乌桕油制备生物柴油的生产技术制造技术

本发明专利技术涉及一种以乌桕油为原料制备生物柴油的生产技术，它是在催化剂作用下和一定温度下，将低碳醇与乌桕油混合并搅拌进行酯交换反应，反应结束后，上层为生物柴油的粗产品，下层为甘油和低碳醇的混合物，将上层生物柴油粗产品纯化得生物柴油，其中：低碳醇与乌桕油的摩尔比为３－４０∶１，催化剂采用碱催化剂、酸催化剂、酶催化剂、固体磁性催化剂中的任意一种，酯交换是在２０－１２０℃下进行的，加入的催化剂为乌桕油重量的０．１％－１０．０％。本发明专利技术的优点是：乌桕油为原料的生物柴油因凝点为－１０℃，不容易凝结。原料丰富，可再生；可采取多种工艺制备生物柴油，工艺流程简单，条件温和。副产物甘油，其容易分离精制，蒸馏出的甲醇或乙醇可循环使用。

【技术实现步骤摘要】
乌桕油制备生物柴油的生产技术
本专利技术涉及一种以植物油为原料制备生物柴油的生产技术，尤其是乌桕油制备生物柴油的生产技术，其中乌桕油为非食用植物油脂。
技术介绍
随着现代高科技和工商业的发展，人们对石油的使用量也随之上涨，而地球上蕴藏的可开发利用的煤和石油等石化能源将分别在二百年和三十到四十年以内耗竭，天然气按储采比也只能用六十年。因此，能源短缺问题将会长期困扰人类社会的发展，同时油品燃烧后排放的废气引起的环境污染也是人类面临的一大问题，特别是CO2的含量一直在显著性增加。因此，开发可再生的、环保、替代性的绿色燃料已成为21世纪人类的最重要课题之一。生物柴油(Biodiesel)，又称脂肪酸单酯(Fatty Acid Ester)是以植物油脂或动物脂肪油、废弃的食用油等作原料，与醇类(甲醇、乙醇)经交酯化反应(Transesterification reaction)获得。燃烧值与石化柴油接近，十六烷值高于石化柴油，是一种能够充分燃烧的能够再生的绿色燃油，可以作为石化柴油的替代品。或与石化柴油混合使用。大多的植物油为原料的生物柴油容易凝结。其凝点较高，为-5至2℃，例如按本专利技术的提供的方法，不同的原料所得的生物柴油的凝点情况如下：例如大豆油生物柴油的凝点-2℃、转基因大豆油生物柴油的凝点-2℃、菜籽油生物柴油的凝点-3℃、转基因菜籽油生物柴油的凝点-4℃、棉籽油生物柴油的凝点-1℃、蓖麻油生物柴油的凝点1℃、米糠油生物柴油的凝点2℃、茶籽油生物柴油的凝点0℃、猪油生物柴油的凝点-1℃、牛油生物柴油的凝点1℃、废弃食用油生物柴油的凝点2℃，容易凝结。会影响在我国北方低温天气条件下的使用，抑制生物柴油的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种非食用油脂---乌桕油制备生物柴油的技术。选择乌桕油为原料，可以得到凝点较低的生物柴油。用乌桕油制备生物柴油，将退耕还林和乌桕木本油料植物发展结合起来，建立乌桕生物柴油原料基地，发展成生物柴油能源供应地。这可以增加农民收入，提高农民的生活水平，带动农村及周边地区的经济社会发展，为振兴农业发挥了重要作用，同时可减少环境污染，而且对于缓解我国能源危机，以及增强我国能源安全问题，有着重大深远的意义。本专利技术的技术方案：乌桕油制备生物柴油的技术：将低碳醇与乌桕油混合，在催化剂存在下，搅拌加热反生酯交换反应，反-->应结束后，静置分层，上层为生物柴油的粗产品，是一系列脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯(生物柴油)和少量的甲醇，下层为甘油和甲醇的混合物。将上层生物柴油粗产品纯化得到产品生物柴油，下层蒸馏出甲醇后的粗甘油经树脂精制后得副产品甘油，蒸馏出的甲醇可以循环使用。生物柴油粗产品纯化技术是现有技术，已经有很多文献报道了生物柴油粗产品纯化技术。乌桕油制备生物柴油的生产技术，在催化剂作用下和一定温度下，将低碳醇与乌桕油混合并搅拌进行酯交换反应，反应结束后，上层为生物柴油的粗产品，下层为甘油和低碳醇的混合物，将上层生物柴油粗产品纯化得生物柴油，下层蒸馏出低碳醇后的粗甘油经树脂精制后得到副产品甘油，蒸馏出的低碳醇循环使用，其中：低碳醇与乌桕油的摩尔比为3-40∶1，催化剂采用碱催化剂、酸催化剂、酶催化剂、固体磁性催化剂中的任意一种，酯交换是在20-120℃下进行的，反应时间为0.5-24.0小时，加入的催化剂为乌桕油重量的0.1％-10.0％。乌桕油制备生物柴油的生产技术，其中：低碳醇为甲醇。乌桕油制备生物柴油的生产技术，其中：低碳醇为乙醇。乌桕油制备生物柴油的生产技术，其中：用碱催化剂生产生物柴油，酯交换是在40-80℃下进行的，所用的催化剂是氢氧化钠、氢氧化钾，反应时间为0.5-2.0小时，加入的催化剂为乌桕油重量的0.8％-2.0％，甲醇与乌桕油的摩尔比为4-16∶1。乌桕油制备生物柴油的生产技术，其中：用酸催化剂生产生物柴油，酯交换是在60-120℃下进行的，所用的催化剂是浓硫酸，反应时间为1.0-6.0小时，加入的催化剂为乌桕油重量的3.0％-8.0％，甲醇与乌桕油的摩尔比为10-40∶1。乌桕油制备生物柴油的生产技术，其中：用酶催化剂生产生物柴油，酯交换是在20-60℃下进行的，所用的催化剂是南极洲假丝酵母脂肪酶，反应时间为6.0-24.0小时，加入的催化剂为为乌桕油重的1.0％-10.0％，甲醇与乌桕油的摩尔比为3-8∶1。南极洲假丝酵母脂肪酶是一种普通的酶，有多篇文献报道了南极洲假丝酵母脂肪酶的情况。乌桕油制备生物柴油的生产技术，其中：用固体磁性催化剂生产生物柴油，酯交换是在40-100℃下进行的，所用的催化剂是固体磁性酸催化剂或固体磁性碱催化剂，反应时间为1.0-5.0小时，加入的固体磁性催化剂为乌桕油重的2.0％-8.0％，甲醇与乌桕油的摩尔比为4-30∶1。本专利技术的优点是：1、采用乌桕油为原料的，以及以上技术制备生物柴油的产率都可达96％以上，且产品的各项性能指标达到国内外同类产品的标准，尤其是凝点-10℃，冷滤点-7℃，适合在低温天气使用，并与我国-10#柴油的主要性能指标相近。而作为对比的菜籽油为原料的生物柴油的凝点-3℃，在我-->国北方低温天气条件下菜籽油等为原料的生物柴油容易凝结。而乌桕油为原料的生物柴油因凝点为-10℃，不容易凝结。2、原料丰富，可再生；可采取多种工艺制备生物柴油，工艺流程简单，条件温和。3、利用乌桕油制备生物柴油还可得到高价值的副产物甘油，其容易分离精制，蒸馏出的甲醇(乙醇)可循环使用。4、相比采用碱催化剂、酸催化剂、酶催化剂，优先选用固体磁性催化剂生产生物柴油的生产技术，固体磁性催化剂可再生，在50℃锻烧2小时后即可重复使用；容易与反应体系分离，对反应设备没有腐蚀；工艺流程简单，条件温和；后处理过程简单，整个生产过程中无废水、废液和废气的产生，无环境污染，易实现产业化。具体实施方式实施例一：原料：乌桕油、NaOH、甲醇。将100.0公斤的乌桕油加入反应器中，搅拌，加入19.8公斤无水甲醇和0.9公斤NaOH，在50.0℃下进行酯交换反应，反应1.0小时。反应结束后，将反应混合物静置分层，上层为生物柴油的粗产品，下层为甘油和甲醇的混合物，上层纯化后得97.8公斤生物柴油。实施例二：原料：乌桕油、NaOH、甲醇。将100.0公斤的乌桕油加入反应器中，搅拌，加入15.8公斤无水甲醇和1.2公斤NaOH，在50.0℃下进行酯交换反应，反应1.5小时。反应结束后，将反应混合物静置分层，上层为生物柴油的粗产品，下层为甘油和甲醇的混合物，上层纯化后得97.1公斤生物柴油。实施例三：原料：乌桕油、浓H2SO4、甲醇。将100.0公斤的乌桕油加入反应器中，搅拌，加入5.0公斤浓H2SO4和40.0公斤甲醇，在90℃下进行酯交换反应，反应2.0小时。反应结束后，将反应混合物静置分层，上层为生物柴油的粗产品，下层为甘油和甲醇的混合物，上层纯化后得97.4公斤生物柴油。实施例四：原料：乌桕油、浓H2SO4、甲醇。将100.0公斤的乌桕油加入反应器中，搅拌，加入3.0公斤浓H2SO4和34.0公斤甲醇，在80℃下进行酯交换反应，反应1.0小时。反应结束后，将反应混合物静置分层，上层为生物柴油的粗产品，下层为甘油和甲醇的混合物，上层纯化后得95.6公斤生物柴本文档来自技高网...

【技术保护点】
乌桕油制备生物柴油的生产技术，在催化剂作用下和一定温度下，将低碳醇与乌桕油混合并搅拌进行酯交换反应，反应结束后，上层为生物柴油的粗产品，下层为甘油和低碳醇的混合物，将上层生物柴油粗产品纯化得生物柴油，下层蒸馏出低碳醇后的粗甘油经树脂精制后得到副产品甘油，蒸馏出的低碳醇循环使用，其特征在于：低碳醇与乌桕油的摩尔比为３－４０∶１，催化剂采用碱催化剂、酸催化剂、酶催化剂、固体磁性催化剂中的任意一种，酯交换是在２０－１２０℃下进行的，反应时间为０．５－２４．０小时，加入的催化剂为乌桕油重量的０．１％－１０．０％。

【技术特征摘要】
1、乌桕油制备生物柴油的生产技术，在催化剂作用下和一定温度下，将低碳醇与乌桕油混合并搅拌进行酯交换反应，反应结束后，上层为生物柴油的粗产品，下层为甘油和低碳醇的混合物，将上层生物柴油粗产品纯化得生物柴油，下层蒸馏出低碳醇后的粗甘油经树脂精制后得到副产品甘油，蒸馏出的低碳醇循环使用，其特征在于：低碳醇与乌桕油的摩尔比为3-40∶1，催化剂采用碱催化剂、酸催化剂、酶催化剂、固体磁性催化剂中的任意一种，酯交换是在20-120℃下进行的，反应时间为0.5-24.0小时，加入的催化剂为乌桕油重量的0.1％-10.0％。2、根据权利要求1所述的乌桕油制备生物柴油的生产技术，其特征在于：低碳醇为甲醇。3、根据权利要求2所述的乌桕油制备生物柴油的生产技术，其特征在于：用碱催化剂生产生物柴油，酯交换是在40-80℃下进行的，所用的催化剂是氢氧化钠、氢氧化钾，反应时间为0.5-2.0小时，加入的催化剂为乌桕油重量的0.8％-2.0％，甲醇与乌桕油的摩尔比...

【专利技术属性】
技术研发人员：高荫榆，阮榕生，林向阳，陈文伟，刘玉环，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]