[發明專利]一種樹脂基固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油的方法

無效

• 申請號: 201210083032.3
• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN102618392A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 梁學正
• 申請（專利權）人: 紹興文理學院
• 主分類號: C11C3/10
• 分類號: C11C3/10;C10L1/02
• 代理公司: 紹興市越興專利事務所 33220
• 代理人: 王余糧

技術領域：

本發明涉及一種樹脂基固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油的方法，屬于有機化學合成技術領域。

背景技術：

隨著石油等礦物資源的日益減少以及其對地球環境影響,開發新型綠色可再生燃油資源成為目前廣泛關注的問題。生物柴油是一種長鏈脂肪酸的單烷基酯，不含硫和芳烴,?十六烷值高,?并且潤滑性能好,是一種優質清潔燃料。同時，生物柴油具有傳統石化燃料不可比擬的優點,原料是可再生的生物質的油脂，產品本身環境友好，可生物降解,?閃點高,?無毒,?揮發性有機物(VOC)含量低，熱值高、燃燒完全,不用更換和經常清洗發動機，也是制造可生物降解的具有高附加值的精細化工產品原料。生物柴油最為重要的環保效應是以一種間接方式，通過CO2?重新轉變為碳氫化合物，使CO2?凈排放量大大降低?？茖W家們經研究認為，使用生物質原料能源是一種比增加森林資源(作為CO2?吸收)更有作為和更有效的策略。生物柴油的生產方法主要是通過植物油或者動物脂肪與低級脂肪醇的酯交換反應來制備。通常使用的催化劑主要有酸催化、堿催化、酶催化和超臨界法。堿催化[盛梅等,高?；瘜W工程學報，2004，18（2）：231-236]多采用均相催化劑如NaOH、KOH、甲醇鈉等,存在著對原料要求嚴格，需要無水無酸的苛刻條件，同時存在皂化現象，產品后處理復雜等缺點。酶催化[聶開立等，生物加工過程，2005，3（1）：58-62]存在催化劑價格昂貴，容易失活，反應時間長等缺點。用超臨界非催化法存在反應溫度與壓力超過甲醇的臨界溫度與臨界壓力,?生產工藝對設備要求高。酸催化法[Ono,Y．J.?Catal，2003，216(1—2):406]具有反應活性高，對原料要求小，可以是高酸值或者含水的原料油，而且沒有皂化等副反應的發生。但傳統多使用硫酸等液體酸為催化劑，存在設備腐蝕嚴重，催化劑分離困難，無法重復使用等缺點。作為人口擁有量最多的國家，餐飲廢油?(俗稱垃圾油、潲水油)?一直是令人頭疼的問題，以餐飲廢油脂為原料，制備生物柴油,可以利國利民，這樣既能解決上述污染問題，還能變廢為寶，降低生物柴油的制造成本。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種環境友好的樹脂基固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油的方法。

本發明通過以下技術方案解決此技術問題:

一種樹脂基固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油的方法，其特征在于：以廢棄油脂為原料，采用樹脂基固體酸作催化劑，與低級脂肪醇進行酯交換反應，反應結束后，將催化劑從反應混合物中過濾出來，經分液、水洗、堿洗、蒸餾處理即可獲得生物柴油。

進一步的設置在于：

所述油脂、低級脂肪醇、催化劑的質量比為1∶0.25～0.5∶0.01～0.02。

樹脂基固體酸材料的制備方法如下：在錐形瓶中加入間苯二酚，與原料摩爾比為1：0.5～1的羥乙基磺酸為活性分子，?加入與間苯二酚質量比為1：10～20的水配成溶液，在攪拌條件下滴加與間苯二酚摩爾比為1：1～2的甲醛溶液，置于在70℃烘箱中縮合30～120h后，得到紅色的固體，旋蒸至干，得RF樹脂。將合成的樹脂置于石英管中，在氮氣條件下于180℃下進行碳化縮合2～10h，再進行水洗烘干，得樹脂基固體酸。

所述廢棄油脂為生產或餐飲業生產過程中獲得的潲水油、地溝油或煎炸油的任意一種或幾種。

所述低級脂肪醇為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇的任意一種。

分離后的催化劑用于下次制備生物柴油的酯交換反應中。

一種樹脂基固體酸催化廢棄油脂合成生物柴油的方法，其特征在于：

第1步、樹脂基固體酸的制備：

在錐形瓶中加入間苯二酚，與間苯二酚摩爾比為1：0.5～1的羥乙基磺酸為活性分子，然后加入與間苯二酚質量比為1：10～20的水配成溶液，在攪拌條件下滴加與間苯二酚摩爾比為1：1～2的甲醛溶液，置于70℃烘箱中縮合30～120小時后，得到紅色的固體，旋蒸至干，得RF樹脂，將樹脂置于石英管中，在氮氣條件下于180℃下進行碳化縮合2～10小時，再進行水洗烘干，得黑色固體的樹脂基固體酸；

第2步、原料預處理：

將廢棄油脂中加入硅藻土，硅藻土用量為廢棄油脂質量的0.5～2%，接著在70℃下進行加熱攪拌1～4小時，過濾，濾液在100℃下進行減壓蒸餾除去其中的水分；

第3步、酯交換反應：

在備有電磁攪拌，溫度計，回流冷凝管的100mL三頸瓶中加入步驟2處理后的油脂、低級脂肪醇、催化劑，油脂、低級脂肪醇、催化劑的質量比為1∶0.25～0.5∶0.01～0.02；進行加熱70℃回流攪拌12小時左右；