一种纯生物柴油及其制备方法.pdf

本发明公开一种纯生物柴油及其制备方法,即以油瓜油为原料,使用碱性离子液体催化油瓜油与甲醇进行酯化反应，所得反应液离心，上清液室温静置分层、所得上层液体于200-260℃、真空度0.09Mpa下连续减压蒸馏，然后洗涤、干燥，即得纯生物柴油。所得纯生物柴油澄清透明，经检测其冷滤点、闭口闪点、常温运动粘度以及酸值都符合国标GB_T20828-2007对生物柴油技术性能的相关要求。所用原料油瓜油是油瓜种仁中提取的，油瓜种仁含油量远高于大豆、油菜等生物柴油原料植物的含油量，其组分与柴油十分相近，且油瓜适用范围广、发展潜力大，明显优于其它木本油料植物，且制备步骤简单易行，催化剂为碱性离子液体，绿色环保。

1.  一种纯生物柴油的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
将油瓜油和甲醇按摩尔比计算，油瓜油：甲醇为10:1.5～2的比例进行混合，然后加入催化剂碱性离子液体，控制转速为600r/min、温度为50～80℃进行酯化反应6～12h，所得的反应液控制转速为3200r/min进行离心、所得的上清液室温静置分层、所得的上层液体即为粗生物柴油；
所用的催化剂碱性离子液体的用量为油瓜油和甲醇总质量的0.5～1%；所述的催化剂碱性离子液体为1-异丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐；
将所得的粗生物柴油于200-260℃、真空度0.09Mpa条件下连续减压蒸馏，然后饱和食盐水洗涤，然后控制温度为60-80℃进行真空干燥，即得纯生物柴油。

2.  如权利要求1所述的纯生物柴油的制备方法，其特征在于所述油瓜油，通过包括如下步骤的方法制备而成：
将油瓜籽去壳烘干、粉碎、得到1-3毫米粒径的油瓜籽粉，然后将油瓜籽粉放到干滤纸筒内，将滤纸筒放入装有溶剂的索氏提取器中，加热至回流状态进行提取4h，所得的索式萃取液经旋蒸、真空干燥即得油瓜油；
上述提取过程所用的溶剂为石油醚，所用的油瓜籽粉和石油醚按油瓜籽粉：石油醚为1:8-10的比例。

3.  如权利要求1所述的纯生物柴油的制备方法，其特征在于按摩尔比计算，油瓜油：甲醇为10:1.5的比例，所用的催化剂碱性离子液体的用量为油瓜油和甲醇总质量的0.5%。

4.  如权利要求1所述的纯生物柴油的制备方法，其特征在于按摩尔比计算，油瓜油：甲醇为10:2的比例，所用的催化剂碱性离子液体的用量为油瓜油和甲醇总质量的0.75%。

5.  如权利要求1所述的纯生物柴油的制备方法，其特征在于按摩尔比计算，油瓜油：甲醇为10:2的比例，所用的催化剂碱性离子液体的用量为油瓜油和甲醇总质量的1%。

6.  如权利要求1-5任一所述制备方法得到的纯生物柴油，其冷凝点为-8～-6℃、冷滤点为-2～0℃、闭口闪点为140～145℃、40℃运动粘度为4.1～4.6，酸值为0.32～0.38mg KOH/g。

一种纯生物柴油及其制备方法
技术领域
    本发明涉及一种纯生物柴油及其制备方法，更具体说是涉及一种利用油瓜油为原料，在绿色催化剂碱性离子液体催化下制备的一种优质的纯生物柴油的方法，属于生物质能源利用领域。
背景技术
生物柴油作为可再生的清洁能源，主要是由植物油、动物油、废弃油脂或微生物油脂经酯交换转化而形成的脂肪酸甲酯或乙酯。生物柴油是典型的“绿色能源”，具有环保性能好、发动机启动性能好、燃料性能好、原料来源广泛、具有可再生性等特性。
目前，用于制备生物柴油的动物油脂主要有猪油、牛油、羊油和鱼油等；植物油脂主要有大豆油、菜籽油、棉籽油、蓖麻油以及棕榈油、巴巴苏油等。考虑到可食用性油脂生产生物柴油的高成本，餐饮废油是目前生物柴油的主要原料，但是与流回到餐桌上的餐饮废油相比，生产生物柴油并没有竞争力，因此，我国生物柴油生产企业仍面临吃不饱的问题。本发明以优质油瓜油为原料，油瓜在我国西藏、云南和广西等地广泛存在，并在广东、广西、云南、福建等地均有栽培，果实大且含油量高，如能充分利用这一原料油生产生物柴油，既能充分利用我国资源，又解决了我国原料油不足的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述生物柴油所用的原料油不足的问题而提供一种来源丰富的油瓜油为原料制备纯生物柴油的方法，所得的纯生物柴油经测试，各项性能均符合国家标准。
本发明技术方案
一种纯生物柴油的制备方法，具体步骤如下：
将油瓜油和甲醇按摩尔比计算，油瓜油：甲醇为10:1.5～2的比例进行混合，然后加入催化剂碱性离子液体，控制转速为600r/min、温度为50～80℃进行酯化反应6～12h，所得的反应液控制转速为3200r/min进行离心、所得的上清液室温静置分层、所得的上层液体即为粗生物柴油；
上述分层后的下层液体可经葡萄糖盐析分离出催化剂碱性离子液体，可以重复使用；
所用的催化剂碱性离子液体的用量为油瓜油和甲醇总质量的0.5～1%；所述的催化剂碱性离子液体为1-异丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
将所得的粗生物柴油于200-260℃、真空度为0.09Mpa条件下连续减压蒸馏，然后饱和食盐水洗涤，然后控制温度为60-80℃进行真空干燥，即得纯生物柴油；
上述所得的纯生物柴油，其冷凝点为-8～-6℃、冷滤点为-2～0℃、闭口闪点为140～145℃、40℃运动粘度为4.1～4.6，酸值为0.32～0.38 mg KOH/g，上述指标均符合国家标准GB/T20828-2007对生物柴油性能的要求。
本发明的有益效果
本发明的一种纯生物柴油的制备方法，由于所用原料油瓜油，其来源丰富，即解决了传统生物柴油制备所用的原料油不足的问题。
进一步，本发明的一种纯生物柴油的制备方法，所用催化剂为碱性离子液体，该催化剂反应条件温和，催化剂容易分离且可重复使用，容易采用自动化连续生产，对设备无腐蚀，对环境无污染。
进一步，本发明所得的纯生物柴油，其冷凝点为-8～-6℃、冷滤点为-2～0℃、闭口闪点为140～145℃、40℃运动粘度为4.1～4.6，酸值为0.32～0.38 mg KOH/g，上述指标均符合国家标准GB/T20828-2007对生物柴油性能的要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
本发明的各实施例中，冷凝点的测试方法依据《GB 510-83 石油产品凝点测定法》进行；
冷滤点的测试方法依据《SH/T 0248-2006 馏分燃料冷滤点测定法》进行；
闪点的测试方法依据《GB/T 261-2008 石油产品闪点测定方法（闭口杯法）》进行；
运动粘度和酸值的测试方法分别依据《GB/T 265-88 石油产品运动粘度测定法》和《GB/T 7304-2000 石油产品酸值测定法》进行。
本发明的各实施例中所用原料
油瓜（购自云南省西双版纳）；
石油醚（分析纯）、甲醇（分析纯）；
碱性离子液体为1-异丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐；
油瓜油，通过包括如下步骤的方法制备而成：
将油瓜籽去壳烘干、粉碎、得到1-3毫米粒径的油瓜籽粉，然后将油瓜籽粉放到干滤纸筒内，将滤纸筒放入装有溶剂的索氏提取器中，加热至回流状态进行提取4h，所得的索式萃取液经旋蒸、真空干燥即得油瓜油；
上述提取过程所用的溶剂为石油醚，所用的油瓜籽粉和石油醚按油瓜籽粉：石油醚为1:8-10的比例。
实施例1
一种纯生物柴油的制备方法，具体步骤如下：
将300g原料油瓜油和45g甲醇按摩尔比计算，油瓜油：甲醇为10:1.5的比例进行混合，然后加入1.725ｇ催化剂碱性离子液体，控制转速为600r/min、温度为50℃进行酯化反应6h，所得的反应液控制转速为3200r/min进行离心、所得的上清液室温静置分层、所得的上层液体即为粗生物柴油；
上述分层后的下层液体可经葡萄糖盐析分离出催化剂碱性离子液体；
所用的催化剂碱性离子液体的用量为油瓜油和甲醇总质量的0.5%；所述的催化剂碱性离子液体为1-异丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
将所得的粗生物柴油于200℃、真空度0.09Mpa条件下连续减压蒸馏，继而饱和食盐水洗涤，然后控制温度为65℃进行真空干燥，即得260.36g纯生物柴油；
上述所得的纯生物柴油经检测，其冷凝点为-7℃、冷滤点为-1℃、闭口闪点为143℃、40℃运动粘度为4.17mm²，酸值为0.36 mg KOH/g，上述指标均符合国家标准GB/T20828-2007对生物柴油性能的要求。
实施例2
一种纯生物柴油的制备方法，具体步骤如下：
将300g原料油瓜油和60g甲醇按摩尔比计算，油瓜油：甲醇为10:2的比例进行混合，然后加入2.7ｇ催化剂碱性离子液体，控制转速为600r/min、温度为80℃进行酯化反应12h，所得的反应液控制转速为3200r/min进行离心、所得的上清液室温静置分层、所得的上层液体即为粗生物柴油；
上述分层后的下层液体可经葡萄糖盐析分离出催化剂碱性离子液体；
所用的催化剂碱性离子液体的用量为油瓜油和甲醇总质量的0.75%；所述的催化剂碱性离子液体为1-异丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
将所得的粗生物柴油于240℃、真空度0.09Mpa下连续减压蒸馏，继而饱和食盐水洗涤，然后控制温度为75℃进行真空干燥，即得270.12g纯生物柴油。
上述所得的纯生物柴油经检测，其冷凝点为-7℃、冷滤点为0℃、闭口闪点为145℃、40℃运动粘度为4.38mm²，酸值为0.38 mg KOH/g，上述指标均符合国家标准GB/T20828-2007对生物柴油性能的要求。
实施例3
一种纯生物柴油的制备方法，具体步骤如下：
将300g原料油瓜油和60g甲醇按摩尔比计算，油瓜油：甲醇为10:2的比例进行混合，然后加入催化剂碱性离子液体，控制转速为600r/min、温度为70℃进行酯化反应9h，所得的反应液控制转速为3200r/min进行离心、所得的上清液室温静置分层、所得的上层液体即为粗生物柴油；
上述分层后的下层液体可经葡萄糖盐析分离出催化剂碱性离子液体；
所用的催化剂碱性离子液体的用量为油瓜油和甲醇总质量的1%；所述的催化剂碱性离子液体为1-异丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐；
将所得的粗生物柴油于260℃、真空度0.09Mpa条件下连续减压蒸馏,继而饱和食盐水洗涤，然后控制温度为80℃进行真空干燥，，即得278.57g纯生物柴油。
上述所得的纯生物柴油，其冷凝点为-8℃、冷滤点为-2℃、闭口闪点为145℃、40℃运动粘度为4.57mm²，酸值为0.35mg KOH/g，上述指标均符合国家标准GB/T20828-2007对生物柴油性能的要求。
综上所述，本发明的一种纯生物柴油，其冷凝点为-8～-6℃、冷滤点为-2～0℃、闭口闪点为140～145℃、40℃运动粘度为4.1～4.6，酸值为0.32～0.38 mg KOH/g，上述指标均符合国家标准GB/T20828-2007对生物柴油性能的要求，且由于所用原料油瓜油，其来源丰富，解决了传统生物柴油制备所用的原料油不足的问题。
以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。