一種梧桐子生物柴油及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物柴油產(chǎn)品及其制備方法，具體地說是一種梧桐子生物柴油及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)增長和人均消費(fèi)水平的提高，從2005到2035年，全球?qū)\(yùn)輸能源的需求 以1.8%年平均速率增長。世界正面臨著化石燃料緊缺和環(huán)境惡化等問題。生物柴油作為 一種可再生、可持續(xù)、可生物降解的替代化石燃料的綠色能源備受關(guān)注。
[0003] 生物柴油是指以油料作物(大豆、油菜、棉、棕櫚等)、野生油料植物、工程微藻等 水生植物油脂、動物油脂和餐飲廢棄油等為原料油與短鏈醇（甲醇、乙醇）經(jīng)酯化或酯交換 等一系列加工處理而制成的一種液體燃料，它是優(yōu)質(zhì)的石化柴油替代品，是典型的"綠色 能源"。生物柴油具有優(yōu)勢如下：a.具有優(yōu)良的環(huán)保性能；b.具有可再生性能，可作為石油 產(chǎn)品的替代品；c.具有較好的安全性能；d.具有優(yōu)良的燃料性能，可以一定比例與石化 柴油調(diào)和使用；e.具有較好的潤滑性能，延長發(fā)動機(jī)的使用壽命；f.應(yīng)用簡便；g.可作 為一種戰(zhàn)略石油資源儲備；h.促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展，帶動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整；i.生產(chǎn)過程中的各 類副產(chǎn)品均可利用。目前生物柴油無法普及主要是因?yàn)槌杀酒咭约凹夹g(shù)還不夠成熟，而 原料成本占制備生物柴油總成本70%以上。所以解決當(dāng)今這個問題的關(guān)鍵之一就是要尋找 到合適的原料。我國是一個人口大國，人均耕地不到〇. 1hm2,為保證糧食安全，要以農(nóng)產(chǎn)品 為主要的生物柴油燃料顯然不太現(xiàn)實(shí)，"少占、不占糧食耕地，充分利用林地、荒地"已成為 我國生物質(zhì)能發(fā)展的土地利用戰(zhàn)略，這樣的國情決定了木本生物質(zhì)能資源的開發(fā)利用將成 為我國未來生物質(zhì)能源研發(fā)的重點(diǎn)和核心。
[0004] 梧桐Z./.)，梧桐科植物，另lj名：九層皮、耳桐、桐麻、青 桐，是一種非糧油料木本植物。該植物分布于河北、山東、陜西、江蘇、江西、湖北、廣東、廣 西、福建、臺灣、四川、貴州、云南、湖南、河南、甘肅、浙江和安徽。落葉喬木，高達(dá)15米；樹 皮綠色，平滑。葉寬達(dá)30cm，三至五淺或深裂，上面近無毛，下面有星狀短柔毛。梧桐喜溫 潤肥沃的沙質(zhì)壤土，在酸性、中性及鈣質(zhì)土上均能生長。村邊路旁常有生長，常栽培作行道 樹。李忠海等報(bào)道了梧桐種子油酸值低，為1.00mgKOH/g左右。（李忠海，聶長明，陳建華， 何明.梧桐籽油脂脂肪酸組成的研宄.經(jīng)濟(jì)林研宄.1992,10, 38-41.)。王瑞等報(bào)道了 千金子油酸值為25. 17mgKOH/g，麻瘋樹籽油酸值為9. 21mgKOH/g。（Wang,R. ;Hanna, M.A. ;Zhou,W. -W. ;Bhadury,P.S. ;Chen,Q. ;Song,B. -A. ;Yang,S.Production andselectedfuelpropertiesofbiodieselfrompromisingnon-edibleoils: EuphorbialathyrisL，SapiumsebiferumLandJatrophacurcasLBioresource 7化?，1194-1199.)千金子油和麻瘋樹籽油都需經(jīng)過預(yù)酯化和酯交換兩 步反應(yīng)制備生物柴油，而用梧桐種子油制備生物柴油可不經(jīng)過預(yù)酯化，直接進(jìn)行酯交換反 應(yīng)。制備成本低、工藝簡單、污染小、經(jīng)濟(jì)效益高。李忠海等還報(bào)道了梧桐種子油主要含有棕 櫚酸18. 65~34. 21%，油酸19. 22~48. 81%，亞油酸27. 46~40. 56%，含量與產(chǎn)地有關(guān)。（李忠海， 聶長明，陳建華，何明.梧桐籽油脂脂肪酸組成的研宄.經(jīng)濟(jì)林研宄.1992，10,38-41.)。
[0005]目前，用梧桐種子加工制備得到生物柴油尚未見報(bào)導(dǎo)。
[0006]目前，以梧桐種子為原料用于制備梧桐生物柴油的方法尚未見報(bào)導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于用非糧油料植物梧桐樹種子用簡便的方法制備得到梧桐子生 物柴油。
[0008]本發(fā)明一種梧桐子生物柴油，是以非糧油料植物梧桐樹種子加工制備得到的生物 柴油，產(chǎn)品符合國家生物柴油DB100、歐盟EN14214以及美國ASTMD6751-2002質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)， 根據(jù)加工原料不同可得到脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯梧桐子生物柴油，脂肪酸甲酯梧桐子生 物柴油主要成分包括棕櫚酸甲酯、油酸甲酯、亞油酸甲酯和蘋婆酸甲酯；脂肪酸乙酯梧桐子 生物柴油主要成分包括棕櫚酸乙酯、油酸乙酯、亞油酸乙酯和蘋婆酸乙酯，梧桐子生物柴油 中脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯含量為96-98wt%。
[0009] 上述的一種梧桐子生物柴油，是脂肪酸甲酯梧桐子生物柴油成分還包括，棕櫚油 酸甲酯、硬脂酸甲酯和亞麻酸甲酯；脂肪酸乙酯梧桐子生物柴油成分還包括，棕櫚油酸乙 酯、硬脂酸乙酯和亞麻酸乙酯。
[0010] 上述的一種梧桐子生物柴油，是脂肪酸甲酯梧桐子生物柴油和脂肪酸乙酯梧桐子 生物柴油在使用時可以按任意比例混合。
[0011] 上述的一種梧桐子生物柴油，其特征是，梧桐子生物柴油中硫含量和硫酸鹽灰分 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于SH/T0689-2000和GB2433-2001所規(guī)定的小于等于0. 005和小于等于0. 02,其 硫含量為3. 8mg/kg;硫酸鹽灰分為0? 001%。
[0012] 本發(fā)明一種梧桐子生物柴油的制備方法，按以下步驟制備： (1) 將干燥的梧桐種子進(jìn)行粉碎至180-220目，加石油醚反復(fù)浸泡提取，直至提取液為 淡黃色為止，合并石油醚提取液在60~90 °C，0.07~0.08Mpa下進(jìn)行減壓蒸餾得到梧桐種子 油； (2) 在梧桐種子油中加入催化劑氫氧化鉀和酯交換劑甲醇或乙醇，氫氧化鉀用量為油 料質(zhì)量的〇. 6~1. 0%，甲醇用量為油料質(zhì)量的19~38%、乙醇用量為油料質(zhì)量的27~54%，在溫 度 60~70°C下，反應(yīng) 0. 5~2. 0h; (3) 反應(yīng)結(jié)束后，按石油醚與油體積比1~3:1加入石油醚，搖晃后，靜置10min分層， 除去下層，用水將溶液洗至中性，在60~90 °C，0. 07~0. 08MPa下減壓蒸餾即得梧桐種子生 物柴油。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有明顯的有益效果，從以上技術(shù)方案可知：梧桐種子 油的酸值低，為1.19mgKOH/g，制備梧桐種子生物柴油可不經(jīng)過預(yù)酯化，直接進(jìn)行酯交換 反應(yīng)。以梧桐種子油與甲醇為原料，在催化劑氫氧化鉀催化下，經(jīng)過酯交換反應(yīng)制得生物柴 油。并對其燃油性能進(jìn)行分析，其密度、運(yùn)動粘度、冷濾點(diǎn)、硫含量、殘?zhí)?、硫酸鹽灰分、水含 量、機(jī)械雜質(zhì)、銅片腐蝕、十六烷值、氧化安定性、酸值、閃點(diǎn)、游離甘油含量、90%回收溫度、 一價金屬含量均符合國家生物柴油DBKKKEN14214和ASTMD6751-2002標(biāo)準(zhǔn)。值得注意 的是，梧桐種子生物柴油十六烷值58. 2,優(yōu)于國家生物柴油DB100標(biāo)準(zhǔn)為49、EN14214標(biāo) 準(zhǔn)為51、ASTMD6751-2002標(biāo)準(zhǔn)為45。其燃燒均勻、熱功率高、耗油量少、發(fā)動機(jī)工作平穩(wěn)。 其燃油性能中的硫含量和硫酸鹽灰分遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于SH/T0689-2000和GB2433-2001所規(guī)定的 小于等于0.005和小于等于0.02。這樣就使得二氧化硫和硫化物的排放量遠(yuǎn)低于石化柴 油，可減少約30% (有催化劑時為70%)的排放量。而梧桐種子油直接進(jìn)行酯交換反應(yīng)降低 了生物柴油的生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期，減少了三廢的排放，為突破生物柴油產(chǎn)業(yè)瓶頸奠定了 一定的基礎(chǔ)。同時將非糧油料木本植物梧桐用于制備生物柴油，可充分利用林地、荒地，不 占用糧食耕地。
【附圖說明】
[0014] 圖1、梧桐子生物柴油氣相色譜圖，從圖可知梧桐子生物柴油主要成分和次要充 分。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 實(shí)施例1 一種梧桐種子制備生物柴油的方法，包括以下步驟： (1) 將梧桐種子進(jìn)行粉碎至200目左右，通過石油醚反復(fù)浸泡提取，直至提取液為淡黃 色即止。合并石油醚提取液，在85 °C，0.08Mpa下進(jìn)行減壓蒸餾得到梧桐種子油； (2) 向500mL的圓底燒瓶中投入梧桐種子油150. 00g，催化劑K0H1.20g，甲醇42. 56 g，于65°C冷凝回流攪拌1h，反應(yīng)結(jié)束后加入200mL石油醚，靜置10min，體系分層，棄 去下層，水洗上層溶液至中性，在85 °C，0. 08MPa下進(jìn)行減壓蒸餾，過濾即得梧桐種子生物 柴油。
[0016] 對制得的生物柴油進(jìn)行測定，其脂肪酸甲酯含量為96. 7%，其它結(jié)果見下表：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種梧桐子生物柴油，其特征是以非糧油料植物梧桐樹種子加工制備得到的生物柴 油，產(chǎn)品符合國家生物柴油DB100、歐盟EN 14214以及美國ASTMD 6751-2002質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，根 據(jù)加工原料不同可得到脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯梧桐子生物柴油，脂肪酸甲酯梧桐子生物 柴油主要成分包括棕櫚酸甲酯、油酸甲酯、亞油酸甲酯和蘋婆酸甲酯；脂肪酸乙酯梧桐子生 物柴油主要成分包括棕櫚酸乙酯、油酸乙酯、亞油酸乙酯和蘋婆酸乙酯，梧桐子生物柴油中 脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯含量為96-98wt%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梧桐子生物柴油，其特征是脂肪酸甲酯梧桐子生物柴油 成分還包括，棕櫚油酸甲酯、硬脂酸甲酯和亞麻酸甲酯；脂肪酸乙酯梧桐子生物柴油成分還 包括，棕櫚油酸乙醋、硬脂酸乙酯和亞麻酸乙酯。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梧桐子生物柴油，其特征是脂肪酸甲酯梧桐子生物柴油 和脂肪酸乙酯梧桐子生物柴油在使用時可以按任意比例混合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種梧桐子生物柴油，其特征是，梧桐子生物柴油中硫含量 和硫酸鹽灰分遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于SH/T0689-2000和GB2433-2001所規(guī)定的小于等于0. 005和小于 等于0. 02,其硫含量為3. 8 mg/kg ;硫酸鹽灰分為0. 001%。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種梧桐子生物柴油的制備方法，按以下步驟制備： (1) 將干燥的梧桐種子進(jìn)行粉碎至180-220目，加石油醚反復(fù)浸泡提取，直至提取液為 淡黃色為止，合并石油醚提取液在60~90°C，0. 07~0. 08 Mpa下進(jìn)行減壓蒸餾得到梧桐 種子油； (2) 在梧桐種子油中加入催化劑氫氧化鉀和酯交換劑甲醇或乙醇，氫氧化鉀用量為油 料質(zhì)量的〇. 6~1. 0%，甲醇用量為油料質(zhì)量的19~38%、乙醇用量為油料質(zhì)量的27~54%， 在溫度60~70°C下，反應(yīng)0.5~2.0 h; (3) 反應(yīng)結(jié)束后，按石油醚與油體積比1~3:1加入石油醚，搖晃后，靜置10 min分層， 除去下層，用水將溶液洗至中性，在60~90°C，0. 07~0. 08 MPa下減壓蒸餾即得梧桐種子 生物柴油。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種梧桐子制備生物柴油的方法，根據(jù)原料不同，得到的產(chǎn)品 不同，酯交換劑為甲醇，得到的為脂肪酸甲酯，酯交換劑為乙醇，得到的為脂肪酸乙酯。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種梧桐子生物柴油及其制備方法，是一種用非糧油植物梧桐種子加工制備得到生物柴油的制備方法。本發(fā)明得到的產(chǎn)品符合國家生物柴油DB100標(biāo)準(zhǔn)。制備方法包括以下步驟：梧桐子粉碎，通過石油醚提取，在60~90 ℃減壓蒸餾得到梧桐種子油。將催化劑氫氧化鉀和甲醇或乙醇與梧桐種子油在55~70 ℃下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，按石油醚與油體積比1~3:1加入石油醚，靜置分層，除去下層，用水將溶液洗至中性，在60~90 ℃減壓蒸餾即得梧桐種子生物柴油。此方法制備成本低、工藝簡單、污染小、經(jīng)濟(jì)效益高。
【IPC分類】C11B1-10, C10L1-02, C11C3-10
【公開號】CN104830379
【申請?zhí)枴緾N201510174605
【發(fā)明人】楊松, 周全, 張衡, 常飛, 薛偉, 胡德禹, 潘虎, 劉曉芳, 周磊
【申請人】貴州大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月14日