本发明属于新能源加工技术领域，具体地，涉及一种山桐子生物质燃油及制备方法。
背景技术：
随着时代的发展，能源的消耗越来越多，化石能源面临的不可再生性，以及使用后产生的大气污染、温室气体的排放等不良因素为各国所重视。需要研发一种可以替代化石能源的新能源，来减少化石能源的使用及促进新能源的开发。因此，近年生物质能源逐渐受到重视。
山桐子是一种植物，别名椅、水冬瓜、水冬桐、椅树、椅桐、斗霜红，大风子科、山桐子属落叶乔木，树皮淡灰色，不裂；小枝圆柱形，细而脆，黄棕色，有明显的皮孔，冬日呈侧枝长于顶枝状态，枝条平展，近轮生，树冠长圆形，当年生枝条紫绿色，有淡黄色的长毛；冬芽有淡褐色毛，花单性，雌雄异株或杂性，黄绿色，有芳香，花瓣缺，排列成顶生下垂的圆锥花序，花序梗有疏柔毛，果梗细小，种子红棕色，圆形。生于海拔400-2500米的低山区的山坡、山洼等落叶阔叶林和针阔叶混交林中。被人们称为树上油库，2011年以成功试用于飞机燃油、适用价值广泛，国家生物能源开发的大好前景。但目前山桐子油的开发主要用于食用油应用中，燃油的研发使用还不太成熟。
本发明提供一种山桐子生物质燃油及制备方法，以满足新能源使用的需要。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种山桐子生物质燃油及制备方法。
根据本发明的一个方面提供一种山桐子生物质燃油，所述山桐子生物质燃油包括如下重量份数的原料：生物质原油50-65份、山桐子油20-35份、有机纤维3-12份、抗氧化剂0.3-2.8份、防腐剂1.3-2.4份、柠檬酸钠1-3份、醇类溶剂3.2-5.6份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵表面活性剂0.2-0.8份、辛苯昔醇乳化剂0.2-1.7份。
优选地，所述山桐子生物质燃油包括如下重量份数的原料：生物质原油52-62份、山桐子油20-31份、有机纤维3-11份、抗氧化剂0.3-2.2份、防腐剂1.3-2.1份、柠檬酸钠1-2份、醇类溶剂3.2-4份。
优选地，所述山桐子生物质燃油包括如下重量份数的原料：生物质原油57份、山桐子油24份、有机纤维6份、抗氧化剂0.8份、防腐剂1.7份、柠檬酸钠2份、醇类溶剂3.5份。
优选地，所述有机纤维为聚酰亚胺纤维。
优选地，所述醇类溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丁醇中的一种。
本发明的另一个方面提供一种山桐子生物质燃油的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
（1）将粒径为0.5-3mm的生物质原料用稀酸浸渍0.5-2h，浸渍温度为20-30℃，生物质原料与稀酸质量比为1:10-50，浸渍后过滤，在60-80℃下干燥3-5h，得到酸浸渍生物质，其中，所述生物质原料为玉米秸秆，所述稀酸为质量浓度为0.15-2%的稀盐酸；
（2）将所述步骤（1）的酸浸渍生物质在高压饱和水蒸气环境中进行汽爆预处理，处理条件为：处理温度120-140℃，处理压力0.6-1.2mpa，处理时间30-60s，然后瞬间排压至常压，得到汽爆产物；
（3）将所述步骤（2）的汽爆产物加入到醇类溶剂中，搅拌20-30min，得到醇提取液和汽爆生物质的混合物，其中，所述混合物与醇类溶剂的质量比为1:20-39；
（4）向所述步骤（3）得到的混合物中加入山桐子油、有机纤维、抗氧化剂、防腐剂、柠檬酸钠，后在50-60℃条件下加热5-10min后，过滤得到固体物质，将固体物质用蒸馏水洗至滤液为中性，在90-100℃条件下干燥4-6h；
（5）将所述步骤（4）干燥后的物质进行快速热裂解，反应条件为：反应温度320-400℃，气相停留时间0.5-3s，反应气氛为氦气，生成裂解蒸气，裂解蒸气通过催化反应器，催化反应器中催化条件为：反应温度250-280℃，反应时间15-20s，反应压力0.8-1.2mpa，反应后生成的蒸气在2-10℃条件下进行快速冷凝，得到生物燃油和水的混合液；
（6）将所述步骤（5）的生物燃油和水的混合液进行减压蒸馏，分离出生物质燃油。
优选地，所述步骤（6）减压蒸馏的条件为：温度40-50℃，相对真空度-0.08-0.095mpa。
优选地，所述步骤（4）山桐子经过如下方法提取山桐子油：
（1）收集山桐子，进行除枝、除杂、山桐子果实清洗、果实干燥；
（2）对所述步骤（1）干燥后的山桐子果实进行粉碎；
（3）对所述步骤（2）粉碎后的山桐子进行超声破碎，粉碎山桐子的细胞，采用超声波换能器进行破碎，得到破碎混合物，所述超声波换能器的超声波强度为12.5-29.7w/cm2、频率为20.1-67.8khz；
（4）对所述步骤（3）超声破碎后的破碎混合物用离心机进行固液分离，得到山桐子油。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供一种山桐子生物质燃油，该生物质燃油在普通的生物质原油基础上增添山桐子油、有机纤维、抗氧化剂、防腐剂、柠檬酸钠、醇类溶剂、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵表面活性剂、辛苯昔醇乳化剂等成分，对生物质原油的性能进行改良，采用本发明记载的方法进行制备和生产，获得品质优良、提取率高的生物质燃油。特别是山桐子油的加入使得制得的生物质燃油性能大幅提高，又加入了抗氧化剂、防腐剂等，使得制备的生物质燃油抗氧化，耐腐蚀，灰份低，燃烧热值高。
2、本发明提供一种山桐子生物质燃油，山桐子油的提取低温条件下的超声波加速提取，提高了山桐子油脂的提取率，缩短了山桐子油的提取时间，最大程度保证了油脂有效成份不被破坏，使得制备得到的生物质燃油获得较高的燃烧热值。
3、本发明提供一种山桐子生物质燃油的制备方法，在制备过程中将汽爆后的产物进行醇类溶剂提取，使得汽爆后得到的液体（主要为有机纤维素的降解产物，如醛类、醇类、糖类等）得到回收；在催化剂作用下醇类溶剂与裂解蒸气中的有机酸发生酯化反应生成酯类，大大提高了产物的燃料品质，最终获得的生物质燃油为含氧的小分子稳定易燃的有机物。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供的一种山桐子生物质燃油，所述山桐子生物质燃油包括如下重量份数的原料：生物质原油65份、山桐子油20份、有机纤维12份、抗氧化剂0.3份、防腐剂2.4份、柠檬酸钠1份、醇类溶剂5.6份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵表面活性剂0.2份、辛苯昔醇乳化剂1.7份。
作为优选方案，所述有机纤维为聚酰亚胺纤维。
作为优选方案，所述醇类溶剂为甲醇。
本发明的另一个方面提供一种山桐子生物质燃油的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
（1）将粒径为0.5-3mm的生物质原料用稀酸浸渍2h，浸渍温度为20℃，生物质原料与稀酸质量比为1:50，浸渍后过滤，在60℃下干燥5h，得到酸浸渍生物质，其中，所述生物质原料为玉米秸秆，所述稀酸为质量浓度为0.15%的稀盐酸；
（2）将所述步骤（1）的酸浸渍生物质在高压饱和水蒸气环境中进行汽爆预处理，处理条件为：处理温度140℃，处理压力0.6mpa，处理时间60s，然后瞬间排压至常压，得到汽爆产物；
（3）将所述步骤（2）的汽爆产物加入到醇类溶剂中，搅拌30min，得到醇提取液和汽爆生物质的混合物，其中，所述混合物与醇类溶剂的质量比为1:20；
（4）向所述步骤（3）得到的混合物中加入山桐子油、有机纤维、抗氧化剂、防腐剂、柠檬酸钠，后在60℃条件下加热5min后，过滤得到固体物质，将固体物质用蒸馏水洗至滤液为中性，在100℃条件下干燥4h；
（5）将所述步骤（4）干燥后的物质进行快速热裂解，反应条件为：反应温度400℃，气相停留时间0.5s，反应气氛为氦气，生成裂解蒸气，裂解蒸气通过催化反应器，催化反应器中催化条件为：反应温度280℃，反应时间15s，反应压力1.2mpa，反应后生成的蒸气在2℃条件下进行快速冷凝，得到生物燃油和水的混合液；
（6）将所述步骤（5）的生物燃油和水的混合液进行减压蒸馏，分离出生物质燃油。
作为优选方案，所述步骤（6）减压蒸馏的条件为：温度50℃，相对真空度-0.08mpa。
作为优选方案，所述步骤（4）山桐子经过如下方法提取山桐子油：
（1）收集山桐子，进行除枝、除杂、山桐子果实清洗、果实干燥；
（2）对所述步骤（1）干燥后的山桐子果实进行粉碎；
（3）对所述步骤（2）粉碎后的山桐子进行超声破碎，粉碎山桐子的细胞，采用超声波换能器进行破碎，得到破碎混合物，所述超声波换能器的超声波强度为29.7w/cm2、频率为20.1khz；
（4）对所述步骤（3）超声破碎后的破碎混合物用离心机进行固液分离，得到山桐子油。
实施例2
本实施例提供的一种山桐子生物质燃油，所述山桐子生物质燃油包括如下重量份数的原料：生物质原油50份、山桐子油35份、有机纤维3份、抗氧化剂2.8份、防腐剂1.3份、柠檬酸钠3份、醇类溶剂3.2份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵表面活性剂0.8份、辛苯昔醇乳化剂0.2份。
作为优选方案，所述有机纤维为聚酰亚胺纤维。
作为优选方案，所述醇类溶剂为乙醇。
本发明的另一个方面提供一种山桐子生物质燃油的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
（1）将粒径为0.5mm的生物质原料用稀酸浸渍2h，浸渍温度为20℃，生物质原料与稀酸质量比为1:50，浸渍后过滤，在60℃下干燥5h，得到酸浸渍生物质，其中，所述生物质原料为玉米秸秆，所述稀酸为质量浓度为0.15%的稀盐酸；
（2）将所述步骤（1）的酸浸渍生物质在高压饱和水蒸气环境中进行汽爆预处理，处理条件为：处理温度120℃，处理压力1.2mpa，处理时间30s，然后瞬间排压至常压，得到汽爆产物；
（3）将所述步骤（2）的汽爆产物加入到醇类溶剂中，搅拌20min，得到醇提取液和汽爆生物质的混合物，其中，所述混合物与醇类溶剂的质量比为1:39；
（4）向所述步骤（3）得到的混合物中加入山桐子油、有机纤维、抗氧化剂、防腐剂、柠檬酸钠，后在50℃条件下加热10min后，过滤得到固体物质，将固体物质用蒸馏水洗至滤液为中性，在90℃条件下干燥6h；
（5）将所述步骤（4）干燥后的物质进行快速热裂解，反应条件为：反应温度320℃，气相停留时间3s，反应气氛为氦气，生成裂解蒸气，裂解蒸气通过催化反应器，催化反应器中催化条件为：反应温度250℃，反应时间20s，反应压力0.8mpa，反应后生成的蒸气在10℃条件下进行快速冷凝，得到生物燃油和水的混合液；
（6）将所述步骤（5）的生物燃油和水的混合液进行减压蒸馏，分离出生物质燃油。
作为优选方案，所述步骤（6）减压蒸馏的条件为：温度40℃，相对真空度0.095mpa。
作为优选方案，所述步骤（4）山桐子经过如下方法提取山桐子油：
（1）收集山桐子，进行除枝、除杂、山桐子果实清洗、果实干燥；
（2）对所述步骤（1）干燥后的山桐子果实进行粉碎；
（3）对所述步骤（2）粉碎后的山桐子进行超声破碎，粉碎山桐子的细胞，采用超声波换能器进行破碎，得到破碎混合物，所述超声波换能器的超声波强度为12.5w/cm2、频率为67.8khz；
（4）对所述步骤（3）超声破碎后的破碎混合物用离心机进行固液分离，得到山桐子油。
实施例3
本实施例提供的一种山桐子生物质燃油，所述山桐子生物质燃油包括如下重量份数的原料：生物质原油62份、山桐子油20份、有机纤维11份、抗氧化剂0.3份、防腐剂2.1份、柠檬酸钠1份、醇类溶剂4份。
作为优选方案，所述有机纤维为聚酰亚胺纤维。
作为优选方案，所述醇类溶剂为乙二醇。
本发明的另一个方面提供一种山桐子生物质燃油的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
（1）将粒径为0.5mm的生物质原料用稀酸浸渍0.5h，浸渍温度为20℃，生物质原料与稀酸质量比为1:10，浸渍后过滤，在60℃下干燥3h，得到酸浸渍生物质，其中，所述生物质原料为玉米秸秆，所述稀酸为质量浓度为0.15%的稀盐酸；
（2）将所述步骤（1）的酸浸渍生物质在高压饱和水蒸气环境中进行汽爆预处理，处理条件为：处理温度120℃，处理压力0.6mpa，处理时间30s，然后瞬间排压至常压，得到汽爆产物；
（3）将所述步骤（2）的汽爆产物加入到醇类溶剂中，搅拌20min，得到醇提取液和汽爆生物质的混合物，其中，所述混合物与醇类溶剂的质量比为1:20；
（4）向所述步骤（3）得到的混合物中加入山桐子油、有机纤维、抗氧化剂、防腐剂、柠檬酸钠，后在50℃条件下加热5min后，过滤得到固体物质，将固体物质用蒸馏水洗至滤液为中性，在90℃条件下干燥4h；
（5）将所述步骤（4）干燥后的物质进行快速热裂解，反应条件为：反应温度320℃，气相停留时间0.5s，反应气氛为氦气，生成裂解蒸气，裂解蒸气通过催化反应器，催化反应器中催化条件为：反应温度250℃，反应时间15s，反应压力0.8mpa，反应后生成的蒸气在2℃条件下进行快速冷凝，得到生物燃油和水的混合液；
（6）将所述步骤（5）的生物燃油和水的混合液进行减压蒸馏，分离出生物质燃油。
作为优选方案，所述步骤（6）减压蒸馏的条件为：温度40℃，相对真空度-0.08mpa。
作为优选方案，所述步骤（4）山桐子经过如下方法提取山桐子油：
（1）收集山桐子，进行除枝、除杂、山桐子果实清洗、果实干燥；
（2）对所述步骤（1）干燥后的山桐子果实进行粉碎；
（3）对所述步骤（2）粉碎后的山桐子进行超声破碎，粉碎山桐子的细胞，采用超声波换能器进行破碎，得到破碎混合物，所述超声波换能器的超声波强度为12.5w/cm2、频率为20.1khz；
（4）对所述步骤（3）超声破碎后的破碎混合物用离心机进行固液分离，得到山桐子油。
实施例4
本实施例提供的一种山桐子生物质燃油，所述山桐子生物质燃油包括如下重量份数的原料：生物质原油52份、山桐子油31份、有机纤维3份、抗氧化剂2.2份、防腐剂1.3份、柠檬酸钠2份、醇类溶剂3.2份。
作为优选方案，所述有机纤维为聚酰亚胺纤维。
作为优选方案，所述醇类溶剂为丙醇种。
本发明的另一个方面提供一种山桐子生物质燃油的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
（1）将粒径为2mm的生物质原料用稀酸浸渍1.3h，浸渍温度为22℃，生物质原料与稀酸质量比为1:30，浸渍后过滤，在70℃下干燥4h，得到酸浸渍生物质，其中，所述生物质原料为玉米秸秆，所述稀酸为质量浓度为0.17%的稀盐酸；
（2）将所述步骤（1）的酸浸渍生物质在高压饱和水蒸气环境中进行汽爆预处理，处理条件为：处理温度130℃，处理压力0.9mpa，处理时间40s，然后瞬间排压至常压，得到汽爆产物；
（3）将所述步骤（2）的汽爆产物加入到醇类溶剂中，搅拌22min，得到醇提取液和汽爆生物质的混合物，其中，所述混合物与醇类溶剂的质量比为1:25；
（4）向所述步骤（3）得到的混合物中加入山桐子油、有机纤维、抗氧化剂、防腐剂、柠檬酸钠，后在54℃条件下加热6min后，过滤得到固体物质，将固体物质用蒸馏水洗至滤液为中性，在94℃条件下干燥5h；
（5）将所述步骤（4）干燥后的物质进行快速热裂解，反应条件为：反应温度370℃，气相停留时间2s，反应气氛为氦气，生成裂解蒸气，裂解蒸气通过催化反应器，催化反应器中催化条件为：反应温度270℃，反应时间17，反应压力0.9mpa，反应后生成的蒸气在6℃条件下进行快速冷凝，得到生物燃油和水的混合液；
（6）将所述步骤（5）的生物燃油和水的混合液进行减压蒸馏，分离出生物质燃油。
作为优选方案，所述步骤（6）减压蒸馏的条件为：温度44℃，相对真空度-0.083mpa。
作为优选方案，所述步骤（4）山桐子经过如下方法提取山桐子油：
（1）收集山桐子，进行除枝、除杂、山桐子果实清洗、果实干燥；
（2）对所述步骤（1）干燥后的山桐子果实进行粉碎；
（3）对所述步骤（2）粉碎后的山桐子进行超声破碎，粉碎山桐子的细胞，采用超声波换能器进行破碎，得到破碎混合物，所述超声波换能器的超声波强度为23.7w/cm2、频率为47.8khz；
（4）对所述步骤（3）超声破碎后的破碎混合物用离心机进行固液分离，得到山桐子油。
实施例5
本实施例提供的一种山桐子生物质燃油，所述山桐子生物质燃油包括如下重量份数的原料：生物质原油57份、山桐子油24份、有机纤维6份、抗氧化剂0.8份、防腐剂1.7份、柠檬酸钠2份、醇类溶剂3.5份。
作为优选方案，所述有机纤维为聚酰亚胺纤维。
作为优选方案，所述醇类溶剂为丁醇。
本发明的另一个方面提供一种山桐子生物质燃油的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
（1）将粒径为2.5mm的生物质原料用稀酸浸渍1.3h，浸渍温度为23℃，生物质原料与稀酸质量比为1:30，浸渍后过滤，在67℃下干燥4h，得到酸浸渍生物质，其中，所述生物质原料为玉米秸秆，所述稀酸为质量浓度为0.18%的稀盐酸；
（2）将所述步骤（1）的酸浸渍生物质在高压饱和水蒸气环境中进行汽爆预处理，处理条件为：处理温度130℃，处理压力0.9mpa，处理时间50s，然后瞬间排压至常压，得到汽爆产物；
（3）将所述步骤（2）的汽爆产物加入到醇类溶剂中，搅拌23min，得到醇提取液和汽爆生物质的混合物，其中，所述混合物与醇类溶剂的质量比为1:25；
（4）向所述步骤（3）得到的混合物中加入山桐子油、有机纤维、抗氧化剂、防腐剂、柠檬酸钠，后在53℃条件下加热7min后，过滤得到固体物质，将固体物质用蒸馏水洗至滤液为中性，在93℃条件下干燥5h；
（5）将所述步骤（4）干燥后的物质进行快速热裂解，反应条件为：反应温度350℃，气相停留时间0.9s，反应气氛为氦气，生成裂解蒸气，裂解蒸气通过催化反应器，催化反应器中催化条件为：反应温度270℃，反应时间18s，反应压力0.9mpa，反应后生成的蒸气在5℃条件下进行快速冷凝，得到生物燃油和水的混合液；
（6）将所述步骤（5）的生物燃油和水的混合液进行减压蒸馏，分离出生物质燃油。
作为优选方案，所述步骤（6）减压蒸馏的条件为：温度43℃，相对真空度-0.092mpa。
作为优选方案，所述步骤（4）山桐子经过如下方法提取山桐子油：
（1）收集山桐子，进行除枝、除杂、山桐子果实清洗、果实干燥；
（2）对所述步骤（1）干燥后的山桐子果实进行粉碎；
（3）对所述步骤（2）粉碎后的山桐子进行超声破碎，粉碎山桐子的细胞，采用超声波换能器进行破碎，得到破碎混合物，所述超声波换能器的超声波强度为23.7w/cm2、频率为47.8khz；
（4）对所述步骤（3）超声破碎后的破碎混合物用离心机进行固液分离，得到山桐子油。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。