[發明專利]一種合成生物柴油離子液體固載分子篩催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201110370172.4
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102513155A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 張萍波;范明明;蔣平平
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;C11C3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及合成生物柴油離子液體固載分子篩催化劑的制備及應用，屬于合成生物柴油技術領域。

背景技術

隨著全球性能源短缺與環境惡化的日益嚴重，控制汽車尾氣排放，保護人類賴以生存的自然環境成為目前人類急需解決的問題。從環境保護和資源戰略的角度出發，積極探索發展替代燃料及可再生能源勢在必行，生物柴油就是其中一種。生物柴油是一種新型的無污染的可再生能源，其燃燒性能可與傳統的石化柴油媲美，燃燒排放出的尾氣中有害物質比傳統石化柴油降低50％。因此，生物柴油的研究和應用引起世界各國的廣泛關注。

離子液體作為一種新型的環境友好溶劑和液體酸催化劑，它同時擁有液體酸的高密度反應活性位和固體酸的不揮發性，其結構和酸性具有可調性，是真正意義上可設計的綠色溶劑和催化劑。然而大多數酸性離子液體反應之后難以與產物分離，制約其催化制備生物柴油的工業化進程。

為了解決上述問題，本發明提供一種離子液體固載分子篩催化劑制備生物柴油，符合綠色化學的要求，有著誘人的工業化前景。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種合成生物柴油離子液體固載分子篩催化劑及其制備方法。以該方法所制得的催化劑具有活性高，穩定性好的特點。

本發明通過下述技術方案加以實現的，一種合成生物柴油離子液體固載分子篩催化劑，所述的是脂肪酸甘油酯酯交換合成生物柴油，合成生物柴油離子液體固載催化劑的制備方法，其特征在于包括以下過程：

(1)在反應釜中，加入十二胺，水和無水乙醇，摩爾比按1∶20～40∶10～15。分液漏斗中裝有摩爾比1∶3～5∶6～10的3-氯丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯和無水乙醇的混合液30～80ml。打開電動攪拌器的電源開關，將恒溫水浴槽的溫度設置成40～60℃向反應釜中勻速滴加正硅酸乙酯、乙醇和3-氯丙基三乙氧基硅烷的混合液，恒溫攪拌4～8h，反應生成物在通風廚中靜置老化15～20h，抽濾干燥。用乙醇萃取法脫除模板劑，在150ml燒瓶中加入干燥后的原粉、無水乙醇和鹽酸(比例為15g/100ml/1.5ml)，將其置于電磁加熱套中，在沸騰態下加熱攪拌2～5h，洗滌抽濾，反復該操作兩到三次。

(2)將步驟(1)得到的氯丙基官能化的HMS(CP-HMS)與三乙胺(TEA)按照1g/1.5mmol一起加入四氫呋喃溶劑(30mL/g)中，攪拌40～80℃回流15～25h.抽濾，干燥，即得到催化劑。

上述催化劑中載體是CP-HMS、CP-MCM-41。

上述固載使用組分為三乙胺(TEA)、三正丙胺(TPA)或三正丁胺(TBA)。

上述制得離子液體固載分子篩催化劑用于合成生物柴油的方法，其特征在于包括以下過程：

(1)將油脂和醇類物質按照油醇摩爾比1∶5～25加入反應器中，再加入質量為反應物總質量的1～10％的離子液體固載分子篩催化劑，在反應溫度為50℃～200℃，壓力為常壓～0.5Mpa，攪拌速率為60～400rpm條件下，反應時間為1h～20h，得到含有生物柴油的混合物。

(2)對步驟(1)混合物進行過濾，濾出的固體催化劑繼續循環使用；濾液經靜置分層，得到生物柴油和粗甘油，經減壓蒸餾分離甲醇并可循環使用

上述的合成工藝，其特征在于，油脂是脂肪酸甘油酯的動物油、植物油、微藻植物油脂和回收的廢棄油中的任何一種，醇類物質為甲醇、乙醇、丙醇和丁醇中的一種。

本發明的優點在于，催化劑活性高，可重復使用，可望成為極具競爭力的清潔工藝路線。

下面通過具體實施例來對本發明加以進一步說明，但不限制本發明。

具體實施方式

【實施例1】

在反應釜中，加入3.85g十二胺，130ml水和32.5ml無水乙醇。分液漏斗中裝有由6.4ml?3-氯丙基三乙氧基硅烷、23ml正硅酸乙酯和50ml無水乙醇配成的混合液。打開電動攪拌器的電源開關，將恒溫水浴槽的溫度設置成45℃，向反應釜中勻速滴加3-氯丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯和乙醇的混合液，恒溫攪拌4h，反應生成物在通風廚中靜置老化16h，抽濾干燥。在150ml燒瓶中加入干燥后的原粉10g、無水乙醇67ml和鹽酸1ml，將其置于電磁加熱套中，在沸騰態下加熱攪拌4h，洗滌抽濾，反復該操作三次。將步驟(1)得到的氯丙基官能化的HMS(CP-HMS)10g與三乙胺(TEA)按照1g/1.5mmol一起加入四氫呋喃溶劑(30mL/g)中，攪拌70℃回流18h.抽濾，干燥，即得到催化劑11.0g。

【實施例2】