厨废弃油脂经过加热器加热后进入混合器，同时，甲醇与催化剂通过注入罐预先混合后送入混合器；(2)混合后的餐厨废弃油脂被送入第一级高压釜中进行连续反应，反应后，再经过第二级高压釜继续反应，然后，再经过第三级高压釜继续反应；(3)经过三级连续反应的餐厨废弃油脂的酸价低于2，且进一步去分离甲醇和催化剂，使其循环利用。该工艺仅改进了酯化降酸工艺，且该工艺需多个高压釜联用，工艺繁琐且耗能较高。 CN 108913351A公开了一种用于植物绝缘油精炼及植物绝缘油废油回收利用过程中降酸值的方法，所述方法采用的吸附剂为碱性氧化铝，吸附剂添加至植物绝缘油的质量百分比为2％～4％。该方法仅添加碱性吸附剂作为降酸剂，降酸效果有限，且使用后的碱性氧化铝回收难度大，造成该方法的成本较高。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本申请提供一种用于制备餐厨废弃油脂基天然酯绝缘油的降酸工艺，所述工艺可有效避免因餐厨废弃油脂酸值过高直接进行碱炼而产生的乳化现象或因皂脚凝结差达不到降酸效果的现象，最终得到符合标准要求酸值的餐厨废弃油脂基天然酯绝缘油。

为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种用于制备天然酯绝缘油的餐厨废弃油脂降酸工艺，所述工艺包括以下步骤：

(1)真空条件下对餐厨废弃油脂进行加热，依次加入醇以及催化剂，反应后去除催化剂，固液分离后对得到的液体进行蒸馏去除醇，水洗并干燥后得到干燥酯化油；

(2)对步骤(1)所述干燥酯化油的酸值进行测试，当所述酸值＞9mgKOH/g 时重复步骤(1)，当所述酸值≤9mgKOH/g时进行后续步骤；

(3)对步骤(1)所述干燥酯化油进行加热，滴加碱液，反应后升温并静置分层，去除水相，得到一次碱炼油；

(4)对步骤(3)所述一次碱炼油重复至少一次步骤(3)的碱炼工序，得到降酸油。

本发明中，所述工艺采用酯化以及碱炼复配工艺，且在碱炼工序前严格控制得到的所述干燥酯化油的酸值，两种工序协同作用，不仅提高了避免了因餐厨废弃油脂酸值过高直接进行碱炼而产生的乳化现象，同时还避免了因皂脚凝结差达不到降酸效果的现象。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述加热的温度为60～80℃，如62℃、 65℃、68℃、70℃、72℃、75℃或78℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述醇的与所述餐厨废弃油脂的摩尔比为6～8:1，如6.2:1、6.5:1、6.8:1、7:1、7.2:1、7.5:1或7.8:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(1)所述醇包括甲醇、乙醇、正丙醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：甲醇和乙醇的组合、乙醇和正丙醇的组合、正丙醇和异丙醇的组合、异丙醇和甲醇的组合或甲醇、乙醇和异丙醇的组合等，优选为甲醇。

优选地，步骤(1)所述催化剂的加入量为所述餐厨废弃油脂质量的2～3％，如2％、2.1％、2.3％、2.5％、2.8％或3％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(1)所述催化剂为浓硫酸。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述反应的时间为120～180min，如120min、135min、150min、165min、170min、175min或180min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述去除催化剂的方法为向步骤(1) 所述反应后的体系中加入碳酸钡，至无气泡冒出。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述蒸馏的温度为40～60℃，如42℃、 45℃、48℃、50℃、52℃、55℃或58℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(1)所述蒸馏的压力为0.075～0.085MPa，如0.076MPa、0.077 MPa、0.078MPa、0.079MPa、0.080MPa、0.081MPa、0.082MPa、0.083MPa 或0.084MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中，步骤(1)所述洗涤并干燥的具体操作为在分液漏斗中水洗至中性，用无水硫酸钠干燥，抽滤后得到所述干燥酯化油。

作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述加热的温度为40～50℃，如41℃、 42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃或49℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(3)所述碱液的加入量不低于所述干燥酯化油体积的20％，如21％、25％、30％或35％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(3)所述碱液的浓度为0.2～0.3wt％，如0.21wt％、0.22wt％、0.23wt％、0.24wt％、0.25wt％、0.26wt％、0.27wt％、0.28wt％或0.29wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(3)所述碱液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液或碳酸钾溶液中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液的组合、氢氧化钾溶液和碳酸钠溶液的组合、碳酸钠溶液和碳酸钾溶液的组合、碳酸钾溶液和氢氧化钠溶液的组合或氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液的组合等。

优选地，步骤(3)所述反应的时间为3～6h，如3h、3.5h、4h、4.5h、5h、 5.5h或6h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述升温的温度为70～90℃，如72℃、 75℃、78℃、80℃、82℃、85℃或88℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(3)所述静置分层的时间为8～10h，如8.5h、8.5h、8.8h、 9h、9.2h、9.5h或9.8h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(4)后进行步骤(5)对所述降酸油进行精炼得到所述天然酯绝缘油。

作为本发明优选的技术方案，上述用于制备天然酯绝缘油的餐厨废弃油脂降酸工艺包括以下步骤：

(1)真空条件下将餐厨废弃油脂加热至60～80℃，依次加入甲醇以及催化剂浓硫酸，所述醇的与所述餐厨废弃油脂的摩尔比为6～8:1，所述催化剂的加入量为所述餐厨废弃油脂质量的2～3％，反应120～180min后加入碳酸钡去除催化剂，无气泡产生时固液分离，对所述固液分离得到的液体进行蒸馏去除甲醇，蒸馏的温度为40～60℃，压力为0.075～0.085Mpa，水洗并干燥后得到干燥酯化油；

(2)对步骤(1)所述干燥酯化油的酸值进行测试，当所述酸值＞9mgKOH/g 时重复步骤(1)，当所述酸值≤9mgKOH/g时进行后续步骤；

(3)将步骤(1)所述干燥酯化油加热至40～50℃，滴加浓度为0.2～0.3wt％的碱液，碱液的加入量不低于所述干燥酯化油体积的20％，反应3～6h后升温至 70～90℃并静置分层8～10h，去除水相，得到一次碱炼油；

(4)对步骤(3)所述一次碱炼油重复至少一次步骤(3)的碱炼工序，得到降酸油；

(5)对步骤(4)所述降酸油进行精炼得到所述天然酯绝缘油。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明提供一种用于制备天然酯绝缘油的餐厨废弃油脂降酸工艺，所述工艺可有效避免因餐厨废弃油脂酸值过高直接进行碱炼而产生的乳化现象或因皂脚凝结差达不到降酸效果的现象，最终得到符合标准要求酸值的餐厨废弃油脂基天然酯绝缘油；

(2)本发明提供一种用于制备天然酯绝缘油的餐厨废弃油脂降酸工艺，所述工艺不改变餐厨废弃油脂主要成分前提下不仅可简便、有效的降低餐厨废弃油脂的酸值，还可适当降低餐厨废弃油脂的运动粘度并除掉部分色素。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例提供一种用于制备天然酯绝缘油的餐厨废弃油脂降酸工艺，所述工艺包括以下步骤：

(1)真空条件下将餐厨废弃油脂加热至60℃，依次加入甲醇以及催化剂浓硫酸，所述醇的与所述餐厨废弃油脂的摩尔比为6:1，所述催化剂的加入量为所述餐厨废弃油脂质量的2％，反应150min后加入碳酸钡去除催化剂，无气泡产生时固液分离，对所述固液分离得到的液体进行蒸馏去除甲醇，蒸馏的温度为 40℃，压力为0.085Mpa，水洗并干燥后得到干燥酯化油；

(2)对步骤(1)所述干燥酯化油的酸值进行测试，当所述酸值＞9mgKOH/g 时重复步骤(1)，当所述酸值≤9mgKOH/g时进行后续步骤；

(3)将步骤(1)所述干燥酯化油加热至40℃，滴加浓度为0.3wt％的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的加入量为所述干燥酯化油体积的20％，反应3h后升温至70℃并静置分层10h，去除水相，得到一次碱炼油；

(4)对步骤(3)所述一次碱炼油重复一次步骤(3)的碱炼工序，得到降酸油；

(5)对步骤(4)所述降酸油进行精炼得到所述天然酯绝缘油。

实施例2

本实施例提供一种用于制备天然酯绝缘油的餐厨废弃油脂降酸工艺，所述工艺包括以下步骤：

(1)真空条件下将餐厨废弃油脂加热至80℃，依次加入甲醇以及催化剂浓硫酸，所述醇的与所述餐厨废弃油脂的摩尔比为8:1，所述催化剂的加入量为所述餐厨废弃油脂质量的3％，反应180min后加入碳酸钡去除催化剂，无气泡产生时固液分离，对所述固液分离得到的液体进行蒸馏去除甲醇，蒸馏的温度为 60℃，压力为0.075Mpa，水洗并干燥后得到干燥酯化油；

(2)对步骤(1)所述干燥酯化油的酸值进行测试，当所述酸值＞9mgKOH/g 时重复步骤(1)，当所述酸值≤9mgKOH/g时进行后续步骤；

(3)将步骤(1)所述干燥酯化油加热至50℃，滴加浓度为0.2wt％的氢氧化钾溶液，氢氧化钾溶液的加入量为所述干燥酯化油体积的25％，反应6h后升温至90℃并静置分层8h，去除水相，得到一次碱炼油；

(4)对步骤(3)所述一次碱炼油重复三次步骤(3)的碱炼工序，得到降酸油；

(5)对步骤(4)所述降酸油进行精炼得到所述天然酯绝缘油。

实施例3

本实施例提供一种用于制备天然酯绝缘油的餐厨废弃油脂降酸工艺，所述工艺包括以下步骤：

(1)真空条件下将餐厨废弃油脂加热至65℃，依次加入甲醇以及催化剂浓硫酸，所述醇的与所述餐厨废弃油脂的摩尔比为6.5:1，所述催化剂的加入量为所述餐厨废弃油脂质量的2.5％，反应180min后加入碳酸钡去除催化剂，无气泡产生时固液分离，对所述固液分离得到的液体进行蒸馏去除甲醇，蒸馏的温度为45℃，压力为0.080Mpa，水洗并干燥后得到干燥酯化油；

(2)对步骤(1)所述干燥酯化油的酸值进行测试，当所述酸值＞9mgKOH/g 时重复步骤(1)，当所述酸值≤9mgKOH/g时进行后续步骤；

(3)将步骤(1)所述干燥酯化油加热至45℃，滴加浓度为0.25wt％的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的加入量为所述干燥酯化油体积的30％，反应5h 后升温至75℃并静置分层8.5h，去除水相，得到一次碱炼油；

(4)对步骤(3)所述一次碱炼油重复两次步骤(3)的碱炼工序，得到降酸油；

(5)对步骤(4)所述降酸油进行精炼得到所述天然酯绝缘油。

实施例4

本实施例提供一种用于制备天然酯绝缘油的餐厨废弃油脂降酸工艺，所述工艺包括以下步骤：

(1)真空条件下将餐厨废弃油脂加热至75℃，依次加入甲醇以及催化剂浓硫酸，所述醇的与所述餐厨废弃油脂的摩尔比为7.5:1，所述催化剂的加入量为所述餐厨废弃油脂质量的3.5％，反应160min后加入碳酸钡去除催化剂，无气泡产生时固液分离，对所述固液分离得到的液体进行蒸馏去除甲醇，蒸馏的温度为45℃，压力为0.080Mpa，水洗并干燥后得到干燥酯化油；

(2)对步骤(1)所述干燥酯化油的酸值进行测试，当所述酸值＞9mgKOH/g 时重复步骤(1)，当所述酸值≤9mgKOH/g时进行后续步骤；

(3)将步骤(1)所述干燥酯化油加热至55℃，滴加浓度为0.25wt％的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的加入量为所述干燥酯化油体积的20％，反应6h 后升温至95℃并静置分层9.5h，去除水相，得到一次碱炼油；

(4)对步骤(3)所述一次碱炼油重复两次步骤(3)的碱炼工序，得到降酸油；

(5)对步骤(4)所述降酸油进行精炼得到所述天然酯绝缘油。

实施例5

本实施例提供一种用于制备天然酯绝缘油的餐厨废弃油脂降酸工艺，所述工艺包括以下步骤：

(1)真空条件下将餐厨废弃油脂加热至70℃，依次加入甲醇以及催化剂浓硫酸，所述醇的与所述餐厨废弃油脂的摩尔比为7:1，所述催化剂的加入量为所述餐厨废弃油脂质量的2％，反应150min后加入碳酸钡去除催化剂，无气泡产生时固液分离，对所述固液分离得到的液体进行蒸馏去除甲醇，蒸馏的温度为40℃，压力为0.085Mpa，水洗并干燥后得到干燥酯化油；

(2)对步骤(1)所述干燥酯化油的酸值进行测试，当所述酸值＞9mgKOH/g 时重复步骤(1)，当所述酸值≤9mgKOH/g时进行后续步骤；

(3)将步骤(1)所述干燥酯化油加热至55℃，滴加浓度为0.25wt％的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的加入量为所述干燥酯化油体积的20％，反应6h 后升温至80℃并静置分层9h，去除水相，得到一次碱炼油；

(4)对步骤(3)所述一次碱炼油重复两次步骤(3)的碱炼工序，得到降酸油；

(5)对步骤(4)所述降酸油进行精炼得到所述天然酯绝缘油。

对比例1

本对比例除了步骤(2)酸值测试后在所述干燥酯化油酸值大于＞9 mgKOH/g的情况下直接进行步骤(3)，其他条件均与实施例1相同。

对比例2

本对比例除了不进行步骤(3)以及步骤(4)直接使用干燥酯化油进行精炼制备天然酯绝缘油外，其他条件均与实施例1相同。

对实施例1-5以及对比例1和2制备得到的降酸油的酸值以及运动粘度进行测试，其结果如表1所示。

所述降酸油酸值参照GB/T 5530-2005的测试方法；运动粘度参照GB/T 265 -1988的测试方法。

表1

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。