CN102676310A - 单细胞细菌脂肪酶催化制备生物柴油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单细胞细菌脂肪酶催化制备生物柴油的方法：本发明属于生物质能源制备新工艺，在各类植物油中加入微量的单细胞细菌脂肪酶，催化法下进行酶催化反应，使粗产品生物柴油及副产品甘油呈中性，不需要中和水洗，后处理工序大大地简化，因无废水排放，对环境无污染，又因反应温度与压力比超临界法低，加热时间较短，甲醇的含量较高，能耗低，工序简单，成本低的工艺，更易于产业化的优点。对反应设备耐压要求也降低，而甲酯的得率可达99～97％.制得的生物柴油产品符合0#柴油主要性能指标。

Description

单细胞细菌脂肪酶催化制备生物柴油的方法
技术领域
本发明属于生物质能源制备新工艺，特指一种单细胞细菌脂肪酶催化制备生物柴油的方法。
背景技术
生物柴油是一种替代石化柴油，可再生清洁能源，可用植物油、废料地沟油等为原料与甲醇、乙醇等进行酯交换反应，产品即为脂肪酸甲酯(后简称甲酯)，副产品为甘油。传统的酯交换反应采用均相催化剂，如NaOH、KOH、甲醇钠等，以植物油计用量约为1％，反应温度一般是甲醇的沸点，反应时间1小时，转化率高，达95％以上，但同时也存在着明显的缺点，通常碱酯交换法虽然反应简便，但为了脱除碱催化剂，反应液的后处理很繁琐，产品需中和洗涤而带来大量的工业废水，造成环境污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种在单酶催化法和超临界法基础上开发的临界单酶催化法制备生物柴油，此法因为有微量单酶催化，既具有超临界后处理简单的特点，产品后处理无需中和水洗，对环境无污染，又因反应温度与压力比超临界法低，加热时间较短，甲醇的含量较高，能耗低，工序简单，成本低的工艺，更易于产业化的优点。
实现上述目的的技术方案为：
微单酶催化剂溶解在2-3mI甲醇中制备微单酶溶液，加入量0.03～0.05％(以植物油等的重量为标准计量)，在反应温度125±5℃、压力为6.9～7.0Mpa，甲醇∶植物油摩尔比为42～21∶1的条件下，加入微单酶溶液，在带搅拌的压力釜中进行酶催化反应100～120分钟后，蒸出未反应的甲醇，然后静止沉降，分上下两层，下层为粗生物柴油，取样分析甲醇含量，上层为粗甘油，取样分析甘油含量，酶催化反应转化率为99-97％，制得的生物柴油产品符合0#柴油主要性能指标。
本发明的优点是：
(1)低单酶催化剂加入，反应产物上下两层溶液即粗产品生物柴油及副产品甘油PH为6-7呈中性，所以无需中和水洗，无污水排放，后续处理大大简化。
(2)反应温度125±5℃压力为6.9～7.0Mpa，在甲醇临界状态，醇油摩尔比降至为42～21∶1均比超临界法低，能耗同时降低，对反应设备耐压耐温要求降低，且甲酯的得率99-97％更易产业化。
(3)上层粗甘油的甘油含量比碱脂交换法和超临界法高，甘油的含量达91％以上，使甲酯和甘油的分离和提纯大大简化。
具体实施方式
实施例1
在1L.带磁力搅拌压力釜中，分别加入粗亚麻油100.0克、工业级甲醇146.7克，醇油摩尔比为42～21∶1(以亚麻油计)单酶催化剂0.05％，溶于3mI甲醇，搅拌加热达到125±5℃压力为6.9～7.0Mpa后，计时反应120分钟后反应结束，蒸馏出多余甲醇，反应液趁热倒入分液漏斗中静置分层，下层为粗生物柴油，上层为副产品粗甘油，上下层的pH值为6～7，并分别采样，分析结果列在下表中。上下层反应粗产物pH值为6～7，所以无需后处理，避免了通常碱脂交换法需加酸中和、水洗等过程，有效地防止了工业废水的产生，色谱检测甲酯含量为96.3％，生物柴油得率99.7％，甘油含量为91.0％，得率高达96.5％。
实施例2
将上述实施例1中单酶催化剂加入量改为0.03％，其它条件相同，试验结果列在表中。上层反应副产物粗甘油pH值为7～8，下层反应产物粗生物柴油pH值为6～7，所以无需后处理，色谱检测甲酯含量为99.1％，生物柴油得率主高达99.7％。
实施例3
将上述实施例1的醇摩尔比降低为21∶1其它条件相同，试验结果列在表中。上下层反应粗产物pH值为6～7，仍无需后处理，色谱检测甲酯含量为95.1％，生物柴油得率高达97.3％。
实施例4即对比试验例1
在上述实施例1中不加单酶催化，其它条件与实施条件1相同，试验结果例表中。色谱检测生物柴油的得率为46.1％，甘油的得率为16.5％，显然没有微单酶催化，只是甲醇临界条下制备生物柴油，甲酯的得率很低。
表                 试验条件与结果
Figure BSA00000573163000031

Claims (2)

1.单细胞细菌脂肪酶催化制备生物柴油的方法，其持征，是采取微量单细胞细菌脂肪酶，其催化剂的加入量为：0.03％～0.05％，(以植物油等的重量为标准计量)，反应温度125±5℃。
2.根据权利要求1所述的单细胞细菌脂肪酶催化制备生物柴油的方法，其持征是所述的单酶即是单细胞细菌脂肪酶。它是一种新的细菌类脂肪酶(民间称作“太岁”)而不是真菌脂肪酶类。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110117624A (zh) * 2019-04-02 2019-08-13 天津大学 利用地沟油生物法制备法尼烯的方法

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