一種1,2,3-三唑卡賓二氧化碳加合物催化製備生物柴油的方法
2023-06-07 03:16:01
專利名稱:一種1,2,3-三唑卡賓二氧化碳加合物催化製備生物柴油的方法
技術領域:
本發明屬於生物油料合成,綠色可再生能源技術領域,特別涉及了一種新型的1,2,3-三唑卡賓二氧化碳加合物催化製備生物柴油的方法。
背景技術:
隨著人類對能源需求的不斷上漲,化石能源不斷減少,能源供需不平衡給消費品價格和環境造成了很大的壓力,發展可再生能源已成為一種必然趨勢。一種可再生能源一生物柴油逐漸成為人們研究的重點。生物柴油是一種脂 肪酸甲酯,是以植物油和動物油以及廢棄食用油為原料,進行酯交換反應生成,可與石油柴油以任意比混合。生物柴油具有安全,環保,可再生等特點,在使用時柴油機不需做改動,環保清潔,美國,歐盟,巴西等國家出臺多種扶持政策,我國目前也正在鼓勵生物柴油的研發與使用。生物柴油主要有以下4種合成方法:⑴直接混合法:將天然油脂與石油柴油、溶劑或醇類按照不同比例直接混合作為燃料。該法操作簡單,但產物十六烷值不高,且易變質。(2)微乳液法:將動、植物油與甲醇、乙醇和1-丁醇等溶劑混合製成微乳液直接應用。該法操作簡單,但產物十六烷值不高,且易導致潤滑油汙染。(3)高溫裂解法:在惰性氣流中將甘油三酯裂解成含有烷烴、烯烴、二烯烴、芳烴和羧酸等的混合物。該法工藝簡單,但需在高溫下進行,且需要加入催化劑,設備昂貴,反應很難控制。(4)酯交換法:利用甘油三酯與低級醇在催化劑作用下得到生物柴油。通過酯交換反應可以使天然油脂的分子量降至原來的1/3,黏度降低約8倍,同時也提高了燃料揮發度,各項指標與柴油接近這是目前油脂改性的主要方法。根據所選催化劑的不同,酯交換法又可分為酶酯催化法,酸催化法和鹼催化法。酶催化條件溫和,但存在酶成本高、產物難分離、副產物抑制作用等問題。酸催化反應時間較長,且對設備腐蝕較嚴重。傳統的鹼催化反應,使用NaOH,KOH等無機鹼作為催化劑,能有效地催化反應的進行,但是隨著反應的進行,反應速率逐漸那下降,且易導致產品後處理過程複雜等問題,並且生產過程中會造成大量的廢液排放。卡賓是一類高效有機化合物,是近幾年科學家的研究熱點。Nolan和Hedrick兩個研究小組(G.A.Grasa, R.M.Kissling and S.P.Nolan, Org.Lett., 2002,4,3583-3586 ;G.ff.Nyce, J.A.Lamboy and J.L.Hedrick, Org.Lett.,2002,4,3587-3590)幾乎同時報導了氮雜環卡賓催化的酯交換反應,為卡賓用於催化生物柴油奠定了基礎。GA0(W02008/070756)公開了一種以動植物油為底物,製備脂肪酸烷基酯的方法,其中包括卡賓醇加合物催化酯轉移的過程,涉及的有些卡賓醇加合物必須在真空條件下加熱才能釋放活性卡賓,增加操作難度。1,2,3-三唑卡賓二氧化碳加合物對空氣和水穩定,作為催化齊U,儲存與應用十分方便,且不易像產物中引入金屬離子。因此,在生物柴油的製備中具有良好的應用前景。
發明內容
本發明的目的是提出一種1,2,3-三唑卡賓二氧化碳加合物催化製備生物柴油的方法,具有催化劑可控性好,反應活性高,反應速度快,反應條件相對溫和,不引入金屬離子,無設備腐蝕,產物後處理簡單等優點。本發明提出一種製備生物柴油的方法,其特徵在於在惰性氣體保護下,將植物油和低碳醇混合,加入1,2,3-三唑卡賓二氧化碳加合物作為催化劑,攪拌均勻,進行反應,經範例後得到產品生物柴油。在上述製備生物柴油的方法中,所述的1,2,3_三唑卡賓二氧化碳加合物的結構式為式⑴,式(II),式(III),式(IV)。
權利要求
1.一種1,2,3-三唑卡賓二氧化碳加合物催化製備生物柴油的方法,其特徵在於在惰性氣體保護下,將植物油和低碳醇混合,加入1,2,3-三唑卡賓二氧化碳結合物作為催化齊U,混合攪拌均勻進行反應,經分離得到生物柴油。
2.根據權利要求1所述的一種製備生物柴油的方法,其特徵在於所述一種I,2,3-三唑卡賓二氧化碳加合物的結構式為式(I),式(II),式(III),式(IV):
3.根據權利要求1所述的一種製備生物柴油的方法,其特徵在於所述的惰性氣體為氮氣或氬氣。
4.根據權利要求1所述的一種製備生物柴油的方法,其特徵在於所述植物油為:大豆油、菜籽油、橄欖油、芝麻油、棕櫚油、蓖麻油、桐油、棉籽油、葵花油、花生油、麻風樹籽油和卡蘭賈樹籽油。
5.根據權利要求1所述的一種製備生物柴油的方法,其特徵在於所述的低碳醇為甲醇、乙醇、正丙醇或正丁醇。
6.根據權利要求1所述的一種製備生物柴油的方法,其特徵在於所述植物油和低碳醇的摩爾比為1: 6 1: 30,催化劑用量為植物油質量的0.1 5%。
7.根據權利要求1所述的一種製備生物柴油的方法,其特徵在於所述反應溫度為65 120°C,反應時間為20 100分鐘。
8.根據權利要求1所述的一種製備生物柴油的方法,其特徵在於所述分離方法為室溫下將反應液靜置分層,分離出上層酯相,蒸餾除去未反應的低級醇後,得到產品生物柴油。
全文摘要
本發明公開了一種1,2,3-三唑卡賓二氧化碳加合物製備生物柴油的方法,屬於生物油料合成,綠色可再生能源技術領域。該方法採用植物油和低級醇的酯交換反應,以1,2,3-三唑卡賓二氧化碳加合物作為催化劑,反應溫度為65~120℃,植物油和低級醇的摩爾比為1∶6~1∶30,催化劑用量為植物油質量的0.1~5%,反應20~100分鐘。該方法催化劑穩定性好、反應活性高、反應條件溫和、產物分離簡單、反應過程安全無毒且無汙染排放。
文檔編號C10L1/02GK103160380SQ20131010352
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月28日 優先權日2013年3月28日
發明者李振江, 蔣曉勤, 周鋒, 陳興, 何曉將, 夏海東, 闞蘇立 申請人:南京工業大學