CN103160336A - 一种基于餐饮废弃油酯的生物醇油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于餐饮废弃油酯的生物醇油及其制备方法，该生物醇油组分的质量百分比为：甲醇35.0～55.0 wt.%、预处理后餐饮废弃油酯30.0～50.0 wt.%、碱1.0～3.0 wt.%、燃烧促进剂2.0～5.0 wt.%、乳化剂1.0～5.0 wt.%、催化剂0.5～1.5 wt.%、助溶剂2.0～5.0 wt.%、除味剂0.5～1.5 wt.%。本发明所制得的生物醇油用餐饮废弃油酯作为主要原料，不仅性能稳定，不易挥发，不自燃，而且价格低廉，绿色环保，可作为液体燃料应用工业及民用领域中；在避免餐饮废弃油酯对食品安全威胁的同时，减少环境污染及石化、矿物质燃料消耗等方面具有重要意义。

Description

一种基于餐饮废弃油酯的生物醇油及其制备方法

技术领域

本发明涉及生物基液体燃料技术领域，具体涉及一种以餐饮废弃油酯为主要原料、其它醇基液体燃料为辅料的复合生物醇油及其制备方法。

背景技术

生物醇油是指以醇基液体燃料（如甲醇）为主要原料，按特定配方及工艺，经化学勾兑合成的一种高清洁生物质液体燃料。由于生物醇油结合了醇与油各自的特点，很好地解决了醇基燃料热值的不足、消耗量大的历史问题，显著提高了醇基燃料的热值；还解决了醇基燃料不稳定，易挥发、不安全的问题，并可在常温常压下储存、运输、使用，且无需压钢瓶存储，可直接用普通金属或塑料容器装载。作为一种近年新开发的环保生物燃料，生物醇油不仅可以替代厨房用的柴油、液化气，还可作为工业燃料应用于工业生产各领域中。

随着当前石化资源的日趋枯竭的紧迫形势，全球对可持续发展战略越来越重视，开发高效且可再生的生物质能源已经成为人们最为关注的课题之一。由于日常生活及工业燃料是当前石化能源的主要消耗领域之一，因此，开发可替代的高效新型生物醇油技术成为相关领域重要的研究开发焦点。近年来，有许多与生物醇油制备技术有关的文献被报导，或以发明专利的形式被公开。例如中国专利CN102618337A公开了一种生物醇油民用燃料的制作方法，该方法通过将甲醇与少量乳化剂及和其它丁醇类互溶剂混合勾兑，显著提高了甲醇的燃烧效率，并提高了燃料的热值。中国专利CN101838559A、CN102660334A、CN102618337A和CN102358853A也都公开了通过以不同乳化剂的方式来促进甲醇燃烧效率的技术。而中国专利CN102766488A则公开了将甲醇与油酸混合，并通过乳化作用和燃烧促进剂二茂铁来提高其燃烧效率和热值的方法。其它大量有关生物醇油的制造技术也大量见诸报端，且许多生物醇油产品通过国家质检部门检测，并通过试点推广使用，其技术性能和安全指标符合民用燃料的要求，成为一种理想的绿色环保燃料。

然而，上述所提及的生物醇油仍然是以甲醇为基础原料的醇类燃烧，而甲醇作为一类有毒有机燃料，其使用过程中的危险性和危害性仍然不能完全避免。而甲醇作为石油和煤碳深加工产物，其可再生性和可持续发展性的特征仍不完全。因此，开发可全面或部分替代甲醇的生物基醇油技术仍然是当前所面临的重要任务。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于餐饮废弃油酯的生物醇油，通过一系列物理与化学反应手段来提高生物醇油制备过程中的“油”与“醇”的相互作用与融合，解决了餐饮废弃油酯对环境的污染及石化、矿物质燃料消耗的问题，同时克服了由于普通生物醇油燃料热值的不足、燃烧不充分等问题。从而开发出一类具有高燃烧值和燃烧效率的绿色环保型生物醇油。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种基于餐饮废弃油酯的生物醇油，由以下按质量百分比计的成分组成：

所述预处理后的餐饮废弃油酯是通过如下方法获得的：取一定量的餐饮废弃油酯，在离心机中离心后除掉固体杂质，后根据胶体凝聚原理除掉餐饮废弃油酯中由于长期放置产生的胶体杂质，然后水洗干燥后得到预处理后的餐饮废弃油酯。

所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种的混合物。

所述燃烧促进剂为二茂铁、高锰酸钾、过氧化氢和水的四种混合物。其组分的质量百分比为二茂铁10.0～30.0 wt.%、高锰酸钾20.0～35.0 wt.%、过氧化氢15.0～30.0 wt.%、水3.0～8.0 wt.%。

所述乳化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、乙酸乙酯、水的混合物。其组分的质量百分比为氢氧化钠15.0～25.0 wt.%、氢氧化钾15.0～25.0wt.%、乙酸乙酯30.0～45.0 wt.%、水5.0～15.0 wt.%。其配制工艺为首先在容器中加入氢氧化钠与水进行混合，搅拌至充分溶解；然后加入乙酸乙酯，搅拌至充分溶解；最后静置1小时即可。

所述催化剂为异丁醇、丙酮中的一种或两种。

所述助溶剂为乙酸乙酯、甘油中的一种或两种混合物。

所述除味剂为樟脑或氨水。

本发明的另一目的是提供了基于餐饮废弃油酯的生物醇油的制备方法，所述的生物醇油的制备方法，包括以下几个步骤：

第一步，首先取一定量的餐饮废弃油酯，放入离心机中高速离心，离心转速为500～700 rpm；然后，采用过滤的方法除掉餐饮废弃油酯中残余的固体杂质；最后根据胶体凝聚原理除掉餐饮废弃油酯中由于长期放置产生的胶体杂质，水洗，干燥后得到预处理后的餐饮废弃油酯；

第二步，然后在预处理后的餐饮废弃油酯中加入催化剂和一定油/醇质量比下的甲醇进行初步酯交换反应，生成较低分子量的脂肪酸酯及甘油，此时转化率不是很高。工艺条件：温度：60～80℃，反应时间：60～120分钟，油/醇质量比：3:1～4:1；

第三步，将碱加入上述反应后的混合物中不断搅拌，使其发生皂化反应；

第四步，配制乳化剂：在容器中加入氢氧化钠、氢氧化钾与水进行混合，搅拌至充分溶解；然后加入乙酸乙酯，搅拌至充分溶解；最后静置1小时；

第五步，在第三步得到的混合物中加入剩余的甲醇并与燃烧促进剂、乳化剂、助溶剂和除味剂混合，搅拌均匀后即得到一种基于餐饮废弃油酯的生物醇油。

本发明的优点：

1.本发明通过酯交换反应、皂化反应及添加乳化剂的方法是餐饮废弃油酯与甲醇能够充分混合，从而使“油”与“醇”充分反应、融合，从而有效地提高了复合生物醇油的燃烧效率和燃烧值，克服了一般勾兑的生物醇油燃料热值不足缺陷。

2.本发明通过联合添加二茂铁、高锰酸钾和过氧化氢等燃烧促进剂和氧化剂的方法，使其发挥协同作用，从而达到助燃、除烟、增色、节能的效果。

3.本发明另外采用助溶剂来促使生物醇油的稳定性，并通过除味剂来消除异味，从而确保其燃烧过程中的绿色环保性。

4、本发明所制备的复合生物醇油燃烧性能优异、热值高、制备工艺简单，具有清洁环保和安全可靠的特征，可作为工业及民用等领域灶具的新型燃料被广泛使用。

具体实施方式

实例1

第一步，首先取一定量的餐饮废弃油酯，放入离心机中高速离心，离心转速为500 rpm；然后，采用过滤的方法除掉餐饮废弃油酯中残余的固体杂质；最后根据胶体凝聚原理除掉餐饮废弃油酯中由于长期放置产生的胶体杂质，水洗，干燥；第二步，在预处理后的餐饮废弃油酯中加入催化剂和一定油/醇质量比下的甲醇，工艺条件：温度：80℃，反应时间：60分钟，油/醇质量比：3:1；第三步，将碱加入上述反应后的混合物中不断搅拌，使其发生皂化反应；第四步，配制乳化剂：在容器中加入氢氧化钠、氢氧化钾与水进行混合，搅拌至充分溶解；然后加入乙酸乙酯，搅拌至充分溶解；最后静置1小时；第五步，在第三步得到的混合物中加入剩余的甲醇并与燃烧促进剂、乳化剂、助溶剂和除味剂混合，搅拌均匀后即得到一种基于餐饮废弃油酯的生物醇油。其中燃烧促进剂各组分的质量百分比为二茂铁30.0wt.%、高锰酸钾35.0 wt.%、过氧化氢30.0wt.%、水5.0 wt.%；乳化剂各组分的质量百分比为氢氧化钠25.0 wt.%、氢氧化钾25.0wt.%、乙酸乙酯35.0wt.%、水15.0 wt.%。

各物料按如下质量百分比称取：

实例2

第一步，首先取一定量的餐饮废弃油酯，放入离心机中高速离心，离心转速为500 rpm；然后，采用过滤的方法除掉餐饮废弃油酯中残余的固体杂质；最后根据胶体凝聚原理除掉餐饮废弃油酯中由于长期放置产生的胶体杂质，水洗，干燥；第二步，在预处理后的餐饮废弃油酯中加入催化剂和一定油/醇质量比下的甲醇，工艺条件：温度：65℃，反应时间：70分钟，油/醇质量比：3:1；第三步，将碱加入上述反应后的混合物中不断搅拌，使其发生皂化反应；第四步，配制乳化剂：在容器中加入氢氧化钠、氢氧化钾与水进行混合，搅拌至充分溶解；然后加入乙酸乙酯，搅拌至充分溶解；最后静置1小时；第五步，在第三步得到的混合物中加入剩余的甲醇并与燃烧促进剂、乳化剂、助溶剂和除味剂混合，搅拌均匀后即得到一种基于餐饮废弃油酯的生物醇油。其中燃烧促进剂各组分的质量百分比为二茂铁30.0wt.%、高锰酸钾35.0 wt.%、过氧化氢30.0 wt.%、水5.0 wt.%；乳化剂各组分的质量百分比为氢氧化钠25.0 wt.%、氢氧化钾20.0wt.%、乙酸乙酯45.0wt.%、水10.0 wt.%。

各物料按如下质量百分比称取：

实例3

第一步，首先取一定量的餐饮废弃油酯，放入离心机中高速离心，离心转速为500 rpm；然后，采用过滤的方法除掉餐饮废弃油酯中残余的固体杂质；最后根据胶体凝聚原理除掉餐饮废弃油酯中由于长期放置产生的胶体杂质，水洗，干燥；第二步，在预处理后的餐饮废弃油酯中加入催化剂和一定油/醇质量比下的甲醇，工艺条件：温度：75℃，反应时间：65分钟，油/醇质量比：3:1；第三步，将碱加入上述反应后的混合物中不断搅拌，使其发生皂化反应；第四步，配制乳化剂：在容器中加入氢氧化钠、氢氧化钾与水进行混合，搅拌至充分溶解；然后加入乙酸乙酯，搅拌至充分溶解；最后静置1小时；第五步，在第三步得到的混合物中加入剩余的甲醇并与燃烧促进剂、乳化剂、助溶剂和除味剂混合，搅拌均匀后即得到一种基于餐饮废弃油酯的生物醇油。其中燃烧促进剂各组分的质量百分比为二茂铁30.0wt.%、高锰酸钾35.0 wt.%、过氧化氢30.0 wt.%、水5.0 wt.%；乳化剂各组分的质量百分比为氢氧化钠25.0 wt.%、氢氧化钾25.0wt.%、乙酸乙酯40.0wt.%、水10.0 wt.%。

各物料按如下质量百分比称取：

实例4

第一步，首先取一定量的餐饮废弃油酯，放入离心机中高速离心，离心转速为500 rpm；然后，采用过滤的方法除掉餐饮废弃油酯中残余的固体杂质；最后根据胶体凝聚原理除掉餐饮废弃油酯中由于长期放置产生的胶体杂质，水洗，干燥；第二步，在预处理后的餐饮废弃油酯中加入催化剂和一定油/醇质量比下的甲醇，工艺条件：温度：75℃，反应时间：70分钟，油/醇质量比：3:1；第三步，将碱加入上述反应后的混合物中不断搅拌，使其发生皂化反应；第四步，配制乳化剂：在容器中加入氢氧化钠、氢氧化钾与水进行混合，搅拌至充分溶解；然后加入乙酸乙酯，搅拌至充分溶解；最后静置1小时；第五步，在第三步得到的混合物中加入剩余的甲醇并与燃烧促进剂、乳化剂、助溶剂和除味剂混合，搅拌均匀后即得到一种基于餐饮废弃油酯的生物醇油。其中燃烧促进剂各组分的质量百分比为二茂铁27.0wt.%、高锰酸钾35.0 wt.%、过氧化氢30.0 wt.%、水8.0 wt.%；乳化剂各组分的质量百分比为氢氧化钠25.0 wt.%、氢氧化钾25.0wt.%、乙酸乙酯40.0wt.%、水10.0 wt.%。

各物料按如下质量百分比称取：

实例5

第一步，首先取一定量的餐饮废弃油酯，放入离心机中高速离心，离心转速为500 rpm；然后，采用过滤的方法除掉餐饮废弃油酯中残余的固体杂质；最后根据胶体凝聚原理除掉餐饮废弃油酯中由于长期放置产生的胶体杂质，水洗，干燥；第二步，在预处理后的餐饮废弃油酯中加入催化剂和一定油/醇质量比下的甲醇，工艺条件：温度：65℃，反应时间：100分钟，油/醇质量比：3:1；第三步，将碱加入上述反应后的混合物中不断搅拌，使其发生皂化反应；第四步，配制乳化剂：在容器中加入氢氧化钠、氢氧化钾与水进行混合，搅拌至充分溶解；然后加入乙酸乙酯，搅拌至充分溶解；最后静置1小时；第五步，在第三步得到的混合物中加入剩余的甲醇并与燃烧促进剂、乳化剂、助溶剂和除味剂混合，搅拌均匀后即得到一种基于餐饮废弃油酯的生物醇油。其中燃烧促进剂各组分的质量百分比为二茂铁30.0wt.%、高锰酸钾35.0 wt.%、过氧化氢30.0 wt.%、水5.0 wt.%；乳化剂各组分的质量百分比为氢氧化钠25.0 wt.%、氢氧化钾20.0wt.%、乙酸乙酯40.0wt.%、水15.0 wt.%。

各物料按如下质量百分比称取：

实例6

第一步，首先取一定量的餐饮废弃油酯，放入离心机中高速离心，离心转速为600rpm；然后，采用过滤的方法除掉餐饮废弃油酯中残余的固体杂质；最后根据胶体凝聚原理除掉餐饮废弃油酯中由于长期放置产生的胶体杂质，水洗，干燥；第二步，在预处理后的餐饮废弃油酯中加入催化剂和一定油/醇质量比下的甲醇，工艺条件：温度：60℃，反应时间：120分钟，油/醇质量比：3:1；第三步，将碱加入上述反应后的混合物中不断搅拌，使其发生皂化反应；第四步，配制乳化剂：在容器中加入氢氧化钠、氢氧化钾与水进行混合，搅拌至充分溶解；然后加入乙酸乙酯，搅拌至充分溶解；最后静置1小时；第五步，在第三步得到的混合物中加入剩余的甲醇并与燃烧促进剂、乳化剂、助溶剂和除味剂混合，搅拌均匀后即得到一种基于餐饮废弃油酯的生物醇油。其中燃烧促进剂各组分的质量百分比为二茂铁30.0wt.%、高锰酸钾35.0 wt.%、过氧化氢30.0 wt.%、水5.0 wt.%；乳化剂各组分的质量百分比为氢氧化钠25.0 wt.%、氢氧化钾20.0wt.%、乙酸乙酯45.0wt.%、水10.0 wt.%。

各物料按如下质量百分比称取：

实例7

第一步，首先取一定量的餐饮废弃油酯，放入离心机中高速离心，离心转速为700 rpm；然后，采用过滤的方法除掉餐饮废弃油酯中残余的固体杂质；最后根据胶体凝聚原理除掉餐饮废弃油酯中由于长期放置产生的胶体杂质，水洗，干燥；第二步，在预处理后的餐饮废弃油酯中加入催化剂和一定油/醇质量比下的甲醇，工艺条件：温度：80℃，反应时间：120分钟，油/醇质量比：4:1；第三步，将碱加入上述反应后的混合物中不断搅拌，使其发生皂化反应；第四步，配制乳化剂：在容器中加入氢氧化钠、氢氧化钾与水进行混合，搅拌至充分溶解；然后加入乙酸乙酯，搅拌至充分溶解；最后静置1小时；第五步，在第三步得到的混合物中加入剩余的甲醇并与燃烧促进剂、乳化剂、助溶剂和除味剂混合，搅拌均匀后即得到一种基于餐饮废弃油酯的生物醇油。其中燃烧促进剂各组分的质量百分比为二茂铁27.0wt.%、高锰酸钾35.0 wt.%、过氧化氢30.0 wt.%、水8.0 wt.%；乳化剂各组分的质量百分比为氢氧化钠25.0 wt.%、氢氧化钾25.0wt.%、乙酸乙酯35.0wt.%、水15.0 wt.%。

各物料按如下质量百分比称取：

表1  燃烧值对比表

名称	燃烧值（KJ/kg）
		甲醇	5200 KJ/kg
实施例1生产的生物醇油	8400 KJ/kg
		实施例2生产的生物醇油	8200 KJ/kg
实施例3生产的生物醇油	8200 KJ/kg
		实施例4生产的生物醇油	8000 KJ/kg
实施例5生产的生物醇油	7600 KJ/kg
		实施例6生产的生物醇油	8300 KJ/kg
实施例7生产的生物醇油	7900 KJ/kg

 综合以上实施例可以看出，本发明所制备的复合生物醇油燃烧性能优异、热值高、制备工艺简单，具有清洁环保和安全可靠的特征，可作为工业及民用等领域灶具的新型燃料被广泛使用。从进一步对比传统的甲醇生物燃油的燃烧热值（结果见表1），可以明显看出，本发明所提供的方法生产出的生物醇油具有更高的燃烧值。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种基于餐饮废弃油酯的生物醇油，其特征在于：其组分的质量百分比为：甲醇35.0～55.0 wt.%、预处理后餐饮废弃油酯30.0～50.0wt.%、碱1.0～3.0 wt.%、燃烧促进剂2.0～5.0 wt.%、乳化剂1.0～5.0 wt.%、催化剂0.5～1.5 wt.%、助溶剂2.0～5.0 wt.%、除味剂0.5～1.5 wt.%。

2.如权利要求1所述的基于餐饮废弃油酯的生物醇油，其特征在于：所述预处理后餐饮废弃油酯是通过如下方法获得：取一定量餐饮废弃油酯，在离心机中离心后除掉固体杂质，后根据胶体凝聚原理除掉餐饮废弃油酯中由于长期放置产生的胶体杂质，然后水洗干燥后得到预处理后的餐饮废弃油酯。

3.如权利要求1所述的基于餐饮废弃油酯的生物醇油，其特征在于：所述碱为：氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种的混合物。

4.如权利要求1所述的基于餐饮废弃油酯的生物醇油，其特征在于：所述燃烧促进剂为：二茂铁、高锰酸钾、过氧化氢和水的混合物；其组分的质量百分比为：二茂铁10.0～30.0 wt.%、高锰酸钾20.0～35.0wt.%、过氧化氢15.0～30.0 wt.%、水3.0～8.0 wt.%。

5.如权利要求1所述的基于餐饮废弃油酯的生物醇油，其特征在于：所述乳化剂为：氢氧化钠、氢氧化钾、乙酸乙酯和水的混合物；其组分的质量百分比为：氢氧化钠15.0～25.0 wt.%、氢氧化钾15.0～25.0wt.%、乙酸乙酯30.0～45.0 wt.%、水5.0～15.0 wt.%；其配制工艺为首先在容器中加入氢氧化钠与水进行混合，搅拌至充分溶解；然后加入乙酸乙酯，搅拌至充分溶解；最后静置1小时即可。

6.如权利要求1所述的基于餐饮废弃油酯的生物醇油，其特征在于：所述催化剂为：异丁醇、丙酮中的一种或两种。

7.如权利要求1所述的基于餐饮废弃油酯的生物醇油，其特征在于：所述助溶剂为：乙酸乙酯、甘油中的一种或两种混合物。

8.如权利要求1所述的基于餐饮废弃油酯的生物醇油，其特征在于：所述除味剂为：樟脑或氨水。

9.如权利要求1所述的基于餐饮废弃油酯的生物醇油的制备方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

第一步，首先取一定量的餐饮废弃油酯，放入离心机中高速离心，离心转速为500～700 rpm；然后，采用过滤的方法除掉废弃油酯中残余的固体杂质；最后根据胶体凝聚原理除掉餐饮废弃油酯中由于长期放置产生的胶体杂质，水洗，干燥后得到预处理后的餐饮废弃油酯；

第二步，然后在预处理后餐饮废弃油酯中加入催化剂和一定油/醇质量比下的甲醇进行初步酯交换反应，生成较低分子量的脂肪酸酯及甘油，此时转化率在70～80 %；工艺条件：温度：60～80℃，反应时间：60～120分钟，油/醇质量比：3:1～4:1；

第三步，将碱加入上述反应后的混合物中不断搅拌，使其发生皂化反应；

第四步，配制乳化剂：在容器中加入氢氧化钠、氢氧化钾与水进行混合，搅拌至充分溶解；然后加入乙酸乙酯，搅拌至充分溶解；最后静置1小时；

第五步，在第三步得到的混合物中加入剩余的甲醇并与燃烧促进剂、乳化剂、助溶剂和除味剂混合，搅拌均匀后即得到一种基于餐饮废弃油酯的生物醇油。