有機鹼催化棉籽油製備生物柴油的方法

2023-06-09 02:38:51 4

專利名稱：有機鹼催化棉籽油製備生物柴油的方法
技術領域：
本發明涉及粗油精製、可再生能源領域，具體涉及一種用植物油製備可再生能源一生物柴油的方法，尤其涉及一種有機鹼催化棉籽油製備生物柴油的方法。
背景技術：
隨著石油資源的逐漸枯竭和油價的上漲，世界各國都在尋找可再生的能源，生物柴油以其可再生性和環保性受到人們的關注。植物油因其具有和石化柴油相同的碳鏈而引起人們的注意，但其粘度大等原因限制其在發動機上的應用。通過酯交換讓植物油變成脂肪酸甲酯克服了上述缺點，這就是所謂的生物柴油。
目前生物柴油的原料主要是用菜籽油、大豆油等食用油為原料，因原料價格高而使生物柴油的成本增加。粗棉籽油因含有棉酚而不能被人直接食用，我國是產棉大國，棉籽油的產量很高，這些為用棉籽油製備生物柴油提供了堅實的原料基礎。生產生物柴油的主要方法有化學法和生物酶法。生物酶法因其汙染小、後處理工序簡單而受到關注，但酶本身價格高，且容易失活、反應時間長、能耗大。化學法反應時間短、催化劑容易製得而受到生產廠家的青睞。目前化學法主要是用無機酸(如硫酸)和無機鹼(如氫氧化鈉)作為催化劑，其在反應後處理時主要產生工業汙水，給環境帶來汙染，而有機酸、有機鹼在實際生產過程中可以避免上述問題，其在反應完成後可蒸出循環利用，且反應條件溫和，產率高。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種有機鹼催化棉籽油製備生物柴 油的方法，該方法能減少反應時間、降低生產成本，避免環境汙染，適合 大規模生產。
為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案採用有機鹼性催化 法，在有機鹼性催化劑的作用下，棉籽油與甲醇進行酯交換反應，包括如 下步驟
(1) 除雜將原料粗棉籽油去除雜質；
(2) 脫水將去除雜質後的棉籽油加熱真空脫水；
(3) 酯交換將脫水後的棉籽油在30-7(TC下與甲醇進行酯交換反 應，四氫呋喃作為共溶劑，所用的催化劑為1， 5， 7-三氮雜二環[4， 4， 0]-5-癸烯(TBD);
(4) 分相靜置分離出甘油層，上層蒸出過量的甲醇和催化劑，得
到生物柴油。
步驟(1)中，採用氫氧化鈉溶液(濃度為10-20%)除去粗棉籽油中 的雜質。
步驟(2)所述的脫水是在60-9(TC下真空脫水的。
步驟(3)中，所述的酯交換反應的反應時間為10-60分鐘；所述催 化劑的用量為棉籽油重量的1.0-2.5%，所述甲醇的用量為棉籽油重量的 10-25%，所述四氫呋喃的用量為甲醇重量的50-100%。步驟(4)中，所述分相是在室溫下靜置持續4-6小時。本發明的有益效果在於本發明原料易得，工藝簡單，操作方便，採用共溶劑及有機鹼催化劑加快反應速率，減少反應時間，降低能耗，反應條件溫和，轉化率高，反應後不會產生工業汙水，避免環境汙染，而且有機鹼催化劑在反應完成後可蒸出循環利用，符合循環經濟的理念，同時為棉籽油的應用開闢了新的途徑。生產出的生物柴油與石化柴油相比十六垸值高，閃點高，運輸、儲存、使用安全。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發明做進一步詳細的說明-實施例1
將經過濃度為10%的氫氧化鈉溶液除雜、6(TC下真空脫水後的棉籽油
90g和15g的四氫呋喃放入反應器中，再將1. 8g的TBD溶入19. 2g甲醇後倒入反應器中進行攪拌，在3(TC下進行酯交換反應，反應60分鐘後，在室溫下靜置4小時，分離出甘油層，上層蒸出過量的甲醇和催化劑，得生物柴油54g，產率61. 1%。
實施例2
將經過濃度為20%的氫氧化鈉溶液除雜、9(TC下真空脫水後的棉籽油90g和15g的四氫呋喃放入反應器中，再將1. 8g的TBD溶入19. 2g甲醇後倒入反應器中進行攪拌，在45'C下進行酯交換反應，反應30分鐘後，在室溫下靜置6小時，分離出甘油層，上層蒸出過量的甲醇和催化劑，得生物柴油80g，產率88.9%。
實施例3將經過濃度為15%的氫氧化鈉溶液除雜、75'C下真空脫水後的棉籽油 90g和15g的四氫呋喃放入反應器中，再將1. 8g的TBD溶入19. 2g甲醇 後倒入反應器中進行攪拌，在6(TC下進行酯交換反應，反應60分鐘後， 在室溫下靜置5小時，分離出甘油層，上層蒸出過量的甲醇和催化劑，得 生物柴油85g，產率94.4%。
實施例4
將經過濃度為10%的氫氧化鈉溶液除雜、6(TC下真空脫水後的棉籽油 90g和15g的四氫呋喃放入反應器中，再將0. 9g的TBD溶入19. 2g甲醇 後倒入反應器中進行攪拌，在7(TC下進行酯交換反應，反應60分鐘後， 在室溫下靜置4小時，分離出甘油層，上層蒸出過量的甲醇和催化劑，得 生物柴油79g，產率87.8%。
實施例5
將經過濃度為20%的氫氧化鈉溶液除雜、9(TC下真空脫水後的棉籽油 90g和15g的四氫呋喃放入反應器中，再將0. 9g的TBD溶入19. 2g甲醇 後倒入反應器中進行攪拌，在6(TC下進行酯交換反應，反應10分鐘後， 在室溫下靜置5小時，分離出甘油層，上層蒸出過量的甲醇和催化劑，得 生物柴油81g，產率90%。
實施例6
將經過濃度為15%的氫氧化鈉溶液除雜、8(TC下真空脫水後的棉籽油 90g和15g的四氫呋喃放入反應器中，再將1. 2g的TBD溶入19. 2g甲醇 後倒入反應器中進行攪拌，在6(TC下進行酯交換反應，反應10分鐘後， 在室溫下靜置6小時，分離出甘油層，上層蒸出過量的甲醇和催化劑，得生物柴油76g，產率84.4%。實施例7
將經過濃度為10%的氫氧化鈉溶液除雜、6(TC下真空脫水後的棉籽油90g和15g的四氫呋喃放入反應器中，再將2. 25g的TBD溶入19. 2g甲醇後倒入反應器中進行攪拌，在60。C下進行酯交換反應，反應10分鐘後，在室溫下靜置4小時，分離出甘油層，上層蒸出過量的甲醇和催化劑，得生物柴油80g，產率88.9%。
實施例8
將經過濃度為20%的氫氧化鈉溶液除雜、9(TC下真空脫水後的棉籽油90g和15g的四氫呋喃放入反應器中，再將2. 25g的TBD溶入19. 2g甲醇後倒入反應器中進行攪拌，在6(TC下進行酯交換反應，反應10分鐘後，在室溫下靜置5小時，分離出甘油層，上層蒸出過量的甲醇和催化劑，得生物柴油81g，產率90%。
實施例9
將經過濃度為15%的氫氧化鈉溶液除雜、7(TC下真空脫水後的棉籽油90g和9g的四氫呋喃放入反應器中，再將1. 2g的TBD溶入9g甲醇後倒入反應器中進行攪拌，在6(TC下進行酯交換反應，反應60分鐘後，在室溫下靜置6小時，分離出甘油層，上層蒸出過量的甲醇和催化劑，得生物柴油46g，產率51. 1%。
實施例10
將經過濃度為10%的氫氧化鈉溶液除雜、6(TC下真空脫水後的棉籽油90g和11. 25g的四氫呋喃放入反應器中，再將2. 0g的TBD溶入22. 5g甲 醇後倒入反應器中進行攪拌，在6(TC下進行酯交換反應，反應60分鐘後， 在室溫下靜置4小時，分離出甘油層，上層蒸出過量的甲醇和催化劑，得 生物柴油84g，產率93.3%。
實施例11
將經過濃度為20%的氫氧化鈉溶液除雜、9(TC下真空脫水後的棉籽油 90g和11. 25g的四氫呋喃放入反應器中，再將0. 9g的TBD溶入22. 5g甲 醇後倒入反應器中進行攪拌，在6CTC下進行酯交換反應，反應60分鐘後， 在室溫下靜置5小時，分離出甘油層，上層蒸出過量的甲醇和催化劑，得 生物柴油81g，產率90%。
實施例12
將經過濃度為15%的氫氧化鈉溶液除雜、75。C下真空脫水後的棉籽油 90g和11. 25g的四氫呋喃放入反應器中，再將2. 0g的TBD溶入22. 5g甲 醇後倒入反應器中進行攪拌，在6(TC下進行酯交換反應，反應60分鐘後， 在室溫下靜置6小時，分離出甘油層，上層蒸出過量的甲醇和催化劑，得 生物柴油82g，產率91.1%。
權利要求
1、一種有機鹼催化棉籽油製備生物柴油的方法，其特徵在於，採用有機鹼性催化法，包括如下步驟(1)除雜將原料粗棉籽油去除雜質；(2)脫水將去除雜質後的棉籽油加熱真空脫水；(3)酯交換將脫水後的棉籽油在30-70℃下與甲醇進行酯交換反應，四氫呋喃作為共溶劑，所用的催化劑為1，5，7-三氮雜二環[4，4，0]-5-癸烯；(4)分相靜置分離出甘油層，上層蒸出過量的甲醇和催化劑，得到生物柴油。
2、 根據權利要求1所述的有機鹼催化棉籽油製備生物柴油的方法，其特徵在於，步驟(1)中，採用氫氧化鈉去除粗棉籽油中的雜質。
3、 根據權利要求1所述的有機鹼催化棉籽油製備生物柴油的方法，其特徵在於，步驟(2)所述的脫水是在60-9(TC下真空脫水的。
4、 根據權利要求1所述的有機鹼催化棉籽油製備生物柴油的方法，其特徵在於，步驟(3)中，所述的酯交換反應的反應時間為10-60分鐘。
5、 根據權利要求1所述的有機鹼催化棉籽油製備生物柴油的方法，其特徵在於，步驟(3)中，所述催化劑的用量為棉籽油重量的1. 0-2. 5%，所述甲醇的用量為棉籽油重量的10-25%。
6、 根據權利要求1或5所述的有機鹼催化棉籽油製備生物柴油的方法，其特徵在於，在步驟(3)中，所述的四氫呋喃的用量為甲醇重量的50-100%。
7、根據權利要求1所述的有機鹼催化棉籽油製備生物柴油的方法，其特徵在於，步驟(4)中，所述分相是在室溫下靜置持續4-6小時。
全文摘要
本發明公開了一種有機鹼催化棉籽油生產生物柴油的方法。以粗棉籽油為原料，經除雜，加熱真空脫水；加入甲醇、加入1，5，7-三氮雜二環[4，4，0]-5-癸烯(TBD)作為催化劑、加入四氫呋喃作為共溶劑，在攪拌下在反應器中進行酯交換反應。反應後靜置分離出甘油層，上層蒸出過量的甲醇和催化劑，得成品。本發明工藝簡單，操作方便，採用共溶劑加快反應速率，減少反應時間，降低能耗，且轉化率高。得到的生物柴油閃點高、十六烷值高，運輸、儲存、使用安全。
文檔編號C10G3/00GK101469272SQ20071009465
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月28日 優先權日2007年12月28日
發明者李建平, 溫鵬飛, 羅傳奎 申請人:上海融新能源環境科技有限公司;李建平;溫鵬飛;羅傳奎