CN102492561A

CN102492561A - 一种利用新鲜米糠制备生物柴油的方法

Info

Publication number: CN102492561A
Application number: CN2011104367590A
Authority: CN
Inventors: 王子忱; 丁雪峰; 郭玉鹏; 朱燕超; 王晓峰
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明公开了一种利用新鲜米糠制备生物柴油的方法，具体步骤如下：将新鲜米糠加入反应釜上层，把占米糠油质量0.5％的甲醇钠的甲醇溶液加入反应釜下层，反应釜的上下层用过滤网膜连接，再加入米糠油质量6～8倍的溶剂/甲醇混合溶剂，升温至50～70℃回流反应，同步提油、酯交换反应2～4小时，反应结束，闪蒸回收醇/溶剂混合液，再在减压条件下对产品进行蒸馏，收集0.098MPa、140～230℃的馏分，得到生物柴油。本发明利用新鲜米糠中没有游离脂肪酸的特点，直接进行碱催化酯交换反应，工艺简单；溶剂的存在，使酯交换反应过程的界面反应转变为均相反应，不仅加快了反应速度，而且保护了脂肪酸甲酯，避免了氧化反应，提高了应用性能，并节约了能耗，降低了成本。

Description

一种利用新鲜米糠制备生物柴油的方法

技术领域

本发明涉及一种利用新鲜米糠制备生物柴油的方法，具体涉及稻谷新鲜米糠油提取和碱催化酯交换同步进行制备生物柴油的方法。

研究背景

随着世界经济的飞速发展，世界范围内的能源危机愈演愈烈，开发和研究一种新型能源，以替代即将枯竭的化石能源已迫在眉睫。在能源替代品研究中，生物质能、太阳能、风能等可再生资源以其各自独特的优势将逐步成为世界新能源发展的新方向，但是其距离大规模工业化生产和民用尚有一段距离。因此，生物柴油以可再生动植物油脂为生产原料，将最有可能在短期内成为一种绿色环保型的可再生替代燃料，与石油相比，生物柴油具有很多优点：毒性低、温室气体排放低、水中溶解度低、具有优良的润滑性、具有较好的发动机低温启动性能、安全性能好、生产成本低等优点，发展潜力巨大，已引起世界各国的广泛关注。

目前国内制备生物柴油时使用的原料大约有以下三类：

第一类：利用动物、植物油脂，例如猪油、牛油、羊油、鸡鸭油、狐狸油等；

第二类：菜油、棉油、大豆油、花生油、葵花籽油、桐籽油、麻疯树籽油、蓖麻籽油等；

第三类：各种酸化油、地沟油等。

而国际上生产生物柴油的原料主要是大豆油、菜籽油、棕榈油和餐饮废油等，占总成本75％的原料成本问题制约着生物柴油发展的产业化发展。因此，找到一种供应充足、价格低廉稳定的原料对于生物柴油的工业化生产具有重要的意义。

稻谷是我国主要粮食作物之一，年产量约2亿吨，占全国粮食总产量的42％，同时也是一种重要的工业资源。中国大米年产量约占世界总年产量的1/3，年均产生近1000万吨以上的米糠资源。米糠中平均含蛋白质15％，脂肪16％-22％，糖3％-8％，水分10％。米糠所含的脂肪是制备生物柴油的优良原料。但是由于米糠中的脂肪酶的存在，使得米糠极易变质。在中国，米糠绝大部分被用作低档饲料，只有10％的米糠资源得到了开发利用。米糠作为一种产量大综合利用程度低的谷物加工副产物成为我国优先开发的重要食物资源，因此开发一种米糠的有效利用工艺具有重大意义。

专利CN102041177公开了一种制备生物柴油的方法，以预处理过的动物油脂、植物油脂为原料油，在反应釜中按4∶1～8∶1醇油摩尔比加入甲醇，在搅拌下加入浓硫酸。使体系内酸值到3mgKOH/g以下，完成预酯化；然后加水中和洗涤、脱水去杂、干燥、再加入反应釜升温至75℃、搅拌下加入3％的NaOH甲醇溶液，使体系内酸值为1mgKOH/g，完成酯交换，分离掉下层甘油甲醇溶液后得粗生物柴油；最后经过三级分子蒸馏得到生物柴油。专利CN101586042涉及一种利用餐厨垃圾中回收的地沟油生产生物柴油的方法，其特征包括：A.餐厨地沟油预处理(初滤、脱水、精滤)；B.酯化、酯交换；C.甘油分离；D.脱色。通过四个步骤即得脂肪酸甲酯-生物柴油。专利CN101328418涉及一种利用植物油制造生物柴油的方法，具体是一种利用植物油在酸性或碱性催化剂的作用下，通过与低分子酒精发生反应形成脂肪酸酯，再利用乙醇酸类物质经过离心分离，最后得到生物柴油。专利CN101613618提供一种以微藻油脂为原料制备生物柴油和甘油的综合利用的方法。该方法将微藻油脂提取技术、酯交换反应技术、生产高纯度高性能的生物柴油技术和有效回收副产品甘油技术整合，提出一种以微藻油脂为原料完整制备生物柴油的方法。

无论在国内还是国外，原料来源少、成本高是目前制约生物柴油发展的主要问题。因此，为了降低生物柴油的成本，原料的选取非常重要。

本发明以新鲜米糠为原料，利用新鲜米糠中没有游离脂肪酸的特点，直接进行碱催化酯交换反应，工艺简单；溶剂的存在，使酯交换反应过程的界面反应转变为均相反应，不仅加快了反应速度，节约了能耗，降低了成本，而且保护了脂肪酸甲酯，避免了氧化反应，提高了生物柴油的应用性能。

发明内容

本发明利用新鲜米糠提取米糠油，用碱催化米糠油制备生物柴油。

一种利用新鲜米糠制备生物柴油的方法，具体步骤如下：

将新鲜米糠加入反应釜上层，把占米糠油质量0.5％的甲醇钠的甲醇溶液加入反应釜下层，反应釜的上下层用过滤网膜连接，再加入米糠油质量6～8倍的溶剂/甲醇混合溶剂，升温至50～70℃回流反应，同步提油、酯交换反应2～4小时，反应结束，闪蒸回收醇/溶剂混合液，再在减压条件下对产品进行蒸馏，收集0.098MPa、140～230℃的馏分，得到生物柴油。

本发明的特征在于：所使用的溶剂包括正己烷、石油醚、六号溶剂油。

本发明的特征在于：新鲜米糠包括新3小时之内研磨稻谷得到的米糠、新鲜米糠经过膨化处理、或新鲜米糠在温度＜15℃的环境下贮存没有发生甘油三酯分解为脂肪酸的米糠。

本发明的特征在于：所述的碱催化剂为甲醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾的甲醇溶液。

本发明的先进性在于：

1.新鲜米糠中游离的脂肪酸很少，不需要进行酸催化酯化反应，直接进行碱催化酯交换反应，工艺简单；

2.溶剂的存在，使酯交换反应过程的界面反应转变为均相反应，不仅加快了反应速度，节约了能耗，降低了成本。而且保护了脂肪酸甲酯，避免了氧化反应，提高了应用性能。

具体实施方式

实施例1：

将新鲜米糠加入反应釜上层，把占米糠油质量0.5％的甲醇钠的甲醇溶液加入反应釜下层，再加入米糠油质量6倍的环己烷和甲醇各50％的的混合溶剂，升温至60℃回流反应，同步提油、酯交换反应3小时，反应结束，闪蒸回收醇/溶剂混合液，再在减压条件下对产品进行蒸馏，收集0.098MPa、140～230℃的馏分，得到生物柴油，甘油含量0.23％，酯交换率96.5％。

实施例2：

将新鲜米糠加入反应釜上层，把占米糠油质量0.5％的甲醇钠的甲醇溶液加入反应釜下层，再加入米糠油质量6倍的石油醚和甲醇各50％的的混合溶剂，升温至50℃回流反应，同步提油、酯交换反应3小时，反应结束，闪蒸回收醇/溶剂混合液，再在减压条件下对产品进行蒸馏，收集0.098MPa、140～230℃的馏分，得到生物柴油，甘油含量0.29％，酯交换率95.9％。

实施例3：

将米糠与6号溶剂油和甲醇各50％的混合溶剂按固液比1∶6混合，其它条件如实施例1，得到生物柴油，甘油含量0.30％，酯交换率94.9％。

实施例4：

改变反应釜下层的催化剂为米糠油质量0.7％的氢氧化钾的甲醇溶液，其它条件如实施例1，得到生物柴油，甘油含量0.3％，酯交换率95.5％。

实施例5：

改变反应釜下层的催化剂为米糠油质量0.7％的氢氧化纳的甲醇溶液，其它条件如实施例1，得到生物柴油，甘油含量0.31％，酯交换率95.0％。

实施例6：

将米糠与溶剂按固液比1∶8混合，其它条件如实施例1，得到生物柴油，甘油含量0.20％，酯交换率97.5％。

Claims

1.一种利用新鲜米糠制备生物柴油的方法，具体步骤如下：

2.一种如权利要求1所述一种利用新鲜米糠制备生物柴油的方法，其特征在于：所使用的溶剂包括正己烷、石油醚、六号溶剂油。

3.一种如权利要求1所述一种利用新鲜米糠制备生物柴油的方法，其特征在于：新鲜米糠包括3小时之内新研磨稻谷得到的米糠、新鲜米糠经过膨化处理、或新鲜米糠在温度＜15℃的环境下贮存没有发生甘油三酯分解为脂肪酸的米糠。

4.一种如权利要求1所述一种利用新鲜米糠制备生物柴油的方法，其特征在于：所述的碱催化剂为甲醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾的甲醇溶液。