专利名称：：一种调和用生物柴油的制作方法
技术领域：
：本发明属于绿色、可再生能源
技术领域：
，具体涉及一种由多种生物柴油调和而成的优化生物柴油。
背景技术：
：生物柴油作为绿色能源的一种，具有较好的燃烧性质及可再生、对环境友好等优点，成为前景最好的石油替代品。在石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高的今天，生物柴油得到越来越多的重视，发展生物柴油成了各国研究的重点。目前，包括美国、欧盟、闩本和中国在内的国家都在大力发展生物柴油。然而，与发展相对成熟石化柴油相比，生物柴油要实现普遍商业化还不可避免地存在一些问题，主要表现为原料成本高、粘度大、易氧化而不耐贮存和低温启动性能不佳等。在传统的工艺中，一般是通过生物柴油与石化柴油混合使用，或通过加入添加剂等方法来改善生物柴油的低温流动性。如CN1821350A提供了一种利用植物油、添加剂调配生物柴油的方法。CN1847369A通过加入某种特定构型抗氧化剂来增加生物柴油的氧化稳定性。而这些方法大多比较复杂，生产成本比较高，因此目前为止还不能广泛地应用。生物柴油的使用基本上可以分为这3种情况1.作为石化柴油的润滑性添加剂使用，一般加剂量为5%以下；2.作为石化柴油的调和组分，一般掺入量为20%-30%;3.以德国为代表的使用纯态的生物柴油。在目前，绝大部分生物柴油在商业上的应用是以掺烧形式出现的。
发明内容本发明的目的是解决目前生物柴油商业推广中原料成本高、粘度大、易氧化不耐C存和低温流动性能不佳等问题，提供一种使用简单、低成本的调和用生物柴油。本发明的目的可以通过以下措施达到一种调和用生物柴油，该调和用生物柴油主要由棉籽油生物柴油、桐油生物柴油和精制地沟油生物柴油组成，其体积比为1535:1060:1535,优选为2030:1050:2030。该调和用生物柴油还可加入椰子油生物柴油，其中椰子油生物柴油、棉籽油生物柴油、桐油生物柴油和精制地沟油生物柴油之间的体积比为1535:1535:1060:1535，优选为1535:1535:1030:1535，最优选为2030:2030:1520:2030。该调和用生物柴油还可以加入菜籽油生物柴油，其中椰子油生物柴油与菜籽油生物柴油的体积比为1535:1025，优选为2030:1520。该调和用生物柴油还可掺入体积含量为6098%的石化柴油形成调和油来使用，体积含量为7090%。椰子油生物柴油、菜籽油生物柴油、棉籽油生物柴油、桐油生物柴油和精制地沟油生物柴油，分别以椰子油、菜籽油、棉籽油、桐油和精制地沟油为原料，采用碱催化酯交换法制得。在碱催化酯交换过程中，所使用的催化剂为NaOH，所使用的低碳醇为甲醇，醇油摩尔比为520:1，反应温度为3075。C,反应时间为30min5h。本发明的具体的技术方案包括以下步骤1)生物柴油的制备本发明分别以椰子油、菜籽油、棉籽油、桐油和精制地沟油为原料制备生物柴油。通过碱催化酯交换反应完成各原料生物柴油的制备，经分离、纯化、洗涤、干燥后供下面调配之用。碱催化酯交换反应中使用的醇类为甲醇，催化剂为强碱NaOH，最佳的实验条件如下优选醇油摩尔比约为6:1，优选催化剂的量为油重的1%，优选反应时间约为l-3h，优选反应温度约为65'C，优选搅拌速度约为600rpm。2)各原料生物柴油脂肪酸甲酯成分的定性、定量分析椰子油、菜籽油、棉籽油和桐油都是来源丰富的植物油料，地沟油主要是经回收加工的餐饮业废油，它们都含有大量的脂肪酸，是制备生物柴油的优良原料。本发明采用GC/MS(气质联用)对由各种原料制备的生物柴油的脂肪酸甲酯成分进行分析，其主要成分及含量如下A.椰子油生物柴油中各脂肪酸甲酯的成分及含量为月桂酸44.1%，肉豆蔻酸20.9%，棕榈酸11.2%，油酸9.2%，癸酸5.3%，辛酸4.8%、硬脂酸3.3%。B.菜籽油生物柴油中各脂肪酸甲酯的成分及含量为油酸87.3%，棕榈酸6.4%，二十碳稀酸2.3%、十六碳稀酸1.2%，芥酸1.1%，硬脂酸0.77%。C.棉籽油生物柴油中各脂肪酸甲酯的成分及含量为亚油酸56.9P/。，棕榈酸31.2%,硬脂酸5.03%，肉豆蔻酸3.8%，十六碳稀酸3.15%。D.桐油油生物柴油中各脂肪酸甲酯的成分及含量为&酮酸71.4%，亚油酸15.3%，十三碳烷酸3.8%,十五碳烷酸2.8%，花生四稀酸1.3%。E.地沟油生物柴油中各脂肪酸甲酯的成分及含量为油酸60.1%，棕榈酸24.6%，硬脂酸5.8%，十六碳稀酸3.1%,月桂酸2.0%，肉豆蔻酸1.8%，二十碳稀酸1.3%，花生四烯酸0.5%，二十碳烷酸0.5%。3)不同原料生物柴油相互调配目前，生物柴油在实际应用中，一般是将某一种原料制备的生物柴油与石化柴油掺和形成调和油来使用。本发明从不同原料生物柴油的混合物与石化柴油掺和的角度出发，先研究不同原料的生物柴油混合情况，在此基础上与石化柴油进行调和。综合考虑原料成本，生物柴油脂肪酸甲酯的碳链长度，饱和与不饱和度等因素，将不同原料制备的生物柴油可以按照以下几个不同的比例方向进行调配A.分析各来源生物柴油脂肪酸甲酯的成分及含量，可以看出，不同原料生物柴油中不饱和脂肪酸甲酯含量从高到低的顺序为桐油>菜籽油>地沟油>棉籽油〉椰子油；而饱和脂肪酸甲酯的含量与不饱和脂肪酸含量正好相反。生物柴油中脂肪酸甲酯的饱和与不饱和程度，对生物柴油的低温流动性及氧化安定性有直接的影响。据悉，当生物柴油中饱和脂肪酸含量高时，有利于提高生物柴油的低温流动性；当生物柴油中不饱和脂肪酸成分含量高时，有利于提高生物柴油的氧化安定性。从协调两者的角度出发，一种优选的配比为按照椰子油:菜籽油:棉籽油:桐油:地沟油=30:15:20:15:20(体积比)的比例进行调配。B.菜籽油由于生长坏境的不同，可以分为高芥酸型和低芥酸型。在本发明所用到的原料菜籽油中，芥酸的含量很低，属于低芥酸型菜籽油。再者，目前市.场上对使用食用油的需求量很大，导致菜籽油的价格日益攀高。考虑到菜籽油存在类型的差别而不具有普遍性，且价格成本较高的因素，在本调配实验中不研究。从这个角度出发的一种优选的配比为按照椰子油:棉籽油:桐油:地沟油=20:30:20:30(体积比)的比例进行调配。C.棉籽油、桐油、地沟油这几种非食用植物油，比菜籽油、棉籽油这些食用油的价格低廉，作为制备生物柴油的原料不存在与人争粮的问题。同时，棉籽油和地沟油生物柴油的不饱和脂肪酸含量相近，约60%-70%;而桐油生物柴油的不饱和脂肪酸含量占了主导地位。从这个角度出发的一种优选的配比为按照棉籽油桐油地沟油=25:50:25(体积比)的比例进行调配。4)生物柴油与石化柴油的调和将三种比例体系的生物柴油混合物分别以100%、30%、20%、10%、0%的比例掺入到0#柴油中，形成三种不同比例的调和油，这几种调和油相应地表示B100、B30、B20、BIO、B0。5)调和油某些重要性能的测定遵照GB/T265分别测定并比较调和油B100、B30、B20、BIO和BO的硫含量，结果见表1;遵照GBT5538-2005分别测定并比较调和油BIOO、B30、B20、BIO和BO的过氧化值，结果见表2;遵照SH/T0248分别测定并比较调和油B100、B30、B20、BIO禾卩BO的冷滤点，结果见表3。本发明通过不同原料制备而来的生物柴油相互调配效果的研究，很大程度上解决了生物柴油在实际应用上存在的一些不足,使生物柴油的优势得以充分发挥。本发明立意较新，达成了实际效益，主要具有以下优点一.成本方面)原料成本降低本发明利用可再生植物油椰子油、菜籽油、棉籽油、桐油作为原料，这些原料的来源广；其中，棉籽油、桐油、地沟油这几种非食用油的使用，避免了与人争粮的问题。地沟油作为制备生物柴油的原料，还可以解决餐饮业的废油问题，净化了污物排放。不同原料生物柴油的调配使用，为生物柴油大规模生产中对某种原料的过分依赖提供了便利，减轻了大规模生产受原料产地影响的限制。2)生产成本降低生物柴油与石化柴油的相互调配，操作过程简单易行。相比之下，生产工艺简单，降低生产成本。二.在环保方面主要表现在生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低；生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族垸烃，因而废气对人体损害低于柴油。因此，在矿物柴油中掺加一定量的生物柴油来使用，能达到良好的环保效应。三.改善生物柴油的性能方面通过不同原料生物柴油与石化柴油的相互调配，能更好地改善生物柴油的性能。1)提高氧化安定性纯生物柴油不饱和脂肪酸的含量高时，容易被氧化；调和后的生物柴油过氧化值明显比纯生物柴油低，对长期贮存有利。2)提高低温流动性调和后生物柴油的冷滤点低于石化柴油，低温流动性能更好。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。实施例1:称取棉籽油100g于带有搅拌装置、冷凝回流装置和温度计的三口烧瓶中，置于己经设定好温度约65'C的恒温水浴装置。取油重约P/。的NaOH，溶解于无水甲醇中，无水甲醇与棉籽油的摩尔比为6:l。将溶解NaOH的无水甲醇与椰子油混合，在转速约为600r/min下搅拌反应约2h。反应结束后转入分液漏斗中静止8h以上，上层即为生物柴油粗品。取上层生物柴油粗品，在8(TC下蒸发除去多余的甲醇。用蒸馏水洗蒸发后的生物柴油数次，直至洗涤水澄清透明。最后用无水NaS04除去多余的水分，过滤后得到生物柴油产□口口o椰子油生物柴油、菜籽油生物柴油、桐油生物柴油、地沟油生物柴油的制备同棉籽油生物^油。实施例2:取实施例1的30体积份数椰子油生物柴油、15体积份数菜籽油生物柴油、20体积份数棉籽油生物柴油、15体积份数桐油生物柴油和20体积份数地沟油生物柴油置于试管1中进行充分混合。该混合生物柴油表示为B100。取试管1中的混合生物柴油分别与矿物柴油按混合比例30%、20%、10%、0%进行混合，形成调和油。调和油相应地表示为B30、B20、BIO、B0。遵照GB380-77分别测定调和油BIOO、B30、B20、B10和B0的硫含量；遵照GBT5538-2005分别测定调和油B亂B30、B20、B10和B0的过氧化值；遵照SH/T0248分别测定调和油BIOO、B30、B20、B10和B0的冷滤点。其硫含量、过氧化值、冷滤点的测定结果见表1-3。实施例3:取实施例1的20体积份数椰子油生物柴油、30体积份数棉籽油生物柴油、20体积份数桐油生物柴油和30体积份数地沟油生物柴油置于试管2中进行充分混合。该混合生物柴油表示为BIOO。取试管2中的混合生物柴油分别与矿物柴油按混合比例30%、20%、10%、0%进行混合，形成调和油。调和油相应地表示为B30、B20、BIO、BO。遵照GB380-77分别测定调和油BIOO、B30、B20、B10和BO的硫含量；遵照GBT5538-2005分别测定调和油BIOO、B30、B20、B10和BO的过氧化值；遵照SH/T0248分别测定调和油BIOO、B30、B20、B10和B0的冷滤点。硫含量、过氧化值、冷滤点的测定结果见表l-3。实施例4:取实施例1的25体积份数棉籽油生物柴油、50体积份数桐油生物柴油和25体积份数地沟油生物柴油置于试管3中进行充分混合。该混合生物柴油表示为BIOO。取试管3中的混合生物柴油分别与矿物柴油按混合比例30%、20%、10%、0%进行混合，形成调和油。调和油相应地表示为B30、B20、BIO、BO。遵照GB380-77分别测定调和油BIOO、B30、B20、B10和BO的硫含量；遵照GBT5538-2005分别测定调和油BIOO、B30、B20、B10和BO的过氧化值；遵照SH/T0248分别测定调和油BIOO、B30、B20、B10和B0的冷滤点。硫含量、过氧化值、冷滤点的测定结果见表l-3。实施例5:取实施例1的IO体积份数椰子油生物柴油、IO体积份数菜籽油生物柴油、IO体积份数棉籽油生物柴油、10体积份数桐油生物柴油和10体积份数地沟油生物柴油置于试管3中进行充分混合。该混合生物柴油表示为BIOO。取试管3中的混合生物柴油分别与矿物柴油按混合比例30%、20%、10%进行混合，形成调和油。从表1可以看出，这种调和用生物柴油的硫含量明显比0#柴油低，其燃烧对空气质量的影响远远低于石化柴油，环保效果较好。从表2可以看出，这种调和用生物柴油的过氧化值随着石化柴油的加入明显降低，提高了生物柴油的氧化安定性，对其长期贮存有利。从表3可以看出，这种调和用生物柴油的冷滤点低于Ott柴油，低温流动性能更好。表l各例的硫含量对比表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3各例的冷滤点对比表冷滤点/'CB100B30B20B100#柴油<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>权利要求1、一种调和用生物柴油，其特征在于该调和用生物柴油主要由棉籽油生物柴油、桐油生物柴油和精制地沟油生物柴油组成，其体积比为15～35∶10～60∶15～35。2、根据权利要求l所述的调和用生物柴油，其特征在于该调和用生物柴油还包括椰子油生物柴油，其中椰子油生物柴油与棉籽油生物柴油之间的体积比为1535:1535。3、根据权利要求2所述的调和用生物柴油，其特征在于所述的椰子油生物柴油与棉籽油生物柴油之间的体积比为2030:2030。4、根据权利要求l所述的调和用生物柴油，其特征在于该调和用生物柴油还包括菜籽油生物柴油，其中菜籽油生物柴油与棉籽油生物柴油的体积比为1025:1535。5、根据权利要求4所述的调和用生物柴油，其特征在于所述的菜籽油生物柴油与棉籽油生物柴油的体积比为1520:2030。6、根据权利要求1、2或4所述的调和用生物柴油，其特征在于该调和用生物柴油还包括体积含量为6098%的石化柴油。7、根据权利要求6所述的调和用生物柴油，其特征在于调和用生物柴油中矿物柴油的体积含量为7090%。8、根据权利要求1、2或4所述的调和用生物柴油，其特征在于所述的椰子油生物柴油、菜籽油生物柴油、棉籽油生物柴油、桐油生物柴油和精制地沟油生物柴油，分别以椰子油、菜籽油、棉籽油、桐油和精制地沟油为原料，采用碱催化酯交换法制得。9、根据权利要求8所述的调和用生物柴油，其特征在于碱催化酯交换过程中，所使用的催化剂为NaOH，所使用的低碳醇为甲醇。10、根据权利要求8所述的调和用生物柴油，其特征在于碱催化酯交换过程中，醇油摩尔比为520:1，反应温度为3075°C，反应时间为30min5h。全文摘要本发明公开了一种调和用生物柴油，该调和用生物柴油主要由棉籽油生物柴油、桐油生物柴油和地沟油生物柴油组成，其体积比为15～35∶10～60∶15～35。本发明成本低，操作过程简单易行，环保，集各原料生物柴油和石化柴油的优点，能更好地改善生物柴油的性能。文档编号C10G3/00GK101302448SQ200810122679公开日2008年11月12日申请日期2008年6月6日优先权日2008年6月6日发明者于文涛,李晓菲,谢丽霞,和黄申请人:南京工业大学