[發(fā)明專利]一種應(yīng)用改性氧化鈣催化制備生物柴油的方法

無效

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• 申請日: 2010-10-11
• 公開（公告）號: CN102061224A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湯穎;路勇;何鳴元;陳剛;張潔;孟梅
• 申請（專利權(quán)）人: 西安石油大學(xué)
• 主分類號: C11C3/10
• 分類號: C11C3/10;C10L1/02
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 第五思軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物柴油制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用改性氧化鈣催化制備生物柴油的方法。

背景技術(shù)

國際原油價格上漲，燃油供應(yīng)緊張，液體代用燃料的研究廣泛開展，其中生物柴油成為目前最具潛力的替代能源。制備生物柴油的酯交換過程可以用酸、堿或者酶來催化，均相酸堿和酶催化分別存在著分離困難，穩(wěn)定性差以及價格昂貴的缺陷，與酸催化劑相比，堿對短鏈醇的酯交換反應(yīng)更加有效，并且腐蝕性比酸性催化劑要低得多。相對于氫氧化鈉、氫氧化鉀等均相堿催化劑，固體堿不但能夠免除均相系統(tǒng)中由于除去多余堿而造成的皂化和乳化現(xiàn)象，而且還有可能實現(xiàn)整個操作的連續(xù)性，因此具有更加廣泛的適用價值。以氧化鈣作為一種固體超強堿催化劑制備生物柴油的研究已經(jīng)展開，其催化性能明顯優(yōu)于其他固體堿催化劑，在最優(yōu)條件下催化大豆油與甲醇的反應(yīng)，5小時產(chǎn)率可達到92.7％，除此之外，氧化鈣還具有成本低的優(yōu)勢。盡管氧化鈣作為催化劑在生物柴油制備反應(yīng)中具有巨大的優(yōu)勢，但由于氧化鈣表面對水和二氧化碳的吸附速度極快容易受到反應(yīng)體系中水和二氧化碳的侵蝕而失活，另一方面，油脂在催化劑表面的吸附和反應(yīng)都受到傳質(zhì)的控制，催化劑活性位與反應(yīng)物之間有效接觸比例小，反應(yīng)效率不如均相催化體系，因此提高整個催化體系的傳質(zhì)性能是固體堿催化體系亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用改性氧化鈣催化制備生物柴油的方法，具有催化效率高、油脂轉(zhuǎn)化率高的優(yōu)點。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種應(yīng)用改性氧化鈣催化制備生物柴油的方法，包括以下步驟：

第一步，將天然油脂和短鏈脂肪醇按照摩爾比1∶(15-30)加入容器中，天然油脂為經(jīng)除酸、脫水后的植物油脂、動物油脂或者任意比例、任意種類植物油脂和動物油脂的混合物，短鏈脂肪醇為經(jīng)無水處理的甲醇、乙醇或者任意比例甲醇和乙醇的混合物，

第二步，攪拌下向容器中加入油脂質(zhì)量5-20％的鹵代烴表面改性的氧化鈣作為催化劑，鹵代烴表面改性的氧化鈣為10-300目氧化鈣在50-100℃下，于10-60倍質(zhì)量0.00001-0.5％鹵代烴的有機溶劑溶液中處理2-6小時所得產(chǎn)品，鹵代烴經(jīng)無水處理，有機溶劑為經(jīng)無水處理的甲醇、乙醇、甲苯、正己烷、環(huán)己烷、石油醚、溶劑汽油、酮類或酯類溶劑，

第三步，將容器中的混合物在50-115℃下攪拌加熱1-4小時，冷卻到室溫，

第四步，將容器中的混合物用1-6#砂芯漏斗、定性分析濾紙或者定量分析濾紙過濾，除去固體催化劑，得到濾液，

第五步，將濾液置于分液漏斗中靜置，至醇油兩相分層，分出下層，即為生物柴油。

所制備的生物柴油為淺黃色液體制品，采用十七烷酸甲酯為內(nèi)標，用氣相色譜法測定原料油脂的轉(zhuǎn)化率大于90％，相同條件下與普通氧化鈣作為催化劑相比產(chǎn)率可以提高5-15％。

由于采用了鹵代烴表面改性的氧化鈣代替氧化鈣作為制備生物柴油的催化劑，其表面改性后增強了對油脂的相溶性，有利于油脂向氧化鈣表面擴散，從而提高反應(yīng)的傳質(zhì)效率，因此可以提高該反應(yīng)的效率，進而實現(xiàn)產(chǎn)率的提高。另外，氧化鈣經(jīng)表面改性后疏水性增加，因而可以防止原料中少量的水與氧化鈣表面接觸而中毒。本發(fā)明可以用于生物柴油的小規(guī)模制備和大規(guī)模生產(chǎn)。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。

實施例1

一種應(yīng)用改性氧化鈣催化制備生物柴油的方法，包括以下步驟：

第一步，將天然油脂和短鏈脂肪醇按照摩爾比1∶15加入容器中，天然油脂為經(jīng)除酸、脫水后的大豆油，短鏈脂肪醇為經(jīng)無水處理的甲醇，

第二步，攪拌下向容器中加入油脂質(zhì)量10％的鹵代烴表面改性的氧化鈣作為催化劑，鹵代烴表面改性的氧化鈣為160-200目氧化鈣在65℃下，于10倍質(zhì)量0.01％鹵代烴的有機溶劑溶液中處理4小時所得產(chǎn)品，鹵代烴為經(jīng)無水處理溴代正丁烷，有機溶劑為經(jīng)無水處理的甲醇，

第三步，將容器中的混合物在65℃下攪拌加熱3小時，冷卻到室溫，

第四步，將容器中的混合物用2#砂芯漏斗過濾，除去固體催化劑，得到濾液，

第五步，將濾液置于分液漏斗中靜置，至醇油兩相分層，分出下層，即為生物柴油。

制備的生物柴油采用十七烷酸甲酯為內(nèi)標，用氣相色譜法測定大豆油的轉(zhuǎn)化率為98.9％，相同條件下與普通氧化鈣相比產(chǎn)率可以提高11％。

實施例2

一種應(yīng)用改性氧化鈣催化制備生物柴油的方法，包括以下步驟：