CN101307263A - 一种生物柴油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物能源领域，特别涉及一种生物柴油及其制备方法。生物柴油由以下体积配比的原料制得：文冠果油80－95份、甲醇5－30份、催化剂1－2份以及与前述原料总体积比皆为0－0.0001∶1的抗氧化剂与酸度调节剂。本发明利用文冠果油为原料，提供了生物柴油制备的新途径，并且方法本身能耗小，便于操作。

Description

一种生物柴油及其制备方法

(一)技术领域

本发明属于生物能源领域，特别涉及一种生物柴油及其制备方法。

(二)背景技术

近年来，国际原油价格一路飙升，与油价飞涨相伴的，是我国经济快速增长，原油消耗节节攀升的现实。有资料称：保守估计，全国柴油缺口每年已达5000万吨。在市场上，需求就是动力。早就在国际原油价格刚刚出现上涨信号的时候，国内一些企业就开始转向研究开发经济环保的原料，于是，生物柴油开始走向前台。生物柴油是由动、植物油脂与醇经酯交换反应制得的脂肪酸单烷基酯。生物柴油的原料来源主要有油料作物、油料林木果实、油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等。常用的油料作物主要有大豆和油菜籽，油料林木果实主要是油棕和黄连木，油料水生植物主要指工程微藻等。这些动物和植物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在酸或碱性催化剂以及230-250℃的高温下进行转酯化反应，生成脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥就是生物柴油。就目前而言，国内已有200万吨生物燃油的设备加工能力。但国务院已分别于2006年12月发令，明令禁止用油菜子、花生、大豆、葵花子等食用油生产生物燃油和2007年6月9日发布通知，明令禁止发展粮食乙醇生物燃料项目，在建项目立即叫停。

国内的文冠果的开发、研究过去主要集中在干旱和半干旱地区种植文冠果树解决老百姓食用油的问题以及改善生态环境等方面，而医药制药和保健食品开发以及生物燃油生产和其它工业开发还处在初始阶段，尚未形成大规模工业化产业。随着北方种植规模的逐步扩大和树龄的不断增长和丰产，这就为我国大规模发展文冠果生物燃油产业提供了最广阔的发展空间和机遇，也为产业的发展铺平了道路。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种生物柴油及其制备方法，以文冠果油为主要原料，解决了禁止使用食用油和粮食乙醇生产生物燃油项目所带来的原料问题，工艺简单、能耗小，便于实现。

本发明采用的技术方案如下：

一种生物柴油，由以下体积配比的原料制得：文冠果油80-95份、甲醇5-30份、催化剂1-2份以及与前述原料总体积比皆为0-0.0001∶1的抗氧化剂与酸度调节剂。

其中，所述的催化剂为复合催化剂，由以下质量百分比的物质组成：氧化锆10-30％、氧化钛70-90％；所述的抗氧化剂为双酚A或2，6-二叔丁基对甲酚；所述的酸度调节剂为甲醇钠或碳酸钠。其中酸度调节剂与抗氧化剂是为保证得到的生物柴油满足酸度要求以及延长保存期限，可根据具体情况适量添加，非制备生物柴油的必需原料。

以文冠果油为原料，对于北方适宜大面积种植文冠果树的地区，充分利用了资源，同时又解决了油菜子、花生、大豆、葵花子等食用油禁止用于生物柴油生产的原料短缺问题。

本发明还提供了上述生物柴油的制备方法，将文冠果油与过量甲醇置于反应釜中，在催化剂的作用下于反应釜中加热至65-80℃反应4-5个小时，回收其中的甲醇后将剩余物静置沉淀后精馏，得精脂肪酸甲酯；加入抗氧化剂与酸度调节剂，过滤后即得生物柴油。

其中，文冠果油与甲醇反应的同时最好使部分甲醇进入与反应釜连接的甲醇蒸馏装置，除去甲醇中含有的反应生成的水分后再将其继续送回反应釜中反应；此操作需要的装置是反应釜以及与反应釜串联的甲醇蒸馏装置，以及连接管道；此方法的优点在于：可将反应生成的水分离出反应系统，同时又有新的甲醇补充到系统中来，反应釜中的甲醇浓度基本维持在98％以上，这就避免了反应釜中甲醇浓度降低所带来的各种问题。首先投料的甲醇量可相对减少10％；其次，缩短了最后精馏系统分离甲醇的时间，降低能耗10％；第三，反应的时间大幅度缩短，约为3.5小时左右；再者，甲醇与水的及时分离，也减少了副产物的生成，降低了处理成本。总体上，总能耗可降低30％，每吨产品可降低几百元成本。

进一步，上述方法中，催化剂最好在搅拌状态下加入反应釜。甲醇可利用对反应釜抽真空进行回收。加热可利用油进行加热。利用文冠果油为原料，反应在较低的温度下即可进行，减少了能耗。

本发明所述生物柴油，完全满足国家标准GB/T20828-2007。

本发明相对于现有技术，有以下优点：

本发明利用文冠果油为原料，提供了生物柴油制备的新途径，并且方法本身能耗小，便于操作。

(四)具体实施方式：

以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：

实施例1

原料的体积配比如下：

文冠果油90份、甲醇25份、复合催化剂0.2份、抗氧化剂双酚A 0.01份、酸度调节剂甲醇钠0.01份。复合催化剂的质量组成为：氧化锆10份、氧化钛90份。

将文冠果油与甲醇置于反应釜中，搅拌下加入催化剂，密闭反应釜中，用导热油将反应釜加热至75℃反应4.5个小时，抽真空回收反应釜中剩余的甲醇，然后将剩余物即粗脂肪酸甲酯静置沉淀1h，再置于蒸发器中精馏，得精脂肪酸甲酯；加入抗氧化剂与酸度调节剂，过滤，即得达到国家标准的生物柴油。

实施例2

原料的体积配比如下：

文冠果油95份、甲醇30份、复合催化剂0.2份、抗氧化剂2，6-二叔丁基对甲酚0.005份、酸度调节剂碳酸钠0.01份；复合催化剂质量组成为：氧化锆20份、氧化钛80份。

将文冠果油与甲醇置于反应釜中，搅拌下加入催化剂，用导热油将反应釜加热至80℃反应4个小时；反应釜与甲醇蒸馏装置串联，且蒸馏装置的进出口分别与反应釜有管道连接，反应过程中蒸馏装置处理后的甲醇再循环打入反应釜中进行反应。反应完毕，抽真空回收其中的甲醇，然后将剩余物即粗脂肪酸甲酯静置沉淀1h，再置于蒸发器中精馏，得精脂肪酸甲酯；加入抗氧化剂与酸度调节剂调，过滤，即得达到国家标准的生物柴油。

实施例3

原料的体积配比如下：

文冠果油80份、甲醇20份、复合催化剂0.1份、抗氧化剂双酚A0.01份、酸度调节剂碳酸钠0.01份；复合催化剂组成为：氧化锆30份、氧化钛70份。

将文冠果油与甲醇置于反应釜中，搅拌下加入催化剂，密闭反应釜中，用导热油将反应釜加热至80℃反应5个小时，抽真空回收其中的甲醇，然后将剩余物即粗脂肪酸甲酯静置沉淀1h，再置于蒸发器中精馏，得精脂肪酸甲酯；加入抗氧化剂与酸度调节剂调，过滤，即得达到国家标准的生物柴油。

Claims (10)

1.一种生物柴油，其特征在于由以下体积配比的原料制得：文冠果油80-95份、甲醇5-30份、催化剂1-2份以及与前述原料总体积比皆为0-0.0001∶1的抗氧化剂与酸度调节剂。

2.如权利要求1所述的生物柴油，其特征在于所述的催化剂由以下质量百分比的物质组成：氧化锆10-30％、氧化钛70-90％。

3.如权利要求1所述的生物柴油，其特征在于所述的抗氧化剂为双酚A或2，6-二叔丁基对甲酚。

4.如权利要求1所述的生物柴油，其特征在于所述的酸度调节剂为甲醇钠或碳酸钠。

5.如权利要求1所述的生物柴油的制备方法，其特征在于将文冠果油与过量甲醇置于反应釜中，在催化剂的作用下于反应釜中加热至65-80℃反应4-5个小时，回收其中的甲醇后将剩余物静置沉淀后精馏，得精脂肪酸甲酯；加入抗氧化剂与酸度调节剂，过滤后即得生物柴油。

6.如权利要求5所述的生物柴油的制备方法，其特征在于催化剂由以下质量百分比的物质组成：氧化锆10-30％、氧化钛70-90％。

7.如权利要求5所述的生物柴油的制备方法，其特征在于所述的抗氧化剂为双酚A或2，6-二叔丁基对甲酚。

8.如权利要求5所述的生物柴油的制备方法，其特征在于所述的酸度调节剂为甲醇钠或碳酸钠。

9.如权利要求5-8之一所述的生物柴油的制备方法，其特征在于文冠果油与甲醇反应的同时使部分甲醇进入与反应釜连接的甲醇蒸馏装置，除去甲醇中含有的反应生成的水分后将其继续送回反应釜中反应。

10.如权利要求9所述的生物柴油的制备方法，其特征在于催化剂在搅拌状态下加入反应釜。