全 文 ：2009年 2月　　　　　　　　　　　　　　　　　云南化工　　　　　　　　　　　　　 　　　　　Feb.2009
　第 36卷第 1期　　　　　　　　　　　　YunnanChemicalTechnology　　　　　　　　　　　　　　Vol.36, No.1　
元宝枫油制备生物柴油
刘祥义 ,王双选
(云南白瑞特生物开发有限公司 ,云南昆明 650118)
收稿日期:2008-10-07　　　　稿件修回日期:2008-11-25
基金项目:科技部科技型中小企业技术创新基金项目(06C26215301785)
作者简介:刘祥义(1964-),男 ,广东梅县人 ,教授 ,主要从事然产物开发研究工作。
摘　要:　以精炼元宝枫油为原料、固体超强酸为催化剂 ,通过甲醇酯交换反应制备脂肪酸甲酯(生物柴油)。
采用气相色谱法测定反应体系中脂肪酸甲酯的含量。应用正交实验法找出精炼元宝枫油酯交换反应的最佳反应
条件为:反应温度 60℃,醇油物质的量比 6∶1,催化剂用量 1.0%,反应时间 80min。在此反应条件下原料油转化率
可达 98.14%。放大实验所得的生物柴油主要质量指标已达到国家 0#柴油质量标准。
关键词:　元宝枫油;生物柴油;酯交换反应;正交实验
中图分类号:　TE667　　文献标识码:　A　　文章编号:　 1004-275X(2009)01-0009-03
PreparationofBiodieselfromAcerTruncatumOil
LIUXiang-yi, WANGShuang-xuan
(YunnanBrightBio-industryDevelopmentCo., Ltd., Kunming650223)
Abstract:　BiodieselwaspreparedbythetransesterificationofAcerTruncatumoilwithsolidsuperacidascatalyst,
andanalyzedbyGC.Theoptimalconditionwasobtainedbyorthogonalexperimentasmolarratioofmethanoltooilof6:1,
usageofcatalyst1.0%andreactionat60oC.TheconversionrateofAcerTruncatumoilwas98.14%, andthemajorqual-
ityindexofbiodeselwasreachednationalstandard.
Keywords:　 AcerTruncatumoil;biodiesel;transesterification;orthogonaltest
　　元宝枫(AcertruncatumBunge)是槭树科槭属
(Acer)落叶乔木 ,因翅果形状酷似中国古代 “金
锭 ”而得名 [ 1] ,又名元宝槭 、五角枫 ,其树形优美 ,
叶果秀丽 ,在我国广泛用于荒山育林 、绿化树种及
行道树 ,资源相当丰富 ,属我国特有树种[ 2] 。元宝
枫种子粒大 , 种仁含油率达 48%, 机榨出油率
36%,高于油菜籽出油率。元宝枫油不饱和脂肪
酸含量达 92%,以油酸 、亚油酸为主 ,其油色黄亮 ,
为优质的食用油和工业用油[ 3] 。云南省是槭属种
类较多的省份。我省 1994年对元宝枫进行引种
研究 , 1998年开始大量引入 。为了充分利用我省
的丰富资源 ,我们以元宝枫油为原料 ,固体超强酸
为催化剂 [ 4, 5] ,通过甲醇酯交换反应制备生物柴
油 ,以期为元宝枫油工业化生产生物柴油提供理
论基础。
1　实验部分
1.1　原料 、主要试剂及仪器
元宝枫油由云南白瑞特生物产业开发有限公
司提供。
甲醇(分析纯),固体超强酸 S042- /Ti02(自制)。
气相色谱仪(GC-7A型 ,日本岛津公司)。
1.2　元宝枫油理化特性常数
元宝枫油理化特性常数见表 1。
表 1　元宝枫油理化特性
Table1PhysicalandchemicalpropertiesofAcerTruncatumoil
色泽 折光指数/nD20
比重
/d20℃
皂化值 /
(mgKOH
/g油)
碘值 /
(gI2 /100g
油)
酸值 /
(mgKOH
/g油)
水分
/%
淡黄 1.4742 0.9151 186.7 108.4 1.37 0.24
水分测定参照 GB5497-1985,皂化值测定参照
GB/T5535-1995,碘值测定参照 GB5532-1985,测定
折光率测定参照 GB5527-1985, 比重测定参照
GB5526-1985,酸值测定参照 GB5530-1985。
1.3　产品分析方法
气相色谱仪测定条件:检测器 FID, N2载气 ,
进样量 0.6 μL;色谱柱:DH-1 ht毛细管色谱柱
(15m×0.25mm×0.5μm);色谱条件为柱箱温度
100℃,汽化室温度 350℃,检测室温度 350℃。脂
肪酸甲酯含量用面积归一化法求得。
1.4　酯交换反应
将元宝枫精炼油和甲醇按比例加入反应器
中 ,边搅拌边加入一定量固体超强酸 ,加热到一定
温度 ,保持回流一定时间 ,停止搅拌 ,离心分离出
催化剂;静置分层 ,反应混合物分为上下两层 ,上
层为粗制柴油及甲醇 ,下层为甘油和少量溶于其
中的元宝枫油和剩余甲醇的混合物 。将上层蒸馏
除去甲醇 ,再减压蒸馏 ,得到生物柴油 。
2　结果与讨论
2.1　元宝枫油酯交换正交实验
为了探求酯交换反应的最佳反应条件 ,本实
验采用正交实验的方法 ,优化元宝枫精油酯交换
反应的条件。正交实验的 4个因素为:甲醇和元
宝枫油的物质的量比 、催化剂用量 、反应温度和反
应时间 ,每个因素设 3个水平 ,正交实验因素和水
平设计见表 2。
表 2正交实验因素和水平的设计
Table2Orthogonalexperimentalfactorandleveldesign
水平
A
醇油比
/(n/n)
B
催化剂质
量分数 /%
C
反应温
度 /℃
D
反应时
间 /min
1 5 ∶1 0.8 40 40
2 6 ∶1 1.0 50 60
3 7 ∶1 1.2 60 80
以元宝枫油的转化率作为考察指标 ,正交实
验结果和分析见表 3。
表 3　正交实验和数据分析表 L9(34)
Table3Orthogonalexperimentanddataanalysis
实验号 A B C D 转化率 /%
1 1 1 1 1 88.59
2 1 2 2 2 97.61
3 1 3 3 3 93.92
4 2 1 2 3 95.20
5 2 2 3 1 98.38
6 2 3 1 2 95.16
7 3 1 3 2 91.94
8 3 2 1 3 98.95
9 3 3 2 1 96.66
K1 280.12 275.73 282.70 283.63
K2 288.74 294.94 290.97 284.70
K3 287.55 285.74 289.47 288.07
R 8.62 19.21 8.27 4.44
最优化 A2 B2 C2 D3
通过极差分析可知 ,不同指标所得最优反应
条件不同 。由转化率所得最佳反应条件为醇油物
质的量比 6∶1,催化剂用量为 1.0%,反应温度为
60℃,反应时间为 80min。由极差的大小得出 4个
因数对反应转化率的影响是催化剂用量最大 ,反
应时间最小:催化剂用量 >醇油比 >反应温度 >
反应时间;
2.2　放大及验证实验
为了能将实验室酯交换反应的数据应用于工
业化 ,我们将实验室的酯交换反应放大 10倍 ,验
证最优化反应条件实验 ,结果见表 4。
表 4　元宝枫油酯交换最优化反应条件验证实验
Table4Verificationoftheoptimalconditionfor
thetransesterificationofAcerTruncatumoil
编号 投料量/g
A醇油
比 /(n/n)
B催化剂质
量分数 /%
C反应
温度 /℃
D反应
时间 /min
转化率
/%
1 501.2 6∶1 1.0 60 80 98.16
2 502.3 6∶1 1.0 60 80 98.33
3 499.6 6∶1 1.0 60 80 97.96
由表 4可看出 ,放大实验的反应平均转化率
>98%,验证了该酯交换反应的最佳反应条件为:
·10· 云南化工　　　　　　　　　　　　　　　　　2009年第 1期　
醇油物质的量比 6∶1,催化剂用量 1.0%,反应温
度为 60℃,反应时间为 80min。进行放大得到的
结果和小试结果比较吻合 。
2.3　元宝枫油甲酯生物柴油的质量指标
元宝枫油甲酯生物柴油的质量指标和国产 0#
柴油质量标准对比 ,结果见表 5。
表 5　元宝枫油甲酯生物柴油与 0#柴油的主要质量指标
Table5Majorqualityindexofbiodiesel
fromAcerTruncatumoilanddieselNo.0
性能 0#柴油 本实验制备的生物柴油
密度 /(g/cm3)(15℃) 0.833 0.865
粘度(mm2 /s)(40℃) 4.8 10.6
闪点 /℃ >65 >102(闭口)
凝点 /℃ <0 -9
十六烷値 >45 >50
90%挥发温度 /℃ <355 <330
脂肪酸甲酯含量 /% 98.82
由表 5可见 ,制备的元宝枫油甲酯生物柴油
的主要质量指标基本符合 0#柴油标准。生物柴油
闪点高 ,说明比一般的柴油在储存 、运输方面有更
好的安全性。粘度大 ,说明如果在不影响燃油雾
化的情况下更容易在汽缸内壁形成一层油膜 ,可
提高运动机件的润滑性 ,降低磨损。
3　结论
1)精炼元宝枫油制备元宝枫油甲酯的最佳反
应条件为醇油物质的量比为 6∶1,催化剂用量为
1.0%,反应温度为 60℃,反应时间为 80min,产品
的转化率达 98.14%。
2)由于采用固体酸催化剂 , 得到的产品不需
要中和洗涤等后处理 ,无污水排放 ,解决了传统液
相酸或液相碱催化剂制备生物柴油中存在的腐蚀
设备 、后处理繁琐 、副产品甘油难提纯等问题。
3)将自制的生物柴油与我国 0 #柴油
(GB252— 1994优级品)的部分主要性能指标比
较 ,已完全达到标准 。为进一步的工业放大研究
提供了可行性依据 。
参考文献:
[ 1] 　王性炎 ,王妹清 ,李艳菊.元宝枫开发利用研究 [ M].西安:陕
西科学技术出版社 , 1996.
[ 2] 　王性炎.一种优良的木本油料树种———五角枫 [ J] .油脂科
技 , 1981, (增刊):133.
[ 3] 　刘祥义 ,付惠 , 陈玉惠.元宝枫油理化特性及脂肪酸组成研
究 [ J] .中国油脂 , 2003, 28(3):66-67.
[ 4] 　蒋剑春 ,杨凯华 ,聂小安 ,等.生物柴油研究进展 [ J] .中国能
源 , 2006, (2):36-39.
[ 5] 　刘幽燕 ,庚乐 ,黄林峰 ,等.生物柴油制备方法的应用研究进
展 [ J] .现代化工 , 2006, 26(4):15-18.
培根 “谈学养 ”
读书时不可一味批驳 ,不可轻易相信 ,不可寻章摘句 ,而要推敲研究。有些书可以浅尝
辄止 ,有些书可以囫囵吞下 ,少数书则要咀嚼消化。也就是说 ,有些书只需读其中的一些段
落 ,有些书只需大体涉猎一遍 ,而少数的书则需通读 ,勤读 ,细读。有些书可以请人代读 ,再
看看人家做的摘要 ,但这只限于主题不太重要和品位低下的书籍 ,否则浓缩过的书就像普通
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歌使人韶秀;数学使人缜密;科学使人深沉;伦理学使人庄重;逻辑修辞学使人善辩:“学养终
成性格 ”。
《培根随笔全集 》
中国书籍出版社 , 2006.
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