[发明专利]一种新型低冷滤点生物柴油及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化工领域一种生物柴油的制备方法，尤其涉及一种制备低冷滤点生物柴油的方法。

背景技术

生物柴油是一种绿色环保可再生的能源，在能源危机和石油枯竭的大背景下，发展生物柴油显得尤为重要。生物柴油是一种可再生的生物质能源，其主要成分是脂肪酸短链醇酯，生物柴油是以可再生资源如大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料而制成，具有与石油柴油相近的性能。同时生物柴油因具有低硫量、低芳烃含量、极好的润滑性、可再生、对环境友好等优点而备受关注。

天然油脂和废弃油脂中含有的合成生物柴油的原料通常都是具有特定空间结构的单脂肪酸甘油酯、双脂肪酸甘油酯及三脂肪酸甘油酯。脂肪酸甘油酯分子间的引力大，因粘度大而未被直接用作燃料。合成的生物柴油则可用作燃料，但通常情况下人工合成的生物柴油具有低温性能较差，冷滤点较低等问题。生物柴油的人工合成方法主要包括化学合成法、高温热裂解法和酯交换法。合成方法中最常用的是酯交换法，包括化学催化和生物催化法。

化学法合成即用动、植物油脂和甲醇或乙醇等短链醇在酸性或碱性催化剂及高温条件下，酯交换生成脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。酶是一种适宜的生物催化剂，它能够在亲脂性有机溶剂或者超临界介质中催化甘油三酯与短链醇的酯交换反应，生成生物柴油。北京化工大学开展的酶法合成生物柴油研究，采用自主开发的酵母脂肪酶(Candidasp99-125)，其生物柴油转化率已达到96％，固定化酶半衰期达200以上。

生物柴油性能接近石化柴油，具有较好的热值和燃烧性能，且具有较低的硫含量。因此，生成的生物柴油也具有较好的环保性能。但是，此种方法生产的生物柴油一般低温流动性比较差，主要表现为冷滤点高、凝点高等方面，在冬季尤其在北方，生物柴油的推广和使用受到较大的限制。

生物柴油的低温流动性能主要与脂肪酸的饱和度、脂肪酸碳链的长度及烷基醇的结构有关，同时生物柴油内部的空间构象和晶体类型的不同也会对生物柴油的低温性能产生较大的影响。

随着生物柴油研究的深入和对低温性能影响条件的认识，生物柴油低温性能改进的文献不断涌现，改进生物柴油低温性能的主要方法如下：改变生物柴油的烷基醇结构；掺混商业降凝剂或低温流动促进剂；掺混低温性能好的溶剂或燃料；分离生物柴油中的高熔点成分。在专利CN102229865A中，陈朝靖等通过尿素包合法分离饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，饱和脂肪酸进行短链烷醇化、不饱和脂肪酸进行价值化得到低温流动性能较好的生物柴油。张海霞在文献《生物柴油的调制》中提出为改进实验室自制大豆生物柴油的冷滤点，研究了灵智、方拓(NANO)、XLW-1805、OILJNJ353等四种商用柴油降凝剂的使用效果。经过配方、复配物与油的添加比、复配物与油的最佳混合温度等多项选择选择，发现德国OILJNJ+吐温80(1∶4)的复配物以1∶2000在70℃时混合或灵智降凝剂+吐温80(3∶1)的复配物在50℃时混合，其复配物在与生物柴油以体积比1∶2000混合都会使冷滤点降低到-17℃。

综上所述，由于生物柴油的原料来源广泛，导致了不同原料油生产的生物柴油的品质差异很大，而且目前生物柴油低温性能改进的方法都相对繁琐，生产过程也受到一些其他客观因素的影响，这对改进生物柴油低温流动性能提出更大了挑战。

酿酒工业的副产物杂醇油为改进生物柴油低温的研究提供了新思路。广义杂醇油是碳数大于等于2的脂肪族醇类的统称，狭义的杂醇油是以戊醇为主的高级脂肪醇类的混合物，这些醇类混合物可以作为生产生物柴油的优质原料并可显著改善生物柴油的低温性能。在采用生物柴油与杂醇油反应时，我们亦可以调配制取杂醇油或者直接将其他途径得到的杂醇油用于生物柴油低温性能的改进发明中。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提供一种以杂醇油为原料制备低冷滤点生物柴油的方法，该方法以杂醇油代替甲醇为原料来进行酯化反应，可使得到的产物为低温流动性能较好的生物柴油。