[发明专利]一种助溶剂存在下生物柴油的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物柴油的制备方法，特指一种助溶剂存在下生物柴油的制备方法，所述的制备方法条件温和，助溶剂易除去，能源和原料成本较低，所得生物柴油的具有高产率、低粘度等特点。

背景技术

传统能源的日益枯竭需要开发新的可再生能源，环境保护及汽车工业的发展需要清洁的油料，因此世界各国的能源研究人员都在积极探索、发展替代燃料及可再生能源。生物柴油环境友好型燃料，具有深远的经济效益与社会效益，其环保性、可再生性备受世界各国的关注。生物柴油是以动植物油脂或高酸值废弃油脂等为原料与甲醇经酯交换反应制得的脂肪酸甲酯，它是清洁的绿色可再生能源。大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。国外发展生物柴油较早，但国内研究较晚。现阶段我国用废弃油脂生产的生物柴油，普遍存在两大品质问题：一是含有大量易氧化的不饱和双键，既降低燃烧热值，又产生酸性物质腐蚀发动机金属部件，同时产生的氧化物不能充分燃烧，产生黑烟，污染环境；二是遇低温会出现结晶和凝结现象，影响发动机燃料供给系统供油。

Ultrasonics Sonochemistry，2005(12)：367Carmen Stavarache，Y.Maeda等报导了以植物油为原料，利用低频超声制备生物柴油的方法。研究发现，应用超声反应时间比机械搅拌反应时间大大缩短，催化剂的用量也大大下降；醇油摩尔比为6∶1，频率为40kHz时，反应时间为10-20min。但此类制备生物柴油的方法仍然存在的问题是：制备过程中因甲醇和脂肪酸甘油酯不相容而使反应在非均相中进行，使得反应进行不均匀，同时产物的流动性差。

粮油加工，2009，(3)：5黄永茂等介绍了在正己烷助溶剂和固体酸SO₄^2-/TiO₂-SiO₂为催化剂下，以麻疯树籽油为原料制备生物柴油，其甲酯含量达到96.8％，但反应温度较高，为110℃，需消耗大量能源，醇油摩尔比12∶1，需要消耗大量的甲醇，使得生产成本提高。

中国油脂，2008，33(9)：40史海鲜，包宗宏介绍了非极性的石油醚作为助溶剂，以菜籽油为原料制备生物柴油，其甘油收率达98.2％，但反应温度较高和醇油摩尔比较本法高。

食品工业，2008，(4)：58宋玉卿，刘春雷等介绍了以叔丁醇为助溶剂和固定化脂肪酶为催化剂，以油脚脂肪酸为原料制备生物柴油，反应温度为45℃，但其转化率较低，为82.5％，且反应时间较长，为36h。

粮油加工，2008，(7)：72，刘世英，包棕宏介绍了以己烷为助溶剂，以菜籽油为原料制备生物柴油，油的转化率达96.1％，但菜籽油己烷质量比较高，为38：62。

江苏工业学院学报，2008，20(2)：6，张静雅等和中国油脂，2008，33(3)：46介绍了以甲基叔丁基醚为助溶剂，以菜籽油为原料制备生物柴油，油的转化率高，但醇油摩尔比高达27∶1。

催化学报，2008，29(1)：41贺芹等介绍了以正庚烷为助溶剂和全细胞华根霉脂肪酶为催化剂，以大豆油为原料制备生物柴油，反应温度较低，为30℃，但生物柴油收率仅为86.7％。

发明内容

针对生物柴油合成过程中的反应温度高、生产成本高和转化率低等综合因素问题，本发明提供了以特定的浸出溶剂烷烃衍生物为助溶剂，以大豆油为原料来制备生物柴油的方法。在温和反应条件下，使反应在均相中进行，能源和原料成本较低，所得生物柴油的具有高产率、低粘度、低温流动性好的特点，同时因所选择的助溶剂烷烃衍生物沸点和甲醇的沸点相近，可使其在反应结束后与甲醇一起蒸出，再循环利用，降低了生产成本。其操作步骤为：i)将催化剂溶解在甲醇中；ii)将大豆油预热倒入四口烧瓶中；iii)加入助溶剂烷烃衍生物搅拌反应。当反应温度为45℃，醇油摩尔比为4.5∶1时，反应1.5h后，其生物柴油产率达到了96％左右。本发明中助溶剂烷烃衍生物存在下生物柴油的制备过程中，助溶剂烷烃衍生物的用量可以为大豆油质量的0.1～50％，最好是1.0％～10％。所得产品符合国内外现有质量标准的生物柴油，在柴油机上测试使用时，可以替代石化柴油使用。

本发明提供了一种通过选择特定的助溶剂烷烃衍生物，以大豆油为原料来制备生物柴油的方法，加快酯交换反应速率，制备得到了高产率、低粘度的生物柴油脂肪酸甲酯。

具体实施方式：

下面结合实例对本发明进行详细说明，但本发明并不局限于以下实例。

实施例1