[發明專利]一種微波條件下酯化生物油催化提質的方法

無效

• 申請號: 201010152115.4
• 申請日: 2010-04-20
• 公開（公告）號: CN101812376A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 張鳳;蔣曉原;樓輝;鄭小明
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C11C3/04
• 分類號: C11C3/04;C11C3/00;C10L1/02;B01J31/26
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 盛輝地

技術領域

本發明涉及生物油催化提質的方法，特別是涉及將生物油催化提質為高品位液體燃料中 微波條件下酯化生物油催化提質。

背景技術

生物質能源是通過綠色植物的光合作用將太陽輻射的能量以一種生物質形式固定下來的 能源，儲量大，可循環，含N、S量低，高度清潔，大幅度減低大氣污染物，溫室氣體二氧 化碳的凈排放量為零，有助于解決化石能源消耗帶來的環境問題。國際原油價格持續上漲、 能源危機凸顯等問題使得生物油作為一種環境友好型、可再生能源受到廣泛的關注。生物油 是由植物秸稈、莖葉等經短時間的熱解反應及快速冷卻的產物，具有原料充足、可再生、價 格低廉等優點。生物油是由有機酸、醛、醚、酯、縮醛、半縮醛、酮醇、烯烴、芳烴、多元 酚類等數百種化合物組成的復雜混合物體系。尤其是酸類和醛類物質使生物油腐蝕性強、穩 定性差，既不利于生物油長時間儲存，又加快了內燃機的損耗，限制了生物油的應用，因此， 必須經過提質處理。

現有的生物油提質處理方法，參見[1]Senol?O?I，Viljava?T?R，Krause?A?O?I.Catal?Today， 2005，100(3)：331～335；[2]Nokkosmaki?M?I，Kuoppala?E?T，Leppamaki?E?A，et?al.Pyrolysis Journal?of?Analytical?and?Applied?Pyrolysis，2000，55(1)：119～131；[3]Chiaramonti?D，Bonini?M， Fratini?E，et?al.Biomass?Bioenergy，3003，24(3)：221～232；[4]Ikura?M，Stanciulescu?M，Hogan?E. Biomass?Bioenergy，2004，227(1)：101～108；[5]Takanabe?K，Aika?K?I，Seshan?K，et?al.JCatal， 2004，227(1)：101～108。主要通過催化加氫脫氧、蒸汽催化裂解、乳化、水蒸氣重整等方法對 生物油進行提質。這些生物油精制的方法(催化加氫和催化裂解)主要是降低含氧量，氧以 CO₂和H₂O的形式脫除，生物油進行提質反應條件比較苛刻，對設備本身的要求也高，通常都 要配備相關的高質量設備，例如通過生物油溫差的巨大變化，快速液化氣態生物油，因此在 生物油生產中設備要求要占據很大的比例，不僅增加了成本，如設備的維修保養等，而且也 增加了操作難度。

發明內容

本發明是針對現有常規條件生物油提質處理中，反應條件很苛刻，設備質量要求高，操 作難度大等問題，提出的在非常規條件微波加熱下，酯化生物油的一種催化提質方法。

本發明所提供的微波條件下酯化生物油催化提質的方法，采用以ZnCl₂改性的732型陽 離子交換樹脂為催化劑，在微波加熱條件下，添加乙醇作為溶劑和反應物，對生物油中的酸 性物質進行催化酯化提質，采用乙醇、乙酸、糠醛的混合溶液作為生物油復雜體系的模擬； 加入含H₂O₂為30％的雙氧水，氧化糠醛類物質為酸類物質，在ZnCl₂改性的732型陽離子交換 樹脂催化劑條件下酯化；采用常壓微波輔助合成與萃取微波反應儀作為反應裝置，具體操作 是：在長頸燒瓶中按一定比例加入乙醇、乙酸、糠醛、雙氧水和催化劑，并放入磁子，將長 頸燒瓶放入微波反應儀，開通冷凝水，設定一定溫度，反應時間，轉速，在微波加熱條件下 進行反應，反應結束后，傾出反應液。

本發明所述乙醇∶乙酸∶糠醛、雙氧水的質量比為：3.80∶1.57∶1.12∶1。

本發明所述催化劑與反應液的質量比為1∶20～155，最佳比例為1∶20.6。

本發明所述催化劑中活性組分Zn²⁺含量的質量百分比為0.15％。

本發明所述攪拌速度400rpm±2rpm，微波功率100～400W可調，最佳微波加熱功率400W。

本發明所述反應時間為10～60min，最佳反應時間為60min，反應溫度45～85℃，最佳反 應溫度為75℃。

本發明采用乙醇、乙酸、糠醛的混合溶液作為生物油復雜體系的模擬。