[发明专利]一种利用含油植物制备生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物油化工领域,具体涉及一种利用含油植物制备生物柴油的方法。

背景技术

生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、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工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是典型“绿色能源”，降解速率是普通柴油的2倍，对土壤和水的污染较少，是一种良好的石化柴油替代品，具有环保性、安全性、可再生性等特点，近年来，受原油价格、环保压力的影响，生物柴油产业受到广泛重视。

制备生物柴油生产最重要的原材料为植物油,目前较为成熟的利用植物原料制备生物柴油过程包括:植物原料粉碎→溶剂浸提→添加催化剂→酯交换反应→溶剂回收→离心→水洗→生物柴油等步骤。现有常用植物油中，文冠果因其易繁殖、种子营养丰富、种仁含油率高，成为制备生物柴油的理想原料。一般文冠果种仁中的三脂肪酸甘油酯，均储藏在含油细胞内，因此现有技术中制备生物柴油均是使用化学法，即用能溶解油酯的有机溶剂依靠渗透压的作用渗入含油细胞内，发生溶胀，使含油细胞壁破裂，使得绝大部分油酯被浸出来制备生物柴油的。

中国专利CN101696373A公开了一种文冠果原位转酯制备生物柴油的方法，该方法以低碳醇为提取溶剂，在超声波条件下完成提取，蒸出未反应甲醇后即得到生物柴油粗品。该方法以单一的低碳醇为提取溶剂，仅仅能够溶出其中的油脂，但酯交换则效果并不理想。中国专利CN102703135A公开了一种制备生物柴油的方法，该方法以含油植物种籽为原料，以烷烃溶剂和低碳醇溶剂为双液相混合溶剂，以酸或碱为催化剂，微波条件下进行油脂的浸出和酯交换反应，该方法将油脂的生产过程和生物柴油的酯交换生产过程简化为同一过程，提高了生产效率。

但是，研究发现前述制备生物柴油的方法中，粗油脂的提取和酯交换反应虽然可以实现合并进行，但由于理论上两个阶段所需要的反应物浓度不同，并且关键的酯交换反应是可逆反应，使得整个反应体系存在着反应趋于平衡后，正向反应推动力不足的问题，并且随着反应过程中反应物和催化剂的浓度会进一步降低，导致影响反应产率，而虽然过量的甲醇能推动反应向正反应方向移动，可以提高反应产物的收率；但一方面过量的甲醇推动正反应是有限制的，生产成本也相应增加，而且径自增加甲醇的量，会导致催化剂也会被随之稀释，使得催化剂表面的油脂浓度降低，会导致终产物收率无法进一步提升，而且溶剂过多，会使得副产物甘油的分离和回收的难度增加；更为重要的是，随着产物生物柴油和甘油量的增加，使可逆反应向反方向进行，生物柴油产率也会下降；再者，现有的生物柴油制备技术中，催化剂采用均相催化剂，直接以酸还是碱作为催化剂，均存在着回收利用困难的问题；而且由于整个反应过程中，植物原料与催化剂直接接触反应，使得反应过程中油料粕会受到催化剂的污染，导致影响其作为动物饲料的品质。

发明内容

本发明所要解决的问题在于现有技术中双液相混合溶剂一步合成生物柴油的工艺中反应原料会抑制生物柴油合成，产率无法进一步提升的问题，进而提供一种高效合成生物柴油的方法；

本发明所要解决的第二个技术问题在于现有技术中制备生物柴油的反应催化剂难以回收的问题，进而提供一种催化剂可回收利用同时利于副产物回收的合成生物柴油的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案包括：

（1）将含油植物粉碎、过筛、烘干后，置于索氏提取器的提取管中，备用；并优选过20-60筛后在100-120℃下烘干，备用；

（2）以由油脂提取溶剂和酯交换溶剂构成的双液相混合溶剂对所述含油植物进行回流提取，并在碱性催化剂条件下进行酯交换反应；所述油脂提取溶剂与所述油脂酯交换溶剂初始投料的重量份数比为10-20:1；

（3）当提取反应至反应液呈现黄色时，以重量份数比为2-5：30的所述油脂提取溶剂和所述酯交换溶剂构成的双液相混合溶剂向所述反应液进行补料，继续反应；

（4）当反应液颜色逐渐加深并呈现棕黄色时，以重量份数比为1:5-15的所述油脂提取溶剂和所述酯交换溶剂构成的双液相混合溶剂向所述反应液进行补料，直至反应液颜色不再加深，停止反应，收集得到粗产物；

（5）将步骤（4）得到的粗产物静置分层后，将上、下层溶液分离并收集；

（6）取收集的上层溶液蒸发出溶剂、回收得所需的生物柴油，取收集的下层溶液蒸发出溶剂得到甘油产物。

本发明方法所使用的油脂提取溶剂包括正己烷、环己烷、正戊烷、异己烷、异辛烷、四氢呋喃、二乙二醇甲醚或四号溶剂中的一种或几种的混合物。