专利名称：一种生产生物柴油的方法
技术领域：
本发明生物化工技术领域，尤其涉及一种生产生物柴油的方法。
背景技术：
新世纪将面临能源问题的严峻挑战，开发利用可再生能源是事关国民经济可持续发展、国家安全和社会进步的重大课题。生物质能源是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能，通过生物质能转换技术可以高效地利用生物质能源，生产各种清洁燃料，替代煤炭、石油和天然气等矿物燃料，从而减少对矿物能源的依赖，保护能源资源，减轻能源消费给环境造成的污染。目前，世界各国，尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，以达到保护矿产资源，保障能源安全，实现二氧化碳减排，促进经济、社会的可持续发展。许多国家都制定了相应的开发研究计划，形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系，拥有各自的技术优势。专家预测，生物质能源将成为未来能源重要组成部分，到2015年，全球总能耗将有40％来自生物质能源，主要通过生物质能发电和生物质液体燃料的产业化实现。
生物质液体燃料是以植物或动物及其产物为原料生产的可再生能源，可以作为石油、柴油代用品，已引起世界各国的高度重视。近十几年来，生物质液体燃料产业在世界各国发展很快，生物质液体燃料产业已成为一个全球性的新兴产业。目前发展最快的生物质液体燃料产业一是乙醇燃料，巴西是乙醇开发应用最有特色的国家；二是生物柴油。实现生物质液体燃料产业化，既需要丰富的可再生生物质原料的供应，也需要具有自主知识产权的生产技术与产业化生产链。
实现生物质液体燃料油产业化，需要丰富的可再生生物质原料的供应。现代能源油料植物的研究工作始于六十年代，发展于七十年代，自八十年代以来，包括植物液体燃料油在内的生物质能研究得到较快的发展。美国、巴西、印度等国开展了能源油料植物的选用，富油植物的引种栽培，遗传改良，建立“柴油林林场”等方面的工作研究。
作为生物质液体燃料的一个重要的组成部分，生物柴油于1988年诞生，由德国聂尔公司发明，它是以菜籽油为原料，提炼而成的洁净燃料油。
这是因为柴油分子是由15个左右的碳链组成，研究发现植物油分子则一般由14-18个碳链组成，与柴油分子中碳数相近。因此生物柴油可以用油菜籽等可再生植物油加工制取而成为新型燃料。与常规柴油相比，生物柴油具有突出环保和可再生的性能，引起了世界发达国家，尤其是资源贫乏国家的高度重视。
实现生物质木本燃料油产业化，需要丰富的可再生生物质原料的供应。中国林科院社会林业研究发展中心利用全国协作网络在木本油料资源普查的基础上，选出适用于生产生物柴油的黄连木、文冠果。2003年在国家林业局立项进行“黄连木等能源树木良种选育与推广”[编号2003-34-2]；“绿色植物生长调节剂(GGR)及其配套技术在燃料油植物黄连木、文冠果育苗、造林中的推广应用”[编号2005-68]的研究。并于2004年在科技部高技术司立项进行“主要燃料油植物种质资源调查及示范基地的建立”[编号2004BA411B02]。通过以上项目的研究与实施，选出现有资源最丰富，发展潜力大的中国黄连木。
中国黄连木属漆树科黄连木属，落叶乔木，雌雄异株，分布广、适应性强，耐干旱、盐碱、瘠薄，喜光、抗逆性强、适应性广，是“四旁”绿化和荒山、滩地重要造林树种，亦可作观赏树种，也是优良的油料及用材林树种，黄连木果实含油率为40％左右，果肉含油率则达50％以上。是一种不干性油，可作工业原料或用作食用油。黄连木油脂中所含的主要7种脂肪酸(棕榈酸、油酸、亚油酸、棕榈油酸、硬脂酸、花生四烯酸、亚麻酸)中，油酸、亚油酸、棕榈酸含量占脂肪酸总量的95.73％，其脂肪酸碳链长度集中在C16～C18之间，由中国黄连木油脂生产的生物柴油的碳链长度集中在C17～C19之间，理化性质与普通柴油接近。目前需要一套完整的从黄连木果实中制取生物柴油的技术方案，使其能够达到产业化的目标。
发明内容
本发明的目的在于提出一种生产生物柴油的方法，能够大规模地从黄连木的果实中生产出合格的生物柴油，从而缓解柴油短缺的紧张局面。
为达此目的，本发明采用以下技术方案一种生产生物柴油的方法，包括以下步骤A、从黄连木果实制取黄连木油脂；B、对所述黄连木油脂进行预酯化，降低油脂酸值；C、对预酯化后的油脂进行醇解，形成长链脂肪酸单烷基酯；D、进行分馏，获得生物柴油。
所述步骤A进一步包括以下步骤A1、对所述黄连木果实进行烘干和清理；A2、对清理后的黄连木果实进行软化、轧坯和蒸炒；A3、对蒸炒后的黄连木果实进行预榨处理，获取所述黄连木油脂。
还包括以下步骤A4、对预榨处理后的饼进行浸出处理，获取所述黄连木油脂。
步骤A1中，平板烘干机与气流式干燥机串联使用，对黄连木果实进行烘干。
在浸出处理中，增加新鲜溶剂的喷淋量和混合油的循环量。
步骤B中，采用甲醇与游离的脂肪酸反应生成单烷基脂肪酸酯。
反应温度为95到105摄氏度。
步骤C中，采用甲醇将油脂中的甘油取代出来，形成长链脂肪酸单烷基酯。
反应温度为70到75摄氏度。
采用了本发明的技术方案，降低了棕榈酸对生物柴油冷凝点的影响，同时，采取了预酯化、醇解、分馏的生产工艺，保证了生物柴油产品的质量稳定。通过工艺流程的优化，实现高效、低耗生产出合格的生物柴油。
图1是本发明中生产生物柴油的流程图。
具体实施例方式
下面结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本发明的技术方案。
图1为本具体实施方式
中生产生物柴油的流程图。如图1所示，生产生物柴油包括以下步骤步骤101、对黄连木果实进行烘干、清理。采用平板烘干机与气流式干燥机串联使用，保证了入浸水分。
步骤102、对黄连木果实进行软化。由于黄连木果实表皮坚硬、脆性大，如不进行软化处理，轧坯后的料坯粉沫度高，会导致预轧饼不易成型，严重影响浸出效果，采用先进的卧式软化锅，可以有效地保证软化效果，节约了动力。
步骤103、对黄连木果实进行轧坯。因黄连木果实含油率高，轧坯时的坯片厚度可适当增加，以减少料坯表面漏油，避免导致料坯粘辊。
步骤104、对黄连木果实进行蒸炒。
步骤105、对黄连木果实机型预榨处理，获得黄连木油脂。根据黄连木果实本身的特性，在压榨时除了保证合适的入榨水分和温度外，必需对预榨机进行部分调整，使饼中残油保持在15％左右。
步骤106、对预榨处理后形成的饼进行浸出处理，获取黄连木油脂。采用不锈钢固定栅板平转浸出器，多层式DTDC蒸脱机，降低了残油率(≤0.5％)。黄连木果实的预榨饼中残油在15％左右，因此在浸出过程中，因适当增加新鲜溶剂的喷淋量和混合油的循环量，避免粕中残油增加。
步骤107、对黄连木油脂进行预酯化，降低油脂酸值。在催化剂条件下使甲醇与游离的脂肪酸反应生成单烷基脂肪酸酯R-COOH+CH3OH＝＝＝＝＝＝RCOOCH3+H2O。这是一个可逆反应，必须保持一定的反应温度，使反应速率达到要求；要使反应进行完全，必须将反应生成的水及时带出反应体系，使平衡向生成甲醇的方向移动。反应是否完全，可用酸值来测定。根据生物柴油的质量标准要求，酸值要达到0.8以下。这对于高质量的油脂来说容易达到，而对于高酸值酸化油或脂肪酸来讲，杂质较多，用一般的酯化法很难达到这个要求，当酸值达到3.0左右，再降低就非常困难了。因此，在酯化工艺品上不仅选用特殊的催化剂，在反应装置上也采取了一系列措施，采用喷射反应，加大气液传质传热效果，同时及时带出水分，使酸值达到要求。
在酯化反应中需要注意以下问题甲醇投入量及投入速度根据实验结果，甲醇投入速度将直接影响到酯化反应速度及反应能否进行到底，工业规模的甲醇投入速度控制在1000-1200L/h。甲醇投入速度过慢，会降低反应物甲醇在酯化反应中的浓度，同时不能及时把水分带走，不利于反应的进行，另一方面甲醇加入速度过快，甲醇大量汽化带走很多能量使反应温度急剧下降，结果也不利于反应进行。如何准确控制甲醇投入速度和反应温度成为工艺控制的关键。
反应温度反应温度决定反应速率，提高反应温度，有利于加速反应，但过高的反应温度将使副反应增加，甚至引起故障，适宜的温度为100±5℃。
催化剂采用自制复合固体催化剂替代硫酸等酸性催化剂具有减少污染、可以重复使用、产品后处理简单等优点。
水分在酯化反应中水分包括两部分一是材料中的水分，二是反应生成的水分。原料水分越少越好，但在实际中原材料或多或少会带有水分，采用瞬时带水装置使问题得到较好解决。
步骤108、对预酯化后的油脂进行醇解，形成长链脂肪酸单烷基酯。其反应原理通过甲醇将油脂中的甘油取代出来，形成长链脂肪酸单烷基酯；其反应式为
醇解反应在催化剂作用下进行，它也是可逆反应，设法使甘油尽快移去和增加甲醇浓度都对反应有利。
在醇解发应过程中需要注意以下问题催化剂为了降低反应活化能，加快反应速度，我们经反复试验，确定了催化剂的最佳用量为1％～1.5％。
搅拌速度搅拌速度太快，会使物料乳化，使甘油分离困难，另一方面如果太慢会影响传热，使物料温度不均匀，不利于反应。根据实验结果，我们选在80-85转/min。
反应温度经过试验确定，在生产过程中，将物料控制在微沸状态(70℃-75℃)，不仅可使反应尽量快，又不使甘油沉降受到影响。
步骤109、进行分馏，获得生物柴油。采用国际上先进的负压蒸发工艺，可节省蒸汽25％左右，节约用水30％左右，降低溶耗2～3kg/t料。
使用本发明技术方案生产出来的生物柴油，柴油机的动力性能与常规柴油无明显差别，柴油机的CO、HC有所下降，微粒和烟度排放明显改善。初步行车检验表明，生物柴油使用过程中柴油机工作正常。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种生产生物柴油的方法，其特征在于，包括以下步骤A、从黄连木果实制取黄连木油脂；B、对所述黄连木油脂进行预酯化，降低油脂酸值；C、对预酯化后的油脂进行醇解，形成长链脂肪酸单烷基酯；D、进行分馏，获得生物柴油。
2.根据权利要求1所述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于，所述步骤A进一步包括以下步骤A1、对所述黄连木果实进行烘干和清理；A2、对清理后的黄连木果实进行软化、轧坯和蒸炒；A3、对蒸炒后的黄连木果实进行预榨处理，获取所述黄连木油脂。
3.根据权利要求2所述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于，还包括以下步骤A4、对预榨处理后的饼进行浸出处理，获取所述黄连木油脂。
4.根据权利要求2所述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于，步骤A1中，平板烘干机与气流式干燥机串联使用，对黄连木果实进行烘干。
5.根据权利要求3所述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于，在浸出处理中，增加新鲜溶剂的喷淋量和混合油的循环量。
6.根据权利要求1所述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于，步骤B中，采用甲醇与游离的脂肪酸反应生成单烷基脂肪酸酯。
7.根据权利要求6所述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于，反应温度为95到105摄氏度。
8.根据权利要求1所述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于，步骤C中，采用甲醇将油脂中的甘油取代出来，形成长链脂肪酸单烷基酯。
9.根据权利要求8所述的一种生产生物柴油的方法，其特征在于，反应温度为70到75摄氏度。
全文摘要
本发明公开了一种生产生物柴油的方法，从黄连木果实制取黄连木油脂；对所述黄连木油脂进行预酯化，降低油脂酸值；对预酯化后的油脂进行醇解，形成长链脂肪酸单烷基酯；进行分馏，获得生物柴油。采用了本发明的技术方案，降低了棕榈酸对生物柴油冷凝点的影响，同时，采取了预酯化、醇解、分馏的生产工艺，保证了生物柴油产品的质量稳定。通过工艺流程的优化，实现高效、低耗生产出合格的生物柴油。
文档编号C11C3/00GK101033407SQ20071009848
公开日2007年9月12日 申请日期2007年4月18日 优先权日2007年4月18日
发明者孔林河 申请人:武安市正和生物能源有限公司