一种生物基燃油碱性氮化物和磷脂脱除的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种生物基燃油碱性氮化物与磷脂脱除的方法，属于生物质裂解燃料 应用的技术领域。
【背景技术】
[0002] 生物燃油是一种可再生且环保的新型燃料，它是以植物油脂作为原料，通过催化 剂催化裂解制成的液体燃料。生物燃油因其可广泛用于调和或直接使用，被认为是优质的 石化柴油的替代物。
[0003] 催化裂解植物油脂制备出的生物燃油中因其含有较多的烯烃、二烯烃、酸以及含 氧、含氮化合物等不安定组分，在贮存过程中因氧、光和热的作用，容易被氧化和聚合而生 成胶质，也是其颜色变深和产生沉淀的主要原因，燃料油品中的氮含量偏高，容易腐蚀金属 设备，在燃烧过程中形成N0X，造成大气污染。而磷脂的存在会影响生物基燃油的质量和氧 化稳定性。随着环保法规的日益严厉，使得原本不太突出的环保因素成为必须重视的重要 因素。目前对生物燃油碱性氮化合物和磷脂脱除研究方面的报导还较少，传统的酸碱精制 和吸附精制虽有一定的脱除作用，但保存性不长。
【发明内容】
[0004] 在此本发明的目的在于针对目前研究不足，提供一种针对生物燃油具有很好的脱 除碱性氮化物与磷脂效果，而且精制后的生物燃油存储一段时间其值能保持不变。本明提 供一种催碱性氮化物与磷脂的方法，其简便易行，污染少，比较经济，解决了生物燃油氧化 安定性差、变色快。
[0005] 本发明主要包括以下步骤： 本发明上述目的通过两步处理来实现： (1)负载酸组分的脱氮吸附剂的制备：以多孔材料活性炭、白土、硅藻土中任意一种或 两种混合作为基材；基材预处理，即取一定量吸附剂原料至于烧杯中，加入浓盐酸浸泡处理 一段时间，洗涤至中性，在120°C下干燥12h。酸负载，即配制10%_30%的硫酸、磷酸、硝酸、 草酸溶液中任意一种或多种，加入有机酸：苯甲酸、对甲基苯磺酸、乙二酸中任意一种，将其 预处理后的吸附剂浸泡6h，在105°C下干燥12h，即得负载酸组分的脱氮吸附剂。
[0006] (2)将催化裂解制得的生物燃油分脱水处理，取脱水后的油，加入油重1%的处理 后的吸附剂，65°C-80°C下搅拌1h，过滤。
[0007] (3)取上述过滤好的油，90°C下搅拌10min，同时缓慢加入2ml的70%的磷酸、盐 酸、硫酸中任意一种或两种混合，静置5min。
[0008] (4)加入油重4%的水，75°C下搅拌5min，分层去水，用的蒸馏水或盐水清洗至水 层pH=7,真空减压蒸馏脱水。
[0009] 本发明与现有的技术相比的优势有： (1)本发明的负载酸组分的脱氮吸附剂对生物基燃油中含有的碱性氮化物和磷脂脱除 效果好，能够有效解决油脂催化裂解制得的生物基燃油稳定性差的缺陷，能有效改善的生 物基燃油质量和储存安定性，并且可以扩大生物基燃油的使用范围。
[0010] (2)本发明工艺流程简单，操作方便，制作成本低廉、制备方法简单、安全环保。通 过处理后的燃料用于发动机使能降低尾气排放中的烟度和氮化物。
[0011] (3)本发明结合酸中和法和吸附法两步处理处理得到的生物基燃油能以任意比例 混掺在石化柴油中，一定程度上可以缓解化石能源的危机，可以促进可持续化和谐社会发 展。
【具体实施方式】
[0012] 结合具体的实例对本发明做进一步解释，但具体实例并不对本发明做任何限定。
[0013]实例1 本实例用大豆油催化裂解制备生物燃油，其负载酸组分的脱氮吸附剂为20%硫酸和对 甲基苯磺酸浸泡活性炭，第二步采用70%磷酸酸化处理。
[0014] 将上述负载酸组分的脱氮吸附剂与得到的大豆油生物燃油以1:100混合，65°C下 搅拌1h，过滤除去吸附剂。取过滤后油样，加入70%的磷酸溶液，90°C下搅拌15min，加入 油重4%的水，75°C下搅拌一段时间后，得处理后生物燃油。；将其入分液漏斗中，静置分层 后，除去下层液体，保留上层清油，再用去离子水水洗3次，至水层pH=7,最后真空减压蒸馏 脱水。用高氯酸-冰醋酸非水滴定法SH/T0162-92检测催化裂解碱性氮氧化物，用粮油检 验磷脂含量的测定GB/T5537-2008磷脂含量。
[0015] 表1实例1中生物燃油处理前后碱性氮化物与磷脂变化
从表1可以看出，本实例大豆油催化裂解制备的生物燃油的碱性氮化物与磷脂的含量 比较高，对其保存有很大影响，需要先将其脱除。经过两步处理，可以看出碱性氮化物与磷 脂的含量明显的下降，碱氮由167. 24ppm到5. 23ppm，脱除率达96. 8%，磷脂由19. 78mg/ g下降到0. 43mg/g，脱除率达97. 8%，由此可以说明两步处理对有明显的脱氮和脱磷脂效 果。放置一周其碱氮和磷脂的含量变化不大，说明两步处理能有效改善生物燃油的氧化安 定性。
[0016]实例2 本实例用光皮树油催化裂解制备生物燃油，其负载酸组分的脱氮吸附剂为15%硫酸和 对甲基苯磺酸浸泡活性炭，第二步采用70%磷酸酸化处理。
[0017] 将上述负载酸组分的脱氮吸附剂与得到的光皮树生物燃油以2:100混合，65°C下 搅拌1h，过滤除去吸附剂。取过滤后油样，加入70%的磷酸溶液，90°C下搅拌15min，加入 油重4%的水，75°C下搅拌一段时间后，得处理后生物燃油。；将其入分液漏斗中，静置分层 后，除去下层液体，保留上层清油，再用去离子水水洗3次，至水层pH=7,最后真空减压蒸馏 脱水。用高氯酸-冰醋酸非水滴定法SH/T0162-92检测催化裂解碱性氮氧化物，用粮油检 验磷脂含量的测定GB/T5537-2008磷脂含量。
[0018] 表2实例2中生物燃油处理前后碱性氮化物与磷脂变化
从表2可以看出，本实例光皮树油催化裂解制备的生物燃油的碱性氮化物与磷脂的含 量比较高，对后期处理和保存都有很大影响，需要先将其脱除。经过两步处理，可以看出碱 性氮化物与磷脂的含量明显的下降，碱氮由136. 24ppm到4. 23ppm，脱除率达96. 9%，磷脂 由22. 87mg/g下降到0. 26mg/g，脱除率达98. 9%，由此可以说明两步处理对有明显的脱氮 和脱磷脂效果。放置一周其碱氮和磷脂的含量变化不大，说明两步处理能有效改善生物燃 油的氧化安定性。
[0019]实例 3 本实例用潲水油催化裂解制备生物燃油，其负载酸组分的脱氮吸附剂为25%硫酸和对 甲基苯磺酸浸泡活性炭，第二步采用70%磷酸酸化处理。
[0020] 将上述负载酸组分的脱氮吸附剂与得到的生物燃油以2:100混合，75°C下搅拌1 h，过滤除去吸附剂。取过滤后油样，加入70%的磷酸溶液，90°C下搅拌15min，加入油重4% 的水，75°C下搅拌一段时间后，得处理后生物燃油。；将其入分液漏斗中，静置分层后，除去 下层液体，保留上层清油，再用去离子水水洗2-3次，至水层pH呈中性，最后真空减压蒸馏 脱水。用高氯酸-冰醋酸非水滴定法SH/T0162-92检测催化裂解碱性氮氧化物，用粮油检 验磷脂含量的测定GB/T5537-2008磷脂含量。
[0021] 表3实例3中生物燃油处理前后碱性氮化物与磷脂变化
从表3可以看出，本实例潲水油催化裂解制备的生物燃油的碱性氮化物与磷脂的含量 比较高，对其保存有很大影响，需要先将其脱除。经过两步处理，可以看出碱性氮化物与磷 脂的含量明显的下降，碱氮由189. 52ppm到7. 34ppm，脱除率达96. 1%，磷脂由26. 59mg/ g下降到0. 83mg/g，脱除率达96. 8%，由此可以说明两步处理对有明显的脱氮和脱磷脂效 果。放置一周其碱氮和磷脂的含量变化不大，说明两步处理能有效改善生物燃油的氧化安 定性。
【主权项】
1. 一种脱除生物基燃油中的碱性氮化物和磷脂的方法，通过酸中和和吸附两步达到目 的。2. -种负载酸组分的脱氮吸附剂，其特征在于该吸附剂的原料是由多孔材料和混合酸 组成，其中，按照质量百分比计，多孔材料为85-95%，混合酸为5-15%。3. 根据权利要求2所述负载酸组分的脱氮吸附剂步骤： 按照配方比例取用多孔材料和混合酸，将吸附剂活化处理一段时间后，吸附剂浸泡与 混合酸中4-8 h，在90-120°C下干燥10-15 h，即得负载酸组分的脱氮吸附剂。4. 根据权利要求1所述脱除生物基燃油中的碱性氮化物和磷脂的方法，其特征在于所 述脱除方法包括如下步骤： (1) 将生物基燃油分先脱水处理，再加入油重0. 5%-4%的脱氮吸附剂，50-80°C下搅拌 0. 5-2 h，过滤； (2) 将过滤后的油在70-90°C下搅拌10_30min，同时缓慢加入l-5ml的60-85%的磷酸、 盐酸、硫酸中任意一种或两种混合，静置5min ; (3) 加入油重1-8%的水，50-90°C下搅拌5-20 min，分层去水，用的蒸馏水或盐水清洗 至水层pH呈中性，真空减压蒸馏脱水。
【专利摘要】本发明公开一种脱除生物基燃油中的碱性氮化物和磷脂的方法，该方法是由两步酸中和法和吸附法来实现的，其中负载酸组分的脱氮吸附剂是由两种混酸处理吸附剂制备而成。本发明第一步吸附脱氮，主要是将催化裂解制得的生物基燃油分脱水处理后加入一定比例的负载酸组分的脱氮吸附剂，升温至50-80℃下搅拌0.5-2？h；第二步酸处理脱除磷脂，可部分脱除碱性氮化物，加入一定比例的酸，70-90℃下搅拌10-30min。本发明采用两步法操作简单、脱除碱性氮化物和磷脂效果好，能较好的解决生物燃油不稳定因素，而且脱氮吸附剂用量少。
【IPC分类】C10G53/10
【公开号】CN105112095
【申请号】CN201510570606
【发明人】汪红梅, 孟维鑫, 韩颖, 李洋, 林俊, 徐德垚, 周婷婷
【申请人】长沙理工大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月10日