专利名称：生物醇基柴油及其生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生物柴油及其生产工艺，特别是生物醇基柴油及其生产工艺。
背景技术：
生物柴油作为一种环保、安全的可再生能源，随着石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高，以及十五期间我国甲醇产业的迅猛发展，极大促进了以可再生农业、畜牧业资源为原料生产生物柴油的技术开发。
现有的生物柴油制造方法比较多。传统方法一般是采用脂肪酸为原料在酸性催化剂存在下与低碳醇直接酯化，或采用油脂为原料在碱性催化剂存在下与低碳醇交酯化经分离后得到生物柴油。传统方法的缺点是对原料要求严格、中和洗涤时间长，环境污染大，副产品甘油品质差，精制难度大。
为了解决传统生物柴油生产存在的问题，CN1594504A提出以动植物油、废食用油等为原料，采用固体超强酸为催化剂，通过过滤、脱水、酯化、酯交换、过滤、蒸甲醇和分相等步骤，在220-400℃的超临界条件下合成生物柴油，此方法制作工艺复杂，设备投资大；WO2005014765及WO2005030911提出将油籽(如葵花籽、大豆、花生、桐油籽等)与无水乙醇在碱性催化剂存在下直接交酯化，反应后液相经分离甘油及过量乙醇后得到的乙酯用作生物柴油，固相则作为肥料或用作生产乙醇的原料，但此工艺设备投资太大，且对于高酸值植物油籽醇解效果不太好，产品质量欠佳；WO2005017075提出将动植物油或废食用油与甲醇在无催化剂条件下于370-550℃及20-60Mpa下反应4到12分钟，得到脂肪酸甲酯、单甘酯和二甘酯的混和物直接用作生物柴油，该方法不产生副产甘油，但需使用高压设备在高温下完成，设备投资大，反应条件要求苛刻。
所有这些对生物柴油生产工艺的改进或者由于设备制造成本大、能耗高，或者由于催化剂效率低等而在大规模工业化生产中造成成本较高。
发明内容
本发明的目的即在于克服现有技术的缺点，提供一种生物醇基柴油及其生产工艺，它工艺灵活，不需使用压力设备，设备投资不大，醇解效果好，反应条件容易达到。
本发明的目的通过以下技术方案来实现生物醇基柴油，用于生产该生物醇基柴油的原料组分为动植物油脂，甲醇或其它低碳醇，负载催化剂，十六烷值促进剂，它们的重量比为动植物油脂∶甲醇或其它低碳醇∶负载催化剂∶十六烷值促进剂＝1∶0.1-5∶0.02-0.2∶0.005-0.03。
原料油脂为各种动、植物油、回收油及油脚料。
负载催化剂为固体负载催化剂，其载体为ZnO、硅胶、分子筛，活性物质为烷氧基铝或烷氧基锡类化合物，以三异丙氧基铝为最佳，活性物质与载体其重量比为1-3∶3-7。
十六烷值促进剂为硝酸烷基酯，以硝酸异辛酯为最佳。
生物醇基柴油的生产工艺，其生产步骤如下醇解按动植物油脂∶甲醇或其它低碳醇∶负载催化剂∶十六烷值促进剂＝1∶0.09-4.5∶0.02-0.2称取各组分，先将原料油脂内配入甲醇，然后加入负载催化剂，在30-220℃温度下醇解，反应时间为1-6小时，待醇解结束过滤掉催化剂后静置分层，上层为甲酯相，下层甘油相经回收甲醇后蒸馏得到副产品甘油；复配醇解后的上层甲酯相，经蒸馏回收甲醇得到脂肪酸甲酯用作生物柴油，生物柴油或直接经物理复配入甲醇及十六烷值促进剂，就得到生物醇基柴油，其中脂肪酸甲酯∶甲醇∶十六烷值促进剂＝1∶0.01-0.5∶0.005-0.03。醇解时的反应温度为50-90℃，反应时间为2-4小时。
通过上面的叙述可以看出，本发明具有以下优点1.工艺灵活，通过采用不同的油脂原料，可以灵活调节生物柴油的组成成分；2.采用的负载催化剂催化效率高，分离容易，不会因催化剂难分离而造成大量洗涤污水污染环境；3.对原料中游离脂肪酸含量要求不高，可采用游离脂肪酸含量较高的油脂直接反应而无须作油脂精炼或预酯化处理；4.采用化学和物理的技术结合甲醇，使得生物柴油的成本大为降低；5.十六烷值促进剂的加入，改善了生物柴油的低温启动性能，也降低了尾气中有害气体的排放。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述实施例一将40g三异丙氧基铝和20g氧化锌及100g硅胶放入圆底烧瓶中，加入250g正己烷和适量蒸馏水，回流2小时后过滤烘干，得到154g负载催化剂，放入干燥器中备用。
将500g菜籽油和100g甲醇混合放入烧瓶中，再加入5g负载催化剂，在75-85℃的温度下醇解4小时，过滤除去催化剂后静置分层，将下层甘油相脱醇后得到49g甘油，将上层甲酯相物理复配入40g精甲醇和1g硝酸异辛酯，得到494g生物醇基柴油。
将得到的生物醇基柴油应用于柴油发动机，与石油柴油进行燃烧对比，其结果如下发动机低速运转时，生物柴油的发动机外特性和石油柴油发动机外特性相当，高速运转时，生物柴油的发动机外特性比石油柴油发动机外特性功率下降5％左右；生物柴油的碳烟排放大大小于石油柴油的碳烟排放；NOX的排放只有在全负荷时生物柴油才略高；CO的排放在低负荷时相当，而高负荷时则远低于石油柴油。
实施例二将600g棕榈油(酸值2.8mgKOH/g)和120g甲醇混合放入烧瓶中，再加入6g实施例一中的负载催化剂，在75-85℃的温度下醇解4小时，过滤除去催化剂后静置分层，将下层甘油相脱醇后得到57.5g甘油，将上层甲酯相蒸馏回收甲醇得到532g生物柴油，其酸值为0.18mgKOH/g。
权利要求
1.生物醇基柴油，其特征在于用于生产该生物醇基柴油的原料组分为动植物油脂，甲醇或其它低碳醇，负载催化剂，十六烷值促进剂，它们的重量比为动植物油脂∶甲醇或其它低碳醇∶负载催化剂∶十六烷值促进剂＝1∶0.1-5∶0.02-0.2∶0.005-0.03。
2.根据权利要求1所述的生物醇基柴油，其特征在于动植物油脂为各种动、植物油、回收油及油脚料。
3.根据权利要求1所述的生物醇基柴油，其特征在于负载催化剂为固体负载催化剂，其载体为ZnO、硅胶、分子筛，活性物质为烷氧基铝或烷氧基锡类化合物，以三异丙氧基铝为最佳，活性物质与载体其重量比为1-3∶3-7。
4.根据权利要求1所述的生物醇基柴油，其特征在于十六烷值促进剂为硝酸烷基酯，以硝酸异辛酯为最佳。
5.如权利要求1所述的生物醇基柴油的生产工艺，其特征在于其生产步骤如下醇解按动植物油脂∶甲醇或其它低碳醇∶负载催化剂＝1∶0.09-4.5∶0.02-0.2称取各组分，先将动植物油脂内配入甲醇，然后加入负载催化剂，在30-220℃温度下醇解，反应时间为1-6小时，待醇解结束过滤掉催化剂后静置分层，上层为甲酯相，下层甘油相经回收甲醇后蒸馏得到副产品甘油；复配醇解后的上层甲酯相，经蒸馏回收甲醇得到脂肪酸甲酯用作生物柴油，生物柴油或直接经物理复配入甲醇及十六烷值促进剂，就得到生物醇基柴油，其中脂肪酸甲酯∶甲醇∶十六烷值促进剂＝1∶0.01-0.5∶0.005-0.03。
6.根据权利要求5所述的生物醇基柴油的生产工艺，其特征在于醇解时的反应温度为50-90℃，反应时间为2-4小时。
全文摘要
本发明公开了一种生物醇基柴油，用于生产该生物醇基柴油的原料组分为动植物油脂，甲醇或其它低碳醇，负载催化剂，十六烷值促进剂，生物醇基柴油的生产工艺，其生产步骤包括醇解和复配，本发明具有以下优点工艺灵活，通过采用不同的油脂原料，可以灵活调节生物柴油的组成成分；采用的负载催化剂催化效率高，分离容易，不会污染环境；对原料中游离脂肪酸含量要求不高，采用化学和物理的技术结合甲醇，使得生物柴油的成本大为降低，十六烷值促进剂的加入，改善了生物柴油的低温启动性能，也降低了尾气中有害气体的排放。
文档编号C10L1/00GK1760343SQ20051002197
公开日2006年4月19日 申请日期2005年11月1日 优先权日2005年11月1日
发明者刘鸿生, 李天文, 林朝阳, 刘明刚, 李庆, 罗光碧, 蔡雅娟 申请人:泸天化(集团)有限责任公司