[发明专利]一种用餐饮废油制备烃类燃料的方法

说明书

本发明属于生物化工技术领域，特别涉及一种用餐饮废油制备烃类燃料的方法。本发明方法以餐饮废油为原料，脂肪酶、磷钨酸和光脱羧酶为催化剂，双氧水和臭氧为氧化剂，经水解、氧化、脱羧等步骤实现由餐饮废油制备烃类燃料。本发明提供的方法具有操作简单、能耗低、条件温和、产物易于分离等特点。采用本发明方法制备出的烃类燃料具有热值高、抗爆震性能好、沸点低、市场前景广阔等特点，可广泛应用于航空航天、军事、汽车等行业。

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，特别涉及一种用餐饮废油制备烃类燃料的方法。

背景技术

餐饮废油作为废弃食用油脂，总量大约占据食用油的20%～30%，直至2020年，年产出量已接近1000万吨。餐饮废油中的不饱和脂肪酸在重新炼制的过程中易发生氧化酸败，所产生的大量过氧化脂质可破坏人体细胞膜，进而诱发癌症、动脉粥样硬化等疾病，所以再无食用价值。另外，餐饮废油在环境中极难降解，随意处理极易引起环境污染问题。因此，通过有效途径对餐饮废油进行回收再利用很有必要，符合现代社会对环保和可持续发展的需求。

烃类燃料（如汽油等）作为石油能源的代表性能源，具有闪点低、抗稳定性高、粘度小、点火性能好、清洁绿色等特点，广泛应用于航空、军事、运输机械等领域。然而，化石能源的过度开发与使用已经造成了世界能源危机，也导致了严重的环境问题。据预测，中国石油需求将于2030年前后达峰，为7.05亿吨。因此，将餐饮废油转化为烃类燃料，对解决化石能源危机、保护生态环境具有重要意义。

现有的餐饮废油回收利用方法是将餐饮废油加工为日常洗涤用品、润滑剂、生物柴油、可再生烷烃等。如2020年11月13日公布的公布号为CN 111925824A“一种废弃动植物油脂加氢制备可再生烷烃的方法”的发明专利，该专利公开的方法是：先将废弃动植物油脂与可再生烷烃混合均匀，再与氢气在加氢饱和催化剂存在下加氢饱和反应、在加氢脱酸催化剂存在下加氢脱酸反应、在加氢脱氧催化剂存在下加氢脱氧反应，最后所得物料分别进行高压分离、低压分离、汽提脱硫、常压分馏得到可再生烷烃。该方法存在的缺点有：①生产过程中采用高温高压，能耗大、条件苛刻、技术要求高、不易控制；②生产过程中副反应较多，后续产物分离困难，导致生产成本高；③生产得到的可再生烷烃大部分为重烃，热值低、应用范围较窄。

发明内容

本发明的目的是针对现有餐饮废油资源化的不足之处，提供一种用餐饮废油制备烃类燃料的方法。该方法具有操作简单、能耗低、条件温和、产物易于分离等特点。采用本发明方法制备出的烃类燃料具有热值高、抗爆震性能好、沸点低、市场前景广阔等特点。

本发明的机理是：将脂肪酶用于催化餐饮废油水解生成甘油和脂肪酸，再利用双氧水和臭氧为氧化剂在磷钨酸催化下对脂肪酸进行氧化，从而使脂肪酸经环氧化、开环、断键生成短链脂肪酸，最后经光脱羧酶催化生成C5～C12脂肪烃，可用作汽油燃料。光脱羧酶中的黄素腺嘌呤二核苷酸在吸收蓝光后，能够使脂肪酸上的羧基达到激发态，进而使其脱羧得到烃类燃料。本过程中涉及的水解反应、氧化反应、脱羧反应，反应结束后均为两相不互溶体系，该体系不仅有利于产物的分离，而且实现了三个主要反应的有效衔接。

本发明的目的是这样实现的：以餐饮废油为原料，脂肪酶、磷钨酸和光脱羧酶为催化剂，双氧水和臭氧为氧化剂，经水解、氧化、脱羧等步骤实现由餐饮废油制备烃类燃料。其具体的方法步骤如下：

（1）脂肪酶催化餐饮废油水解制备粗脂肪酸

以餐饮废油为原料，按照餐饮废油的体积（mL）∶脂肪酶的质量（g）∶pH为5～10的缓冲溶液的体积（mL）之比为1∶0.01～0.20∶1～15的比例，将脂肪酶均匀分散于缓冲溶液中，再加入餐饮废油，得到反应混合液。反应混合液在转速为90～180 r/min、温度为30～60 ℃下，进行水解反应10～20 h。反应结束后，将反应混合液置于离心机中，在转速为2000～5000 r/min的条件下，离心5～10 min，分别收集上层轻液和下层重液。对于收集的下层重液，经过浓缩、干燥等得到粗甘油，可用于医药、涂料和纺织等领域；对于收集的上层轻液，即为粗脂肪酸，用作下一步反应。