一种以微藻油脂为原料制备生物柴油的方法技术

本发明专利技术提供一种以微藻油脂为原料制备生物柴油和甘油的综合利用的方法。此方法将微藻油脂提取技术、酯交换反应技术、生产高纯度高性能的生物柴油技术和有效回收副产品甘油技术整合，提出一种以微藻油脂为原料完整制备生物柴油的方法。本发明专利技术具有流程简单、效率高、成本低、产品质量高、环境压力小等特点，使得本发明专利技术在工业上易于实现，具有良好的工业应用价值。

Method for preparing biological diesel oil by using microalgae oil as raw material

The present invention provides a method for preparing biodiesel and glycerin by using microalgae oil as raw material. This method will microalgal oil extraction and transesterification technology, production technology of biodiesel with high purity and high performance and effective recovery of by-product glycerol technology integration, puts forward a method of preparing biodiesel from microalgae oil as raw material to complete system. The invention has the advantages of simple process, high efficiency, low cost, high product quality, small environmental pressure, etc., and the invention is easy to realize in industry and has good industrial application value.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物工程和清洁能源领域，涉及以微藻油脂为原料制备生物柴油和甘油的 方法，为一套完整制备生物柴油的方法。
技术介绍
近年来，由于石油价格的上涨，能源危机的出现，以及由于汽油的泛滥使用使空气污 染，影响人类健康。这时，人们的目光再次聚集于可再生的生物能源——生物柴油。生物柴油以脂肪酸甲酯为主，具有可生物降解、无毒性、低排污量、生产原料十分丰 富等特点。因此，是一种前景十分广阔的环境友好型绿色燃料。由于目前世界各国采用的 多为油料植物、粮食作物等原料，具有成本高、生长周期长和受环境限制等特点，使得生 物柴油的价格高于或接近传统柴油。作为工业上制备生物柴油的理想生物质原料应是高产 量、低成本的。在众多的生物质中，藻类具有光合作用效率高、环境适应能力强、生长周 期短、生物产量高的特点，另外，通过异养可从微藻中获得可观的油脂含量，而且直接从 微藻中提取得到的油脂成分与植物油相似，因此藻类是制备生物柴油的良好材料。目前生物柴油工业普遍采用的方法为酯交换法，各种天然植物油、动物脂肪和微藻油 脂以及食品工业的废油，都可以作为酯交换生产生物柴油的原料；用于酯交换的醇包括甲 醇、乙醇等低碳醇，其中最常用的是甲醇。在催化剂(酸、碱或酶)的作用下，油脂和低 碳醇发生酯交换反应，生成脂肪酸甲酯，并分离得到甘油的过程。本专利技术将微藻油脂提取技术、酯交换反应技术、生产高纯度高性能的生物柴油技术和 有效回收副产品甘油技术整合，提出一种以微藻油脂为原料完整制备生物柴油的方法。
技术实现思路
本专利技术涉及一种以微藻油脂为原料制备生物柴油和甘油的综合利用的方法，其制备过 程为a. 通过离心方法，收集微藻的湿藻； 微藻可以是通常的藻类， 一般选自杜氏藻、小球藻等。b. 加入有机溶剂萃取微藻中油脂以藻:水有机溶剂质量比为1:1 5:1 10的比例 添加水和有机溶剂，振荡萃取微藻油脂，静置一段时间后，得到上层液即为油脂提取液。 并用常压蒸馏回收有机溶剂用于循环萃取使用。常压蒸馏温度为70 10(TC。提取油脂所用有机溶剂为正己垸、氯仿、甲醇中的一种或几种的混合物，有机溶剂一 般优选正己烷。藻:水有机溶剂质量比优选为1:2:3。c. 将微藻油脂、小分子醇类加入反应器中，小分子醇类选自甲醇、乙醇中的一种或 几种的混合物。醇油摩尔比30 60:1，在催化剂(酸、碱或酶)的作用下反应， 一般滴 加以原料油脂重量为基准100%的98%浓硫酸作为催化剂开始反应，滴加结束后继续反应 一定时间。反应温度为20 100°C，反应时间为3 llh。反应时小分子醇类一般要过量，醇油摩尔比为30 60:1，反应温度为70'C，反应时间 为4h就能获得较高的柴油粗品产率，达到80%以上，因此从成本、溶剂回收、耗能方面 考虑，反应时醇类优选甲醇，醇油摩尔比在40:1较适宜。反应温度在5(TC以上，醇油摩尔比为40:1，反应时间为4h就能获得较高的生物柴油 粗品产率，达到80%以上，因此，反应温度优选50'C 10(TC。反应温度为5(TC 10(TC 时，温度变化对生物柴油粗品产率的影响不大，因此从成本、耗能、对设备的要求等角度 考虑，反应温度以7(TC左右为最佳。在醇油摩尔比为40:1，反应温度为7(TC时，反应时间超过8小时后，获得的生物柴 油粗品的产率达到90%以上，因此，反应时间应为8小时以上；反应时间为8 9h时获得 的生物柴油粗品的产率较高，达到93%以上，因此，反应时间优选为8 9h;随着反应时 间的延长，生物柴油粗品的产率呈缓慢下降趋势。反应时间为9h时，生物柴油粗品产率 最高，为96%,因此，反应时间最优选9小时。d. 将上述反应产物静置分层，上层为粗产品，下层为粗甘油层。e. 将得到的粗产物水洗至pH值接近7左右后，先常压蒸馏除去里面溶有的部分醇类 和水分，得到生物柴油粗品；再0.09 0.095MPa(表压)减压蒸馏，收集液相温度为180 280'C的馏分，得到生物柴油精品，颜色为淡黄色。生物柴油粗品蒸馏后得到的黑色、粘 稠的重馏分，为植物沥青，可作为铸造粘结剂等工业用途使用。f.下层液先常压蒸馏去醇，再经过中和、脱水、过滤，得到副产品甘油，醇类回收、 脱水后可作为酯交换反应溶剂循环使用。此方法的特点是-(1) 利用有机溶剂萃取法提取微藻中的油脂作为生物柴油生产的原料油，解决了以 往采用其他原料油的成本高、生长周期长和受环境限制等因素带来的问题。(2) 采用了酯交换法制备生物柴油，优化了醇油摩尔比、反应温度、反应时间等条 件，并经过减压蒸馏的方法，最终得到高产率、优质的生物柴油。(3) 经过一系列处理，得到副产品甘油，具有一定的工业价值。(4) 所用有机溶剂均可回收再利用，蒸馏生物柴油所剩下的重馏分物质一植物沥青 也有一定的工业用途。本专利技术与其他制备生物柴油的方法相比具有以下优势1) 本专利技术以微藻油脂为原料，提油方法简单，易于控制，得到的油脂成分与植物油 相似，可直接作为原料进行生物柴油的制备。2) 本专利技术所用的有机溶剂均可蒸馏回收，并循环使用，不但降低了生产成本，还减 少了对环境的污染。3) 本专利技术将微藻油脂提取技术、酯交换反应技术、生产高纯度高性能的生物柴油技 术和有效回收副产品甘油技术整合，得到一个完整的利用微藻油脂制备生物柴油的方法。4) 本专利技术得到的生物柴油和甘油纯度高，有较高的工业价值。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图图2为不同醇油摩尔比条件下生物柴油产率变化示意图 图3为不同温度条件下生物柴油产率变化示意图 图4为不同反应时间条件下生物柴油产率变化示意图 其中，图l为摘要附图。具体实施例方式本专利技术提供一种以微藻油脂为原料制备生物柴油和甘油的综合利用的方法。 实施例l:利用有机溶剂萃取法进行微藻油脂的提取利用离心法收集杜氏盐藻，再以藻:水:正己垸质量比为1:2:3的比例添加水和正己 烷，振荡萃取微藻油脂，静置一段时间后，上层液即为油脂萃取液，取上层液常压70 IO(TC蒸馏，得到微藻油脂，蒸馏出的正己垸回收循环使用。实施例2 5:不同醇油摩尔比对微藻生物柴油产率的影响反应条件为醇油摩尔比分别为30 : 1、 40 : 1、 50 : 1、 60 : 1，反应温度70。C。催 化剂98%浓硫酸用量为100% (以原料油脂重量为基准)。反应时间4h。将实施例1制得的微藻油脂和甲醇加入到四口烧瓶中，并由恒压滴液漏斗滴加催化剂 浓硫酸，密封四口瓶，搅拌，回流。四口瓶由油浴加热。反应结束后，于分液漏斗中分离 上下层液，即为粗产品和粗甘油层，经蒸馏等方法处理后得到生物柴油精品和甘油。甲醇 经蒸馏回收可循环使用。反应时小分子醇类要过量，醇油摩尔比为30 60:1就能获得较高得柴油粗品产率， 达到80%以上，因此从成本、溶剂回收、耗能方面考虑，反应时醇类为甲醇，醇油比在 40:1较适宜。(如图2所示)实施例6 14:不同的反应温度对微藻生物柴油产率的影响反应条件为醇油摩尔比40:1，反应时间4h。温度分别为20。C、 30°C、 40°C、 50°C、 60°C、 70°C、 80°C、 90°C、 IO(TC，催化剂98%浓硫酸用量为100% (以原料油脂重量为基 准)。将实施例1制得的微藻油脂和甲醇加入到四口烧瓶中，并由恒压滴液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以微藻油脂为原料制备生物柴油的方法，其特征在于它包括以下步骤：　ａ．收集微藻；　ｂ．加入有机溶剂萃取微藻中油脂，并用常压蒸馏回收有机溶剂；　ｃ．将微藻油脂、小分子醇类加入反应器中，加催化剂开始反应；　ｄ．将上述反应产物静置分层， 上层为粗产品，下层为粗甘油层；　ｅ．将得到的粗产品水洗后，先常压蒸馏除去里面溶有的部分醇类和水分，得到生物柴油粗品；再减压蒸馏，得到生物柴油精品，蒸馏后剩余重馏分；　ｆ．下层液先常压蒸馏去醇，再经过中和、脱水、过滤，得到甘油；醇类回收、 脱水后可作为酯交换反应溶剂循环使用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石蕾，张惠敏，刘敏胜，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]