[發明專利]一種高效利用舟形藻制備生物燃料的方法

在審

• 申請號: 201610076050.7
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105524666A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 陳蓉蓉;王志慧;林大偉
• 申請（專利權）人: 常州市慶發工業氣體有限公司
• 主分類號: C10L1/02
• 分類號: C10L1/02;C11B1/04;C11B1/10;C11B3/12;C11C3/04
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技術領域

本發明公開了一種高效利用舟形藻制備生物燃料的方法，屬于生物燃料領域。

背景技術

生物燃料生產的傳統原料一般為糖、谷物和含油作物。糖和淀粉類原料很容易發酵而且具有很高的生物燃料轉化率。然而，受到地域和氣候的限制，又因大部分谷物和植物油脂要用于全球日益增多的人和牲畜的食物，故傳統生物燃料生產的原料受到很大限制。通過木質纖維素生產生物燃料比用糖和淀粉類谷物更經濟。

然而，微藻可以通過很好的光合作用效率來解決這一問題，與其他生物質相比，微藻細胞的光合作用可較易獲得生物質。一些微藻在細胞壁中包含大量的碳水化合物和質體，這些均可作為發酵的底物。此外，一些藻種在特定條件下可以積累大量的油脂作為制備生物柴油的原料。利用微藻作為生物燃料的原料比傳統原料有很多優勢，微藻生長較快且生物量大。微藻既能通過光合作用固定二氧化碳，又可在脅迫條件下產生油脂等，與以玉米等為原料生產生物燃料相比，微藻燃料不存在與人爭糧、與糧爭地等問題，同時具有種類多、生長快、油脂生物合成效率高等優點。微藻燃料，特別是微藻生物柴油引起廣泛關注。

微藻熱解產物是非常好的可再生生物能源，具有化石能源所不具有的優點：這種能源無污染，可不斷再生；微藻生長繁殖迅速，短期內即可獲得大量微藻進行熱解，進而得到所需要的產物；微藻熱解簡單易行、不需要復雜的儀器設備。因此，利用微藻熱解產生可再生生物能源的技術倍受世界各國能源專家的關注。

發明內容

本發明主要解決的技術問題：針對目前傳統生物燃料以玉米等糧食作物生產原料受到限制，而且生產成本高，而利用藻類制備生物燃料又有產率低的缺點，提供了一種高效利用舟形藻制備生物燃料的方法，本發明以舟形藻為原料，從中提取得舟形藻粗油，再和氯化鈣溶液混合用正己烷萃取得純化可酯化舟形藻油脂，將其在堿催化劑氫氧化鉀的作用下，與甲醇進行反應合成生物燃料，本發明原料豐富，生長快，利用舟形藻中大量的糖分和脂類，可以有效降低生產成本，而且從舟形藻中提取的油脂得率高，生產出的燃料可以代替現有的石油燃料進行燃燒，對環境友好無害。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

（1）稱取1～2kg新鮮舟形藻倒入3～5L去離子水中，用超聲清洗儀清洗3～5遍去除表面鹽類物質，再將清洗后的舟形藻置于高壓脈沖電場裝置中，在35～40kWh/m³脈沖強度下，聚焦脈沖破碎舟形藻細胞壁，制得濕藻泥；

（2）將上述制得的濕藻泥和質量濃度為80%乙醇溶液按體積比為1:1進行混合放入漩渦振蕩儀中，在30～50W功率下旋渦振蕩1～2min，再將漩渦振蕩后的混合液放入離心機中，在10000～12000r/min速率下進行乙醇脫水5～8min，分離得到干燥舟形藻藻泥；

（3）稱取300～400g上述脫水后的舟形藻藻泥倒入陶瓷罐中，加入其體積10倍的復合萃取劑，用攪拌棒攪拌均勻后放入微波處理器中，在60～70℃下微波輔助提取1～2h后，以9000～10000r/min轉速離心8～10min，分離收集有機相，放入旋轉蒸發器中，旋蒸去除復合萃取劑后得舟形藻粗油；

（4）向200～300mL上述制得的舟形藻粗油中加入100～200mL蒸餾水和50～60mL濃度為0.2mol/L氯化鈣溶液，放置在磁力攪拌機上攪拌均勻后，在攪拌的狀態下再加入混合液總體積40～50%的正己烷，放置在搖床上振蕩萃取10～12h，分離得到有機相，蒸餾去除有機相后得到純化可酯化舟形藻油脂；

（5）取100～200mL上述得到的純化可酯化舟形藻油脂放入轉酯化反應器中，按醇油比為6:1向反應器中加入質量濃度為40%甲醇溶液，并添加油脂質量2％的催化劑，攪拌均勻后加熱升溫至45～55℃，保溫轉酯化反應1～2h；

（6）將上述反應產物倒入臥式離心機，以6000～7000r/min轉速離心10～15min分離得到上層透明油層，即為生物燃料。

所述的復合萃取劑是由無水乙醇和乙酸乙酯按體積比為1:1混合制得。

所述的催化劑為氫氧化鉀粉末。

本發明的應用方法：本發明制備出的生物燃料可單獨使用，也可以按體積比為1：6～1：8添加到柴油中，廣泛應用在鍋爐、船舶等取代石化燃料油進行使用，可以提高原來柴油的清潔性能和燃燒性能，經測試生物燃料的熱能值為56.2～58.8MJ/kg，比普通的柴油熱能高出8～10%，燃燒后比柴油燃料的一氧化氮含量降低了30～50%。

本發明的有益效果是：