[發明專利]一種固體超強酸催化鹽藻油脂制備生物柴油的新方法

在審

• 申請號: 201310592336.7
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103589506A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 田福利;虞海天;王蕾;扈穎慧;王鴻宇;王璐
• 申請（專利權）人: 內蒙古大學
• 主分類號: C11B1/10
• 分類號: C11B1/10;C11C3/10;C10L1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于綠色可再生能源技術領域。具體涉及一種固體酸催化杜氏鹽藻油脂制備生物柴油的方法。

背景技術

柴油是一種石油化工產品，石油屬于不可再生資源，日益消耗的石油資源逐漸成為抑制經濟發展的瓶頸，從環境保護和可持續發展角度出發，人們迫切需要尋求高效的可再生無污染的石油替代品。生物柴油的組成是脂肪酸單酯，由油脂與甲醇、乙醇等小分子醇通過酯交換反應生成。其燃燒性能良好，粘度、熱值等與柴油相似，燃燒過程中不產生含硫化合物，屬于可再生的清潔綠色能源，是化石柴油的理想替代品。

以微藻為原料制備生物柴油比動植物油脂更為經濟可行。因為杜氏鹽藻增殖速度快，油脂含量高，對環境要求低（在廢水、高鹽度環境中亦可正常生長），可廣泛養殖，而且杜氏鹽藻養殖不需要占用耕地，隨著鹽藻需求量的持續增加，不會影響糧食等作物的生產；同時，養殖杜氏鹽藻可大量吸收二氧化碳，減緩溫室效應。因此，杜氏鹽藻是制備生物柴油的一種極佳的原料。

生物柴油的生產一般使用液體酸或堿通過均相催化酯交換反應制備，對設備要求高，后續處理過程復雜且有廢棄物產生，污染環境。使用堿性催化劑容易發生皂化等副反應，降低產率。本發明使用固體超強酸（SO₄^2-/TiO₂）作為催化劑，在溫和條件下即可發生反應制備生物柴油，縮短了反應需要的時間，降低了對設備的要求，而且對設備無腐蝕，對環境無污染，催化劑可循環使用。

發明內容

發明的目的在于提供一種成本低廉、簡單易行、綠色環保、催化劑易于分離的制備生物柴油的方法。使用原料為油脂含量高、可規模化養殖的杜氏鹽藻（適用于其他油脂含量高的微藻），酯交換催化劑為可重復使用的負載型固體超強酸（SO₄^2-/TiO₂），降低了反應的溫度、減少了反應所需時間，解決了液體酸或堿催化后處理過程產生的一系列問題；可以滿足工業化生產要求，是一個經濟、高效生產生物柴油的途徑。

實現上述目的的技術方案是：

油脂提取：將干燥后的鹽藻粉研磨粉碎，與一定量的弱極性溶劑混合，將提取裝置放置于超聲發生裝置中，常溫常壓下攪拌3h。將鹽藻殘渣過濾，溶劑蒸發回收。

酯交換：按比例將甲醇與催化劑加入到反應器中，40-60℃反應1-3h。

生物柴油的分離純化：離心分離出催化劑，將反應混合物靜置，上層為生物柴油和部分甲醇，下層為甘油和甲醇混合物。將上層蒸餾純化，得到生物柴油。

本發明的優點是：

使用杜氏鹽藻為原料,其生長周期短、增值速度快，對環境要求低，在廢水、高鹽度環境中均可正常生長，規模化養殖成本低。其油脂含量高，油脂組成為甘油三酯，不需要脫酸降酸價處理，可以直接進行酯交換反應。

使用固體超強酸催化酯交換反應。催化活性高，避免了堿性催化劑所引起的皂化反應；對設備無腐蝕損耗，反應后易于分離，且可重復使用多次；降低了反應需要的溫度，減少了反應時間；整個過程對環境無污染。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。

實施實例一:

取10.00g干燥的杜氏藻粉，充分研磨，于索氏提取裝置中用弱極性溶劑正己烷提取油脂,回流3h。待提取物冷卻后加入活性炭吸附2h，減壓抽濾，用旋轉蒸發儀回收溶劑，得到3.51g鹽藻油脂。多次重復實驗得平均油脂含量為35.8%。

實施實例二：

取200g干燥的杜氏藻粉，充分研磨，加入2L正己烷，室溫下攪拌。置于超聲裝置中萃取3h，抽濾去除鹽藻殘渣，加入活性炭吸附2h，減壓蒸餾除去正己烷，得到鹽藻油脂69.37g,油脂提取率為96.89%。

1.??取15.11g鹽藻油脂置于三口燒瓶中（分別連接攪拌裝置、回流裝置、溫度計），加入300ml甲醇和2.52g催化劑，60℃反應2h。將催化劑離心分離后靜置，分為兩層，取上層液體，減壓蒸餾出去溶解的少量甲醇得到生物柴油。得產物13.67g，轉換率為百分之90.47。

2.??取15.08g鹽藻油脂置于三口燒瓶中（分別連接攪拌裝置、回流裝置、溫度計），加入300ml甲醇和2.49g催化劑，70℃反應2h。將催化劑離心分離后靜置，分為兩層，取上層液體，減壓蒸餾出去溶解的少量甲醇得到生物柴油。得產物14.79g，轉換率為百分之98.08。