[發(fā)明專利]雙子離子液體催化劑制備生物柴油的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310638636.4
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103664583A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設計）人: 常濤;袁明霞;張廣清;邊麗;何樂芹;鄭仕兵
• 申請（專利權）人: 河北工程大學
• 主分類號: C07C67/08
• 分類號: C07C67/08;C07C69/58;C07C69/24;C10L1/02;B01J31/02
• 代理公司: 邯鄲市久天專利事務所 13117
• 代理人: 薛建鐸

技術領域

本發(fā)明涉及一種雙功能化雙子離子液體催化酯化反應的方法，詳細地說，涉及一種清潔生產(chǎn)生物柴油的方法。

背景技術

石油資源的日益減少導致能源緊張和石油價格的飆升，使人們越來越關注石油燃料的替代品，利用可再生資源開發(fā)生物柴油是近年來備受關注的石油能源替代品，對于緩解全球能源短缺和減少環(huán)境污染具有重要意義。目前，國外主要以菜籽油或大豆油為原料由酯交換法生產(chǎn)生物柴油。由于中國人口多，耕地相對稀缺，由菜籽油和大豆油等食用油脂生產(chǎn)生物柴油成本太高，不符合中國國情。?因此，原料來源成為制約生物柴油在中國推廣的主要瓶頸。因此，有關人士正積極開展降低生產(chǎn)成本的研究工作，所以尋求新的可以降低生物柴油生產(chǎn)成本的工藝路線成為今年的研究熱點。

離子液體具有其他傳統(tǒng)催化劑所不具備的優(yōu)點，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(fā)性，酸性可以超過固體超強酸且可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)，催化劑和產(chǎn)物容易分離，因此在生物柴油的制備中備受關注，但近年來研究多將離子液體用于高酸價油脂的預酯化處理，仍存在操作復雜、后處理工藝長等問題。本項目創(chuàng)新性的提出將長鏈功能化雙子B酸離子液體用于催化非食用油脂一步法制備生物柴油。該類型離子液體由可調(diào)碳鏈長度酸性基團的陽離子及具有催化功能的陰離子組成，可調(diào)的陽離子碳鏈長度起到有機相中增溶作用，在“微反應器”中高效實現(xiàn)多相體系中的催化反應；因此，可利用其酸性和表面活性促進酯化反應連續(xù)進行。因此，酸功能化雙子離子液體能夠代替常規(guī)酸催化劑，具有極大的應用潛力，為促進生物柴油在國內(nèi)推廣奠定基礎。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種雙子離子液體催化制備生物柴油的方法，以克服公知技術中存在的缺陷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的雙子離子液體催化制備生物柴油的方法，其步驟為：

A）將酸功能化雙子離子液體作為反應的催化劑，催化脂肪酸與短鏈醇在40-80℃下反應3-6小時；

所述的反應物為脂肪酸和短鏈醇，其中脂肪酸與短鏈醇摩爾比為1:1至1:4；

所述酸功能化雙子離子液體質量與反應物總質量比為1:20至20:1。

B）將步驟A制得的反應液冷卻至室溫，重力沉降，產(chǎn)物與酸功能化雙子離子液體作分層，并將上層液體減壓脫除短鏈醇，得到產(chǎn)物。

其中，所述的酸功能化雙子離子液體為磺酸基功能化雙子烷基胺鹽陽離子與無機或有機陰離子構成的鹽。

所述的方法，其中，述的陽離子為磺酸基功能化雙子烷基胺鹽陽離子，其結構通式如下所示，

其中，m=1,2，n=1～5，R為C₄～C₁₈。

所述的方法中，其中，所述的陰離子為氯、溴、碘、硫酸根、硫酸氫根、硝酸根、磷酸二氫根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、乙酸根、甲磺酸根、對甲苯磺酸根、三氟甲磺酸根或三氟乙酸根負離子。

所述的方法，其中，步驟B中分離出的酸功能化雙子離子液體重復用于反應。

所述的方法，其中，步驟A中脂肪酸為高級脂肪酸；醇類為甲醇、乙醇或丙醇。

與背景技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1．反應原料廣泛，為一系列脂肪酸。

2．反應條件溫和，操作簡便。

3．反應過程為一相反應，反應完畢，反應產(chǎn)物相與催化劑相不互溶而自動分層，是分離過程簡單容易。

4．催化劑為酸性功能化雙子離子液體，結構可調(diào)、性能穩(wěn)定、酸性無流失、可循環(huán)使用且催化劑活性高；合成方便，原子經(jīng)濟好。

5．克服背景技術中存在的催化劑液體在反應結束后不能循環(huán)使用，且污染環(huán)境的問題。

6．屬環(huán)境友好工藝路線。

具體實施方式

本發(fā)明提供的雙子離子液體催化制備生物柴油的方法，是將酸性功能化雙子離子液體用于催化脂肪酸進行酯化反應，為生物柴油的制備提供了一條環(huán)境友好的工藝路線。

本發(fā)明使用的酸功能雙子離子液體，是磺酸基功能化雙子烷基胺鹽陽離子，其結構通式如下所示，其中，m=1,2，n=1～5，R為C₄～C₁₈。

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構成酸功能化雙子離子液體的陰離子為氯、溴、碘、硫酸根、硫酸氫根、硝酸根、磷酸二氫根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、乙酸根、甲磺酸根、對甲苯磺酸根、三氟甲磺酸根或三氟乙酸根等負離子。

本發(fā)明使用的酸功能化雙子離子液體可以通過以下方法制得：