[發(fā)明專利]一種用微波催化制備生物柴油的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810029722.4
• 申請日: 2008-07-24
• 公開（公告）號: CN101323791A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃寶華;史娜;莊廣書;黎子進;徐效陵;方巖雄;張焜;杜志云
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: C10G3/00
• 分類號: C10G3/00;C11C3/00
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用微波輔助制備生物柴油的方法，屬于綠色可再生能源技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，環(huán)境保護和石油資源枯竭兩大難題越來越突顯，因此，尋求新的替代能源和資源已成為各國必須考慮的現(xiàn)實問題。作為一種清潔的可再生含氧替代燃料，生物柴油具有易生物降解、十六烷值高、潤滑性能好、儲運安全、抗爆性好、能量密度高、燃燒排放污染物低、基本無溫室效應(yīng)等優(yōu)點，因此，受到世界各國的高度重視。

生物柴油的概念最早由德國工程師RudlofDiesel于1895年提出。目前制備生物柴油的方法主要有四種：稀釋法、熱解法、微乳化法以及酯交換法，其中酯交換法是目前研究和制備生物柴油的主要方法。該法是利用甲醇、乙醇等醇類物質(zhì)，將甘油三酸酯中的甘油基取代下來，形成長鏈脂肪酸甲酯，從而縮短碳鏈長度，增加流動性并降低粘度，使之適合作為燃料使用。王志華等對KOH催化菜子油制備生物柴油進行了研究，在KOH用量為菜籽油質(zhì)量的1.0％，醇油摩爾比為7∶1，反應(yīng)溫度為50℃的條件下，脂肪酸甲酯的轉(zhuǎn)化率達92.9％需100min(王志華等，堿催化法菜籽油制備生物柴油實驗研究.現(xiàn)代化工.2006.26增刊(21)：124-126)。此方法反應(yīng)速度慢，反應(yīng)時間長，且有大量堿性廢水排放，污染環(huán)境，因此需要尋找一種反應(yīng)時間短、環(huán)境友好的制備方法。

離子液體是近年備受關(guān)注的綠色溶劑和催化劑，具有穩(wěn)定性好，不揮發(fā)，溶解性和酸堿性可調(diào)等優(yōu)點，作為綠色溶劑和催化劑在很多催化反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的特性，已被成功應(yīng)用于很多有機合成反應(yīng).離子液體的非揮發(fā)性和獨特的溶解性質(zhì)使之應(yīng)用在催化反應(yīng)中兼有便于產(chǎn)物分離和催化劑回收的特性.清華大學的吳芹等(B酸離子液體催化棉籽油酯交換制備生物柴油.石油化工.2006.35(6)：583-586)以高壓釜為反應(yīng)容器，研究了酸性離子液體催化棉籽油的酯交換反應(yīng)，在反應(yīng)溫度170℃、n(甲醇)∶n(棉籽油)∶n(離子液體)＝12∶1∶0.057、反應(yīng)時間5h的條件下，產(chǎn)物中脂肪酸甲酯的質(zhì)量分數(shù)達92.0％。此方法反應(yīng)溫度較高，而高溫可導(dǎo)致產(chǎn)品色澤深，影響產(chǎn)品質(zhì)量，同時此方法用時較長，反應(yīng)器體積大，增加了生產(chǎn)成本。張鎖江等(CN1696248)公開了一種用離子液體催化制備生物柴油的方法，當用[emim]OH、[emim]OH+NaOH等作為催化劑時，在反應(yīng)溫度60℃，反應(yīng)1h后，轉(zhuǎn)化率分別達94％、95％。此方法是在非密閉的條件下操作的，但其反應(yīng)時間較長，甲醇容易揮發(fā)，因此需要尋找一種反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)時間短，但反應(yīng)速度快的制備方法。

早在1986年微波即被作為一種新技術(shù)用于有機合成反應(yīng)中。微波加熱與傳統(tǒng)的加熱方式相比其優(yōu)點在于內(nèi)外同時加熱，可避免溫度梯度過大，升溫迅速；無滯后效應(yīng)，當關(guān)閉微波源后，則無微波能傳向物質(zhì)；沒有熱輻射損耗，微波能利用率高，有節(jié)能作用。Nezihe?Azcan等研究了一種在微波條件下制備生物柴油的方法，其過程是以KOH為催化劑，棉籽油與甲醇進行酯交換反應(yīng)，反應(yīng)在催化劑用量1.5％、常壓、60℃下，7min內(nèi)產(chǎn)率可達到92.4％(Nezihe?Azcanetal，Alkali?catalyzed?transesterification?of?cottonseed?oil?by?microwave?irradiation.Fuel.2007.86.2639-2644.)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)境友好、反應(yīng)時間短、工藝簡單的催化制備生物柴油的方法。

一種用微波催化制備生物柴油的方法，本發(fā)明通過以下方案實現(xiàn)：

1)：在三口燒瓶中加入一定比例的油脂、短鏈醇和催化劑，放置在有冷凝回流裝置和紅外探針的可控溫的微波反應(yīng)器中在設(shè)定的反應(yīng)條件下進行反應(yīng)；2)反應(yīng)結(jié)束后，靜置分層，分出產(chǎn)物，需要或不需要常壓蒸餾除去少量甲醇。

所述油脂是植物油，酸化油，廢餐飲油，地溝油，或是上述幾種的混合物。

所述催化劑為堿性離子液體和堿的復(fù)合。

所述堿性離子液體為烷基咪唑類化合物，其分子結(jié)構(gòu)式為：

所述堿性離子液體的陰離子X-為OH-。

所述堿性離子液體的陽離子上R為C2-C4的烷基。

所述與堿性離子液體復(fù)合的堿為NaOH、KOH。

所述短鏈醇為甲醇、乙醇。

所述原料油與短鏈醇摩爾比為1∶3～1∶30。

所述堿性離子液體與堿的復(fù)合摩爾比為20～1∶20。

所述催化劑用量為原料油質(zhì)量的0.1～20％。