利用超音波改質桐油生質柴油的方法
【專利摘要】本發明涉及利用超音波改質桐油生質柴油的方法。具體而言，所述方法包括：將含有重量百分比為20%至80%桐油（tung?oil）、10%至50%芥花油（canola?oil）以及0%至30%棕櫚油（palm?oil）的油品、醇類及轉酯化觸媒混合以形成混合物，并以超音波震蕩該混合物，以獲得低動黏度及低碘價的桐油生質柴油。本發明通過調控油品體積以及超音波功率，可提升桐油摻合量，亦可改善桐油生質柴油高動黏度及高碘價的缺點。
【專利說明】利用超音波改質桐油生質柴油的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種改質桐油生質柴油的方法，特別是一種利用超音波改質桐油生質柴油的方法。
【背景技術】
[0002]生質柴油(biodiesel)是利用油脂作物或是回收食用油作為原料所形成的再生能源。歐美國家在過去十余年積極發展生質柴油，生質柴油的年產量更是逐年增加，對于生質柴油相關的法規制度、油品規范以及檢驗方法皆已建立其標準規范，并逐年增加生質柴油與石化柴油的摻合比例。臺灣的進口能源比例高達約98%，在能源日漸枯竭與高油價之際，開發本土自有且具有發展性的木本林木油料作物以制造生質柴油有其必需性。
[0003]糧食與生質燃料的原料來源是相互競爭的，故非食用油近年來已被公認為制造生質柴油最具發展潛力的原料之一。臺灣的油桐主要有兩種，一種是俗稱“千年桐”的木油桐(Vernicia montana Lour),也稱皺桐；另一種是俗稱“三年桐”的油桐(Aluerites FordiiHemsi),也稱光桐和罌子桐。因油桐具有生長快速和耐旱耐貧瘠的特點，已成為目前政策造林的重要樹種之一。桐油為油桐屬植物果核壓榨所得的產物，也是臺灣本土非食用油脂料源，臺灣桐油種植面積約6，000公頃，其含油量高且可避免農業競爭農地。
[0004]由于桐油生質柴油(tung oil methyl esters)約含有82wt%的具有三個共軛雙鍵結構的桐油酸(eleosteric acid) [C18: 3，9 (Z)-1l(E)-13 (E)]，其中不飽和脂肪酸含量高達95wt%,故有良好的低溫流動特性,但因高碘價(iodine value)及高動黏度(kinematicviscosity)而無法符合中國臺灣地區標準生質柴油-脂肪酸甲酯規定生質柴油(CNS15072)的法規標準。
[0005]摻合技術是一種簡單且有效改善油品性質的手段，此技術是將兩到三種生質柴油或柴油以不同比例混合后，找出最佳的摻合比例，以改善原本個別油品性質不能符合法規標準的問題。現有技術受限于桐油生質柴油的高黏度及高碘價等性質缺點，而使得桐油生質柴油的桐油摻合量僅在20wt%以下。
【發明內容】
[0006]鑒于現有技術中桐油生質柴油的高動黏度、高碘價以及桐油摻合量僅在20wt%以下的缺點，本發明的目的在于提供一種利用超音波改質桐油生質柴油的方法，通過調控體積與配比以及超音波功率來提升桐油生質柴油質量。
[0007]文中涉及的“桐油摻合量”是指桐油相對于整體生質柴油的含量。
[0008]為達到上述目的，本發明提供了一種利用超音波改質桐油生質柴油的方法，其包括:將含有重量百分比為20%至80%桐油(tung oil)、10%至50`%芥花油(canola oil)以及0%至30%棕櫚油(palm oil)的油品、醇類及轉酯化觸媒混合以形成混合物，并以超音波震蕩該混合物，以獲得低動黏度及低碘價的桐油生質柴油。
[0009]文中涉及的“碘價”是指單位油脂能吸收碘的數量，特別地，是指每100克油脂能吸收碘的克數，該值可表示脂肪酸的不飽和程度，當雙鍵數目多(不飽和程度高)，碘價高，氧化速度快；特別地，文中涉及的“低碘價”是指碘價小于每100克可吸收120克碘(gI2/100g)。
[0010]文中涉及的“動黏度”是指于常溫40°C下，流體黏度與密度的比值；特別地，文中涉及的“低黏度”是指動黏度介于3.5mm2/s至5.0mm2/s之間。
[0011]較佳的，所述超音波震蕩是指超音波功率/混合物體積的比值介于1.38ff/mL至
2.1ff/mL之間，以進行油品改質。
[0012]較佳的，所述醇類包括，但不限于甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇及丁醇。
[0013]較佳的，所述轉酯化觸媒包括，但不限于堿金屬物質、堿土金屬物質、脂肪分解酵素、無機酸類及有機酸類。
[0014]更佳的，所述堿金屬物質包括，但不限于氫氧化鈉、氫氧化鉀及甲醇鈉。
[0015]更佳的，所述堿土金屬物質包括，但不限于石灰、石灰石、爐石、爐渣、煤灰及煤渣。
[0016]更佳的，所述無機酸類包括，但不限于硫酸、硝酸、磷酸及磺酸。
[0017]更佳的，所述有機酸類是磺酸。
[0018]本發明通過超音波震蕩混合物，可有效減少反應過程所需能量及時間，并且桐油具有含油量高且低溫流動性佳的特性又易于取得，故本發明通過調控混合物的體積以及超音波功率，可提升桐油摻合量，也可改善桐油生質柴油高動黏度及高碘價的缺點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明超音波改質裝`置的示意圖。主要元件符號說明:
[0020]I超音波改質裝置 10超音波控制器
[0021]20溫度計30超音波傳輸器
[0022]40反應容器50恒溫水槽。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，超音波改質裝置I包括超音波控制器10、溫度計20、超音波傳輸器30、反應容器40以及恒溫水槽50。
[0024]該超音波控制器10與超音波傳輸器30相連接，并可通過超音波控制器10調整超音波的頻率及功率，并將已設定的超音波的頻率及功率傳輸至超音波傳輸器30 ;該超音波傳輸器30與反應容器40相連接，該反應容器40可容納任何需要超音波震蕩的液體；該溫度計20及恒溫水槽50分別與反應容器40相連接，并通過該溫度計20及恒溫水槽50來調控反應各器40內的溫度。
[0025]在本發明中，當使用者使用超音波改質裝置I時，使用者需將混合物置于反應容器40內，通過超音波控制器10調整超音波的頻率及功率，并傳輸至超音波傳輸器30，使得超音波傳輸器30以超音波震蕩混合物，并通過溫度計20及恒溫水槽50調控溫度。
[0026]本發明通過下列實施例給出進一步的說明，這些實施例并不限制本發明所揭示的內容。本領域技術人員可以做少量的改進與修飾，但不脫離本發明的范疇。
[0027]實施例1.固定超音波功率為180W
[0028]本實施例的油品的摻合比例是60%桐油、30%芥花油以及10%棕櫚油，其中桐油萃取自臺灣苗栗縣木油桐樹所產的桐油種子；芥花油購自臺灣味全股份有限公司，其主要的脂肪酸成分為油酸(oleic acid);棕櫚油購自臺灣正義股份有限公司，其主要的脂肪酸成分為棕櫚酸(palmitic acid),并使甲醇與油品的摩爾比為6,并以濃度為2wt%的氫氧化鉀(KOH)做為轉酯化觸媒而形成混合物，再將混合物的體積調整至介于130mL至780mL之間。將該混合物置于反應容器40中，并將超音波控制器10的頻率設定為20千赫茲(kHz)，以超音波傳輸器30超音波震蕩混合物5分鐘，并調控溫度計20及恒溫水槽50使反應溫度為25。。。
[0029]結果如表1所示，當超音波功率固定為180W時，各油品的酸價、碘價及動黏度會隨著混合物體積的減小而降低，而密度及產率會隨著混合物體積的減小而分別降低與增加。當混合物體積為130mL及195mL時，動黏度可降低至5mm2/s以下，而符合中國臺灣地區標準生質柴油-脂肪酸甲酯規定生質柴油(CNS 15072)的法規標準。
[0030]表1不同混合物體積于超音波功率180W所得的各參數[00311
【權利要求】
1.一種利用超音波改質桐油生質柴油的方法，其包括:將含有重量百分比為20%至80%桐油、10%至50%芥花油以及0%至30%棕櫚油的油品、醇類以及轉酯化觸媒混合以形成混合物，并以超音波震蕩該混合物，以獲得低動黏度及低碘價的桐油生質柴油。
2.如權利要求1所述的方法，其中超音波震蕩是指超音波功率/混合物體積的比值介于 1.38ff/mL 至 2.1ff/mL 之間。
3.如權利要求1所述的方法，其中醇類是甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇或丁醇。
4.如權利要求1所述的方法，其中轉酯化觸媒是堿金屬物質、堿土金屬物質、脂肪分解酵素、無機酸類或有機酸類。
5.如權利要求4所述的方法，其中堿金屬物質是氫氧化鈉、氫氧化鉀或甲醇鈉。
6.如權利要求4所述的方法，其中堿土金屬物質是石灰、石灰石、爐石、爐渣、煤灰或煤渣。
7.如權利要求4所述的方法，其中無機酸類是硫酸、硝酸、磷酸或磺酸。
8.如權利 要求4所述的方法，其中有機酸類是磺酸。
【文檔編號】C11C3/04GK103725422SQ201210384851
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月11日 優先權日:2012年10月11日
【發明者】陳奕宏, 張慶源, 曼杜凡, 張家驥 申請人:臺北科技大學