專(zhuān)利名稱(chēng)：一種生物質(zhì)航空燃料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種航空燃料的制備方法，特別是ー種生物質(zhì)航空燃料的制備方法，屬生物能源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著全球范圍內(nèi)對(duì)燃料如航空燃料需求的増加和碳的減排需求，對(duì)許多替代石油燃料的可再生資源的研究越來(lái)越引起世界各國(guó)的重視。這些可再生資源中，各種植物油脂如棕櫚油、小桐子油、橡膠籽油等植物油脂，以及微生物油脂、動(dòng)物油脂、廢棄餐飲油、植物油加工的下腳料等都是非常具有發(fā)展?jié)摿Φ馁Y源之一，這些資源的共同點(diǎn)是它們都是由脂肪酸甘三酯或脂肪酸組成，它們通常含C8 C24的脂肪酸碳鏈。目前，這些資源主要是加工成脂肪甲酯即生物柴油加以利用，加工成生物質(zhì)航空燃料還未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
為解決航空燃料需求大、制備資源少等問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供ー種以各種動(dòng)植物油脂制備生物質(zhì)航空燃料的方法，通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。ー種生物質(zhì)航空燃料的制備方法，經(jīng)過(guò)下列各步驟
(1)油脂雙鍵氧化和水解按油脂質(zhì)量的10 20%向油脂中加入質(zhì)量濃度為20 30%的酸性KMnO4溶液，在60 80°C條件下攪拌反應(yīng)20 30分鐘，反應(yīng)結(jié)束后靜置20 30分鐘，將水溶液自然靜置分離，得到上層為短碳鏈脂肪酸；該步驟利用油脂中的各種脂肪酸鏈中含有大量的雙鍵，利用酸性的KMnO4溶液進(jìn)行氧化和水解處理，使其雙鍵斷裂，降低油脂的分子量；
(2)脫羧反應(yīng)在步驟(I)所得的短碳鏈脂肪酸中按其質(zhì)量的I 5%加入脫羧催化劑，再充入氮?dú)夂?，以壓カ為O. 5 2MPa、反應(yīng)溫度為200 300°C并加以攪拌進(jìn)行脫羧反應(yīng)3 5小時(shí)，得到C5 C16的烷烴粗產(chǎn)品；
(3)粗產(chǎn)品精制將步驟(2)所得的烷烴粗產(chǎn)品在溫度為60 280°C下進(jìn)行精餾，收集得到C8 C16范圍內(nèi)的烷烴組分，即為生物質(zhì)航空燃料。所述步驟(I)中的油脂為小桐子油、橡膠籽油、地溝油、棕櫚油。所述步驟(I)中的酸性KMnO4溶液的配制時(shí)使用的酸為硫酸或鹽酸。所述步驟(2)中的脫羧催化劑為堿土金屬氧化物,如MgO、CaO> BaO> SrO等。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及積極效果
本發(fā)明采用先氧化和水解后脫羧的方式獲得氧化穩(wěn)定性高、低溫流動(dòng)性好、可替代石油航空燃料的生物質(zhì)航空燃料，エ藝簡(jiǎn)化，生產(chǎn)能耗低，制備的生物質(zhì)航空燃料熱值高。
具體實(shí)施例方式下面以實(shí)例進(jìn)ー步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于此。實(shí)施例I(O油脂雙鍵氧化和水解按小桐子油質(zhì)量的20%向100質(zhì)量份的小桐子油中加入質(zhì)量濃度為20%的酸性KMnO4溶液(配制時(shí)使用的酸為硫酸)，在60°C條件下攪拌反應(yīng)20分鐘，反應(yīng)結(jié)束后靜置20分鐘，將水溶液自然靜置分離，得到上層為短碳鏈脂肪酸；該步驟利用油脂中的各種脂肪酸鏈中含有大量的雙鍵，利用酸性的KMnO4溶液進(jìn)行氧化和水解處理，使其雙鍵斷裂，降低油脂的分子量；
(2)脫羧反應(yīng)在步驟(I)所得的短碳鏈脂肪酸中按其質(zhì)量的1%加入脫羧催化劑BaO，再充入氮?dú)夂?，以壓カ為O. 5MPa、反應(yīng)溫度為200°C并加以攪拌進(jìn)行脫羧反應(yīng)3小時(shí)，得到C5 C16的烷烴粗產(chǎn)品；
(3)粗產(chǎn)品精制將步驟(2)所得的烷烴粗產(chǎn)品在溫度為60 280°C下進(jìn)行精餾，收集得到C8 C16范圍內(nèi)的烷烴組分，即為生物質(zhì)航空燃料82. 5質(zhì)量份，其凝點(diǎn)為ー 51. 2V。實(shí)施例2
(O油脂雙鍵氧化和水解按橡膠籽油質(zhì)量的20%向100質(zhì)量份的橡膠籽油中加入質(zhì)量濃度為25%的酸性KMnO4溶液(配制時(shí)使用的酸為硫酸)，在65°C條件下攪拌反應(yīng)25分鐘，反應(yīng)結(jié)束后靜置25分鐘，將水溶液自然靜置分離，得到上層為短碳鏈脂肪酸；該步驟利用油脂中的各種脂肪酸鏈中含有大量的雙鍵，利用酸性的KMnO4溶液進(jìn)行氧化和水解處理，使其雙鍵斷裂，降低油脂的分子量；
(2)脫羧反應(yīng)在步驟(I)所得的短碳鏈脂肪酸中按其質(zhì)量的2%加入脫羧催化劑CaO，再充入氮?dú)夂?，以壓カ為IMPa、反應(yīng)溫度為250°C并加以攪拌進(jìn)行脫羧反應(yīng)4小時(shí)，得到C5 C16的烷烴粗產(chǎn)品；
(3)粗產(chǎn)品精制將步驟(2)所得的烷烴粗產(chǎn)品在溫度為60 280°C下進(jìn)行精餾，收集得到C8 C16范圍內(nèi)的烷烴組分，即為生物質(zhì)航空燃料86. 6質(zhì)量份，其凝點(diǎn)為ー 54. 20C。實(shí)施例3
(O油脂雙鍵氧化和水解按地溝油質(zhì)量的15%向100質(zhì)量份的地溝油中加入質(zhì)量濃度為30%的酸性KMnO4溶液(配制時(shí)使用的酸為鹽酸)，在70°C條件下攪拌反應(yīng)30分鐘，反應(yīng)結(jié)束后靜置30分鐘，將水溶液自然靜置分離，得到上層為短碳鏈脂肪酸；該步驟利用油脂中的各種脂肪酸鏈中含有大量的雙鍵，利用酸性的KMnO4溶液進(jìn)行氧化和水解處理,使其雙鍵斷裂，降低油脂的分子量；
(2)脫羧反應(yīng)在步驟(I)所得的短碳鏈脂肪酸中按其質(zhì)量的5%加入脫羧催化劑SrO，再充入氮?dú)夂?，以壓カ為IMPa、反應(yīng)溫度為250°C并加以攪拌進(jìn)行脫羧反應(yīng)4小時(shí)，得到C5 C16的烷烴粗產(chǎn)品；
(3)粗產(chǎn)品精制將步驟(2)所得的烷烴粗產(chǎn)品在溫度為60 280°C下進(jìn)行精餾，收集得到C8 C16范圍內(nèi)的烷烴組分，即為生物質(zhì)航空燃料88. 3質(zhì)量份，其凝點(diǎn)為ー 56. 2V。實(shí)施例4
(O油脂雙鍵氧化和水解按棕櫚油質(zhì)量的10%向100質(zhì)量份的棕櫚油中加入質(zhì)量濃度為30%的酸性KMnO4溶液(配制時(shí)使用的酸為硫酸)，在80°C條件下攪拌反應(yīng)30分鐘，反應(yīng)結(jié)束后靜置30分鐘，將水溶液自然靜置分離，得到上層為短碳鏈脂肪酸；該步驟利用油脂中的各種脂肪酸鏈中含有大量的雙鍵，利用酸性的KMnO4溶液進(jìn)行氧化和水解處理,使其雙鍵斷裂，降低油脂的分子量；
(2)脫羧反應(yīng)在步驟(I)所得的短碳鏈脂肪酸中按其質(zhì)量的2%加入脫羧催化劑MgO，再充入氮?dú)夂?，以壓カ?MPa、反應(yīng)溫度為250°C并加以攪拌進(jìn)行脫羧反應(yīng)4小時(shí)，得到C5 C16的烷烴粗產(chǎn)品；
(3)粗產(chǎn)品精制將步驟(2)所得的烷烴粗產(chǎn)品在溫度為60 280°C下進(jìn)行精餾，收集得到C8 C16范圍內(nèi)的烷烴組分，即為生物質(zhì)航空燃料84. 3質(zhì)量份，其凝點(diǎn)為ー 52. 20C。實(shí)施例5
(O油脂雙鍵氧化和水解按棕櫚油質(zhì)量的20%向100質(zhì)量份棕櫚油中加入質(zhì)量濃度為20%的酸性KMnO4溶液(配制時(shí)使用的酸為鹽酸)，在70°C條件下攪拌反應(yīng)30分鐘，反應(yīng)結(jié)束后靜置30分鐘，將水溶液自然靜置分離，得到上 層為短碳鏈脂肪酸；該步驟利用油脂中的各種脂肪酸鏈中含有大量的雙鍵，利用酸性的KMnO4溶液進(jìn)行氧化和水解處理，使其雙鍵斷裂，降低油脂的分子量；
(2)脫羧反應(yīng)在步驟(I)所得的短碳鏈脂肪酸中按其質(zhì)量的3%加入脫羧催化劑CaO，再充入氮?dú)夂?，以壓カ?MPa、反應(yīng)溫度為300°C并加以攪拌進(jìn)行脫羧反應(yīng)5小時(shí)，得到C5 C16的烷烴粗產(chǎn)品；
(3)粗產(chǎn)品精制將步驟(2)所得的烷烴粗產(chǎn)品在溫度為60 280°C下進(jìn)行精餾，收集得到C8 C16范圍內(nèi)的烷烴組分，即為生物質(zhì)航空燃料82. 8質(zhì)量份，其凝點(diǎn)為ー 53. 50C。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)航空燃料的制備方法，其特征在于經(jīng)過(guò)下列各步驟 (1)按油脂質(zhì)量的10 20%向油脂中加入質(zhì)量濃度為20 30%的酸性KMnO4溶液，在60 80°C條件下攪拌反應(yīng)20 30分鐘，反應(yīng)結(jié)束后靜置20 30分鐘，將水溶液自然靜置分離，得到上層為短碳鏈脂肪酸； (2)在步驟(I)所得的短碳鏈脂肪酸中按其質(zhì)量的I 5%加入脫羧催化劑，再充入氮?dú)夂?，以壓力?. 5 2MPa、反應(yīng)溫度為200 300°C并加以攪拌進(jìn)行脫羧反應(yīng)3 5小時(shí)，得到C5 C16的烷烴粗產(chǎn)品； (3)將步驟(2)所得的烷烴粗產(chǎn)品在溫度為60 280°C下進(jìn)行精餾，收集得到C8 C16范圍內(nèi)的烷烴組分，即為生物質(zhì)航空燃料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物質(zhì)航空燃料的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的油脂為小桐子油、橡膠籽油、地溝油、棕櫚油。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物質(zhì)航空燃料的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的酸性KMnO4溶液的配制時(shí)使用的酸為硫酸或鹽酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物質(zhì)航空燃料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的脫羧催化劑為堿土金屬氧化物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)航空燃料的制備方法，采用油脂雙鍵氧化、水解、脫羧反應(yīng)的工藝方法制備得到C8～C16范圍內(nèi)的烷烴，即生物質(zhì)航空燃料。通過(guò)向油脂中加入酸性KMnO4溶液，在60～80℃條件下攪拌反應(yīng)后靜置20～30分鐘，將水溶液自然靜置分離，得到上層為短碳鏈脂肪酸；再加入脫羧催化劑，充入氮?dú)夂?，以壓力?.5～2MPa、反應(yīng)溫度為200～300℃并加以攪拌進(jìn)行脫羧反應(yīng)3～5小時(shí)，得到C5～C16的烷烴粗產(chǎn)品；在溫度為60～280℃下進(jìn)行精餾，收集得到C8～C16范圍內(nèi)的烷烴組分，即為生物質(zhì)航空燃料。本發(fā)明制備得到的生物質(zhì)航空燃料氧化穩(wěn)定性高、低溫流動(dòng)性好、可替代石油航空燃料，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，能耗低。
文檔編號(hào)C10G3/00GK102676203SQ201210179519
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者葉節(jié)連, 吳楨芬, 潘奇林, 王 華, 蘇有勇, 陳恒杰, 韓挺 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)