一种利用餐饮废油生产环氧脂肪酸甘油酯的方法与流程

1.本发明涉及精细化工技术领域，具体涉及一种利用餐饮废油生产环氧脂肪酸甘油酯的方法。


背景技术：

2.餐饮废油即废弃食用油脂，主要来源于餐饮废弃厨余。未经处理的餐饮废油排入下水道，容易堵塞下水道，造成环境污染，损害人体健康，甚至导致沼气无法排除管道而引发爆炸；餐饮废油由于含有大量的致癌物质，禁止加工成食用油给人和动物食用。
3.现有技术中，以不饱和脂肪酸甘油酯为原料，通过环氧化反应制备新型环保增塑剂—环氧脂肪酸甘油酯时，存在过氧化氢易分解，能耗大，副产物多，选择性差等缺点。此外，将餐饮废油回收的脂肪酸甘油酯作为原料制备环氧脂肪酸甘油酯时，由于含有大量的饱和脂肪酸，导致由其制备的环氧脂肪酸甘油酯的环氧值低的问题。
4.因此，亟待开发一种能够避免过氧化氢的分解的环氧化方法。


技术实现要素：

5.针对以上技术问题，本发明提供一种利用餐饮废油生产环氧脂肪酸甘油酯的方法。该方法能够抑制过氧化氢的分解，有效降低过氧化氢耗量和能耗，提高反应转化率，制备得到环氧值在6%以上环氧脂肪酸酯。
6.为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：第一方面，本发明提供一种利用餐饮废油制备环氧脂肪酸甘油酯的方法，将脂肪酸甘油酯经精馏、冷冻、固液分离得到油酸甘油三酯；将所述油酸甘油三酯和双氧水，尿素，碳酸氢钠混合，在催化剂的作用下，于35-40℃发生环氧化反应，得到环氧脂肪酸甘油酯母液。
7.本发明提供的方法将餐饮废油回收的脂肪酸甘油酯通过精馏，去除饱和脂肪酸甘油酯，得到不饱和脂肪酸甘油酯，再通过冷冻、固液分离，进一步去除不饱和脂肪酸甘油酯中夹杂的饱和脂肪酸酯（十八烷酸甘油单酯），得到高纯度的油酸甘油三酯，从而有利于提高环氧脂肪酸甘油酯产品的环氧值；再利用双氧水，尿素和碳酸氢钠协同产生的复合过氧化剂[co(nh2)2·
h2o2]-[na2co3.h2o2]，在低温下，氧化油酸甘油三酯，生成环氧值6%以上的环氧脂肪酸甘油酯。该方法的低温和复合过氧化剂均能够抑制过氧化氢的分解，有效降低过氧化氢耗量和能耗，提高反应转化率，并且安全性好。
[0008]
优选地，所述双氧水的用量为油酸甘油三酯质量的30%-35%，所述双氧水的质量浓度为50%-55%，高浓度的双氧水能够大幅减少废水产量，节省废水处理成本，对环境安全友好。本发明高浓度的双氧水还有利于后续制备复合过氧化剂。
[0009]
优选地，所述双氧水中的过氧化氢，所述尿素和所述碳酸氢钠的摩尔比为1：（0.3-0.6）：（0.2-0.4）。
[0010]
本发明的上述摩尔比能够使得双氧水和尿素、碳酸氢钠发生协同作用，产生复合
过氧化剂[co(nh2)2·
h2o2]-[na2co3.h2o2]，该复合过氧化剂具有强氧化性，能够与不饱和双键发生环氧化反应；还能避免过氧化氢的分解，有效降低过氧化氢耗量和能耗，提高反应转化率。
[0011]
优选地，所述催化剂为甲酸、磷钨杂多酸和硅钛分子筛的任意一种。
[0012]
优选地，所述催化剂的用量为油酸甘油三酯质量的1%-2%。
[0013]
优选地，所述混合的搅拌速率为600-800r/min，所述环氧化反应的时间为5-8h。
[0014]
本发明上述搅拌速率和时间，能够使反应物彼此之间充分的接触，提高反应速率，提高产品的产率。
[0015]
优选地，所述方法还包括将所述环氧脂肪酸甘油酯母液油水分离得到环氧脂肪酸甘油酯。
[0016]
本发明的油水分离方式为在1000-1300r/min下离心分离30-40min。
[0017]
优选地，所述精馏的方法为：将所述脂肪酸甘油酯加入精馏塔中，与导热油管进行热交换得到不饱和脂肪酸甘油酯。本发明精馏塔的压力≤50pa，塔顶温度为230-240℃，塔底温度为250-260℃，回流比为1-2:3-5；所述导热油管中导热油的温度为270-280℃。在该参数下，脂肪酸甘油酯中轻组分的饱和脂肪酸甘油酯能够被气化，并随蒸汽从塔顶排出，经冷凝回收得到碳数为c16-c18饱和脂肪酸甘油酯；而重组分的不饱和脂肪酸甘油酯从塔底流出，得到不饱和脂肪酸甘油酯。
[0018]
优选地，所述冷冻、固液分离的方法为：将所述不饱和脂肪酸甘油酯在-7
±
3℃下冷冻至析出粥状沉淀，然后过滤，滤饼在5-10℃干燥得到油酸甘油三酯。在该参数下，油酸甘油三酯凝固析出粥状沉淀，而十八烷酸甘油单酯仍然为液体，通过过滤，滤饼干燥得到油酸甘油三酯。
[0019]
第二方面，本发明还提供上述的制备环氧脂肪酸甘油酯的方法得到的环氧脂肪酸甘油酯在制备增塑剂中的应用。
附图说明
[0020]
图1为根据本发明利用餐饮废油制备环氧脂肪酸甘油酯的方法流程图。
具体实施方式
[0021]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0022]
实施例1本发明实施例提供一种利用餐饮废油制备环氧脂肪酸甘油酯的方法，包括以下步骤：步骤一、将餐饮废油回收的脂肪酸甘油酯作为原料用于环氧脂肪酸甘油酯的制备，其中，脂肪酸甘油酯中含有c16-c18的饱和脂肪酸甘油酯和c18的不饱和脂肪酸甘油酯（油酸甘油三酯c18-1）。
[0023]
将上述脂肪酸甘油酯从精馏塔的塔顶加入精馏塔中，在精馏压力50pa，塔顶温度为240℃，塔底温度为260℃，回流比为1:5，导热油温度为280℃的条件下，脂肪酸甘油酯与
导热油管进行热交换，将轻组分的c16-c18饱和脂肪酸甘油酯气化，并随蒸汽从塔顶排出；而重组分的不饱和脂肪酸甘油酯从塔底流出，进入冷提器中，通过冷冻机降温至-4℃，将不饱和脂肪酸甘油酯中的油酸甘油三酯凝固析出为粥状沉淀，再通入过滤器，进行过滤分离，滤饼干燥得到油酸甘油三酯，滤液为不饱和脂肪酸甘油酯中夹杂的十八烷酸甘油单酯（饱和脂肪酸酯）。
[0024]
步骤二、将油酸甘油三酯与双氧水，尿素，碳酸氢钠依次加入反应釜中，再加入质量浓度为1%的甲酸作为催化剂，开启磁力搅拌，在600r/min，35℃下反应8h，得到环氧脂肪酸甘油酯母液，其中，双氧水中的过氧化氢，尿素，碳酸氢钠的摩尔比为1:0.3:0.2，双氧水的用量为油酸甘油三酯质量的30%，双氧水的质量浓度为50%。
[0025]
步骤三、将环氧脂肪酸甘油酯母液在1000r/min下离心分离30min，得到油相为环氧脂肪酸甘油酯。
[0026]
实施例2本发明实施例提供一种利用餐饮废油制备环氧脂肪酸甘油酯的方法，包括以下步骤：将餐饮废油回收的脂肪酸甘油酯作为原料用于环氧脂肪酸甘油酯的制备，其中，脂肪酸甘油酯中含有c16-c18的饱和脂肪酸甘油酯和c18的不饱和脂肪酸甘油酯（油酸甘油三酯c18-1）。
[0027]
将上述脂肪酸甘油酯从精馏塔的塔顶加入精馏塔中，在精馏压力40pa，塔顶温度为230℃，塔底温度为250℃，回流比为1:3，导热油温度为270℃的条件下，脂肪酸甘油酯与导热油管进行热交换，将轻组分的饱和脂肪酸甘油酯气化，并随蒸汽从塔顶排出；而重组分的不饱和脂肪酸甘油酯从塔底流出，进入冷提器中，通过冷冻机降温至-7℃，将不饱和脂肪酸甘油酯中的油酸甘油三酯凝固析出为粥状沉淀，再通入过滤器，进行过滤分离，滤饼干燥得到油酸甘油三酯，滤液为不饱和脂肪酸甘油酯中夹杂的十八烷酸甘油单酯（饱和脂肪酸酯）。
[0028]
步骤二、将油酸甘油三酯与双氧水，尿素，碳酸氢钠依次加入反应釜中，再加入质量浓度为1.5%的磷钨杂多酸作为催化剂，开启磁力搅拌，在700r/min，38℃下反应6h，得到环氧脂肪酸甘油酯母液，其中，双氧水中的过氧化氢，尿素，碳酸氢钠的摩尔比为1:0.5:0.3，双氧水的用量为油酸甘油三酯质量的33%，双氧水的质量浓度为52%。
[0029]
步骤三、将环氧脂肪酸甘油酯母液在1000r/min下离心分离30min，得到油相为环氧脂肪酸甘油酯。
[0030]
实施例3本发明实施例提供一种利用餐饮废油制备环氧脂肪酸甘油酯的方法，包括以下步骤：步骤一、将餐饮废油回收的脂肪酸甘油酯作为原料用于环氧脂肪酸甘油酯的制备，其中，脂肪酸甘油酯中含有c16-c18的饱和脂肪酸甘油酯和c18的不饱和脂肪酸甘油酯（油酸甘油三酯c18-1和十八烷酸甘油单酯c18-0）。
[0031]
将上述脂肪酸甘油酯从精馏塔的塔顶加入精馏塔中，在精馏压力30pa，塔顶温度为240℃，塔底温度为260℃，回流比为2:5，导热油温度为280℃的条件下，脂肪酸甘油酯与导热油管进行热交换，将轻组分的c16-c18饱和脂肪酸甘油酯气化，并随蒸汽从塔顶排出；而重组分的不饱和脂肪酸甘油酯从塔底流出，进入冷提器中，通过冷冻机降温至-10℃，将
不饱和脂肪酸甘油酯中的油酸甘油三酯凝固析出为粥状沉淀，再通入过滤器，进行过滤分离，滤饼干燥得到油酸甘油三酯，滤液为不饱和脂肪酸甘油酯中夹杂的十八烷酸甘油单酯（饱和脂肪酸酯）。
[0032]
步骤二、将油酸甘油三酯与双氧水，尿素，碳酸氢钠依次加入反应釜中，再加入质量浓度为2%的硅钛分子筛作为催化剂，开启磁力搅拌，在800r/min，40℃下反应5h，得到环氧脂肪酸甘油酯母液，其中，双氧水中的过氧化氢，尿素，碳酸氢钠的摩尔比为1:0.6:0.4，双氧水的用量为油酸甘油三酯质量的35%，双氧水的质量浓度为55%。
[0033]
步骤三、将环氧脂肪酸甘油酯母液在1000r/min下离心分离30min，得到油相为环氧脂肪酸甘油酯。
[0034]
对比例1该对比例的原料不经精馏，冷冻、固液分离。
[0035]
将餐饮废油经油水分离分离、蒸汽直喷预热、重力除渣、汽提处理得到的脂肪酸甘油酯，与双氧水，尿素，碳酸氢钠，甲酸进行环氧化反应得到环氧脂肪酸甘油酯，其余条件同实施例2。
[0036]
对比例2该对比例的氧化剂为双氧水，其余条件同实施例2。
[0037]
对比例3该对比例的氧化剂为双氧水，尿素，其余条件同实施例2。
[0038]
对比例4该对比例的的氧化剂为双氧水，碳酸氢钠，其余条件同实施例2。
[0039]
验证例1将实施例1-3和对比例1-4制得的环氧脂肪酸甘油酯的环氧值、含量见表1。
[0040]
表1从表1可知，对比例1和实施例1-3相比，对比例1不经精馏、冷冻、固液分离制备的环氧脂肪酸甘油酯的环氧值为2.7%，产率为68.5%，而实施例1-3经精馏、冷冻、固液分离制备的环氧脂肪酸甘油酯的环氧值为6%以上，产率为98%以上，这表明，通过精馏、冷冻、固液分离，能够将脂肪酸甘油酯中的饱和脂肪酸甘油酯去除，得到高纯度的油酸甘油三酯，进而有利于提高环氧脂肪酸甘油酯的环氧值。
[0041]
实施例1-3和对比例2-4相比，实施例1-3中油酸甘油三酯与复合过氧化剂反应得
到的环氧脂肪酸甘油酯的产率高于对比例2-4。这表明，本发明的双氧水、尿素和碳酸氢钠之间具有协同作用，形成氧化能力高于双氧水、双氧水和尿素、双氧水和碳酸氢钠的复合过氧化剂，结构式可表示为：[co(nh2)2·
h2o2]-[na2co3.h2o2]。该复合过氧化剂能够与油酸甘油三酯的不饱和双键发生充分的环氧化反应，得到产率高于98%的环氧脂肪酸甘油酯。
[0042]
该复合过氧化剂还能避免过氧化氢的分解，有效降低过氧化氢耗量和能耗。
[0043]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种利用餐饮废油制备环氧脂肪酸甘油酯的方法，其特征在于，将脂肪酸甘油酯经精馏、冷冻、固液分离得到油酸甘油三酯；将所述油酸甘油三酯与双氧水，尿素，碳酸氢钠混合，在催化剂的作用下，于35-40℃发生环氧化反应，得到环氧脂肪酸甘油酯母液。2.根据权利要求1所述的制备环氧脂肪酸甘油酯的方法，其特征在于，所述双氧水的用量为油酸甘油三酯质量的30%-35%，所述双氧水的质量浓度为50%-55%。3.根据权利要求1所述的制备环氧脂肪酸甘油酯的方法，其特征在于，所述双氧水中的过氧化氢，所述尿素和所述碳酸氢钠的摩尔比为1：（0.3-0.6）：（0.2-0.4）。4.根据权利要求1所述的制备环氧脂肪酸甘油酯的方法，其特征在于，所述催化剂为甲酸、磷钨杂多酸和硅钛分子筛的任意一种。5.根据权利要求4所述的制备环氧脂肪酸甘油酯的方法，其特征在于，所述催化剂的用量为油酸甘油三酯质量的1%-2%。6.根据权利要求1所述的制备环氧脂肪酸甘油酯的方法，其特征在于，所述混合的搅拌速率为600-800r/min，所述环氧化反应的时间为5-8h。7.根据权利要求1所述的制备环氧脂肪酸甘油酯的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述环氧脂肪酸甘油酯母液油水分离得到环氧脂肪酸甘油酯。8.根据权利要求1所述的制备环氧脂肪酸甘油酯的方法，其特征在于，所述精馏的方法为：将所述脂肪酸甘油酯加入精馏塔中，与导热油管进行热交换得到不饱和脂肪酸甘油酯，其中，精馏塔的压力≤50pa，塔顶温度为230-240℃，塔底温度为250-260℃，回流比为1-2:3-5；所述导热油管中导热油的温度为270-280℃。9.根据权利要求7所述的制备环氧脂肪酸甘油酯的方法，其特征在于，所述冷冻、固液分离的方法为：将不饱和脂肪酸甘油酯在-7
±
3℃下冷冻至析出粥状沉淀，然后过滤，滤饼在5-10℃干燥得到油酸甘油三酯。10.权利要求1-9任一项所述的制备环氧脂肪酸甘油酯的方法得到的环氧脂肪酸甘油酯在制备增塑剂中的应用。

技术总结
本发明涉及精细化工技术领域，具体涉及一种利用餐饮废油生产环氧脂肪酸甘油酯的方法。该方法包括：将脂肪酸甘油酯经精馏、冷冻、固液分离得到油酸甘油三酯；将油酸甘油三酯与双氧水，尿素和碳酸氢钠混合，在催化剂的作用下，于35-40℃发生环氧化反应，得到环氧脂肪酸甘油酯母液；再将环氧脂肪酸甘油酯母液油水分离得到环氧脂肪酸甘油酯。该方法能够抑制过氧化氢的分解，有效降低过氧化氢耗量和能耗，提高反应转化率，制备得到环氧值在6%以上的环氧脂肪酸酯。酸酯。酸酯。


技术研发人员：赵松 赵敏仲 刘少杰
受保护的技术使用者：河北金谷再生资源开发有限公司
技术研发日：2023.06.02
技术公布日：2023/8/21