[发明专利]一种生物柴油的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物柴油的制备方法。

背景技术

酯交换在油脂改性、有机中间体的合成方面应用较广。近年来，随着日益严重的全球性能源短缺与环境恶化，控制汽车尾气排放，保护人类赖以生存的自然环境成为目前人类急需解决的问题。世界各国的能源研究人员从环境保护和资源战略的角度出发，积极探索发展替代燃料及可再生能源，生物柴油就是其中一种，而酯交换则是制备生物柴油的重要技术。传统酯交换工艺中多采用化学催化剂，如氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠或浓硫酸等，这些催化剂要求对原料进行预处理，尽可能无水，无游离酸，反应完毕需中和、洗涤，工艺复杂，环境污染严重，且催化剂不能回收。而纳米晶须具有反应条件温和、产物易于分离、可循环使用等优点，可为新一代环境友好的催化材料。然而，以纳米晶须进行油脂酯交换时，反应体系中催化剂与反应物呈非均相，需要高速搅拌，设备较复杂，同时反应时间也较长，这使得纳米晶须催化剂的优点在实际生产中得不到充分利用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种生物柴油的制备方法，解决传统的搅拌法及传统的液体酸、碱作为催化剂带来的后处理复杂化，污染环境等问题，采用纳米晶须和超声波强化技术，产率高，适用于工业化生产，生产成本低，原料来源广、易储存，安全无污染。

本发明采取的技术方案如下：

在纳米晶须催化剂的条件下，将动植物油脂或废弃油脂与甲醇或乙醇混合，其中催化剂用量占原料油重量的0.1％-5％，醇油摩尔配比为4∶1-10∶1，用超声波进行酯交换反应，超声波频率为25KHz-120KHz，反应时间为3min-60min，温度为15℃-75℃；反应完全后，将反应混合物静置，分为上下两层，上层为甘油与剩余甲醇或乙醇的混合液，下层为粗制产品；最后将下层粗制产品经过真空泵抽滤后得生物柴油。

上述的生物柴油的制备方法，在下层粗制产品经过抽滤后同时回收催化剂。

上述的生物柴油的制备方法，将上层混合液蒸馏，得到纯度为80％-95％的甘油副产物。

上述的生物柴油的制备方法，蒸馏同时回收得到甲醇或乙醇。

上述的生物柴油的制备方法，所述的纳米晶须催化剂为硫酸钙晶须、纳米碳酸钙晶须或纳米氧化物晶须。

上述的生物柴油的制备方法，所述的动植物油脂为菜籽油、大豆油、麻疯树籽油、花生油、猪油或者羊油。

上述的生物柴油的制备方法，所述的废弃油脂为餐饮废油。

上述的生物柴油的制备方法，回收的催化剂投入反应中循环使用。

上述的生物柴油的制备方法，回收的甲醇或乙醇投入反应中循环使用。

上述的生物柴油的制备方法，所述的纳米硫酸盐晶须为纳米硫酸钙晶须或纳米硫酸镁晶须，纳米碳酸盐晶须为纳米碳酸钙晶须或纳米碳酸镁晶须，纳米氧化物晶须为纳米氧化锌晶须。

本发明的有益效果：

由于采用超声波进行酯交换反应，可以极大地提高非均相反应的速率，实现非均相反应物间的介质均匀混合，加速反应物和产物的扩散过程，促进固体新相的生成，控制颗粒的尺寸和分布。超声波在强化非均相界面之间的传质方面和传统的方法相比具有明显的优势和独到之处。将纳米晶须和超声波同时用于制备生物柴油，是一种非常高效、安全无污染的制备方法，既符合人们对于环境的要求，也有利于工业化生产。采用本发明所述的制备方法，制备生物柴油的产率可达97％以上，而且方法简单，使用催化剂量少，耗时少；后处理过程大大简化，整个过程无任何污染物质出现，不会污染环境，安全可靠；回收的催化剂和甲醇或乙醇，都可以投入反应中循环使用，生产成本低，适用于工业化生产。

具体实施方式