CN101285000B - 一种以元宝枫油为原料制备生物柴油及神经酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以元宝枫油为原料制备生物柴油及神经酸的方法。将元宝枫油与甲醇或乙醇混合均匀，加入固体超强酸催化剂进行酯交换反应，完全反应后的酯交换混合产物过滤分离出催化剂，离心分离混合脂肪酸甲酯或乙酯和甘油相，将混合脂肪酸甲酯或乙酯蒸馏除去甲醇或乙醇，再经蒸馏得到低沸点的脂肪酸甲酯或乙酯，即为所需的生物柴油；釜底液在进一步蒸馏，高沸点部分富积得到神经酸甲酯或乙酯，再通过水解，分离和结晶，即得到所需的神经酸。本发明一次投料得到两个产品，生产工艺简单，后处理过程方便，无废水产生，固体超强酸催化剂还可重复使用。大大降低了生物柴油的生产成本，增加元宝枫油的综合利用效益。

Description

一种以元宝枫油为原料制备生物柴油及神经酸的方法
技术领域
本发明属于元宝枫油应用技术领域，具体涉及一种以元宝枫油为原料制备生物柴油及神经酸的方法。
背景技术
生物柴油是用动植物油脂或长链脂肪酸与低碳醇合成得到的一种清洁含氧燃料。具有可再生、易于生物降解、燃烧排放的污染物比石化柴油低、基本无温室效应等优点，是石油燃料的理想替代物。近年来随着全球能源短缺加剧，发展可替代性能源已成为必然趋势，对环境友好的清洁可再生的绿色能源——生物柴油逐渐成为人们研究的热点。生物柴油的生产及应用在国外已有十多年的历史，现有技术可采用不同的植物油或动物油通过酯交换的方法制备生物柴油。例如专利申请200710017934.6公开的一种以元宝枫籽制备生物柴油的方法，但该方法的处理工艺较长，水洗易乳化。
神经酸，又名鲨鱼酸，化学名为：顺15-二十四碳烯酸，是一种ω-9型长链单烯脂肪酸。神经酸是神经营养因子，它是脑神经细胞膜的重要组成部分，对促进脑神经系统的发育生长、提高脑神经的活跃、增加脑细胞间的连接形成、维持的必需营养物、防止脑神经衰老有很大作用。大量医学研究证明，神经酸具有恢复神经末稍活性，促进神经细胞生长和发育的功能，并对心血管及人体自身免疫缺乏性疾病有相当好的疗效。基于上述各点，神经酸引起了国内外专家的广泛关注，成为目前开发的热门产品。但现有技术中神经酸主要依靠从鲨鱼油或鲨鱼脑中提取，不仅会对生态环境造成破坏，而且原料供应也难以保证，成本高昂。如何实现从木本植物中开发提取神经酸，就成为本领域研发的热点。元宝枫油中富含不饱和脂肪酸，其中又以油酸、亚油酸、神经酸为主。专利申请200710018195.2公开了一种以分子蒸馏技术从元宝枫油中提取神经酸的方法，该技术采用6级分子蒸馏方法提取神经酸，但能耗较高，且副产物未能加以有效利用。如何更好地利用元宝枫油，从中提取生物柴油和神经酸，就成为现有技术中亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种以元宝枫油为原料制备生物柴油及神经酸的方法，提高元宝枫油的利用价值，满足市场对高品质生物柴油和神经酸原料的迫切需求。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现。
除非另有说明，本发明所采用的百分数均为质量百分数。
一种以元宝枫油为原料制备生物柴油及神经酸的方法，其特征在于：将元宝枫油与甲醇或乙醇混合均匀，加入固体超强酸催化剂进行酯交换反应，得到酯交换混合产物；完全反应后的酯交换混合产物经过滤分离出催化剂，离心分离混合脂肪酸甲酯或乙酯和甘油相，将混合脂肪酸甲酯或乙酯蒸馏除去甲醇或乙醇，并置于压力500～2000Pa，温度140～200℃的蒸馏釜中蒸馏，蒸馏得到低沸点的脂肪酸甲酯或乙酯，即为所需的生物柴油；釜底液在压力5～500Pa，温度200～260℃条件下进一步蒸馏，高沸点部分富积得到神经酸甲酯或乙酯，再通过水解，分离和结晶，即得到所需的神经酸。
所述的元宝枫油为经过脱水、除酸的，神经酸质量分数3％以上的精炼油。
所述的固体超强酸为：SO4 2-/TiO2、SO4 2-/Fe2O3、SO4 2-/ZrO2、SO4 2-/Al2O3或ZrO2/SiO2。
元宝枫油、甲醇或乙醇与催化剂的混合重量比为：80～100∶20～40∶1～4。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
1、本发明的方法在制备生物柴油的同时富积得到神经酸甲酯或乙酯，神经酸甲酯或乙酯再通过水解，分离和结晶，即可得到高纯度神经酸，用于医药或保健品，使元宝枫油的应用效益提高。由于将长碳链的脂肪酸分离，所得的生物柴油的质量得以提高，其十六烷值大于56，生物柴油产品符合0#柴油主要性能指标。由于所获得的神经酸甲酯或乙酯具有很高的附加值，大大降低了生物柴油的生产成本，增加元宝枫油的综合利用效益。
2、本方法一次投料得到两个产品，生产工艺简单，后处理过程方便，无废水产生，固体超强酸催化剂还可重复使用。
具体实施方式
通过下面的具体实施例，可以进一步清楚地了解本发明，但它们并不是对本发明的限定。
实施例1
将400g元宝枫精炼油和120g甲醇加入1000ml三口圆底烧瓶中，置于电加热恒温套中，搅拌均匀，再加入8g SO4 2-/ZrO2，加热至70℃，搅拌回流，反应3小时后，停止加热搅拌。然后将反应物倒入离心杯中，离心分离出SO4 2-/ZrO2，将粗甲酯和粗甘油静置分层，上层蒸馏除甲醇，并在压力1250Pa，温度170℃的蒸馏釜中蒸馏，蒸馏得到生物柴油396g。采用气相色谱测定得到的生物柴油产品中脂肪酸甲酯质量分数为99.2％，符合0#柴油主要性能指标。下层蒸馏除甲醇得到甘油39.5g。釜底液在压力250Pa，温度230℃条件下进一步蒸馏，高沸点部分富积得到神经酸甲酯。神经酸甲酯质量分数46.6％。神经酸甲酯再通过水解，分离和结晶，得到高纯度神经酸。
实施例2
将400g元宝枫精炼油和140g乙醇加入1000ml三口圆底烧瓶中，置于电加热恒温套中，搅拌均匀，再加入8g SO4 2-/ZrO2，加热至80℃，搅拌回流，反应3小时后，停止加热搅拌。然后将反应物倒入离心杯中，离心分离出SO4 2-/ZrO2，将粗甲酯和粗甘油静置分层，上层蒸馏除甲醇，并在压力500Pa，温度140℃的蒸馏釜中蒸馏，蒸馏得到生物柴油394g。采用气相色谱测定得到的生物柴油产品中脂肪酸甲酯质量分数为98.4％，符合0#柴油主要性能指标。下层蒸馏除甲醇得到甘油39.0g。釜底液在压力5Pa，温度200℃条件下进一步蒸馏，高沸点部分富积得到神经酸甲酯神经酸乙酯质量分数44.2％。神经酸乙酯再通过水解，分离和结晶，得到高纯度神经酸。
实施例3
将400g元宝枫精炼油和120g甲醇加入1000ml三口圆底烧瓶中，置于电加热恒温套中，搅拌均匀，再加入6g SO4 2-/TiO2，加热至70℃，搅拌回流，反应4小时后，停止加热搅拌。然后将反应物倒入离心杯中，离心分离出SO4 2-/TiO2，将粗甲酯和粗甘油静置分层，上层蒸馏除甲醇，并在压力2000Pa，温度200℃的蒸馏釜中蒸馏，蒸馏得到生物柴油395g，采用气相色谱测定得到的生物柴油产品中脂肪酸甲酯质量分数为99.1％，符合0#柴油主要性能指标。下层蒸馏除甲醇得到甘油38.5g。釜底液在压力500Pa，温度260℃条件下进一步蒸馏，高沸点部分富积得到神经酸甲酯。神经酸甲酯质量分数48.3％。神经酸甲酯再通过水解，分离和结晶，得到高纯度神经酸。
实施例4
重复实施例1，有以下不同点：所添加的催化剂为10g SO4 2-/Fe2O3。
实施例5
重复实施例1，有以下不同点：所添加的催化剂为9gSO4 2-/Al2O3。
实施例6
重复实施例1，有以下不同点：所添加的催化剂为10gZrO2/SiO2。
实施例7
将40Kg精炼元宝枫油和16Kg甲醇加入反应釜中，加热搅拌，再加入700gSO4 2-/TiO2，加热至70℃，回流，反应4小时后，停止加热搅拌。然后将反应物趁热过滤分出SO4 2-/TiO2，将粗甲酯和粗甘油静置分层，上层蒸馏除甲醇得到生物柴油39.2Kg，采用气相色谱测定得到的生物柴油产品中脂肪酸甲酯质量分数为98.7％，并符合0#柴油主要性能指标。下层蒸馏除甲醇得到甘油3.8Kg。神经酸甲酯质量分数42.3％。神经酸甲酯再通过水解，分离和结晶，得到高纯度神经酸。

Claims (3)

1.一种以元宝枫油为原料制备生物柴油及神经酸的方法，其特征在于：将元宝枫油与甲醇或乙醇混合均匀，加入固体超强酸催化剂进行酯交换反应，得到酯交换混合产物，其中所述元宝枫油、甲醇或乙醇与催化剂的混合重量比为80～100∶20～40∶1～4；完全反应后的酯交换混合产物经过滤分离出催化剂，离心分离混合脂肪酸甲酯或乙酯和甘油相，将混合脂肪酸甲酯或乙酯蒸馏除去甲醇或乙醇，并置于压力500～2000Pa，温度140～200℃的蒸馏釜中蒸馏，蒸馏得到低沸点的脂肪酸甲酯或乙酯，即为所需的生物柴油；釜底液在压力5～500Pa，温度200～260℃条件下进一步蒸馏，高沸点部分富积得到神经酸甲酯或乙酯，再通过水解，分离和结晶，即得到所需的神经酸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的元宝枫油为经过脱水、除酸的，神经酸质量分数3％以上的精炼油。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的固体超强酸为：
Figure FSB00000274832900011
Figure FSB00000274832900012
或ZrO2/SiO2。
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