[发明专利]生物油脂加氢制备生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由生物油脂加氢生产生物柴油的方法。

背景技术

在过去的100年中，人类赖以发展的资源来自于化石资源(煤、石油和天燃气)，是烃类经济发展的历史。各国在能源生产和基础产品制造方面开展了大量的研究开发，市场经济明显地受人们提高生活水准的意愿所驱动，创造了大量增值的石油化工工艺过程。能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。

自20世纪70年代爆发第一次石油危机以来，西方发达国家开始了生物柴油的开发与应用研究。人们围绕脂肪酸单酯的合成方法开展了大量研究工作，并形成了脂肪酸甲酯为代表组分的第一代生物柴油产品。它是以大豆、油菜籽等油料作物，油棕、黄连木等油料林木果实，工程微藻等水生植物，以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是石油柴油代用品。

作为一种可再生能源，生物柴油具有许多独特的优点：1)可生物降解，无毒；2)良好的排放性能；燃用生物柴油与石油柴油比较，CO比排放值降低24.1％，总碳氢(THC)比排放值降低51.1％，颗粒(PM)比排放值降低63.72％；3)优越的环保性：生物柴油硫含量不到石油柴油的十分之一，大大降低了燃烧过程中二氧化硫排放；由于生物柴油来源于绿色植物，由生物柴油燃烧产生的二氧化碳完全可以为植物光合作用所吸收，循环二氧化碳排放量几乎为零，减小了由二氧化碳排放造成的温室效应；4)高度的安全性：生物柴油的闪点(flashpoint)均大于120℃，具有极佳的热稳定性及抗爆性，在运输、贮存及使用过程中安全性极高

传统的生物柴油制备技术可分为物理法、化学法及生物酶法三种类型，具体分类可表达如下：

物理法包括直接混合法与微乳液法两种类型，是生物柴油最早制造方法。由于天然油脂存在黏度过高的缺陷；微乳液法十六烷值较低外，出现了积炭和润滑油黏度增加等问题。

化学催化酯交换法是目前生产生物柴油的主要方法，即用动物或植物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在催化剂作用下于一定温度下进行酯交换反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。化学催化酯交换法易于工业化，见效快。但存在后处理工序复杂、醇必须过量；能耗高；设备重复多；易产生大量的废水，增加了污水处理的难度。

生物柴油通常由酯交换法制备，基本方程式如下：

现有生物柴油制造商普遍采用化学法来制备生物柴油。化学法根据过程不同分为：高温热裂解法、酸碱催化酯交换反应、均相催化酯交换反应、多相体系催化酯交换反应、多相催化亚临界酯交换反应以及无催化剂超临界酯交换反应。高温热裂解法中热裂解装备(Schwab和Pioch)价格昂贵。均相催化酯交换反应是生物柴油制造技术的基础，多相体系催化、多相催化亚临界酯交换以及酶催化酯交换法是生物柴油制造技术引起各国制造商的广泛关注。

现有的生物柴油生产工艺存在缺陷，如化学催化法需要添加碱的用量大，过量的碱在与游离脂肪酸中和的过程中也皂化了大量的中性油使收率偏低，且皂和油很难分离，同时造成的污染比较大；超临界流体法需要在高温高压下进行，导 致很高的生产费用和能源消耗；生物酶法制备生物柴油具有脂肪酶价格昂贵、使用寿命和反应转化率低等缺点。今年来国内外一些研究者提出了基于催化加氢过程的生物柴油合成技术路线，生物油脂通过加氢脱氧、异构化等反应得到类似柴油组分的直链烷烃形成第二代生物柴油制备技术。

生物柴油是世界范围内最重要的可再生生物质液体燃料之一。生物柴油产业化过程中存在着规模化程度低、原料预处理难、催化剂活性低且分离困难等工程化技术问题，造成了生物柴油产业化进程长期停滞不前，远远落后于市场需求。解决这些应用性问题是生物柴油的顺利产业化及使用的重要课题，加快生物柴油制备技术的规模化发展，是生物柴油技术发展的主要方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物油脂直接加氢制备生物柴油的方法。

本发明通过如下措施来实现：

一种生物油脂加氢制备生物柴油的方法，其特征于该方法采用的催化剂是以CuO作为活性组分，以单一的SiO₂作为载体，或者以单一的Al₂O₃作为载体，或者以SiO₂和Al₂O₃组成的复合氧化物作为载体，CuO与催化剂的质量比为22～70∶100；采用生物油脂和氢气为反应物，在反应器中，控制反应温度为180～260℃，反应压力4.0～8.0MPa，通过加氢反应制备生物柴油。