[发明专利]一种综合利用苦楝籽生产生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质能源技术领域，尤其是一种综合利用苦楝籽生产生物柴油的方法。

背景技术

当前全球石油需求不断增长与化石能源目渐枯竭的矛盾日益突出，能源供给形势越来 越紧张，国际市场原油价格持续大幅上涨，能源的多元化、可再生化和清洁化已成为人类 社会发展的必然选择，开发生物质能源是解决全球能源危机的方向之一，作为新型替代能 源的生物柴油在世界各国发展迅速。生物柴油是指以油料作物如大豆、油菜、棉、棕榈等， 野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交 换或热化学工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。

生物柴油具有下述独特的性能优势：(1)生物能源为可再生性能：作为可再生能源， 与石油储量不同，其通过农业和生物资源获得，可供应量不会枯竭，而且生物柴油的生物 降解性高于常规柴油，可在自然状况下实现生物降解，减少对人类生存环境的污染。(2) 具有优良的环保特性：主要表现在由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排 放低；生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油。 (3)较好的润滑性能，使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损减小，使用寿命长。(4)良好 的燃料性能：生物柴油十六烷值高，使其燃烧性好于柴油，燃烧残留物呈微酸性使催化剂 和发动机机油的使用寿命延长。(5)制备生物柴油的原料来源比较广泛：包括油料作物、 野生油料植物和水藻植物油脂以及动物油脂都可以作为原料，甚至可以利用餐饮业中的废 油、地沟油作为原料，可以做到回收垃圾变废为宝的目的等优点。

我国是石油资源相对贫乏的国家，但木本油料资源及其丰富，随着对能源用木本油料 作物的研究、开发和利用的不断深入，生物质能源在我国发展潜力巨大，发展木本油料生 物柴油产业不仅有利于解决石油替代、生态环境保护和“三农”问题，还可为为我国林业 产业带来新的发展契机。苦楝树(Meliaazedarach)，落叶乔木，又称苦苓、金铃子、 栴檀等。苦楝树在湿润的沃土上生长迅速，对土壤要求不严，在酸性土、中性土与石灰岩 地区均能生长，主要分布于中国黄河以南各省区。苦楝种子一年成熟一次,成材苦楝树每 株约产100～150kg苦楝籽，其种子含油率高,可达31.44％。因此，作为生物柴油原料的发 展潜力极大。目前利用苦楝籽生物柴油的主要方法为酯交换法，但传统的酯交换法大都存 在催化效率低、产量低、色泽深、容易变质、反应时间长、腐蚀设备、工艺复杂、反应温 度高、能耗较大、易造成二次污染和副产物损失、成本较高等缺点。

发明内容

本发明针对传统酯交换法生产生物柴油存在的问题，提供一种综合利用苦楝籽生产生 物柴油的方法。本发明以磁性纳米固体酸为催化剂，不仅不腐蚀设备，还能较大地提高催 化效率，可缩短反应时间和降低能耗等。

为实现以上目的，本发明是通过如下技术方案实现：

一种综合利用苦楝籽生产生物柴油的方法，包括以下步骤：

1.原料预处理：在苦楝籽油中加入重量比为0.6-1.2％的硅胶吸附剂，在转速为 150-250r/min下搅拌10-20min，即可得到纯苦楝籽油；

2.酯化反应：将纯苦楝籽油、甲醇和磁性纳米催化剂以重量比为100:30-50：1.5-2.0 加入反应釜中，在温度为50-60℃、搅拌速度为100-120r/min下，进行酯化反应25-45min， 得酯化产物；

3.分离生物柴油粗品：将酯化产物在转速为500-1000r/min下离心8-12min，静置沉 淀后，将上层液和下层液分离，上层液即为生物柴油粗品，下层为甘油；

4.提纯生物柴油：将上述得到的生物柴油粗品加至搅拌器，再加入以硅酸镁和聚乙烯 酰胺组成的混合吸附剂，其加入量为生物柴油粗品重量的1.2-2.0％，在转速150-180r/min 下搅拌5-8min，即可得到生物柴油产品。

以上所述磁性纳米催化剂包括B₂O₃-Fe₃O₄、ZrO2-Fe₃O₄和Al₂O₃-Fe₃O₄。

以上所述硅酸镁和聚乙烯酰胺组成的混合吸附剂是由30-40％硅酸镁和60-70％聚乙烯 酰胺组成。