一种基于地沟油的生物柴油-醇基混合燃料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于地沟油的生物柴油

【技术实现步骤摘要】
一种基于地沟油的生物柴油-醇基混合燃料的制备方法


[0001]本专利技术属于醇基燃料
，具体涉及一种基于地沟油的生物柴油-醇基混合燃料的制备方法。

技术介绍

[0002]地沟油也被称为潲水油，是通过将食物残渣进行加热处理，取上层油脂所得，有时也将动植物脂肪和各种劣质油统称为地沟油。我国地沟油数量庞大，来源广泛，利用好这一资源将会大大增加我国的能源储备。但是如果不管理好，不利用好，也会引起很大的麻烦。近年来有些不法商家低价回收地沟油，经过脱色，除臭，提纯等工艺把地沟油重新送回了餐桌，大大威胁到人民群众的身体健康，同时也扰乱我国的经济秩序。因此，地沟油的合理利用成为当前的重要课题。将地沟油制备成生物柴油不仅使地沟油不被非法利用，保障社会稳定和经济健康发展，而且大大补充了我国的能源需求。
[0003]醇基燃料是以甲醇和乙醇为主的液体燃料，是一种廉价、仅次于氢气的最清洁的燃料，可来源于生物质发酵和煤、石油、天然气等石化燃料。醇基液体燃料所具有的清洁卫生，价格低廉和便于储存等优点使其逐渐成为一种普遍的民用燃料，可替代石油液化气应用于家庭和餐馆中。因为醇基燃料与生物柴油相比热值相对较低，所以如果能把生物柴油与醇基燃料混合用于家庭和餐馆等需求的民用燃料，不仅在价格上会使民众受惠，而且也大大减缓了我国民用燃料的压力。
[0004]在地沟油制备生物柴油方面，常用的制备方法有离子液体法，催化热裂解法和酯交换法。其中应用较为广泛，技术较为成熟的是酯交换法。酯交换法又分为碱催化法，酸催化法和酶催化法。肖志红等以地沟油和甲醇为原料，以固体碱氢氧化钾为催化剂制备生物柴油，得到生产的最适宜条件为醇油摩尔比为11.08:1，氢氧化钾用量为 1.42%（占油质量比重），反应时间为 54.7 min，得到酯交换反应转化率为91.02%。方建华等以废弃动植物油脂和甲醇为原料，自制固体酸S2O
82-/Al2O
3-ZrO2为催化剂进行酯交换反应，得到最佳条件为P=3.5 kPa下，催化剂用量5%（占油的质量比例），T=125 ℃，t=3 h，醇油摩尔比10:1，其酯化率可达到 87.9%。目前地沟油制备生物柴油的技术较为成熟，成本也相对较低，但是相对于地沟油价格越来越高的趋势，成本也在相应的不断提高，所以进一步的提升生物柴油的产率，以节约成本和节省资源，还需要不断的进行实验探索，寻找转化率更高的方法，把原料更多地转化成产品，这样厂家才有更大的利润空间。
[0005]目前基于地沟油生物柴油-醇基燃料生产，主要面临着两大难题：（1）醇基燃料为甲醇，乙醇为主的极性分子，而生物柴油是以脂肪酸酯为主的非极性分子，两者难以互溶，容易出现分层现象，不宜长久贮存。在选取生物柴油和醇基混合燃料助溶剂方面，部分学者采用分子比较大的有机物和一些表面活性剂作为助溶剂，余红东，李会芬等选用大分子正构醇作为柴油和乙醇混合燃料的助溶剂（混合燃料的体积比为乙醇：柴油：助溶剂= 20:75:5）做互溶性研究，然后探讨含有不同比例助溶剂的混合燃料的燃烧性能。实验结果显示：醇分子量越大，环境温度越适宜，混合燃料的互溶性越好，且燃油成本也相对降低。庞承新等
采用庚醇作为生物柴油和乙醇混合的助溶剂，当混合燃料中庚醇添加量为8.69%，乙醇添加量为12%时，助溶效果良好，且热量损失相对较少，不过以庚醇作为助溶剂相对成本较高，因此还需要选取一种更加高效更加廉价的助溶剂；(2)在选取生物柴油和醇基燃料燃料助燃剂方面，目前我国做得研究工作不是很多，更多的是将生物柴油作为车用燃料替代品使用，而作为民用燃料方面的则较少，有学者研究在生物柴油中添加少量乙醇作为车用燃料时，采用二茂铁作为助燃剂，不仅燃烧热增加，而且炭残渣量也小。二茂铁是一种常温下呈橙黄色粉末状的有机过渡金属化合物，具有芳香族性质，易溶于有机溶剂中，如乙醇，汽油和柴油等。二茂铁具有良好的助燃效果，主要是通过产生比表面比较大的三氧化二铁微粒，减少燃烧过程中脱氢反应和热裂解反应的进行，以此来提高燃烧的效率；（3）醇基燃料，特别是生物柴油
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醇基混合燃料在使用过程中，容易产生酸性物质，发生腐蚀设备的现象，因此醇基燃料的防腐问题，也引起人们广泛关注，通常是向混合燃料中加入腐蚀抑制剂来解决这一问题，如乙酸乙酯与亚乙基二膦酸1:1的混合添加剂，正丁醇与仲丁醇1:1的混合添加剂。
[0006]本申请以地沟油和甲醇为原料，氢氧化钾为催化剂，利用酯交换反应，制备生物柴油，并将其添加进醇基燃料中，获得生物柴油
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醇基混合燃料，并提供一种能提高生物柴油
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醇基混合燃料热值、相溶性、腐蚀抑制剂的复合添加剂，有效防止生物柴油
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醇基混合燃料燃烧不完全、积碳、易分层、腐蚀设备等现象。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种基于地沟油的生物柴油-醇基混合燃料的制备方法。
[0008]专利技术思路：以闪点比较高的正戊醇、环己醇、仲辛醇按等比例混合后为助溶剂，这些醇既能和极性醇基燃料中低醇分子互溶，又能与生物柴油中大分子脂肪酸酯互溶，起到了桥梁作用，从而使醇基燃料和生物柴油很好地互溶；以纳米有机框架材料——3.4-乙撑二氧基噻吩-2,5-二羧酸铜配合物（记为纳米MOFs材料）为复合添加剂，纳米MOFs材料具有结构多样性、永久孔隙率、高比表面积、高稳定性等特点，决定了纳米MOFs材料具有良好的对设备的防腐作用和对燃烧反应的催化作用，为一种兼有防腐与助燃双重作用的理想的复合添加剂。
[0009]具体步骤为：（1）取200mL地沟油于三口烧瓶中，搅拌加热至100℃，恒温搅拌2小时后倒入分液漏斗中静置20分钟，取18.3g分离出的下层均一透明地沟油，置于50mL三口烧瓶中。
[0010]（2）取3.65g甲醇和0.1647g氢氧化钾置于50mL烧杯中，用超声波清洗器震荡至氢氧化钾完全溶解后，倒入步骤（1）的50mL三口烧瓶中，搅拌升温至65℃，恒温反应2.5小时，反应结束后将反应液倒入250mL的分液漏斗中，静置20分钟，分离出下层黑色甘油后加入65℃的温水，静置10分钟后分离出下层液体，再重复此操作两次，上层浅棕色的液体即为生物柴油。
[0011]（3）将0.345 g 3,4-乙撑二氧基噻吩-2,5-二羧酸配体和0.234 g 2,2
′-
联吡啶溶于含7 mL N,N-二甲基甲酰胺的烧杯1中；将0.393 g二水合氯化铜溶于含7 mL去离子水的烧杯2中，室温下进行磁力搅拌，搅拌10 min后，将烧杯2中溶液滴入烧杯1中，再搅拌20分钟后将溶液移入带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在100℃下加热96 h，然后每1 h 降温5 ℃，直至降至室温，即制得复合添加剂——3.4-乙撑二氧基噻吩-2,5-二羧酸铜配合物。
[0012]（4）以醇基燃料体积为基准，移取体积分数为10-14%步骤（2）制得的生物柴油于烧杯中，再按体积分数为6-10%加入体积比为1:1:1的正戊醇、环己醇和仲辛醇混合物，然后按质量分数为0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于地沟油的生物柴油-醇基混合燃料的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）取200mL地沟油于三口烧瓶中，搅拌加热至100℃，恒温搅拌2小时后倒入分液漏斗中静置20分钟，取18.3g分离出的下层均一透明地沟油，置于50mL三口烧瓶中；（2）取3.65g甲醇和0.1647g氢氧化钾置于50mL烧杯中，用超声波清洗器震荡至氢氧化钾完全溶解后，倒入步骤（1）的50mL三口烧瓶中，搅拌升温至65℃，恒温反应2.5小时，反应结束后将反应液倒入250mL的分液漏斗中，静置20分钟，分离出下层黑色甘油后加入65℃的温水，静置10分钟后分离出下层液体，再重复此操作两次，上层浅棕色的液体即为生物柴油；（3）将0.345 g 3,4-乙撑二氧基噻吩-2,5-二羧酸配体和0.234 g 2,2
′-
联吡啶溶于含7 mL N,N-二甲基甲酰胺的烧杯1...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯炜怡，覃世乐，许诺，张进奥，李明，刘超，刘峥，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：