一种用于制备餐厨废弃油脂基天然酯绝缘油的降凝工艺

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凝工艺，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凝工艺。

背景技术

餐厨废弃油脂，俗称泔水，主要包括潲水油和煎炸老油等。目前，餐厨废弃油脂一般先通过简单的除杂、脱水等物理过程获得粗品餐厨废弃油脂，再进一步通过生物、化学等方法生产生物柴油、肥皂、航空燃料及油漆等工业品。虽然这些工业品为餐厨废弃油脂的资源化利用提供了有益的借鉴，但由于这些产品存在利润低、生产成本高等弊端，这就导致餐厨废弃油脂的去向难以控制，餐厨废弃油脂重新回流至餐桌的现象难以杜绝，存在极大的食品安全风险。因此，延长产业链、提高附加值是保证餐厨废弃油脂行业合理资源化利用的关键要素。

天然酯绝缘油来源于天然油料作物，具有环境友好、安全及碳排放低等优 势，将逐步取代不可再生的矿物绝缘油。目前主要应用于高燃点环保变压器、 新能源汽车电池管理系统(BMS)、电抗器等，仅变压器的市场容量就超过5万 吨/年。目前天然酯绝缘油的主要生产原料是菜籽油、大豆油等食用植物油。据 报道，我国食用植物油年产量为950万～980万吨，年消费量为2100万～2200 万吨，我国的食用油60％以上依赖进口。

而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。利用现代生物技术及物理化学法等对餐厨废弃油脂进行深加工和改性制备天然酯绝缘油具有明显的优势。但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，使其性能与植物油存在差异。

绝缘油的凝点或倾点决定了变压器的最低冷态投运温度(LCSET)，绝缘油凝点或倾点偏高，其对应最低冷态投运温度也偏高，将限制其在寒冷地区的使用。与矿物油相比，餐厨废弃油脂的凝点或倾点较高，可以通过添加降凝剂来降低其凝点。

目前油脂降凝使用的降凝剂种类繁多，包括聚α-烯烃、醋酸乙烯酯聚合物、丙烯酸烷基酯聚合物、马来酸酯、富马酸酯聚合物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物以及苯乙烯-马来酸酯共聚物等。而降凝剂结构如降凝剂的长链烷基长度及碳数分布、支化度、分子量与分子量分布以及降凝剂间的协同效应差异等，对不同油品的感受性差异较大，以至于每种降凝油品均具有不同的使用效果。

CN 105219453 A公开了一种公交车用生物柴油及其制备方法，该方法将餐厨废弃油脂生物柴油与矿物0#柴油掺混而成混合柴油中加入降凝剂后，混合均匀而得，降凝剂的用量，按体积百分比计算，降凝剂：混合柴油为5-25％：95-75％；按体积百分比计算混合柴油中餐厨废弃油脂生物柴油的含量为10-50％与矿物0# 柴油的含量为50-90％。使用的降凝剂为甲基丙烯酸异癸酯和甲基丙烯酸异辛酯或甲基丙烯酸异辛酯和乙酰乙酸乙酯。

CN 108865447 A公开了一种金属卟啉催化餐厨废弃油脂合成生物柴油的方法，将餐厨废弃油脂加入处理罐中，加入热水，高速搅拌，静置分层，离心；将离心分离后的油脂加入搅拌器，再加入由聚丙烯酰胺和活性白土组成的处理剂，保温并搅拌过滤分离，得纯餐厨废弃油脂；将纯餐厨废弃油脂、甲醇和催化剂加入反应釜进行酯化反应，离心，静置分层，上层为生物柴油粗品；所述催化剂由金属卟啉和二氧化锰组成；将生物柴油粗品、聚乙烯胺和乙醇进行精馏脱酸处理，再加入降凝剂和表面活性剂，高速混合均匀，即得生物柴油产品。该方法使用的降凝剂为聚乙二醇硬脂酸酯和苯乙烯-马来酰亚胺共聚物。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，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凝工艺，所述工艺不仅可有效的降低餐厨废弃油脂的凝点，同时具有制备工艺流程简单，稳定性好等优点，完全满足工业化生产的技术需求。

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凝工艺，所述工艺包括以下步骤：

(1)将预处理后的餐厨废弃油脂基础油加热，加入降凝剂，在真空条件下搅拌，得到初步降凝餐厨废弃油脂基础油；

其中，所述降凝剂为甲基丙烯酸酯以及醋酸乙烯-富马酸共聚物；

(2)将步骤(1)得到的所述初步降凝餐厨废弃油脂基础油加热，在搅拌下加入水，反应后静置分层，去除下层水溶液得到一次水洗餐厨废弃油脂基础油；

(3)重复步骤(2)的水洗工艺得到二次水洗餐厨废弃油脂基础油；

(4)在真空以及加热条件下对步骤(3)所述二次水洗餐厨废弃油脂基础油进行脱水处理，趁热固液分离得到降凝餐厨废弃油脂基础油。

本发明中，对降凝剂种类的选取与添加量的使用进行严格控制，不但可以有效发挥其自身的降凝特性，而且不同降凝剂之间产生的协同作用能够进一步提高降凝效果。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述预处理包括对餐厨废弃油脂进行脱色、碱炼以及水洗处理得到餐厨废弃油脂基础油。

本发明中，对所述餐厨废弃油脂进行的脱色、脱臭、脱蜡、碱炼以及水洗处理均采用本领域公知的方法，本领域技术人员可以对脱色、脱臭、脱蜡、碱炼以及水洗的条件进行合理选择，在此不再赘述。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)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。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)使用的甲基丙烯酸酯包括甲基丙烯酸异辛酯和/或甲基丙烯酸异癸酯。

优选地，步骤(1)所述甲基丙烯酸酯的加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的0.1～0.75％，如0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％或0.7％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)所述醋酸乙烯-富马酸共聚物的加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的0.1～0.5％，如0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％或0.45 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)所述真空的真空度为20～50mmHg，如25mmHg、30mmHg、35mmHg、40mmHg或45mmHg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)所述搅拌的时间为2～4h，如2h、2.5h、3h、3.5h或 4h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(2)所述加热的温度为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(2)所述水加入时与所述初步降凝餐厨废弃油脂基础油的温度相同。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述反应的时间为2～4h，如2h、 2.5h、3h、3.5h或4h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(2)所述静置分层的时间为4～6h，如4.2h、4.5h、4.8h、5 h、5.2h、5.5h或5.8h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)所述真空的真空度为20～50mmHg，如25mmHg、30mmHg、35mmHg、40mmHg或45mmHg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(4)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。

优选地，步骤(4)所述脱水处理在搅拌下进行，所述搅拌的时间不低于2～4h，如2h、2.5h、3h、3.5h或4h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)进行步骤(5)对所述降凝餐厨废弃油脂基础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凝工艺包括以下步骤：

(1)将预处理后的餐厨废弃油脂基础油加热至40～50℃，加入降凝剂，在真空条件下搅拌2～4h，所述真空的真空度为20～50mmHg，得到初步降凝餐厨废弃油脂基础油；

其中，所述降凝剂为甲基丙烯酸酯以及醋酸乙烯-富马酸共聚物，所述甲基丙烯酸酯的加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的0.1～0.75％，所述醋酸乙烯 -富马酸共聚物的加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的0.1～0.5％；

(2)将步骤(1)得到的所述初步降凝餐厨废弃油脂基础油加热至70～90℃，在搅拌下加入水，反应2～4h后静置分层4～6h，去除下层水溶液得到一次水洗餐厨废弃油脂基础油；

(3)重复步骤(2)的水洗工艺得到二次水洗餐厨废弃油脂基础油；

(4)在真空以及加热条件下对步骤(3)所述二次水洗餐厨废弃油脂基础油进行脱水处理2～4h，所述脱水处理在搅拌下进行，所述真空的真空度为20～50 mmHg，趁热固液分离得到降凝餐厨废弃油脂基础油；

(5)对步骤(4)所述降凝餐厨废弃油脂基础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：

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凝工艺，不仅可有效的降低餐厨废弃油脂的凝点，同时具有制备工艺流程简单，稳定性好等优点，技术优势明显，完全满足工业化生产的技术需求。

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凝工艺，所述工艺包括以下步骤：

(1)将经脱色、碱炼以及水洗处理后的餐厨废弃油脂基础油加热至40℃，加入降凝剂，在真空条件下搅拌4h，所述真空的真空度为20mmHg，得到初步降凝餐厨废弃油脂基础油；

其中，所述降凝剂为甲基丙烯酸异辛酯以及醋酸乙烯-富马酸共聚物，所述甲基丙烯酸异辛酯的加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的0.1％，所述醋酸乙烯-富马酸共聚物的加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的0.5％；

(2)将步骤(1)得到的所述初步降凝餐厨废弃油脂基础油加热至70℃，在搅拌下加入水，反应2h后静置分层4h，去除下层水溶液得到一次水洗餐厨废弃油脂基础油；

(3)重复步骤(2)的水洗工艺得到二次水洗餐厨废弃油脂基础油；

(4)在真空以及加热条件下对步骤(3)所述二次水洗餐厨废弃油脂基础油进行脱水处理2h，所述脱水处理在搅拌下进行，所述真空的真空度为20 mmHg，趁热固液分离得到降凝餐厨废弃油脂基础油；

(5)对步骤(4)所述降凝餐厨废弃油脂基础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凝工艺，所述工艺包括以下步骤：

(1)将经脱色、碱炼以及水洗处理后的餐厨废弃油脂基础油加热至50℃，加入降凝剂，在真空条件下搅拌4h，所述真空的真空度为50mmHg，得到初步降凝餐厨废弃油脂基础油；

其中，所述降凝剂为甲基丙烯酸异辛酯以及醋酸乙烯-富马酸共聚物，所述甲基丙烯酸异辛酯的加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的0.75％，所述醋酸乙烯-富马酸共聚物的加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的0.1％；

(2)将步骤(1)得到的所述初步降凝餐厨废弃油脂基础油加热至90℃，在搅拌下加入水，反应4h后静置分层6h，去除下层水溶液得到一次水洗餐厨废弃油脂基础油；

(3)重复步骤(2)的水洗工艺得到二次水洗餐厨废弃油脂基础油；

(4)在真空以及加热条件下对步骤(3)所述二次水洗餐厨废弃油脂基础油进行脱水处理4h，所述脱水处理在搅拌下进行，所述真空的真空度为50 mmHg，趁热固液分离得到降凝餐厨废弃油脂基础油；

(5)对步骤(4)所述降凝餐厨废弃油脂基础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凝工艺，所述工艺包括以下步骤：

(1)将经脱色、碱炼以及水洗处理后的餐厨废弃油脂基础油加热至45℃，加入降凝剂，在真空条件下搅拌3.5h，所述真空的真空度为30mmHg，得到初步降凝餐厨废弃油脂基础油；

其中，所述降凝剂为甲基丙烯酸异辛酯以及醋酸乙烯-富马酸共聚物，所述甲基丙烯酸异辛酯的加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的0.5％，所述醋酸乙烯-富马酸共聚物的加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的0.3％；

(2)将步骤(1)得到的所述初步降凝餐厨废弃油脂基础油加热至80℃，在搅拌下加入水，反应3.5h后静置分层5h，去除下层水溶液得到一次水洗餐厨废弃油脂基础油；

(3)重复步骤(2)的水洗工艺得到二次水洗餐厨废弃油脂基础油；

(4)在真空以及加热条件下对步骤(3)所述二次水洗餐厨废弃油脂基础油进行脱水处理3h，所述脱水处理在搅拌下进行，所述真空的真空度为30 mmHg，趁热固液分离得到降凝餐厨废弃油脂基础油；

(5)对步骤(4)所述降凝餐厨废弃油脂基础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凝工艺，所述工艺包括以下步骤：

(1)将经脱色、碱炼以及水洗处理后的餐厨废弃油脂基础油加热至48℃，加入降凝剂，在真空条件下搅拌4h，所述真空的真空度为40mmHg，得到初步降凝餐厨废弃油脂基础油；

其中，所述降凝剂为甲基丙烯酸异癸酯以及醋酸乙烯-富马酸共聚物，所述甲基丙烯酸异癸酯的加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的0.6％，所述醋酸乙烯-富马酸共聚物的加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的0.4％；

(2)将步骤(1)得到的所述初步降凝餐厨废弃油脂基础油加热至85℃，在搅拌下加入水，反应4h后静置分层5h，去除下层水溶液得到一次水洗餐厨废弃油脂基础油；

(3)重复步骤(2)的水洗工艺得到二次水洗餐厨废弃油脂基础油；

(4)在真空以及加热条件下对步骤(3)所述二次水洗餐厨废弃油脂基础油进行脱水处理3h，所述脱水处理在搅拌下进行，所述真空的真空度为40mmHg，趁热固液分离得到降凝餐厨废弃油脂基础油；

(5)对步骤(4)所述降凝餐厨废弃油脂基础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凝工艺，所述工艺包括以下步骤：

(1)将经脱色、碱炼以及水洗处理后的餐厨废弃油脂基础油加热至42℃，加入降凝剂，在真空条件下搅拌4h，所述真空的真空度为45mmHg，得到初步降凝餐厨废弃油脂基础油；

其中，所述降凝剂为甲基丙烯酸异癸酯以及醋酸乙烯-富马酸共聚物，所述甲基丙烯酸异癸酯的加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的0.4％，所述醋酸乙烯-富马酸共聚物的加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的0.5％；

(2)将步骤(1)得到的所述初步降凝餐厨废弃油脂基础油加热至75℃，在搅拌下加入水，反应3h后静置分层4h，去除下层水溶液得到一次水洗餐厨废弃油脂基础油；

(3)重复步骤(2)的水洗工艺得到二次水洗餐厨废弃油脂基础油；

(4)在真空以及加热条件下对步骤(3)所述二次水洗餐厨废弃油脂基础油进行脱水处理4h，所述脱水处理在搅拌下进行，所述真空的真空度为35 mmHg，趁热固液分离得到降凝餐厨废弃油脂基础油；

(5)对步骤(4)所述降凝餐厨废弃油脂基础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(1)适用的降凝剂为甲基丙烯酸异辛酯，其加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的0.8％，且不加入醋酸乙烯-富马酸共聚物外，其余条件均与实施例3相同。

对比例2

本对比例除了步骤(1)适用的降凝剂为醋酸乙烯-富马酸共聚物，其加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的0.8％，且不加入甲基丙烯酸异辛酯外，其余条件均与实施例3相同。

对比例3

本对比例除了步骤(1)适用的降凝剂为甲基丙烯酸异辛酯以及苯乙烯-马来酰亚胺共聚物，所述甲基丙烯酸异辛酯的加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的0.5％，所述苯乙烯-马来酰亚胺共聚物的加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的0.3％外，其余条件均与实施例3相同。

对比例4

本对比例除了步骤(1)适用的降凝剂为乙二醇硬脂酸酯以及醋酸乙烯-富马酸共聚物，所述乙二醇硬脂酸酯的加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的 0.5％，所述醋酸乙烯-富马酸共聚物的加入量为所述餐厨废弃油脂基础油质量的 0.3％外，其余条件均与实施例3相同。

对实施例1-5以及对比例1-4制备得到的降凝餐厨废弃油脂基础油的倾点进行测试，其结果如表1所示。

其中，降凝餐厨废弃油脂基础油的倾点按照GB/T 3535-2006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。