[发明专利]一种利用文冠果籽油制备生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物柴油的生产方法，具体涉及一种利用文冠果籽油催化 制备生物柴油的方法。

背景技术

柴油是重要的石油炼制产品，在燃料结构中占据着较高的份额，已成为重 要的动力燃料。随着世界范围内车辆柴油化趋势的加快，未来柴油的需求量会 越来越大。随着石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高，对于石油燃料替 代品的关注程度也越来越高。

生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、工程微藻等水生植物油脂以及动物 油脂、餐饮垃圾油等为原料油，通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生 性柴油燃料。生物柴油是生物质能的一种，它是生物质利用热裂解等技术得到 的一种长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合 物，这些混合物主要是一些分子量较大的有机物，几乎包括所有种类的含氧有 机物如醚、酯、醛、酮、酚、有机酸、醇等。

生物柴油是一种优质的清洁柴油，可再生，环境友好，发动机排放指标除 NOx外可满足欧III排放标准，是石化柴油最合适的替代品之一，在资源日益枯竭 的今天，有望取代石油成为替代燃料。

现有的生物柴油制备技术有直接混合法、微乳液法、高温裂解法、超临界 法和酯交换法等，其中又以酯交换法为主要的工业化生产方法。酯交换法在应 用中存在着反应时间长、能耗高，后处理复杂，产生废液污染环境的缺陷，同 时在后处理过程中会因乳化、皂化而影响产品的产率。

发展生物柴油首先必须解决原料的来源问题。原料来源必须遵循不与民争 粮，不与粮争地的原则。

文冠果树是我国北方一种特有的优良木本油料树种，主要分布在山西、河 南、河北、内蒙古、甘肃和宁夏等地，在荒山、荒坡等地区生长良好，适应性 强，是生态林、低产林改造的优良树种，有“北方油茶”之称。文冠果的种子 含油率35～40％，种仁含油率72～75％，含油量几乎是菜籽的2倍。文冠果籽油 中的不饱和脂肪酸含量达到94％，其中油酸占57％左右，亚油酸占37％左右。

文冠果籽油可用于提取优质生物柴油，转化率可达95％，已被列为发展生物 质能源的重要油源树种之一。文冠果树的大规模开发，对于缓解全球日益紧张 的能源供需矛盾具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种以文冠果籽油为原料制备生物柴油的方法，以克 服现有生物柴油制备技术中存在的能耗高、污染环境的问题。

本发明以文冠果籽油为原料制备生物柴油的方法是以三氟甲基磺酸稀土盐 为固体酸催化剂，呋喃衍生物为共溶剂，与甲醇和文冠果籽油的混合液进行酯 交换反应以制备生物柴油。

其中，所述的三氟甲基磺酸稀土盐为三氟甲基磺酸镧、三氟甲基磺酸镥或 三氟甲基磺酸铈中的一种，所述的呋喃衍生物是二甲基呋喃、三甲基呋喃或四 氢呋喃中的一种。

本发明制备生物柴油的具体方法是：将甲醇与文冠果籽油按照3～9∶1的 摩尔比混合，加入占文冠果籽油重量2～12％的三氟甲基磺酸稀土盐固体酸催化 剂，按照共溶剂∶文冠果籽油＝1∶1～6的摩尔比加入共溶剂呋喃衍生物，于 40～100℃进行酯交换反应0.1～2h，分离除去固体酸催化剂，离心分离，得到 的上层液蒸馏得到生物柴油，蒸出的甲醇和共溶剂循环再用。

所述的离心分离是以2500rpm的转速离心10min。

本发明离心分离得到的下层液中的主要成分是甘油，在常压下蒸馏出下层 液中的甲醇和共溶剂进行循环再用，然后于120℃，真空度-0.1MPa条件下进行 减压蒸馏，以得到副产品甘油。

由于甲醇与文冠果籽油互不互溶，影响反应速率，因此，本发明选用呋喃 衍生物作为共溶剂，以加快反应速率，降低能耗。使用三氟甲基磺酸稀土盐作 为催化剂，其抗水性好，可以重复使用，而且使得工艺后续处理简单。

本发明的优点是：

1、采用本发明方法制备生物柴油，收率可达99％以上，而且产品各项性能 指标达到柴油机燃料调和用生物柴油标准(GB/T 20828-2007)要求。

2、本发明方法反应时间短，反应温度低，能耗低，工艺流程简单，操作方 便，后处理过程大大简化。整个制取工艺无任何废水、废气、废液产生，无环 境污染。

3、反应后剩余的甲醇、固体酸催化剂和共溶剂可以循环利用。由于所选用 的共溶剂的沸点与甲醇接近，非常容易分离。

4、反应产生的副产品甘油很容易分离提纯。