CN101497803A - 生物柴油及其制备技术 - Google Patents

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Abstract

一种涉及可供以柴油为动力的内燃机使用的新型动力能源——生物柴油及其制备技术。以可再生的含油植物、动物油脂、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物及餐饮废油(占比：50％～90％)以及甲醇(占比： 10％～40％)为原料，固体有机酸为催化剂(占比：5％～30％)，助溶表面活性剂(占比：1％～30％)在20～100℃下连续搅拌 20分钟～120分钟的常压条件下反应制备。本发明优点：反应条件温和、反应时时间短、酯化和酯转化率高，产品可100％替代优质矿物柴油，也可以与矿物柴油以任意比例混合使用。

Description

生物柴油及其制备技术
[技术领域]
本发明涉及一种可供以柴油为动力的内燃机新型动力能源--生物柴油及其制备技术。
[背景技术]
生物柴油是以含油植物、动物油脂、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物及餐饮废油为原料制备的液体燃料。它是可再生的清洁能源，是优质的矿物柴油代用品，生物柴油的合成多采用酯基转移反应(转酯化)，只需油、低碳醇和催化剂就可使动植物油与醇类生成酯类并联产丙三醇。
目前国内外的研究均集中在采用地沟油或酸化油等废油和油渣的领域，以无机酸或碱及其盐类为催化剂。此类工艺反应条件温和，成本较低，但酯转化率低，仅达60％左右，难以达到内燃机等直接使用的轻质柴油标准；酶法催化反应转化率可达95％，但催化剂酶易失活，生产成本相对较高；超临界甲醇技术反应条件苛刻，对设备要求高。以上三大类型的转酯化反应各有优缺点，但有一个共同的问题，就是工艺及原料来源不足以支持产业化需求。
[发明内容]
本发明的目的是：一、通过固体有机酸催化技术使酯转化率达到95％以上，把酯化产物的闪点控制在50℃～120℃范围内，满足完全替代矿物柴油的技术性能；二、通过采用助溶表面活性剂使反应物动植物油脂与甲醇任意互溶，使反应物以等摩尔量添加，减少后续处理工艺，从而降低生产成本。通过以上两项新技术的运用，可以采用转基因大豆、菜籽及棉籽等不宜食用的油料来实现产业化生产生物柴油，达到部分甚至完全替代矿物柴油。
本发明的内容叙述如下：采用现已实现大面积种植的油料作物为原料来源，通过催化剂用甲醇把原料油脂中的甘油置换出来，同时将原料中没有酯化的游离脂肪酸酯化，使原料的甲酯化率达到96.5％以上，使产品的物化指标如闪点、运动粘度、密度、冷凝点、十六烷值与优质柴油相接近，可以完全替代石化柴油。本发明通过以下两项技术来实现：
一、固体有机酸催化剂。本发明研究采用的固体有机酸包括苯磺酸、甲酸、丙烯酸、磺柳酸、烷基苯磺酸或其盐类。通过上述一种或几种混合物作为催化剂，使酯化及转酯化反应在100℃以下的常压条件即可快速完成。
二、助溶表面活性剂。本发明研究采用烷基苯系、烷基磺酸系表面活性剂作为助溶剂，使原本不能互溶的甲醇与油脂实现互溶，使反应物在液相充分互溶，减少反应物甲醇的投料量，使反应物在接近等摩尔量的条件下反应，减少后处理工艺。
[具体实施方式]
本发明生物柴油通过以下工艺完成：
步骤1；将1％～30％的催化剂加入甲醇中，搅拌均匀。
步骤2：将5％～30％的助溶表面活性剂加入反应物油脂中，搅拌均匀并加热到规定温度。
步骤3：在搅拌条件下将步骤1的甲醇液加入步骤2的油脂液中连续搅拌20至120分钟。
步骤4；离心分离，将生物柴油与副产品甘油通过离心机分离。
本发明的优点：制备技术酯化及转酯化率高，产品可以完全替代矿物柴油，或与矿物柴油以任意比例混合。反应条件温和，工艺成本较低，可以产业化批量生产，工艺过程安全，无污染。

Claims (5)

1.生物柴油及其制备技术，其特征在于按重量比，各反应物百分比及反应条件为：
油脂                    50～90％
甲醇                    10～40％
催化剂                  5～30％
助溶剂                  1～30％
反应温度                20～100℃
搅拌时间                20～120分钟
2.根据权利要求1所述的生物柴油及其制备技术，其特征在于：按重量比各反应物百分比及反应条件为：
油脂              50～80％
甲醇              20～30％
催化剂            5～20％
助溶剂            1～20％
反应温度          30～80℃
搅拌时间          20～60分钟
3.生物柴油及其制备技术的催化剂，其特征为：固体有机酸催化剂：包括下列物质中的一种或几种：苯磺酸、甲酸、丙烯酸、磺柳酸、烷基苯磺酸或其盐类。
4.生物柴油及其制备技术的助溶剂，其特征为：助溶表面活性剂：包括下列物质及其性质相近的物质：烷基苯系、烷基苯磺酸系。
5.生物柴油及其制备技术，其特征为：
步骤1：将5％～30％的催化剂加入甲醇中搅拌均匀；
步骤2：将1％～30％的助溶表面活性剂加入反应物油脂中，搅拌加热到30～80℃；
步骤3：在搅拌条件下将步骤1的甲醇反应液加入步骤2的油脂反应液中，连续搅拌20分钟至60分钟。
步骤4：离心分离。将步骤3反应产物进入离心机，分离出主产物——生物柴油；副产物——甘油。
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