[发明专利]一种生物柴油的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质能源技术领域，尤其是一种生物柴油的制备方法。

背景技术

当前全球石油需求不断增长与化石能源目渐枯竭的矛盾日益突出，能源供给形势越来越紧张，国际市场原油价格持续大幅上涨，能源的多元化、可再生化和清洁化已成为人类社会发展的必然选择，开发生物质能源是解决全球能源危机的方向之一，作为新型替代能源的生物柴油在世界各国发展迅速。生物柴油是指以油料作物如大豆、油菜、棉、棕榈等，野生油料植物和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或热化学工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。

生物柴油具有下述独特的性能优势：(1)生物能源为可再生性能：作为可再生能源，与石油储量不同，其通过农业和生物资源获得，可供应量不会枯竭，而且生物柴油的生物降解性高于常规柴油，可在自然状况下实现生物降解，减少对人类生存环境的污染。(2)具有优良的环保特性：主要表现在由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低；生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油。(3)较好的润滑性能，使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损减小，使用寿命长。(4)良好的燃料性能：生物柴油十六烷值高，使其燃烧性好于柴油，燃烧残留物呈微酸性使催化剂和发动机机油的使用寿命延长。(5)制备生物柴油的原料来源比较广泛：包括油料作物、野生油料植物和水藻植物油脂以及动物油脂都可以作为原料，甚至可以利用餐饮业中的废油、地沟油作为原料，可以做到回收垃圾变废为宝的目的等优点。

我国是石油资源相对贫乏的国家，但木本油料资源及其丰富，随着对能源用木本油料作物的研究、开发和利用的不断深入，生物质能源在我国发展潜力巨大，发展木本油料生物柴油产业不仅有利于解决石油替代、生态环境保护和“三农”问题，还可为为我国林业产业带来新的发展契机。白檀(Symplocospaniculata(Thunb.)Miq)，又名灰木、碎籽树、乌于、子木、栅柴等，为山矾科山矾属落叶灌木或小乔木。喜温暖湿润的气候和深厚肥沃的砂质壤土，喜光也稍耐荫，深根性树种，适应性强，耐寒，抗干旱耐瘠薄。为中国原产树种，分布范围广，北自辽宁、南至四川、云南、福建、台湾，华北地区山地多见野生。白檀叶片中，每100g含有Vc22.36mg和丰富的矿物质，含有粗蛋白12.78％～13.85％，粗纤维16.25％，还有17种氨基酸，且含量不低，最高的谷氨酸达到3.43mg/100g；白檀种子含油在30％左右。白檀油内两种不饱和脂肪酸，即油酸和亚油酸含量高达85％左右。因此，作为生物柴油原料的发展潜力极大。目前利用白檀生物柴油的主要方法为酯交换法，但传统的酯交换法大都存在催化效率低、产量低、色泽深、容易变质、反应时间长、腐蚀设备、工艺复杂、反应温度高、能耗较大、易造成二次污染和副产物损失、成本较高等缺点。

发明内容

本发明针对传统酯交换法生产生物柴油存在的问题，提供一种生物柴油的制备方法。本发明以磁性纳米固体酸为催化剂，不仅不腐蚀设备，还能较大地提高催化效率，可缩短反应时间和降低能耗等。

为实现以上目的，本发明是通过如下技术方案实现：

一种生物柴油的制备方法，包括以下步骤：

1.原料预处理:在白檀油中加入重量比为0.8-1.2％的硅藻土吸附剂，在转速为120-150r/min下搅拌20-30min，即可得到纯白檀油；

2.酯化反应:将纯白檀油、甲醇和磁性纳米催化剂以重量比为100:30-50：0.5-1.0加入反应釜中，在温度为50-55℃、搅拌速度为120-180r/min下，进行酯化反应35-45min，得酯化产物；

3.分离生物柴油粗品:将酯化产物在转速为500-1000r/min下离心8-12min，静置沉淀后，将上层液和下层液分离，上层液即为生物柴油粗品，下层为甘油；

4.提纯生物柴油:将上述得到的生物柴油粗品加至搅拌器，再加入以膨润土和聚乙烯酰胺组成的混合吸附剂，其加入量为生物柴油粗品重量的1.2-2.0％，在转速150-180r/min下搅拌5-8min，即可得到生物柴油产品。

以上所述磁性纳米催化剂包括B₂O₃-Fe₃O₄、ZrO2-Fe₃O₄和Al₂O₃-Fe₃O₄。