[发明专利]一种过磷酸催化微波辐射制备印楝生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质能源领域，具体是一种以印楝油为原料，以过磷酸为催化剂，在微波辐射条件下，印楝油与无水低碳醇进行酯交换反应制备印楝生物柴油的方法。

背景技术

长期以来，我国石油大量依靠进口，近年来，随着机动车保有量大幅增加、国际石油价格不断上涨以及可开采石油资源的日渐枯竭，开发可再生的生物质能源成为大众消费追切需要和保障国家能源安全的重大战略问题，生物柴油的生产和推广应用成为当前人们关注的热点。由于C14～C18的单烷基脂肪酸酯在燃烧性能等方面与化石柴油最为接近，部分指标还超出化石柴油，这些长链脂肪酸单烷基酯可生物降解、闪点高、无毒、挥发性有机物含量低、具有优良的润滑性能和溶解性、不含硫和芳烃、十六烷值高、润滑性能好，是一种优质柴油替代化合物，被称为“生物柴油”而得到世界各国的广泛关注。为了实现生物柴油的产业化，人们从油脂原料的开发、培育、合成技术等不同的角度展开广泛研究。

在油脂原料开发、培育方面，植物油脂是适合于制备单烷基脂肪酸酯的可再生原料，因此从植物油脂出发制备生物柴油成为生物质能源发展的重要方向，是实现绿色环保能源可持续发展的理想选择。发达国家用于规模化生产生物柴油的油脂原料有大豆(美国)、油菜籽(欧盟国家)、棕榈油(东南亚国家)等，现已对包括大豆油、花生油、棉籽油、葵花籽油、油菜籽油、棕榈油和蓖麻籽油在内的40种不同的植物油在内燃机上进行了短期评价试验。但是我国人多地少，不可能像发达国家那样用占用耕地的油料植物来发展生物柴油。我国发展生物柴油，不能走与农争地、与人争粮的路子。不与粮食争土地是生物柴油以及生物质能源选择发展的主要思路和原则，也是具有中国特色的生物柴油发展的必由之路，探索、研究并发现适合于荒山荒坡种植的高含油植物，为生物柴油的发展提供可靠的原料保障，是我国生物柴油开发研究最为基础而又很重要的内容。研究开发能满足以上条件的含油植物成为我国生物柴油发展的重要环节，可食用植物油合成制备生物柴油显然不符合中国国情。因此，小桐子、光皮树、蓖麻、油茶、油桐、乌桕、油棕等木本产油植物被广泛研究。但是这些木本产油植物多为野生，典型的例子是小桐子生物柴油的开发，由于小桐子为野生植物，其栽培、驯化、种苗繁殖等方面均需要从头开始，培育适合大规模种植的高产、稳产并且高含油率的栽培品种将是一个不短的过程。研究、发现并充分利用现有非食用含油植物人工林，不失为一种明智之举。众所周知，印楝(Azadirachta indic A.Juss)系楝科楝属乔木，是一种喜温、耐旱的多功能树种。树龄平均200年，树高可达20余米。印楝根系发达，萌发力强，耐旱耐脊薄，是很好的水土保持、生态保护植物，适宜在于热河谷地区种植，可达到植树造林、防止地区荒漠化、保持水土、恢复生态的目的。多年来，我国海南、四川少部分地区、云南大部分干热河谷地区大量引种印楝树，仅云南省目前就保有人工印楝林40多万亩，成为世界上规模种植印楝树并形成人工林面积最大的地区。人们对印楝的研究主要集中在生物农药的开发上，由于印楝果实中分离出来的印楝素(Azadirachtin)是广谱、高效、低毒、易降解、无残留的杀虫剂，可以防治8目200余种农、林、仓储虫害，且不污染环境，对害虫天敌等益虫及湿血动物安全，所以印楝素成为目前世界上公认、并大规模生产和应用的无公害生物源农药。除此之外，人们对印楝的研究还在于其有效化学成分及其毒性、药理作用、中毒防治上。我们在提取、分离和生产生物农药印楝素的过程中，发现提取生物农药的印楝种仁除含有约0.3～0.8％不等的印楝素以外，还富含占印楝种仁重量比40％左右的印楝油(neem oil)。在生物农药生产过程中，所产生的印楝油由于伴生几百到数千ppm不等的印楝素而有一定毒性，从而导致这种印楝油成为一种难于进一步应用或处置的农药废弃物，虽然有人将印楝油加工成农药制剂用于杀虫，但是其极低的生物活性导致了在农业植物保护中应用的可行性不足。开发印楝油的新用途，对印楝生物农药生产副产物综合利用、废油废渣治理、降低农药产品生产成本、促进印楝生物农药产业的发展具有重要的社会、经济和环保意义。显而易见，印楝油无疑是一种廉价而又环保的生物柴油原材料。