[發(fā)明專利]一種雙核堿性離子液體催化制備生物柴油的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510624114.8
• 申請(qǐng)日: 2015-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN105368585A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王璐璐;王吉林;陳力豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧石油化工大學(xué)
• 主分類號(hào): C11C3/10
• 分類號(hào): C11C3/10;C10L1/02;C07D295/037;B01J31/02
• 代理公司: 遼寧沈陽(yáng)國(guó)興知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21100
• 代理人: 姜婷婷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙核堿性離子液體催化制備生物柴油的方法，屬于催化合成生物柴油技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

生物柴油作為一種清潔、可再生的替代能源，為解決世界能源和環(huán)境問(wèn)題帶來(lái)了新的機(jī)遇。目前，制備生物柴油的主要方法是酯交換法，而酯交換法的關(guān)鍵在于催化劑的選擇。離子液體作為一種綠色催化劑和溶劑已經(jīng)在有機(jī)合成、電化學(xué)、分離工程等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。在制備生物柴油過(guò)程中，離子液體作為新型催化劑越來(lái)越受到關(guān)注。它既可以作為催化劑又可作為溶劑，能夠提高酯交換反應(yīng)速度、工藝簡(jiǎn)單、催化劑熱穩(wěn)定性好、容易回收、腐蝕性低等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。但目前，通過(guò)離子液體在合成生物柴油技術(shù)上，對(duì)其催化活性及成本等問(wèn)題還有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種雙核堿性離子液體催化制備生物柴油的方法，通過(guò)該方法合成生物柴油具有催化活性高，過(guò)程清潔，催化劑熱穩(wěn)定性好，容易回收以及可多次重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明方法包括下述步驟：

將油脂和甲醇加入帶有回流冷凝裝置的三口燒瓶中，再加入質(zhì)量為油脂質(zhì)量的1.0～8.0％的離子液體，在反應(yīng)溫度65℃，常壓下反應(yīng)3～10h，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液轉(zhuǎn)入分液漏斗中，靜置分層，分液；上層主要為生物柴油，將生物柴油水洗，干燥至恒重，然后通過(guò)氣相色譜分析其組成并計(jì)算生物柴油收率。

所述的離子液體為雙核堿性離子液體，具有如下結(jié)構(gòu)：

所述雙核堿性離子液體的制備步驟為：

稱取溴代十二烷和NaOH置于反應(yīng)器中，攪拌加熱至30-50℃；將嗎啡啉和水均勻混合，并預(yù)熱至60-80℃，預(yù)熱后的嗎啡啉和水混合物滴加入裝有溴代十二烷和NaOH的反應(yīng)器中，加熱至120-150℃攪拌反應(yīng)6-8h；待反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫后倒入分液漏斗中，取上層液體即為中間體十二烷基嗎啉；其中原料的摩爾比為：溴代十二烷:嗎啡啉:氫氧化鈉:水＝1：1-1.5：1-2：3-7；

稱取十二烷基嗎啉和1,4-二溴丁烷于圓底燒瓶中，十二烷基嗎啉和1,4-二溴丁烷的摩爾比為，十二烷基嗎啉:1,4-二溴丁烷＝2:1～1.2，加熱至110～140℃，反應(yīng)時(shí)間為6～12h，得黃色粘稠狀液體，然后將其放入真空干燥箱50℃干燥24h，即為溴代雙核十二烷基嗎啉；將溴代雙核十二烷基嗎啉置于錐形瓶中，然后加入KOH，溴代雙核十二烷基嗎啉和KOH的摩爾比為，溴代雙核十二烷基嗎啉:KOH＝1:2，加入30mL無(wú)水乙醇溶解，常溫?cái)嚢璺磻?yīng)24～48h，通過(guò)離心分離除去白色固體KBr，剩余液體通過(guò)減壓蒸餾除去溶劑乙醇，得到的黃色粘稠液體在80℃真空下干燥48h，即為雙核氫氧化十二烷基嗎啉堿性離子液體。

所述雙核氫氧化十二烷基嗎啉堿性離子液體合成路線如下：

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的油脂為脂肪酸甘油酯的植物油中的任何一種。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的油脂與甲醇的摩爾比為1：6～16。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述酯交換反應(yīng)時(shí)間為3～10h。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

以氫氧根為陰離子的堿性離子液體以及咪唑基為陰離子的堿性離子液體在生物柴油的酯交換反應(yīng)中，能夠有效地使醇與油脂充分接觸，在反應(yīng)中均表現(xiàn)出較好的催化活性、良好的穩(wěn)定性能及重復(fù)使用性。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，陰離子的堿性位越多，其催化活性越強(qiáng)。因此，設(shè)計(jì)合成雙核堿性離子液體，其憑借特殊的雙核結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出催化性能高、循環(huán)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)；具體表現(xiàn)為，

(1)離子液體制備過(guò)程簡(jiǎn)單，價(jià)格相對(duì)低廉；

(2)催化劑活性高，用量少，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)時(shí)間短；

(3)離子液體性能穩(wěn)定，可重復(fù)使用，分離工藝簡(jiǎn)單，后處理成本低，無(wú)污染，不腐蝕設(shè)備，環(huán)境友好，可望成為極具競(jìng)爭(zhēng)力的清潔工藝路線。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅局限于下列內(nèi)容的表述。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備的離子液體的紅外光譜圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備的離子液體的TGA曲線；

圖3-1、圖3-2、圖3-3和圖3-4是本發(fā)明實(shí)施例1制備的離子液體作為催化劑制備生物柴油的工藝條件考察示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例1制備的離子液體作為催化劑制備生物柴油的色質(zhì)譜圖。

具體實(shí)施方式