CN113652307A - 一种茶油饼粕制备生物柴油的方法 - Google Patents
一种茶油饼粕制备生物柴油的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113652307A CN113652307A CN202110987451.9A CN202110987451A CN113652307A CN 113652307 A CN113652307 A CN 113652307A CN 202110987451 A CN202110987451 A CN 202110987451A CN 113652307 A CN113652307 A CN 113652307A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tea oil
- biodiesel
- organic solvent
- deacidified
- steps
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010495 camellia oil Substances 0.000 title claims abstract description 115
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 title claims abstract description 103
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 title claims abstract description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 claims abstract description 15
- 235000021588 free fatty acids Nutrition 0.000 claims abstract description 15
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 238000000199 molecular distillation Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000012043 crude product Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 claims abstract 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 93
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 16
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 claims description 15
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 13
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 12
- 241001122767 Theaceae Species 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 4
- 239000008234 soft water Substances 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 13
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000007127 saponification reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 25
- 150000002148 esters Chemical group 0.000 description 15
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 description 9
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 7
- 239000010408 film Substances 0.000 description 7
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 5
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 5
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012803 optimization experiment Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 3
- 238000000944 Soxhlet extraction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- 239000008157 edible vegetable oil Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 235000019387 fatty acid methyl ester Nutrition 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 2
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 241000526900 Camellia oleifera Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 235000012343 cottonseed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000002385 cottonseed oil Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 150000004702 methyl esters Chemical class 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 235000021122 unsaturated fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 150000004670 unsaturated fatty acids Chemical class 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
- C11B13/00—Recovery of fats, fatty oils or fatty acids from waste materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
- B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
- B01D17/0208—Separation of non-miscible liquids by sedimentation
- B01D17/0214—Separation of non-miscible liquids by sedimentation with removal of one of the phases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/08—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping in rotating vessels; Atomisation on rotating discs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/12—Molecular distillation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
- C11B3/00—Refining fats or fatty oils
- C11B3/001—Refining fats or fatty oils by a combination of two or more of the means hereafter
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
- C11B3/00—Refining fats or fatty oils
- C11B3/10—Refining fats or fatty oils by adsorption
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
- C11B3/00—Refining fats or fatty oils
- C11B3/12—Refining fats or fatty oils by distillation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11C—FATTY ACIDS FROM FATS, OILS OR WAXES; CANDLES; FATS, OILS OR FATTY ACIDS BY CHEMICAL MODIFICATION OF FATS, OILS, OR FATTY ACIDS OBTAINED THEREFROM
- C11C3/00—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom
- C11C3/04—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom by esterification of fats or fatty oils
- C11C3/10—Ester interchange
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/74—Recovery of fats, fatty oils, fatty acids or other fatty substances, e.g. lanolin or waxes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Fats And Perfumes (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Abstract
本发明公开了一种茶油饼粕制备生物柴油的方法,包括以下步骤:1)油脂提取;2)浓缩,得到毛茶油;3)萃取法降酸,回收有机溶剂,得到脱酸茶油;4)将脱酸茶油和有机溶剂采用硅胶干燥剂吸附脱水,得到干燥后的脱酸茶油;5)酯交换反应;6)分液,得到粗级产品;7)水洗干燥,得到生物柴油粗品;8)分子蒸馏,得到生物柴油。本发明采用茶油饼粕制备生物柴油的过程中,先采用有机溶剂萃取毛茶油中的游离脂肪酸,再将脱酸茶油进行吸附脱水后进行酯交换反应,避免了原料油脂水解造成游离脂肪酸含量的增加,有效防止了催化剂与游离脂肪酸发生皂化反应,提高催化剂的催化效果,进而缩短了生物柴油的制备时间,提高了生物柴油的制备效率和得率。
Description
技术领域
本发明涉及生物柴油制备技术领域,特别涉及一种茶油饼粕制备生物柴油的方法。
背景技术
茶油,又名茶籽油、山茶油,是从山茶科油茶树种子中获得的,是我国特有的木本油脂。我国油茶资源丰富,油茶林面积约占木本食用油料面积的80%以上,广泛分布于南方17个省的丘陵地区,尤以广西、湖南、江西、云南等地为最多。
茶油中含有大量的不饱和脂肪酸,凝固点较低,十分有利于转化成生物柴油。压榨后的茶油饼粕一般含有7%-10%的残留,这些残留油常用溶剂浸提法提取,溶剂残留的食用油对人体存在安全隐患。茶油饼粕残留油作为食用,甲酯相对较低,将其用于生产生物柴油将是一条极好的利用途径。随着目前国家对油茶发展的重视,茶油总产量持续呈现上升趋势,茶油饼粕的含量快速增加,这将为生物柴油的生产提供良好的原料来源。
随着我国石油资源需求量急剧增加,而我国石油资源总量较少,导致供应缺口越来越大。目前我国石油资源供应,由国内保障转为进口满足,这种状况危及到国家的能源安全,所以在该背景下,寻找石油替代能源刻不容缓。生物柴油是一种清洁可再生能源,作为未来柴油替代品备受我国青睐,其制备方法逐步受到广泛的关注与研究,如:
专利申请号为CN201210295262.6公开了一种以棉籽油皂脚为原料制备生物柴油的方法,它包含有:1)将250mL三口烧瓶置于加热套中,装上搅拌器、冷凝器及温度计;2)加入脂肪物和甲醇,加入催化剂,然后进行搅拌、加热、回流;3)将产物脱甲醇,水洗至中性,加热脱水并取样;4)测定样品的酸价,按照所测得的酸量加入脱酸剂,抽滤后得到粗产品,将粗产品减压蒸馏得到混合脂肪酸甲酯。
上述生物柴油制备方法中,直接向原料中加入催化剂、甲醇进行酯交换反应,而后再进行分离和降酸的步骤,其降酸处理在酯交换反应之后进行,由于其未进行脱水和降酸处理,原料中会含有水和游离脂肪酸,在进行酯交换反应时,原料中的水会使油脂产生水解生成脂肪酸和甘油,其生成的脂肪酸和原料本身含有的游离脂肪酸会与催化剂发生皂化反应生成大量脂肪皂,不仅消耗了大部分催化剂,降低了催化效果,还增加了反应体系的黏度,不利于甘油的分离,进而降低了生物柴油的制备效率和得率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种制备方法简单、生物柴油得率高的茶油饼粕制备生物茶油的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种茶油饼粕制备生物柴油的方法,包括以下步骤:1)油脂提取;2)浓缩,得到毛茶油;3)萃取法降酸,回收有机溶剂,得到脱酸茶油;4)将脱酸茶油和有机溶剂采用硅胶干燥剂吸附脱水,得到干燥后的脱酸茶油;5)酯交换反应;6)分液,得到粗级产品;7)水洗干燥,得到生物柴油粗品;8)分子蒸馏,得到纯化的淡黄色透明生物柴油。
本发明在制备生物柴油的过程中,先采用萃取法萃取毛茶油中的脂肪酸,并将脱酸茶油进行吸附脱水后再进行酯交换反应,有效避免了游离脂肪酸与催化剂的反应,增大了催化效果和生物柴油的制备效率,提高了生物柴油的得率。
进一步,所述步骤1)的具体操作步骤为:a)将茶油饼粕粉碎后过筛,烘干,待用;b)用石油醚提取粉碎后的茶籽饼粕中的茶油,提取结束后,收集茶油,备用。
进一步,所述茶油饼粕粉碎后过60目筛,烘干温度为75℃,所述石油醚提取茶油时的提取温度为65-80℃,提取时间为8-10h。
进一步,所述步骤2)的具体操作步骤为:将步骤1)所得的茶油用旋转蒸发仪进行浓缩,待石油醚全部分离后,收集毛茶油,备用;
进一步,所述步骤3)的具体操作步骤为:向步骤2)所得的毛茶油中加入有机溶剂进行萃取,边萃取边搅拌,萃取结束后,将溶液静置分层,上层为有机溶剂和游离脂肪酸,下层为脱酸茶油,回收有机溶剂,备用。
进一步,所述向毛茶油中加入的有机溶剂与毛茶油的体积比为2:1-4:1,所述有机溶剂为无水甲醇。
优选地,所述向毛茶油中加入的有机溶剂与毛茶油的体积比为3:1,采用本申请中有机溶剂萃取的方法可将酸价降至1.5mg(KOH)/g以内.。
进一步,所述步骤3)中搅拌速度为600r -800r/min,萃取时间为10-30min,萃取次数为3次。
进一步,所述步骤4)的具体操作步骤为:向脱酸茶油中加入硅胶干燥剂进行干燥处理,以达到脱水的效果,并将回收后的有机溶剂经过旋转蒸发仪后用硅胶干燥剂干燥处理,以待酯交换反应使用。
有机溶剂经过旋转蒸发处理并干燥后再回收用于酯交换反应中,减少了有机溶剂的使用量,有效节约了生物柴油的制备成分,且干燥过程采用硅胶干燥剂干燥处理,不引入其他试剂,具有安全无毒、环保的优点。
进一步,所述步骤5)的具体操作步骤为:将步骤4)吸附脱水处理后的有机溶剂按质量比为4:1-10:1加入得到的干燥后的脱酸茶油中,同时加入KOH催化剂,在恒温条件下边搅拌边反应,反应结束后回收过量的有机溶剂。
优选地,所述吸附脱水后的有机溶剂与干燥后的脱酸茶油的质量比为6:1.。
进一步,所述步骤5)中的搅拌速度为600r/min。
进一步,所述KOH催化剂的用量为干燥后的脱酸茶油质量的0.2%-1.5%。
优选地,所述KOH催化剂的用量为干燥后的脱酸茶油质量的0.6%。
进一步,所述脱水处理后的有机溶剂与干燥后的脱酸茶油的反应温度为50-90℃,反应时间为60-180min。
优选地,所述脱水处理后的有机溶剂与干燥后的脱酸茶油的反应温度为70℃,反应时间为90min。
进一步,所述步骤6)的具体操作步骤为:将步骤5)的反应产物冷却到40℃以下,倒入分液漏斗中静置分层,收集上层油相,即得粗级产品,备用。
进一步,所述步骤7)的具体操作步骤为:a. 向粗级产品中加入10%、温度为75℃的热软水进行水洗,缓慢振动,使物料充分接触,静置,分层,放出下层水层,重复以上水洗步骤2-4次,收集上层油相;b. 将油相转移至旋转蒸发仪上,脱水干燥后,得到生物柴油粗品,备用。
进一步,所述步骤8)的具体操作步骤为:a)由于步骤7)制备的生物柴油粗品中含有微量水分、溶解性气体和甲醇等易挥发性组分,为避免易挥发性组分进入分子蒸馏器内,在高真空的影响下,导致物料爆沸,从而影响蒸馏过程的进行,先采用一级薄膜蒸发器蒸发生物柴油粗品中的微量水分、甲醇、溶解性气体等挥发性组分,收集轻组分;b)再将轻组分置于刮膜式分子蒸馏器中进行分子蒸馏,收集轻相组分,即得纯化的淡黄色透明的生物柴油。
进一步,所述一级薄膜蒸发器进行蒸发的工艺参数为:真空度为-0.097MPa,温度为100℃,转子转速为150-300rpm;所述刮膜式分子蒸馏器进行分子蒸馏的工艺参数为:真空度为20Pa,进口温度为170℃,出口温度为150℃。
本发明一种茶油饼粕制备生物柴油的方法的有益效果:
(1)本发明采用茶油饼粕制备生物柴油的过程中,先采用有机溶剂萃取毛茶油中的游离脂肪酸,再将脱酸茶油进行吸附脱水后进行酯交换反应,避免了原料油脂水解造成游离脂肪酸含量的增加,有效防止了催化剂与游离脂肪酸发生皂化反应,提高催化剂的催化效果,进而缩短了生物柴油的制备时间,提高了生物柴油的制备效率和得率;
(2)本发明采用有机溶剂萃取法对毛茶油进行降酸处理后的有机溶剂可重复回收利用,供酯交换反应使用,减少了有机溶剂的使用量,有效节约了生物柴油制备的试剂使用成本;且脱酸茶油采用硅胶干燥剂惊醒脱水干燥处理,不引入其他试剂,具有安全、无毒害、无污染的优点;
(3)本发明本发明采用茶油饼粕制备生物柴油的方法,具有经济性和环境友好性,其制备方式简单,制备的生物柴油转化率高,且其质量标准符合生物柴油S50的质量标准,同时也提高了茶油饼粕的利用价值,扩大了茶油制备过程中副产物的应用范围。
附图说明
图1—为本发明制备生物柴油的工艺流程示意图;
图2—为催化剂用量对生物柴油得率的影响;
图3—为醇油质量比对生物柴油得率的影响;
图4—为反应温度对生物柴油得率的影响;
图5—为反应时间对生物柴油得率的影响。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明,但这些具体实施方案不以任何方式限制本发明的保护范围。
实施例1
一种茶油饼粕制备生物柴油的方法,包括以下步骤:
1)油脂提取:a)利用高速粉碎机粉碎茶油饼粕,成小颗粒后,过60目筛;过筛后在温度为75℃下烘干至恒重,待用;b)使用索氏抽提法,用石油醚提取茶籽饼粕中的茶油,提取条件为:温度为70℃,提取时间为8h,提取结束后,收集茶油,备用;
2)浓缩:所得的茶油利用旋转蒸发仪进行浓缩,待石油醚全部分离后,收集毛茶油,备用;
3)萃取法降酸:将所得的毛茶油放入锥形瓶中,在常温下,按溶剂体积/茶油体积比为3:1加入无水甲醇进行萃取,搅拌速度为600r/min,萃取时间为20min;萃取结束后,将溶液转至分液漏斗中静置分层,上层为有机溶剂和游离脂肪酸,下层为脱酸茶油,同时回收有机溶剂(无水甲醇),备用,对得到的脱酸茶油进行酸价测定,测定结果为1.0mg(KOH)/g;
4)硅胶干燥剂吸附脱水:向脱酸茶油中加入硅胶干燥剂进行干燥,以达到脱水的效果;并将回收后的有机溶剂(无水甲醇)经过旋转蒸发仪蒸发后用硅胶干燥剂干燥,以待酯交换反应使用;
5)酯交换反应:将步骤4)得到的干燥后无水甲醇和脱酸茶油按照质量比为6:1加入三口烧瓶中,将催化剂KOH按照干燥后的脱酸茶油质量的0.6%加入其中,在搅拌速度为600r/min条件下,温度为70℃条件下反应90min,反应结束后,回收过量的无水甲醇;
6)分液:将步骤5)经过酯交换反应后的反应产物冷却到40℃以下,倒入分液漏斗中静置分层,收集上层油相,即得粗级产品,备用;
7)水洗干燥:a.将粗级产品转入分液漏斗中,加入10%、温度为75℃的热软水,缓慢振动,使物料充分接触,静置,待出现明显分层后,放出下层水层,以上步骤重复2次,收集上层油相;b. 将油相物质转移至旋转蒸发仪上,脱水干燥后,得到生物柴油粗品,备用;
8)分子蒸馏:a.先将生物柴油粗品置于一级薄膜蒸发器中蒸发,收集轻组分,其蒸发的工艺参数为:真空度-0.097MPa,温度100℃,转子转速150-300rpm;b.再将轻组分置于刮膜式分子蒸馏器中进行分子蒸馏,其分子蒸馏的工艺参数为:真空度20Pa,进口温度170℃,出口温度150℃,收集轻相组分,即得到纯化的淡黄色透明的生物柴油。
本发明采用茶油饼粕制备生物柴油的方法的工艺流程图如图1所示,本发明对制备的生物柴油的密度、粘度、闪电、冷滤点、硫含量、酸值等指标进行了测定,检测结果如表1所示,由表1可知,对比生物柴油S50的质量标准,本实验检测值均在合格范围之内,即采用本发明的方法制备的生物柴油符合质量标准符合生物柴油S50的质量标准。
表1 生物柴油的检测结果与标准值的比较
实施例2
一种茶油饼粕制备生物柴油的方法,包括以下步骤:
1)油脂提取:a)利用高速粉碎机粉碎茶油饼粕,成小颗粒后,过60目筛;过筛后在温度为75℃下烘干至恒重,待用;b)使用索氏抽提法,用石油醚提取茶籽饼粕中的茶油,提取条件为:温度为70℃,提取时间为8h,提取结束后,收集茶油,备用;
2)浓缩:所得的茶油利用旋转蒸发仪进行浓缩,待石油醚全部分离后,收集毛茶油,备用;
3)萃取法降酸:将所得的毛茶油放入锥形瓶中,在常温下,按溶剂体积/茶油体积比为3:1加入无水甲醇进行萃取,搅拌速度为600r/min,萃取时间为20min;萃取结束后,将溶液转至分液漏斗中静置分层,上层为有机溶剂和游离脂肪酸,下层为脱酸茶油,同时回收有机溶剂(无水甲醇),备用;
4)硅胶干燥剂吸附脱水:向脱酸茶油中加入硅胶干燥剂进行干燥,以达到脱水的效果;并将回收后的有机溶剂(无水甲醇)经过旋转蒸发仪蒸发后用硅胶干燥剂干燥,以待酯交换反应使用;
5)酯交换反应:将步骤4)得到的干燥后的无水甲醇和脱酸茶油按照质量比为7:1加入三口烧瓶中,将催化剂KOH按照干燥后的脱酸茶油质量的0.8%加入其中,在搅拌速度为600r/min条件下,温度为80℃条件下反应90min,反应结束后,回收过量的无水甲醇;
6)分液:将步骤5)经过酯交换反应后的反应产物冷却到40℃以下,倒入分液漏斗中静置分层,收集上层油相,即得粗级产品,备用;
7)水洗干燥:a.将粗级产品转入分液漏斗中,加入10%、温度为75℃的热软水,缓慢振动,使物料充分接触,静置,待出现明显分层后,放出下层水层,以上步骤重复2次,收集上层油相;b. 将油相物质转移至旋转蒸发仪上,脱水干燥后,得到生物柴油粗品,备用;
8)分子蒸馏:a.先将生物柴油粗品置于一级薄膜蒸发器中蒸发,收集轻组分,其蒸发的工艺参数为:真空度-0.097MPa,温度100℃,转子转速150-300rpm;b.再将轻组分置于刮膜式分子蒸馏器中进行分子蒸馏,其分子蒸馏的工艺参数为:真空度20Pa,进口温度170℃,出口温度150℃,收集轻相组分,即得到纯化的淡黄色透明的生物柴油。
实验例1 KOH催化剂用量的优化实验
本实验例1采用实施例1制备生物柴油的方法,在步骤5)酯交换反应中,以反应温度为70℃、反应时间为90min,干燥后的无水甲醇和脱酸茶油的质量比为6:1的条件下,以KOH为催化剂,研究不同KOH催化剂的添加量对生物柴油得率的影响,其实验结果如图2所示。
从图2的结果表明:KOH浓度在0.2%-0.6%时,生物柴油得率呈现上升趋势,0.6%的浓度之后,生物柴油得率呈下降趋势。由此可见,在酯交换过程中,KOH先与游离脂肪酸发生中和反应,而导致有部分不起到催化反应,使得生物柴油得率较低;随着催化剂加入量的增多,催化效果增强,使得生物柴油得率明显提高;随着碱量的继续增加,会引起皂化反应生成脂肪酸皂,脂肪酸皂的存在使反应物粘度增加,从而增加产物分离难度,最终影响生物柴油得率。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于:步骤5)中无水甲醇和脱酸茶油的质量比为:10:1,KOH催化剂的用量为1.5%,反应温度为90℃,反应时间为180min。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于:步骤5)中无水甲醇和脱酸茶油的质量比为:4:1,KOH催化剂的用量为0.2%,反应温度为50℃,反应时间为60min。
对比例1
本对比例采用茶油饼粕制备生物柴油的方法包括以下步骤:
1)油脂提取;2)浓缩,得到毛茶油;3)酯交换反应:将无水甲醇和毛茶油按照质量比为6:1加入三口烧瓶中,将催化剂KOH按照毛茶油质量的0.6%加入其中,在搅拌速度为600r/min条件下,温度为70℃条件下反应90min,反应结束后,回收过量的无水甲醇;4)分液,得到粗级产品;5)水洗干燥,得到生物柴油粗品;6)将无水甲醇按体积比为3:1加入生物茶油粗品中进行萃取,搅拌速度为600r/min,萃取时间为20min;萃取结束后,将溶液转至分液漏斗中静置分层,上层为有机溶剂和游离脂肪酸,下层为粗产品;7)分子蒸馏,得到生物柴油。
其中,每个步骤相对应的具体操作步骤与实施例1中相应的操作步骤相同。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于:本对比例不包括实施例1中的步骤4),直接将步骤3)降酸得到的脱酸茶油进入步骤5)中与无水甲醇发生酯交换反应。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于:本对比例不包括实施例1中的步骤3),直接将茶油采用实施例1中的毛茶油进入步骤4)中进行脱水吸附。
本发明对实施例1-4以及对比例1-3制备的生物柴油的得率进行了测定,其测定结果如表2所示:
表2 实施例1-4及对比例1-3中生物柴油得率
由表2可知,与实施例1相比,对比例1-3制备的生物柴油得率均低于实施例1,表明采用本发明的方法可显著提高生物柴油的得率。
实验例2 无水甲醇和脱酸茶油的质量比的优化实验
本实验例2采用实施例1制备生物柴油的方法,在步骤5)酯交换反应中,以反应温度为70℃、反应时间为90min,KOH催化剂用量为0.6%的条件下,以无水甲醇和脱酸茶油的质量比为研究对象,研究不同无水甲醇和脱酸茶油的质量比(即醇油质量比)对生物柴油得率的影响,其实验结果如图3所示。
从图3可以表明,当无水甲醇和脱酸茶油的质量比为4:1-6:1时,随着比例的增加,生物柴油得率明显增加,当质量比为6:1-8:1时,生物柴油得率增加不明显,且到9:1时呈现缓慢的下降趋势。这可能是因为随着无水甲醇添加量的增加,反应物中脱酸茶油的浓度下降,从而导致反应速率下降。考虑到节约生物柴油制备的成本,选择质量比为6:1制备生物柴油。
实验例3 酯交换反应中的反应温度的优化实验
本实验例3采用实施例1制备生物柴油的方法,在步骤5)酯交换反应中,以无水甲醇和脱酸茶油的质量比为6:1,反应时间为90min,KOH催化剂用量为0.6%的条件下,以反应温度为研究对象,研究不同反应温度对生物柴油得率的影响,其实验结果如图4所示。
从图4可以表明,当反应温度为40℃-60℃时,生物柴油得率上升不明显,当反应温度为70℃时,生物柴油得率达到最高值,随后随着温度的升高,生物柴油得率逐渐下降。
实验例4 酯交换反应中的反应时间的优化实验
本实验例4采用实施例1制备生物柴油的方法,在步骤5)酯交换反应中,以无水甲醇和脱酸茶油的质量比为6:1,反应温度为70℃,KOH催化剂用量为0.6%的条件下,以反应时间为研究对象,研究不同反应时间对生物柴油得率的影响,其实验结果如图5所示。
从图5可以表明,当反应时间为60-90min时,随着反应时间的增加,生物柴油得率明显上升;当反应时间为90-180min时,生物柴油得率变化趋势较为平缓,有少许下降的趋势。这可能是,随着反应时间的延长,发生了副反应,使得脂肪酸甲酯的逆反应程度增加,从而降低了生物柴油的得率。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种茶油饼粕制备生物柴油的方法,其特征在于:包括以下步骤:1)油脂提取;2)浓缩,得到毛茶油;3)萃取法降酸,回收有机溶剂,得到脱酸茶油;4)将脱酸茶油和有机溶剂采用硅胶干燥剂吸附脱水,得到干燥后的脱酸茶油;5)酯交换反应;6)分液,得到粗级产品;7)水洗干燥,得到生物柴油粗品;8)分子蒸馏,得到纯化的淡黄色透明生物柴油。
2.如权利要求1所述一种茶油饼粕制备生物柴油的方法,其特征在于:所述步骤1)的具体操作步骤为:a)将茶油饼粕粉碎后过筛,烘干,待用;b)用石油醚提取粉碎后的茶籽饼粕中的茶油,提取结束后,收集茶油,备用。
3.如权利要求1所述一种茶油饼粕制备生物柴油的方法,其特征在于:所述步骤3)的具体操作步骤为:向步骤2)所得的毛茶油中加入有机溶剂进行萃取,边萃取边搅拌,萃取结束后,将溶液静置分层,上层为有机溶剂和游离脂肪酸,下层为脱酸茶油,回收有机溶剂,备用。
4.如权利要求3所述一种茶油饼粕制备生物柴油的方法,其特征在于:所述向毛茶油中加入的有机溶剂与毛茶油的体积比为2:1-4:1,所述有机溶剂为无水甲醇。
5.如权利要求1所述一种茶油饼粕制备生物柴油的方法,其特征在于:所述步骤4)的具体操作步骤为:向脱酸茶油中加入硅胶干燥剂进行干燥处理,并将回收后的有机溶剂经过旋转蒸发仪后用硅胶干燥剂干燥处理,以待酯交换反应使用。
6.如权利要求1所述一种茶油饼粕制备生物柴油的方法,其特征在于:所述步骤5)的具体操作步骤为:将步骤4)吸附脱水处理后的有机溶剂按质量比为4:1-10:1加入得到的干燥后的脱酸茶油中,同时加入KOH催化剂,在恒温条件下边搅拌边反应,反应结束后回收过量的有机溶剂。
7.如权利要求6所述一种茶油饼粕制备生物柴油的方法,其特征在于:所述KOH催化剂的用量为干燥后的脱酸茶油质量的0.2%-1.5%。
8.如权利要求6所述一种茶油饼粕制备生物柴油的方法,其特征在于:所述脱水处理后的有机溶剂与干燥后的脱酸茶油的反应温度为50-90℃,反应时间为60-180min。
9.如权利要求1所述一种茶油饼粕制备生物柴油的方法,其特征在于:所述步骤7)的具体操作步骤为:a. 向粗级产品中加入热软水进行水洗,缓慢振动,使物料充分接触,静置,分层,放出下层水层,重复以上水洗步骤2-4次,收集上层油相;b. 将油相转移至旋转蒸发仪上,脱水干燥后,得到生物柴油粗品,备用。
10.如权利要求1所述一种茶油饼粕制备生物柴油的方法,其特征在于:所述步骤8)的具体操作步骤为:a)将生物柴油粗品置于一级薄膜蒸发器中对生物柴油粗品进行蒸发,收集轻组分;b)将轻组分置于刮膜式分子蒸馏器中进行分子蒸馏,收集轻相组分,即得纯化的淡黄色透明的生物柴油。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110987451.9A CN113652307A (zh) | 2021-08-26 | 2021-08-26 | 一种茶油饼粕制备生物柴油的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110987451.9A CN113652307A (zh) | 2021-08-26 | 2021-08-26 | 一种茶油饼粕制备生物柴油的方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113652307A true CN113652307A (zh) | 2021-11-16 |
Family
ID=78492913
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110987451.9A Pending CN113652307A (zh) | 2021-08-26 | 2021-08-26 | 一种茶油饼粕制备生物柴油的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113652307A (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1955254A (zh) * | 2005-10-28 | 2007-05-02 | 原玉明 | 一种生物柴油和高蛋白质饲料的综合生产方法 |
US20120144732A1 (en) * | 2010-03-08 | 2012-06-14 | Sun Yat-Sen University | Biodiesel and Preparation Method Thereof |
CN103045664A (zh) * | 2012-12-15 | 2013-04-17 | 华中科技大学 | 利用脱臭馏出物生产生物柴油和甾醇及维生素e的方法 |
CN111500373A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-08-07 | 浙江工业大学 | 一种生物柴油的制备方法 |
-
2021
- 2021-08-26 CN CN202110987451.9A patent/CN113652307A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1955254A (zh) * | 2005-10-28 | 2007-05-02 | 原玉明 | 一种生物柴油和高蛋白质饲料的综合生产方法 |
US20120144732A1 (en) * | 2010-03-08 | 2012-06-14 | Sun Yat-Sen University | Biodiesel and Preparation Method Thereof |
CN103045664A (zh) * | 2012-12-15 | 2013-04-17 | 华中科技大学 | 利用脱臭馏出物生产生物柴油和甾醇及维生素e的方法 |
CN111500373A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-08-07 | 浙江工业大学 | 一种生物柴油的制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
孟佳: "米糠油制备生物柴油的研究", 《中国油脂》, vol. 33, no. 11, pages 44 - 47 * |
尹克荣 等: "花椒籽油生物柴油制备工艺研究", 《内燃机与动力装置》, no. 3, pages 20 - 22 * |
王亚萍 等: "油茶籽残饼油制备生物柴油研究及工艺优化", 《林业科学研究》, vol. 22, no. 3, pages 325 - 329 * |
郭秀兰 等: "废茶油的精制及其合成生物柴油的研究", 《化学研究与应用》, vol. 21, no. 11, pages 1587 - 1591 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101134294B1 (ko) | 미세조류로부터 오일 추출 및 바이오디젤 전환 방법 | |
Kasim et al. | Influence of various parameters on reactive extraction of Jatropha curcas L. for biodiesel production | |
CN102311883B (zh) | 一种制备高纯度生物柴油的方法 | |
Nazir et al. | Development of lignin based heterogeneous solid acid catalyst derived from sugarcane bagasse for microwave assisted-transesterification of waste cooking oil | |
CN101613618B (zh) | 一种以微藻油脂为原料制备生物柴油的方法 | |
CN101580857A (zh) | 微藻一步法制备生物能源 | |
CN102021082A (zh) | 一种利用酸碱两步法将餐厨废油脂制成脂肪酸甲酯和甘油的方法 | |
CN100590177C (zh) | 用高酸值花椒籽油制备生物柴油的方法 | |
CN101691521A (zh) | 生物柴油脱色工艺 | |
CN108659876A (zh) | 原料预处理与水热液化联合制备生物油的方法 | |
CN101824369B (zh) | 一种利用泔水油制备船用生物柴油的方法 | |
CN102824928B (zh) | 一种用于制备生物柴油的固体酸催化剂及其制备方法与应用 | |
CN101691519B (zh) | 以蚕蛹油为原料生产生物柴油的制备方法 | |
Tarigan et al. | Rapid biodiesel production from palm kernel through in situ transesterification reaction using CaO as catalyst | |
CN103145558A (zh) | 一种联苯菊酯无三废制备方法 | |
CN101289630A (zh) | 一种苦楝籽油制备生物柴油的方法 | |
CN100374529C (zh) | 由水冬瓜油制备生物柴油的方法 | |
CN102559374A (zh) | 利用超临界甲醇通过一步法从微藻制备生物柴油的方法 | |
CN115254143B (zh) | 一种炭基固体酸催化剂的制备方法及其应用 | |
CN113652307A (zh) | 一种茶油饼粕制备生物柴油的方法 | |
CN109439426B (zh) | 一种沙枣油及其制备方法和作为生物柴油原料的用途 | |
CN102492561A (zh) | 一种利用新鲜米糠制备生物柴油的方法 | |
CN101550349A (zh) | 一种用超临界技术制备生物柴油的方法 | |
CN101392181A (zh) | 一种原位提取米糠油制备生物柴油的新方法 | |
CN101063040B (zh) | 一种利用潲水油制备生物柴油的工艺方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211116 |