[发明专利]精炼植物油的方法及其添加剂、和它们作为柴油替代品的用途

说明书

技术领域

本发明涉及精炼植物油的方法，主要涉及精炼棉子油的方法，以 至少部分用作柴油的合适替代品。

背景技术

众所周知与柴油相关的环境和经济问题，正在努力使用生物燃料 替代一定百分比的柴油(关于使用生物燃料替代柴油的必要的欧洲指 令(European Directive)30/2003)。

通常接受的柴油替代品是脂肪酸甲酯的混合物，其通过化学处理 类脂(主要是植物油)来制备。该甲酯混合物称作“生物柴油”，其定 义和限定了该术语的一般意义。定义生物柴油技术要求的欧洲标准EN 14214/2003专指脂肪酸甲酯，不指其它可能的替代品。

欧洲指令30/2003定义与柴油机相容且尾气符合法规要求的植物 油被认为是生物燃料。因此，没有人能毫无疑义地证明植物油能够提 供高质量的生物燃料，使之满足生物柴油的欧洲标准EN 14214/2003 和柴油的EN 590/1999的技术要求。因此，提出了这样的问题，透彻地 科学研究该课题的障碍是什么。

由于辛烷值是火花点火内燃机中汽油燃烧的品质因数，因此答案 主要在于十六烷值，所述十六烷值是柴油可燃性和质量的一种量度。 众所周知：

1.目前欧洲柴油的十六烷值约为52。

2.植物油的十六烷值在40范围内。

3.生物柴油的十六烷值的可接受下限为51。

因此，专家得出结论，植物油不是柴油的合适替代品，因为他们将低 估柴油的质量。因此，无论生产成本如何，应当将植物油化学转换成 具有可接受的燃料的特征的脂肪酸甲酯。

认为阻碍植物油用作生物燃料的其它因素是在0℃以下可能发生 的内燃机冷起动和过滤器堵塞的可能问题。通过将植物油转化成甲酯 改善了这些问题，但是没有完全消除。

上面所述是排除植物油用作柴油替代品的一些原因，其导致了脂 肪酸甲酯的独特解决方法，而不管它们具有严重缺点的事实。由于欧 洲指令30/2003宣布强迫使用FAME，这些缺点或者被轻描淡写或者 只字未提，但是它们确实存在，主要如下所述：-在由脂肪酸与甲醇酯 化制造的生物柴油的混合物中，有一定量的脂肪酸，结果必然存在化 学反应的可逆本质。由于成本的限制和最终价格应接近柴油价格的事 实，通过使用过量甲醇和多次重复该步骤并不能消除这些酸的存在。

由于这些酸的存在，生物柴油在与柴油混合使用时，汽车制造商 需要应对内燃机中的金属磨损。在生物柴油生产的化学方法的第一步 骤(水解)中，占生物柴油的10至11体积％的甘油被作为副产品生产。 该甘油必须在市场上出售和使用。由于连续建造的生物柴油工厂生产 过剩，目前市场已经饱和。因此，生物柴油的价格非常接近柴油的价 格，对消费者不具有吸引力。

现有技术

通过用苛性钠(NaOH)水解处理类脂(一般是植物油)形成脂肪酸 和甘油来生产生物柴油。在第二步骤中，脂肪酸与过量的甲醇(CH₃OH) 进行酯化反应。该化学反应是可逆的，分析机理如下：

第一阶段：类脂水解

第二阶段：脂肪酸酯化反应(可逆反应)：

R₁COOCH               R₁COOCH₃

R₂COOCH  +  3CH₃OH ← R₂COOCH₃    3H₂O

                   →

R₃COOCH               R₃COOCH₃

脂肪酸   +  甲醇      甲酯     +  水

                         生物柴油

在第二阶段的酯化反应中(其中反应是可逆的)，必须多加注意。 即使使用过量的甲醇，脱水和重复该程序两次，甚至三次，仍不能消 除这些酸的存在，反应产率不能达到100％。

在该工业上熟知的程序末尾，必须用酸化的水(H₂SO₄)洗涤产品， 以使得产品变澄清并除去氢氧化钠NaOH，并使它们重新水解成脂肪 酸。重复该反应许多次，这样增加了成本，影响了产品/柴油的价格。