[发明专利]一种用棉籽油生产生物柴油的制备方法

说明书

本发明公开了一种用棉籽油制备生物柴油的方法，采用有机碱为催化剂，一步法进行酯交换反应，生产生物柴油，将空化设备、超声波反应器或二级以上空化设备、超声波反应器串联，强化反应过程；具体步骤如下：以棉籽油为原料，添加甲醇，棉籽油与甲醇的油醇比(W/W)为5～8:1，有机碱质量用量为棉籽油质量的3～8‰，酯交换反应温度为40～64℃，反应时间在10～60min；酯交换反应过程中施加空化设备或超声波反应器产生的超声波至反应物。采用的催化剂包括甲醇钾、甲醇钠或甲醇钙。本发明将液力空化和电子超声空化两大功效进行有机结合，以更加简便、快捷、节能的方式将棉子油加工为生物柴油。

技术领域

本发明是一种用棉籽油生产生物柴油新的制作方法。

背景技术

生物柴油(Biodiesel)提炼自动植物油，普遍用于拖拉机、卡车、船舶等。它是指以油料作物如大豆、油菜、棉籽、棕榈仁等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，通过酯交换或热化学工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物质能源的一种，其在物理性质上与石化柴油接近，但化学组成不同。生物柴油是含氧量极高的复杂的有机成分混合物，这些混合物主要是一些分子量大的有机物，几乎包括所有种类的含氧有机物，如:酯、醚、醛、酮、酚、有机酸、醇等。复合型生物柴油是以废弃的动植物油、废机油及炼油厂的副产品为原料，再加入催化剂，经专用设备和特殊工艺合成。

由于生物柴油突出的环保性和可再生性引起了世界发达国家，尤其是资源贫乏国家的高度重视。近十几年来，生物柴油产业在世界各国发展很快。美国是最早研究生物柴油的国家，为了降低生物柴油的生产成本，一般在普通柴油中加入10％～20％的生物柴油，如美国的B-20生物柴油，其尾气污染物排放量可降低50％以上。近年又在深度加氢精制的普通柴油中加入5％的生物柴油，以改善其润滑性能。

生物柴油在中国是一个新兴的行业，起步较晚。上世纪八十年代初，中石化拨专款，由上海内燃机研究所开展一系列的生物柴油基础研究。九十年代，生物柴油列入国家“八五”计划，作为重大科技工程。2007年我国生物柴油产量己达200万吨。

发展生物柴油是环境保护的一项重要举措:柴油机尾气是指柴油发动机在柴油燃烧后喷出的废气，尾气中含有上百种不同的化合物，世界卫生组织专家认定柴油发动机尾气与石棉、砒霜等物质一样，具有高度致癌性。污染物主要包括:一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒(某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾)、臭气(甲醛等)。

柴油机尾气最主要的危害是形成光化学烟雾。这种烟雾使人眼睛发红，咽喉疼痛，呼吸憋闷、头昏、头痛，是形成PM2.5的充要条件。要整治大气污染，拥有一个蓝天白云的生存环境，治理柴油机尾气污染，刻不容缓。一般在普通柴油中加入10％～20％的生物柴油，其尾气污染物排放量可降低50％以上。

发展生物柴油是循环经济的必然:生物柴油是清洁的可再生能源，主要是以天然的动、植物油脂或人类在日常生存中所废弃的各类油脂下脚料为原料。这些都是可再生资源，在这里得以充分的利用。

我们选用棉籽油作为生产生物柴油的原料，是基于棉花是一大宗经济作物，凡是棉产区均有棉籽，且棉籽的量远大于成品棉的量。它们之间的比例大致是这样的:棉花产量(皮棉)与棉籽产量的比例大致为3.5比6.5，即有1吨棉花的产出，即有1.86吨的棉籽。1t棉籽可榨出0.13t棉籽油，副产0.5t棉籽粕和0.35t棉籽壳。据国家统计局2019年3月份公布的数据显示，2018年我国棉花产量610万吨。那么全国的棉籽量就有1135万吨，可出147万吨棉籽油。

棉籽油即是以棉花籽榨的油，按加工工艺分为压榨棉籽油、浸出棉籽油；按加工程度分为棉籽原油、成品棉籽油几种。精炼棉籽油一般呈橙黄色或棕色，棉籽油脂肪酸中含有棕榈酸21.6～24.8％，硬脂酸1.9～2.4％，花生酸0～0.1％，油酸18.0～30.7％，亚油酸44.9～55.0％，精炼后的棉清油清除了棉酚等有毒物质，可供人食用。