生物柴油的合成方法

2023-06-25 10:36:56

生物柴油的合成方法
【專利摘要】本發明公開了一種生物柴油的合成方法，屬於清潔能源領域。將一定量廢棄油脂加入反應釜中；將甲醇與複合催化劑（離子液體與98%濃硫酸的混合物）混合均勻後迅速加入反應釜中，廢棄油脂、甲醇與複合催化劑的摩爾比為：1：5-20：0.05-0.1；開啟攪拌，將甲醇、複合催化劑和廢棄油脂三者混合液升溫至50-100℃，反應2-10h；反應結束後，靜置分層，上層為生物柴油粗品，下層複合催化劑循環使用；上層生物柴油粗產品經真空蒸餾回收甲醇，再經水洗、真空蒸餾，得到純淨生物質柴油。本發明生產工藝簡單，操作方便，成本低，催化劑可循環使用，符合國家可持續發展的要求。
【專利說明】生物柴油的合成方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及清潔能源領域，具體涉及一種生物柴油的合成方法。
【背景技術】
[0002]生物柴油是清潔的可再生能源，它是以油料作物、油料林木果實以及動物油脂、廢餐飲油等為原料製成的液體燃料，是優質的石油柴油代用品，是典型的「綠色能源」。生物柴油具有一些優勢:含硫量低，可減少約30%的二氧化硫和硫化物的排放；生物柴油具有較好的潤滑性能，可以降低噴油泵、發動機缸體和連杆的磨損，延長其使用壽命；生物柴油具有良好的燃料性能，而且在運輸、儲存、使用等方面的安全性均好於普通柴油；生物柴油是一種可再生資源，也是一種降解性較高的能源。大力發展生物柴油對經濟可持續發展，推進能源替代，減輕環境壓力，控制城市大氣汙染具有重要的戰略意義。
[0003]柴油分子是由15個左右碳原子的鏈組成，動植物油脂分子則一般由14-18個碳原子的鏈組成，與柴油分子中碳原子數相近。目前生物柴油的製備方法主要有直接混合法、微乳液法、高溫熱裂解法、酯交換法等。直接混合法將天然油脂與柴油、溶劑或醇類混合以降低其黏度，雖工藝簡單，但易出現炭化、結焦等問題；微乳液法利用乳化劑將植物油分散到低粘度溶劑中，雖能滿足燃料油的要求，但易受到環境影響而出現破乳現象；高溫熱裂解法利用高溫使植物油分子鏈斷裂，從而形成結構簡單、分子較小的碳氫化合物，但是其工藝複雜、設備龐大、成本高昂，無法達到工業化生產；酯交換法一般採用油脂與甲醇或乙醇在酸性或鹼性催化劑作用下發生酯交換反應，生成相應的脂肪酸甲酯或乙酯，再經洗滌乾燥製得生物柴油。

【發明內容】
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[0004]本發明的目的在於提供一種生物柴油的合成方法，醇和油脂混合程度高，油脂轉化率高；生物柴油易分離，催化劑可循環使用。
[0005]本發明通過以下技術方案實現:
(1)將一定量廢棄油脂加入反應釜中；
(2)將離子液體與濃硫酸預先均勻混合製成複合催化劑，甲醇與複合催化劑混合均勻後迅速加入反應釜中，廢棄油脂、甲醇與複合催化劑的摩爾比為:1:5-20:0.05-0.1 ；
(3)開啟攪拌，將甲醇、複合催化劑和廢棄油脂油脂三者混合液升溫至50-100°C，反應2-10h ；
(4)反應結束後，靜置分層，上層為生物柴油粗品，下層複合催化劑循環使用；
(5)上層生物柴油粗產品經真空蒸餾回收甲醇，再經水洗、真空蒸餾，得到純淨生物柴油。
[0006]所述廢棄油脂為泔水油、地溝油、餐飲廢油或者酸敗油。
[0007]所述的複合催化劑中離子液體與濃硫酸的摩爾比為0.1-10:1，離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體或N-甲基-2-吡咯烷酮基甲磺酸離子液體，濃硫酸為質量百分濃度98%的濃硫酸。
[0008]所述的複合催化劑循環使用至少3次。
[0009]所述的甲醇為無水分析純甲醇。
[0010]所述的步驟(3)的攪拌速度為400-1000r/min。
[0011]本發明的有益效果:
1.本發明生產工藝簡單，操作方便； 2.本發明所用油脂都是廢棄油脂，成本低，複合催化劑中離子液體具有不揮發，清潔，腐蝕性低等優點，催化劑可循環使用至少3次，符合國家可持續的發展要求；
3.醇和油脂混合程度高，反應轉化率90%以上，生物柴油易分離。
【具體實施方式】
[0012]下面結合一些具體實施例對本發明進一步說明。
[0013]實施例1
複合催化劑為1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體與98%濃硫酸的均勻混合物，兩者摩爾比為1:10 ；
(1)將一定量泔水油加入反應釜中；
(2)將甲醇與複合催化劑混合均勻後迅速加入反應釜中，油脂、甲醇與複合催化劑的摩爾比為:1:5:0.05 ；
(3)開啟攪拌，攪拌速度為600r/min，將甲醇、複合催化劑和油脂三者混合液升溫至50。。，反應 2h ；
(4)反應結束後，靜置分層，上層為生物柴油粗品，油脂轉化率為90%，下層複合催化劑循環使用3次直至轉化率下降為70% ；
(5)上層生物柴油粗產品經真空蒸餾回收甲醇，再經水洗、真空蒸餾，得到純淨生物柴油。
[0014]實施例2
複合催化劑為1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體與98%濃硫酸的均勻混合物，兩者摩爾比為1:2 ;
(1)將一定量地溝油加入反應釜中；
(2)將甲醇與複合催化劑混合均勻後迅速加入反應釜中，油脂、甲醇與複合催化劑的摩爾比為:1:8:0.06 ；
(3)開啟攪拌，攪拌速度為400r/min，將甲醇、複合催化劑和油脂三者混合液升溫至100。。，反應 5h ；
(4)反應結束後，靜置分層，上層為生物柴油粗品，油脂轉化率為92%，下層複合催化劑循環使用3次直至轉化率下降為65% ；
(5)上層生物柴油粗產品經真空蒸餾回收甲醇，再經水洗、真空蒸餾，得到純淨生物柴油。
[0015]實施例3
複合催化劑為N-甲基-2-吡咯烷酮基甲磺酸離子液體與98%濃硫酸的均勻混合物，兩者摩爾比為10:1 ；(1)將一定量餐飲廢油加入反應釜中；
(2)將甲醇與複合催化劑混合均勻後迅速加入反應釜中，油脂、甲醇與複合催化劑的摩爾比為:1:10:0.07 ；
(3)開啟攪拌，攪拌速度為800r/min，將甲醇、複合催化劑和油脂三者混合液升溫至60。。，反應 8h ；
(4)反應結束後，靜置分層，上層為生物柴油粗品，油脂轉化率為91%，下層複合催化劑循環使用3次直至轉化率下降為65% ；
(5)上層生物柴油粗產品經真空蒸餾回收甲醇，再經水洗、真空蒸餾，得到純淨生物柴油。
[0016]實施例4
複合催化劑為N-甲基-2-吡咯烷酮基甲磺酸離子液體與98%濃硫酸的均勻混合物，兩者摩爾比為1:5 ;
(1)將一定量酸敗油加入反應爸中；
(2)將甲醇與複合催化劑混合均勻後迅速加入反應釜中，油脂、甲醇與複合催化劑的摩爾比為:1:12:0 .1 ；
(3)開啟攪拌，攪拌速度為lOOOr/min，將甲醇、複合催化劑和油脂三者混合液升溫至100。。，反應 IOh ；
(4)反應結束後，靜置分層，上層為生物柴油粗品，油脂轉化率為95%，下層複合催化劑循環使用3次直至轉化率下降為70% ；
(5)上層生物柴油粗產品經真空蒸餾回收甲醇，再經水洗、真空蒸餾，得到純淨生物柴油。
[0017]實施例5
複合催化劑為N-甲基-2-吡咯烷酮基甲磺酸離子液體與98%濃硫酸的均勻混合物，兩者摩爾比為1:1 ;
(1)將一定量酸敗油加入反應爸中；
(2)將甲醇與複合催化劑混合均勻後迅速加入反應釜中，油脂、甲醇與複合催化劑的摩爾比為:1:20:0.1 ；
(3)開啟攪拌，攪拌速度為500r/min，將甲醇、複合催化劑和油脂三者混合液升溫至80。。，反應 6h ；
(4)反應結束後，靜置分層，上層為生物柴油粗品，油脂轉化率為95%，下層複合催化劑循環使用3次直至轉化率下降為70% ；
(5)上層生物柴油粗產品經真空蒸餾回收甲醇，再經水洗、真空蒸餾，得到純淨生物柴油。
【權利要求】
1.一種生物柴油的合成方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)將一定量廢棄油脂加入反應釜中； (2)將離子液體與濃硫酸預先均勻混合製成複合催化劑，甲醇與複合催化劑混合均勻後迅速加入反應釜中，廢棄油脂、甲醇與複合催化劑的摩爾比為:1:5-20:0.05-0.1 ； (3)開啟攪拌，將甲醇、複合催化劑和廢棄油脂油脂三者混合液升溫至50-100°C，反應2-10h ； (4)反應結束後，靜置分層，上層為生物柴油粗品，下層複合催化劑循環使用； (5)上層生物柴油粗產品經真空蒸餾回收甲醇，再經水洗、真空蒸餾，得到純淨生物質柴油。
2.根據權利要求1所述的生物柴油的合成方法，其特徵在於，所述廢棄油脂為泔水油、地溝油、餐飲廢油或者酸敗油。
3.根據權利要求1所述的生物柴油的合成方法，其特徵在於，所述的離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體或N-甲基-2-吡咯烷酮基甲磺酸離子液體。
4.根據權利要求1所述的生物柴油的合成方法，其特徵在於，所述的濃硫酸為質量百分濃度98%的濃硫酸。
5.根據權利要求1所述的生物柴油的合成方法，其特徵在於，所述的複合催化劑中離子液體與濃硫酸的摩爾比為0.1-10:1。
6.根據權利要求1所述的生物柴油的合成方法，其特徵在於，步驟(3)的攪拌速度為400-1000r/mino
7.根據權利要求1所述的生物柴油的合成方法，其特徵在於，複合催化劑循環使用至少3次。
【文檔編號】C11C3/10GK103756791SQ201310725449
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月25日 優先權日:2013年12月25日
【發明者】吳得治, 武華, 武偉, 吳其澤, 許兵兵, 張飛, 李強, 唐劍鋒 申請人:鄭州奇克生物科技有限公司