CN106010677A - 一种以油茶为原料制备生物燃料的方法 - Google Patents

一种以油茶为原料制备生物燃料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种以油茶为原料制备生物燃料的方法，先取油茶种子，晒干，破碎、研磨，将所得干粉与氢氧化钠溶液混合，加热反应，过滤除去碱水，将所得湿粉加至水中，再加入纤维素酶、蛋白酶、木聚糖酶、碳酸氢钠，混合，发酵，放冷，然后将所得发酵液进行微滤，最后将所得微滤透过液与含水的正丁醇溶液混合，加入氧化钙、氟化钾、碳酸氢钠、柠檬酸铵、1‑甲基‑2‑吡咯烷酮，在搅拌条件下加入浓硫酸，反应，洗涤、干燥，即得。本发明可将含油量极高的油茶进行合理利用，制备得到具有良好的特性的燃料，提供了一种新的燃料来源。

Description

一种以油茶为原料制备生物燃料的方法
技术领域
本发明属于生物燃料技术领域，具体涉及一种以油茶为原料制备生物燃料的方法。
背景技术
我国缺油少气，石油和食用植物油的对外依存度均已高达60％。随着国民经济的快速发展，植物油供需矛盾日益突出，采用可再生的植物油资源制备生物燃料已成为全球关注的热点。生物质能是植物通过光合作用将太阳能转化为：存在生物质内部的能量，是人类社会的能源资源的有效组成部分。植物每年光合作用产生的生物质循环约950亿t碳，而世界化石燃料的消耗每年为65亿t碳，远远超出资源需求，因此可再生的生物质是人类能够长久依赖的理想资源和能源。生物质资源可以通过合适的手段转化为高品位的固体燃料、液体燃料或气化发电的燃料，并具有可再生、低污染等优势。生物能源也因其自身优势(可再生、环保且资源丰富)而成为研发的热点和焦点。
油料植物中的油脂富含碳氧元素，其热值和柴油接近，是一种含高能量的物质，而且只需要经过简单的加工，就可以将油脂转化为石油替代品，因此被率先开发为生物液体燃料。尤其是生物柴油的开发更是得到了各国的广泛重视。而现有植物油脂资源无法满足市场需要。因此，培育特色高含油植物资源，开发高效绿色加工技术意义重大。
油茶种子含油高达30％以上，是典型的高含油木本油料植物，其油脂既可作轻化工业的原料，也是理想的生物柴油原料。遵循生态能值原理，采用绿色技术制备能源产品，构建光皮树油料资源能源化绿色转化技术体系，对于促进光皮树等能源油料植物的种植，降低石化能源消耗，维护我国能源安全，实现低碳经济目标有着重要意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种以油茶为原料制备生物燃料的方法，所得燃料的酸值达0.94mgKOH/g。
一种以油茶为原料制备生物燃料的方法，包括以下步骤：
步骤1，取油茶种子，晒干，破碎、研磨，得干粉；
步骤2，将步骤1所得干粉与3～7wt％氢氧化钠溶液按重量比1：10～15混合，加热至60～80℃反应2～3h，放冷后过滤除去碱水，得到湿粉；
步骤3，以重量份计，将步骤2的湿粉10～20份加至水10～20份中，再加入纤维素酶0.5～2份、蛋白酶0.3～0.8份、木聚糖酶0.2～0.7份、碳酸氢钠2～6份，混合，在发酵罐内于40～45℃下发酵20～30h，放冷，得到发酵液；
步骤4，将步骤3所得发酵液进行微滤，得到微滤透过液；
步骤5，以重量份计，将步骤4所得微滤透过液10～20份与含水5～10％的正丁醇溶液5～15份混合，加入氧化钙2～7份、氟化钾1～7份、碳酸氢钠2～6份、柠檬酸铵1～5份、1-甲基-2-吡咯烷酮3～7份，在搅拌条件下加入浓硫酸2～8份，反应，洗涤、干燥，即得。
进一步地，步骤1中干粉粒径在10～50nm。
进一步地，步骤3在混合过程中需要通入CO2。
进一步地，步骤4中微滤采用的膜孔径是50～200nm。
进一步地，步骤5中搅拌速度为300～500rpm。
进一步地，步骤5中反应条件为50～70℃、1～4h。
本发明可将含油量极高的油茶进行合理利用，制备得到具有良好的特性的燃料，提供了一种新的燃料来源。
具体实施方式
实施例1
一种以油茶为原料制备生物燃料的方法，包括以下步骤：
步骤1，取油茶种子，晒干，破碎、研磨，得干粉；
步骤2，将步骤1所得干粉与3wt％氢氧化钠溶液按重量比1：10混合，加热至60℃反应3h，放冷后过滤除去碱水，得到湿粉；
步骤3，以重量份计，将步骤2的湿粉10份加至水10份中，再加入纤维素酶0.5份、蛋白酶0.3份、木聚糖酶0.2份、碳酸氢钠2份，混合，在发酵罐内于40℃下发酵30h，放冷，得到发酵液；
步骤4，将步骤3所得发酵液进行微滤，得到微滤透过液；
步骤5，以重量份计，将步骤4所得微滤透过液10份与含水5％的正丁醇溶液5份混合，加入氧化钙2份、氟化钾1份、碳酸氢钠2份、柠檬酸铵1份、1-甲基-2-吡咯烷酮3份，在搅拌条件下加入浓硫酸2份，反应，洗涤、干燥，即得。
其中，步骤1中干粉粒径在10nm；步骤3在混合过程中需要通入CO2；步骤4中微滤采用的膜孔径是50nm；步骤5中搅拌速度为300rpm，反应条件为50℃、4h。
所得燃料的酸值为0.81mgKOH/g，远低于中国的生物柴油标准的标准值。硫含量低于中国柴油(III)标准GB19147-2009以及欧盟(V)标准EN590:2004的标准值。十六烷值远高于国III柴油和欧V柴油标准值。
实施例2
一种以油茶为原料制备生物燃料的方法，包括以下步骤：
步骤1，取油茶种子，晒干，破碎、研磨，得干粉；
步骤2，将步骤1所得干粉与6wt％氢氧化钠溶液按重量比1：14混合，加热至65℃反应3h，放冷后过滤除去碱水，得到湿粉；
步骤3，以重量份计，将步骤2的湿粉13份加至水17份中，再加入纤维素酶0.8份、蛋白酶0.4份、木聚糖酶0.5份、碳酸氢钠5份，混合，在发酵罐内于40℃下发酵25h，放冷，得到发酵液；
步骤4，将步骤3所得发酵液进行微滤，得到微滤透过液；
步骤5，以重量份计，将步骤4所得微滤透过液15份与含水7％的正丁醇溶液7份混合，加入氧化钙6份、氟化钾2份、碳酸氢钠3份、柠檬酸铵4份、1-甲基-2-吡咯烷酮5份，在搅拌条件下加入浓硫酸7份，反应，洗涤、干燥，即得。
其中，步骤1中干粉粒径在30nm；步骤3在混合过程中需要通入CO2；步骤4中微滤采用的膜孔径是150nm；步骤5中搅拌速度为400rpm，反应条件为60℃、3h。
所得燃料的酸值为0.94mgKOH/g，远低于中国的生物柴油标准的标准值。硫含量低于中国柴油(III)标准GB19147-2009以及欧盟(V)标准EN590:2004的标准值。十六烷值远高于国III柴油和欧V柴油标准值。
实施例3
一种以油茶为原料制备生物燃料的方法，包括以下步骤：
步骤1，取油茶种子，晒干，破碎、研磨，得干粉；
步骤2，将步骤1所得干粉与6wt％氢氧化钠溶液按重量比1：13混合，加热至65℃反应3h，放冷后过滤除去碱水，得到湿粉；
步骤3，以重量份计，将步骤2的湿粉18份加至水12份中，再加入纤维素酶1.5份、蛋白酶0.6份、木聚糖酶0.4份、碳酸氢钠4份，混合，在发酵罐内于45℃下发酵25h，放冷，得到发酵液；
步骤4，将步骤3所得发酵液进行微滤，得到微滤透过液；
步骤5，以重量份计，将步骤4所得微滤透过液17份与含水7％的正丁醇溶液11份混合，加入氧化钙6份、氟化钾2份、碳酸氢钠5份、柠檬酸铵3份、1-甲基-2-吡咯烷酮6份，在搅拌条件下加入浓硫酸6份，反应，洗涤、干燥，即得。
其中，步骤1中干粉粒径在30nm；步骤3在混合过程中需要通入CO2；步骤4中微滤采用的膜孔径是100nm；步骤5中搅拌速度为400rpm，反应条件为50℃、4h。
所得燃料的酸值为0.79mgKOH/g，远低于中国的生物柴油标准的标准值。硫含量低于中国柴油(III)标准GB19147-2009以及欧盟(V)标准EN590:2004的标准值。十六烷值远高于国III柴油和欧V柴油标准值。
实施例4
一种以油茶为原料制备生物燃料的方法，包括以下步骤：
步骤1，取油茶种子，晒干，破碎、研磨，得干粉；
步骤2，将步骤1所得干粉与7wt％氢氧化钠溶液按重量比1：15混合，加热至80℃反应2h，放冷后过滤除去碱水，得到湿粉；
步骤3，以重量份计，将步骤2的湿粉20份加至水20份中，再加入纤维素酶2份、蛋白酶0.8份、木聚糖酶0.7份、碳酸氢钠6份，混合，在发酵罐内于45℃下发酵20h，放冷，得到发酵液；
步骤4，将步骤3所得发酵液进行微滤，得到微滤透过液；
步骤5，以重量份计，将步骤4所得微滤透过液20份与含水10％的正丁醇溶液15份混合，加入氧化钙7份、氟化钾7份、碳酸氢钠6份、柠檬酸铵5份、1-甲基-2-吡咯烷酮7份，在搅拌条件下加入浓硫酸8份，反应，洗涤、干燥，即得。
其中，步骤1中干粉粒径在50nm；步骤3在混合过程中需要通入CO2；步骤4中微滤采用的膜孔径是200nm；步骤5中搅拌速度为500rpm，反应条件为70℃、1h。
所得燃料的酸值为0.85mgKOH/g，远低于中国的生物柴油标准的标准值。硫含量低于中国柴油(III)标准GB19147-2009以及欧盟(V)标准EN590:2004的标准值。十六烷值远高于国III柴油和欧V柴油标准值。

Claims (6)

1.一种以油茶为原料制备生物燃料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，取油茶种子，晒干，破碎、研磨，得干粉；
步骤2，将步骤1所得干粉与3～7wt％氢氧化钠溶液按重量比1：10～15混合，加热至60～80℃反应2～3h，放冷后过滤除去碱水，得到湿粉；
步骤3，以重量份计，将步骤2的湿粉10～20份加至水10～20份中，再加入纤维素酶0.5～2份、蛋白酶0.3～0.8份、木聚糖酶0.2～0.7份、碳酸氢钠2～6份，混合，在发酵罐内于40～45℃下发酵20～30h，放冷，得到发酵液；
步骤4，将步骤3所得发酵液进行微滤，得到微滤透过液；
步骤5，以重量份计，将步骤4所得微滤透过液10～20份与含水5～10％的正丁醇溶液5～15份混合，加入氧化钙2～7份、氟化钾1～7份、碳酸氢钠2～6份、柠檬酸铵1～5份、1-甲基-2-吡咯烷酮3～7份，在搅拌条件下加入浓硫酸2～8份，反应，洗涤、干燥，即得。
2.根据权利要求1所述的以油茶为原料制备生物燃料的方法，其特征在于：步骤1中干粉粒径在10～50nm。
3.根据权利要求1所述的以油茶为原料制备生物燃料的方法，其特征在于：步骤3在混合过程中需要通入CO2。
4.根据权利要求1所述的以油茶为原料制备生物燃料的方法，其特征在于：步骤4中微滤采用的膜孔径是50～200nm。
5.根据权利要求1所述的以油茶为原料制备生物燃料的方法，其特征在于：步骤5中搅拌速度为300～500rpm。
6.根据权利要求1所述的以油茶为原料制备生物燃料的方法，其特征在于：步骤5中反应条件为50～70℃、1～4h。
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