专利名称：一种生物柴油原料的制备与醇化转酯方法
技术领域：
本发明涉及一种制备生物柴油的新原料及新工艺。
背景技术：
众所周知，生物油脂是碳基液态易燃物，经过加工处理，以其可再生优势已成为矿 物柴油的替代品，俗称生物柴油(Biodiesel)。 就生物柴油产业技术途径结合我国国情来看，两个关键技术经济问题亟待有所突 破1、原料供源产能和成本，它决定生物柴油市场形成及性价比；2、制备加工工艺及耗料， 它影响生物柴油产业的绩效和发展。 通常，以生物油脂为原料备制生物柴油产品，化学法基本技术是醇化转酯工艺，即 以短链碳醇(甲醇、乙醇、丙醇、丁醇)与长链碳脂(植物油、动物油)两种不同碳链的物料 交联反应而成的中链低碳烷基甲酯。
酯交换反应机理的一般步骤(以甲醇为例)
H2c—OCORi
HC—OCOR2
H26—OCOR3 甘油三酯 由于油与醇的不相溶性，醇化转酯反应过程仅在两者所接触的界面间进行，故反 应缓慢或不完全，化学法必加催化剂，物理法则加温、加压、加动力扰动……，旨在于尽可能 縮短反应时间和提高转化率，或减少"三废"污染，但目前的工艺成本还偏高。
发明内容
本发明的目的是开发一种以非粮油脂为备制生物柴油的原料，及醇化转酯的新方
法，以提高转化率，降低成本。 本发明采取的技术方案 以油圆树的果实榨取油圆油，用油圆油为原料生产生物柴油。 以漏斗状黑纱网兜环套于油圆树的主干上，春夏初秋任其边沿下垂，遮盖根部地
面，深秋提起边沿，承接自然陆续脱落的种果，将种果用压榨法取得油圆油。 油圆油与甲醇两种物料混合，经加热至70 80°后用加压泵加压0. 3 0. 5mpa
进入催化反应管道中的生石灰层催化，催化反应管道两端用网格隔栏，两网格端头的绝缘
套上分别接入正、负静电荷，物料在有温度、压力、紊流、电荷的催化反应管道中多次回流，
经催化作醇化转酯反应得半成品。再进行精炼、除杂，终端是生物柴油。 油圆树系无患子科(Spindaceae)山龙眼属Proteaceae木本植物，野生于我国北
H2 —OH R^coOCHs
催仆剂 l + CH3OH^^^ HC—OH +R2COOCH3
H2C—OH RsCGOCHs 甲醇 甘油 甲酯回归线附近石灰岩地带的丛林中。适应环境遍及南方八个省、自治区，远景储量偌大。云 南西双版纳称崖明子，广西田林县称明子龙，大化县壮语称果油饶，本发明取名油圆(Oil Dimocarpus);其种果酷似龙眼，种果圆径约2 2. 5厘米，成熟时自然开裂，陆续散落地面。
由于石漠荒山地面坑洼，不易收集，本发明经实验认为解决这一问题是用塑料黑 纱网做成一可开合的漏斗状黑纱网兜环套于油圆树主干上，春夏初秋任其边沿下垂，遮盖 树根地面，深秋提起边沿，承接自然脱落的种果，除草与收果一举两得，如附图1所示。
油圆果仁用压榨法取得油脂。本发明采用管道回流式生石灰催化转酯新工艺，在 催化剂的媒触作用下，与甲醇反应转酯制成生物柴油。其工艺流程如下
催化剂采用Cao，俗称生石灰，由于生石灰易吸水而失效，故油圆油和甲醇必须是 少水或无水，两物料按IO : 0. 6 0. 8比例混合，经加热炉加热至70 80。后用加压泵加 压0. 5mpa进入催化反应管道，管道内填充生石灰，为增大物料接触界面，生石灰颗粒选择 1 5厘米间充填于一定长度的催化反应管道中，生石灰层的两端用网格隔栏，两网格端头 的绝缘套上分别接入正负静电荷，带一定温度的两物料经泵加压进入多间隙的生石灰层和 网格静电区的管道中接触，多次回流反应。当醇化转酯反应转化率达95%以上时终止，反应 生成物是醇化转酯的低碳烷基甲酯、甘油和剩醇的混合物，聚集于中间槽中。催化剂生石灰 仅起媒触、催化作用，酯交换反应化学式见前述，反应生成物必须再进行精炼，剔出甘油、剩 醇和杂质，终端产品即是生物柴油。如附图2所示。 显然，开发利用我国本土油圆树果仁油资源，规模种植于我国北回归线附近8省、 区石灰岩地区的石漠化荒山、荒坡、闲地，收获其种果榨油用作备制生物柴油原料，辅以黑 纱网兜植保技术，粗放管理，绿化生态，碳汇形成且寓油于林；适应产业化开发；在原料供 源保证的前提下，采用管道回流式生石灰催化转酯工艺，催化效高、流失率低、经济实用。催 化剂生石灰可经焙烧重复或当建材使用，"三废"污染大大降低。以油圆油为原料制备生物 柴油，开发了非粮油脂的新用途，实现"不与人争粮，不与粮争地"的产业政策，生产成本降 低，亲和型的生物柴油产业其综合经济效益将不言而喻。
图1为油圆树套上接果黑纱兜示意图。
图2为本发明工艺流程图。
具体实施例方式
油圆树Oil Dimocarpus为我国南方石灰岩山区野生富油植物，可规模种植于石漠 化荒山、荒坡、闲地，收获种果油作制备生物柴油原料。实龄期用与树冠等大的漏斗状塑料 黑纱网环套于油圆树主干适合的高度上，见附图l所示。每年春夏初秋种果未成熟前，令漏 斗状黑纱网的边沿下垂，罩住根部地面，减少地面光照，控制杂草生长，深秋后果实即将成 熟(散落)时，将漏斗状黑纱网的边沿上提，承接自然开裂落下的种果，减少摘果的劳动量 和损失率；采集结束后，收拢黑纱网系于油圆树主干上过冬，来年重复使用。
以油圆油脂用化学法制备生物柴油的技术途径是醇化转酯工艺，首先将从黑纱网 兜中收集的油圆果烘干，除去水份，将油圆果仁用压榨方法取得油脂。采用氧化钙为催化 剂，氧化钙CaO俗称生石灰，它具有价格便宜，重复使用的经济性优点，然不足的是催化功能较低，易吸水而失效，因此，具体实施过程中，油圆油和甲醇两物料尽可能少含水份，这是 前提。参与反应的油圆油和甲醇按10 : 0.6 0.8的重量比例混合；为增加油圆油与甲醇 的接触界面，两混合物经加热炉加温至8(TC，用加压泵将0. 5mpa压力的混合初始料物压入 催化反应管道中。催化反应管道中间填充生石灰，生石灰两端用网格隔栏，网格的绝缘套上 2V电位的正负静电荷。混合物料紊流过颗粒状生石灰层的间隙和网格的网眼时接触界面加 大，醇化转酯的机率加大，催化过程CaO分子因离子动力衰减而活性下降，在网格两端的绝 缘套上施加2V电位的静电荷，以激励补充离子运动能，加速催化效果，经加热的混合初始 物料有压力紊流过一定长度或多段的催化反应管道，经程序自动控制多次回流后，中间槽 中的反应产成物是低碳烷基甲酯、甘油和剩醇，再将中间产成物送入精炼工序(可采用不 同工艺，这不是本发明的范围，不作详述)，剔出甘油、剩醇和杂质，终端产品即是生物柴油。
权利要求
一种生物柴油原料的制备，其特征是以油圆树的果实榨取油圆油，用油圆油为原料生产生物柴油。
2. 根据权利要求1所述的生物柴油原料的制备，其制备是以漏斗状黑纱网兜环套于 油圆树的主干上，春夏初秋任其边沿下垂，遮盖根部地面，深秋提起边沿，承接自然陆续脱 落的种果，将种果用压榨法取得油圆油。
3. 根据权利要求1所述的生物柴油原料的制备，其特征是油圆油制备生物柴油采用醇化转酯方法，即油圆油与甲醇两种物料混合，经加热至70 80°后用加压泵加压0. 3 0. 5mpa进入催化反应管道中的生石灰层催化，催化反应管道两端用网格隔栏，两网格端头 的绝缘套上分别接入正、负静电荷，物料在有温度、压力、紊流、电荷的催化反应管道中多次 回流，经催化作醇化转酯反应得半成品，再进行精炼、除杂，终端是生物柴油。
全文摘要
本发明提供了一种生物柴油原料的制备与醇化转酯方法，开发利用我国本土油圆树物种，规模种植于我国北回归线附近8省、区石灰岩地区的石漠化荒山、荒坡、闲地，远景产能储量偌大收获其种果榨油用作制备生物柴油原料，辅以黑纱网兜植保技术，粗放管理适应产业化开发，采用管道回流式生石灰催化、加温、加压、紊流、荷电封闭醇化转酯新工艺，制备加工效率提高，“三废”排放污染下降，开发了非粮油脂，原料供源及封闭回流式制备工艺，显著出亲和环境的生态型产业格局。
文档编号C10L1/02GK101760295SQ20101010107
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月25日 优先权日2010年1月25日
发明者韦海虎 申请人:中山火炬高技术产业开发区创世奇能源科技有限公司