一種糖醇乙基化生物液體燃料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了一種糖醇乙基化生物液體燃料的制備方法，屬于燃料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]人類(lèi)普遍使用的石油、煤炭、天然氣化石能源是不可再生的，全球儲(chǔ)量有限，并且會(huì)排放大量的溫室氣體和污染物。隨著全球石油資源的過(guò)度開(kāi)采利用，石化資源己經(jīng)面臨衰竭的危險(xiǎn)，而石化燃油在使用過(guò)程中排放的C02等溫室氣體以及其他廢氣污染也成為人類(lèi)面臨的巨大挑戰(zhàn)，嚴(yán)重破壞了生態(tài)平衡。石化能源枯竭和生態(tài)環(huán)境惡化等一系列問(wèn)題日益突出，使得清潔替代燃料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用步伐大大加快。
[0003]生物質(zhì)資源可以通過(guò)合適的手段轉(zhuǎn)化為高品位的固體燃料、液體燃料或氣化發(fā)電的燃料，并具有可再生、低污染等優(yōu)勢(shì)。生物能源也因其自身優(yōu)勢(shì)(可再生、環(huán)保且資源豐富)而成為研發(fā)的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。從發(fā)揮森林生態(tài)功能出發(fā)，結(jié)合生態(tài)和能源雙贏(yíng)的原則，發(fā)展生物質(zhì)能源，主要是充分利用木本油料能源植物、林業(yè)剩余物、木本淀粉植物等林業(yè)生物質(zhì)資源。油料植物中的油脂富含碳氧元素，其熱值和柴油接近，是一種含高能量的物質(zhì)，而且只需要經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的加工，就可以將油脂轉(zhuǎn)化為石油替代品，因此被率先開(kāi)發(fā)為生物液體燃料。尤其是生物柴油的開(kāi)發(fā)更是得到了各國(guó)的廣泛重視。
[0004]光皮樹(shù)主要分布在長(zhǎng)江流域至西南各地的石灰?guī)r區(qū)域，大樹(shù)每年平均產(chǎn)干果50kg,多可達(dá)150 kg,果皮和核仁均含油脂，干果含油率33%?36%，出油率25%?30%，平均每株大樹(shù)產(chǎn)油15 kg ο光皮樹(shù)油富含油酸和亞油酸，是一種理想的生物柴油原料。目前，光皮樹(shù)己經(jīng)被列為我國(guó)指定的生物能源油料樹(shù)種。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)目前生物燃料的氣化和液化反應(yīng)都會(huì)產(chǎn)生焦油，而且甘油的流動(dòng)性差及燃燒性能差的問(wèn)題，提供了一種糖醇乙基化生物液體燃料的制備方法，本發(fā)明先取蔗糖、甘露醇、甘油進(jìn)行混合，加入氫氧化鈉和一氯乙烷進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后靜置，將上層液中調(diào)節(jié)pH值后加入三氯甲烷，得乙基化混合液，取光皮株木果實(shí)，用正丁醇進(jìn)行浸泡、研磨、過(guò)濾等工藝得光皮株木果生物油，再用氧化鈣制得催化劑進(jìn)行混合后，加入到裂解爐中，制得富烴生物油，乙基化混合液和富烴生物油進(jìn)行混合，即得一種糖醇乙基化生物液體燃料，本發(fā)明利用蔗糖、甘露醇和醚化劑一氯乙烷成功地用一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了低聚糖和糖醇的液化，而且不會(huì)產(chǎn)生氣體副產(chǎn)物，甘油的乙基化也改變了甘油的流動(dòng)性及燃燒性能，而且將光皮株木產(chǎn)生的生物油添加到其中，使燃料的凝點(diǎn)降低。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
1.(1)分別稱(chēng)取100?150g蔗糖、100?150g甘露醇和100?150mL甘油放入三個(gè)反應(yīng)爸中，向三個(gè)反應(yīng)爸中各加入200?300mL蒸饋水，再向反應(yīng)爸內(nèi)加入氫氧化鈉，加入量分別為90?95g、100?105g和130?135g，用磁力攪拌機(jī)以300?400r/min的轉(zhuǎn)速攪拌 10 ?20min ； 2.(2)向上述攪拌均勻后的反應(yīng)釜內(nèi)各加入100?110mL、150?160mL和160?170mL一氯乙烷，密封反應(yīng)釜后，將其置于磁力攪拌油浴鍋中，以300?400r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，邊攪拌邊以5°C /min的速率程序升溫至130?150°C，保溫反應(yīng)7?9h ;
3.(3)反應(yīng)結(jié)束后，靜置2?3h使其自然分層，取上層液分別倒入500mL燒杯中，逐滴滴入質(zhì)量濃度為50%的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH至6?7，再向上清液中各加入其體積1/3?1/2的三氯甲烷，用玻璃棒攪拌均勻，搖床振蕩反應(yīng)1?2h，再放入濃縮罐中，減壓至1200?1300Pa進(jìn)行濃縮，將三者濃縮液混合后放入臥式離心機(jī)，以3000?4000r/min的轉(zhuǎn)速離心15?20min，分離得到上清液為乙基化混合液；
4.(4)稱(chēng)取2?3kg光皮株木果實(shí)，人工去殼得到光皮株木果仁，將果仁放入陶瓷罐中，用質(zhì)量濃度為10%的正丁醇溶液浸沒(méi)果仁，靜置浸泡5?7h使其軟化，將軟化后的果仁放入研缽中進(jìn)行研磨，研磨物用壓濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾，收集濾液，向?yàn)V渣中繼續(xù)加入質(zhì)量濃度為10%的正丁醇溶液，繼續(xù)研磨壓濾收集濾液，如此反復(fù)2?3次，合并濾液；
5.(5)將上述濾液放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，升溫至70?80°C蒸餾去除濾液中的水分和正丁醇，將蒸餾后的產(chǎn)物移入臥式離心機(jī)，以3700?3800r/min的轉(zhuǎn)速離心10?15min，分離得到油相，為光皮株木果生物油；
6.(6)稱(chēng)取20?30g氧化鈣，放入馬弗爐，在300?400°C下活化1?2h后，研磨過(guò)30目標(biāo)準(zhǔn)篩，將得到的氧化鈣顆粒放入質(zhì)量濃度為30%的氟化鉀溶液中，靜置浸泡4?5h，取出后再放入馬弗爐中，以800?850 °C的高溫煅燒3?5h，制得催化劑；
7.(7)將光皮株木果生物油和上述制得的催化劑按固液比為1:100進(jìn)行混合后，加入到裂解爐中，升溫至900?1000°C，裂解得到的氣體經(jīng)冷凝管冷凝后收集，制得富烴生物油；
8.(8)將上述制得的乙基化混合液和富烴生物油按體積比為1:1進(jìn)行混合，裝罐包裝后即得一種糖醇乙基化生物液體燃料。
[0007]本發(fā)明的應(yīng)用方法:本發(fā)明制備出的生物液體燃料可單獨(dú)使用，也可以按1:5?1: 3添加到柴油中，提高柴油的流動(dòng)性能和燃燒性能，經(jīng)測(cè)試生物液體燃料的熱能值為53.5?55.08MJ/kg，比普通的柴油熱能高6?8%。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明利用蔗糖、甘露醇和醚化劑一氯乙烷成功地用一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了低聚糖和糖醇的液化，而且不會(huì)產(chǎn)生氣體副產(chǎn)物，甘油的乙基化也改變了甘油的流動(dòng)性及燃燒性能；
(2)本發(fā)明將光皮株木產(chǎn)生的生物油添加到其中，使燃料的凝點(diǎn)降低。
【具體實(shí)施方式】
[0009]首先分別稱(chēng)取100?150g蔗糖、100?150g甘露醇和100?150mL甘油放入三個(gè)反應(yīng)爸中，向三個(gè)反應(yīng)爸中各加入200?300mL蒸饋水，再向反應(yīng)爸內(nèi)加入氫氧化鈉，加入量分別為90?95g、100?105g和130?135g，用磁力攪拌機(jī)以300?400r/min的轉(zhuǎn)速攪拌10?20min ;向攪拌均勻后的反應(yīng)釜內(nèi)各加入100?110mL、150?160mL和160?170mL 一氯乙烷，密封反應(yīng)釜后，將其置于磁力攪拌油浴鍋中，以300?400r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，邊攪拌邊以5°C /min的速率程序升溫至130?150°C，保溫反應(yīng)7?9h ;反應(yīng)結(jié)束后，靜置2?3h使其自然分層，取上層液分別倒入500mL燒杯中，逐滴滴入質(zhì)量濃度為50%的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH至6?7，再向上清液中各加入其體積1/3?1/2的三氯甲烷，用玻璃棒攪拌均勻，搖床振蕩反應(yīng)1?2h，再放入濃縮罐中，減壓至1200?1300Pa進(jìn)行濃縮，將三者濃縮液混合后放入臥式離心機(jī)，以3000?4000r/min的轉(zhuǎn)速離心15?20min，分離得到上清液為乙基化混合液；稱(chēng)取2?3kg光皮株木果實(shí)，人工去殼得到光皮株木果仁，將果仁放入陶瓷罐中，用質(zhì)量濃度為10%的正丁醇溶液浸沒(méi)果仁，靜置浸泡5?7h使其軟化，將軟化后的果仁放入研缽中進(jìn)行研磨，研磨物用壓濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾，收集濾液，向?yàn)V渣中繼續(xù)加入質(zhì)量濃度為10%的正丁醇溶液，繼續(xù)研磨壓濾收集濾液，如此反復(fù)2?3次，合并濾液；將濾液放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，升溫至70?80°C蒸餾去除濾液中的水分和正丁醇，將蒸餾后的產(chǎn)物移入臥式離心機(jī)，以3700?3800r/min的轉(zhuǎn)速離心10?15min，分離得到油相，為光皮株木果生物油；稱(chēng)取20?30g氧化鈣，放入馬弗爐，在300?400 °C下活化1?2h后，研磨過(guò)30目標(biāo)準(zhǔn)篩，將得到的氧化鈣顆粒放入質(zhì)量濃度為30%的氟化鉀溶液中，靜置浸泡4?5h，取出后再放入馬弗爐中，以800?850 °C的高溫煅燒3?5h，制得催化劑；將光皮株木果生物油和上述制得的催化劑按固液比為1:100進(jìn)行混合后，加入到裂解爐中，升溫至900?1000°c，裂解得到的氣體經(jīng)冷凝管冷凝后收集，制得富烴生物油；將制得的乙基化混合液和富烴生物油按體積比為1:1進(jìn)行混合，裝罐包裝后即得一種糖醇乙基化生物液體燃料。
[0010]實(shí)例1
11.首先分別稱(chēng)取100g蔗糖、100g甘露醇和100mL甘油放入三個(gè)反應(yīng)釜中，向三個(gè)反應(yīng)釜中各加入200mL蒸餾水，再向反應(yīng)釜內(nèi)加入氫氧化鈉，加入量分別為90g、100g和130g，用磁力攪拌機(jī)以300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌lOmin ;向攪拌均勾后的反應(yīng)爸內(nèi)各加入100mL、150mL和160mL —氯乙烷，密封反應(yīng)釜后，將其置于磁力攪拌油浴鍋中，以300r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，邊攪拌邊以5°C /min的速率程序升溫至130°C，保溫反應(yīng)7h ;反應(yīng)結(jié)束后，靜置2h使其自然分層，取上層液分別倒入500mL燒杯中，逐滴滴入質(zhì)量濃度為50%的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH至6，再向上清液中各加入其體積1/3的三氯甲烷，用玻璃棒攪拌均勻，搖床振蕩反應(yīng)lh，再放入濃縮罐中，減壓至1200Pa進(jìn)行濃縮，將三者濃縮液混合后放入臥式離心機(jī)，以3000r/min的轉(zhuǎn)速離心15min，分離得到上清液為乙基化混合液；稱(chēng)取2kg光皮株木果實(shí)，人工去殼得到光皮株木果仁，將果仁放入陶瓷罐中，用質(zhì)量濃度為10%的正丁醇溶液浸沒(méi)果仁，靜置浸泡5h使其軟化，將軟化后的果仁放入研缽中進(jìn)行研磨，研磨物用壓濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾，收集濾液，向?yàn)V渣中繼續(xù)加入質(zhì)量濃度為10