CN101245269A - 一种植物干馏制取生物柴油及其制备方法 - Google Patents

一种植物干馏制取生物柴油及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用酒糟、木屑、稻壳、秸秆等植物废弃资源干馏制取可再生的生物柴油及其制备方法，主要含有生物精馏液、甲醇、氢烃或汽油和粗苯，通过添加增爆剂过氧化锌、净化剂高锰酸钾、添加剂樟脑和甘油干馏制取而成的。本发明成本低、制作简单，而且热解油的含氢量高、环保，是一种可替代柴油的环保燃料。

Description

一种植物干馏制取生物柴油及其制备方法
技术领域
本发明涉及制备生物柴油技术，特别是涉及一种利用植物废弃资源干馏制取可再生的生物柴油及其制备方法。
技术背景
现在很多大、小宾馆、餐馆、饭店烹调一般采用柴油灶，以柴油为燃料成本高，浪费石油资源，由于柴油燃烧时不完全，燃烧时有烟、有味、尾气中CO浓度较高、易造成环境污染，对厨师健康造成损害，因而常常受到附近居民的指责和环保部门的处罚。目前，为了减少对石油及煤炭资源的浪费节约能源，我国已开发了大量利用如木材、农作物的秸杆、藻类生物等生物资源热解产生烃类化合物的可再生生物能源的制备技术，2007年10月24日在国家知识产权局专利公报上公开了一种专利申请号为2007100230380的“茎类制取生物柴油”的申请，它采用农作物的非粮食部分的根、茎、叶进行打浆、添加微生物酶对蛋白及其他成分进行发酵、然后进行蒸馏提纯，虽然成本低，但热解油的含H(氢)量低、而O(氧)含量高。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用植物废弃资源干馏制取可再生的生物环保柴油，以解决现有技术中存在的上述问题，本发明的这种生物柴油具有低成本、热值高、无烟无味、低硫，不污染环境。
本发明的另一个目的是提供一种上述生物柴油的制备方法。
本发明的技术方案是：一种植物干馏制取生物柴油，由主燃剂，助燃剂，助溶剂，增爆剂、净化剂，添加剂组成，其中主燃剂为甲醇、生物精馏液，助燃剂为氢烃或汽油，助溶剂为粗苯，增爆剂为过氧化锌，净化剂为高锰酸钾，添加剂为樟脑和甘油。
按照重量百分比计算由下列组分组成：
生物精馏液10％～25％、甲醇60％～70％、汽油或氢烃6％～8％、粗苯1.3％～2％、甘油6％～7％、过氧化锌1.2％～2％、高锰酸钾0.3％～0.5％、樟脑0.2％～0.5％。
在上述柴油的组分中优选的重量百分比含量为：
生物精馏液17.5％、甲醇65％、汽油或氢烃7％、粗苯1.65％、甘油6.5％、过氧化锌1.6％、高锰酸钾0.4％、樟脑0.35％。
制备本发明的植物干馏制取生物柴油的方法依次由下列步骤组成：
(a)将一定量的酒糟、木屑、稻壳、秸秆等植物废弃资源燃料放在干馏炉中的炉桥上燃烧20分钟～60分钟，通过导气管收集生物干馏液；
(b)静置24小时后，用虹吸法提取上层的轻油和下层的焦油合并得生物精馏液，称重备用；
(c)按照收集生物干馏液的重量是柴油总量的10％～25％计算，上述组分分别按照重量百分比进行称重，备用；
(d)先将称好的过氧化锌、高锰酸钾、樟脑混合后倒入甲醇中搅拌20分钟；
(e)再依次加入生物精馏液、氢烃、粗苯和甘油混合，靜置20小时，即可使用。
上述各步骤都是在常温和常压下进行的。
与现有技术比，本发明不但成本低、制作简单，而且热解油的含氢量高、含氧量低、环保，是一种可替代柴油的环保燃料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明。
本发明用于干馏的燃料是酒糟、木屑、稻壳、秸秆等植物废弃物生物燃料，采用生物干馏液提炼方法是通过干馏炉提炼的，而用于干馏的干馏炉，是一种自然通风式内燃炉，该炉从地面向下挖1.5米、直径1.5米～2米的圆坑，夯实坑壁，涂抹上由河沙、稻壳灰和食盐配制成的灰浆，炉底上方70厘米处安上炉桥，也可用条石做成，作向对角的下方倾斜状。炉顶离地面60厘米、砌成圆锥形，顶部直径60厘米，作为进料口，并用石板做盖，导气管安在顶盖的下面，干馏蒸汽经导管进入冷凝器冷凝后得生物干馏液。这种内燃炉干馏时不需另加燃料，可先将一箩筐稻壳铺在炉桥上点火燃烧，待火焰旺盛后，再倒一层稻壳，分层燃烧数次，当稻壳装至导气管下3厘米约装稻壳100～125公斤时加盖密封，收集干馏液。干馏液为黄色油状液体，静置24小时(若用于宾馆、餐馆灶具燃烧使用，不需静置)后，可分为三层，上为轻油层，下为焦油层，用虹吸法提取上层和下层的轻油和焦油合并，得生物精馏液。通常生物燃料125kg可收集的干馏液约为30％～32％，即重量约37.5kg。
自2001开始通过对大量的柴油发动机进行测试，测试结果显示：
1、生物柴油与柴油尾气排放物对比表(g/k Wh)
  项目   2号柴油   B20   B100
  CO2   861.2   716.3   182.5
  CO   1.632   1.381   0.867
  HC   0.136   0.156   0.086
  颗粒物   0.108   0.084   0.025
  SO2   0.231   0.170   0.000
  NO2   6.528   6.613   6.808
其中B20是柴油中含有20％生物柴油，B100是100％生物柴油。从表中可以看出：CO2、CO、HC、SO2及颗粒物随燃料中的生物柴油含量增加而趋向减少，只有NO2有所增加。
说明：
生物柴油可有效降低尾气中So2的排放，有利于酸雨的控制；因CO2是最主要的温室气体，控制大气中的CO2浓度是缓解温室效应的最佳方法，有利于缓解温室效应；由于生物柴油来源于可再生的生物资源，因而是一种无毒、生物可降解的燃料；机动车尾气中所排放出的CO、HC、NO2是形成光化学烟雾的主要物质，它们的减少有助于光化学烟雾的控制。
2、本发明生物柴油和常规柴油的性能对比见下表：
  特性   生物柴油   常规柴油
  冷滤点(CFPP)/℃   -   -
  夏季产品   -6   0
  冬季产品   -22   -20
  20℃的密度/g.mL-1   0.86   0.83
  40℃动力粘度/mm2.s-1   3～5   2～4
  闭口闪点/℃   ＞90   60
  燃烧功效(柴油＝100％)，％   102   100
  硫含量(质量分数)，％   ＜0.014   ＜0.2
  氧含量(体积分数)，％   8   0
  燃烧1kg燃料按化学计算法的最小空气耗量/kg   10.5   14.5
  水危害等级   1   2
说明：
本发明的性能优于常规柴油。
实施例1
先将酒糟、木屑、稻壳、秸秆等植物废弃资源燃料125公斤放在干馏炉中的炉桥上燃烧，通过导管冷凝后收集生物干馏液，称重备用；按照通常生物燃料125kg可收集的干馏液约为30％～32％，即重量约37.5kg是占生物柴油总量的17.5％计算，分别将过氧化锌3.42kg、高锰酸钾0.856kg、樟脑0.749kg混合后倒入甲醇139.1kg中搅拌20分钟，再依次加入生物精馏液37.5kg、氢烃14.98kg、粗苯3.53kg、甘油13.91kg混合，靜置20小时即可使用。
实施例2
先将酒糟、木屑、稻壳、秸秆等植物废弃资源燃料125公斤放在干馏炉中的炉桥上燃烧，通过导管冷凝后收集生物干馏液，称重备用；按照收集生物干馏液总重量占生物柴油总量的10％计算，分别将过氧化锌7.5kg、高锰酸钾1.875kg、樟脑1.875kg混合后倒入甲醇262kg中搅拌20分钟，再依次加入生物精馏液37.5kg、汽油30kg、粗苯8kg、甘油26.25kg混合，靜置20小时即可使用。
实施例3
先将酒糟、木屑、稻壳、秸秆等植物废弃资源燃料125公斤放在干馏炉中的炉桥上燃烧，通过导管冷凝后收集生物干馏液，称重备用；按照收集生物干馏液总重量占生物柴油总量的25％计算，分别将过氧化锌1.8kg、高锰酸钾0.45kg、樟脑0.3kg混合后倒入甲醇90kg中搅拌20分钟，再依次加入生物精馏液37.5kg、氢烃9kg、粗苯1.95kg、甘油9kg混合，靜置20小时即可使用。

Claims (3)

1、一种植物干馏制取生物柴油，其特征在于按照重量百分比计算由下列组分组成：
生物精馏液10％～25％、甲醇60％～70％、
汽油或氢烃6％～8％、粗苯1.3％～2％、
甘油6％～7％、过氧化锌1.2％～2％、
高锰酸钾0.3％～0.5％、樟脑0.2％～0.5％。
2、根据权利要求1所述的一种植物干馏制取生物柴油，其特征在于按照重量百分比计算由下列组分组成：
生物精馏液17.5％、甲醇65％、汽油或氢烃7％、
粗苯1.65％、甘油6.5％、过氧化锌1.6％、
高锰酸钾0.4％、樟脑0.35％。
3、制备权利要求1生物柴油的方法，其特征在于该方法包括由下列步骤组成：
(a)将一定量的酒糟、木屑、稻壳、秸秆等植物废弃资源燃料放在干馏炉中的炉桥上燃烧20分钟～60分钟，通过导气管收集生物干馏液；
(b)静置24小时后，用虹吸法提取上层的轻油和下层的焦油合并得生物精馏液，称重备用；
(c)按照收集生物干馏液的重量是柴油总量的10％～25％计算，上述组分将分别按照重量百分比进行称重，备用；
(d)将称好的过氧化锌、高锰酸钾、樟脑混合后倒入甲醇中搅拌20分钟；
(e)再依次加入生物精馏液、氢烃、粗苯和甘油混合，靜置20小时，即可。
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