CN103756791B - 生物柴油的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物柴油的合成方法，属于清洁能源领域。将一定量废弃油脂加入反应釜中；将甲醇与复合催化剂（离子液体与98%浓硫酸的混合物）混合均匀后迅速加入反应釜中，废弃油脂、甲醇与复合催化剂的摩尔比为：1：5-20：0.05-0.1；开启搅拌，将甲醇、复合催化剂和废弃油脂三者混合液升温至50-100℃，反应2-10h；反应结束后，静置分层，上层为生物柴油粗品，下层复合催化剂循环使用；上层生物柴油粗产品经真空蒸馏回收甲醇，再经水洗、真空蒸馏，得到纯净生物质柴油。本发明生产工艺简单，操作方便，成本低，催化剂可循环使用，符合国家可持续发展的要求。

Description

生物柴油的合成方法
技术领域
    本发明涉及清洁能源领域，具体涉及一种生物柴油的合成方法。
背景技术
生物柴油是清洁的可再生能源，它是以油料作物、油料林木果实以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品，是典型的“绿色能源”。 生物柴油具有一些优势：含硫量低，可减少约30%的二氧化硫和硫化物的排放；生物柴油具有较好的润滑性能，可以降低喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损，延长其使用寿命；生物柴油具有良好的燃料性能，而且在运输、储存、使用等方面的安全性均好于普通柴油；生物柴油是一种可再生资源，也是一种降解性较高的能源。大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。
柴油分子是由15个左右碳原子的链组成，动植物油脂分子则一般由14-18个碳原子的链组成，与柴油分子中碳原子数相近。目前生物柴油的制备方法主要有直接混合法、微乳液法、高温热裂解法、酯交换法等。直接混合法将天然油脂与柴油、溶剂或醇类混合以降低其黏度，虽工艺简单，但易出现炭化、结焦等问题；微乳液法利用乳化剂将植物油分散到低粘度溶剂中，虽能满足燃料油的要求，但易受到环境影响而出现破乳现象；高温热裂解法利用高温使植物油分子链断裂，从而形成结构简单、分子较小的碳氢化合物，但是其工艺复杂、设备庞大、成本高昂，无法达到工业化生产；酯交换法一般采用油脂与甲醇或乙醇在酸性或碱性催化剂作用下发生酯交换反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥制得生物柴油。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物柴油的合成方法，醇和油脂混合程度高，油脂转化率高；生物柴油易分离，催化剂可循环使用。
本发明通过以下技术方案实现：
（1）将一定量废弃油脂加入反应釜中；
（2）将离子液体与浓硫酸预先均匀混合制成复合催化剂，甲醇与复合催化剂混合均匀后迅速加入反应釜中，废弃油脂、甲醇与复合催化剂的摩尔比为：1：5-20：0.05-0.1；
（3）开启搅拌，将甲醇、复合催化剂和废弃油脂油脂三者混合液升温至50-100℃，反应2-10h；
（4）反应结束后，静置分层，上层为生物柴油粗品，下层复合催化剂循环使用；
（5）上层生物柴油粗产品经真空蒸馏回收甲醇，再经水洗、真空蒸馏，得到纯净生物柴油。
所述废弃油脂为泔水油、地沟油、餐饮废油或者酸败油。
所述的复合催化剂中离子液体与浓硫酸的摩尔比为0.1-10:1，离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体或N-甲基-2-吡咯烷酮基甲磺酸离子液体，浓硫酸为质量百分浓度98%的浓硫酸。
所述的复合催化剂循环使用至少3次。
所述的甲醇为无水分析纯甲醇。
所述的步骤（3）的搅拌速度为400-1000r/min。
本发明的有益效果：
1. 本发明生产工艺简单，操作方便；
2. 本发明所用油脂都是废弃油脂，成本低，复合催化剂中离子液体具有不挥发，清洁，腐蚀性低等优点，催化剂可循环使用至少3次，符合国家可持续的发展要求；
3. 醇和油脂混合程度高，反应转化率90%以上，生物柴油易分离。
具体实施方式
下面结合一些具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1
复合催化剂为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体与98%浓硫酸的均匀混合物，两者摩尔比为1:10；
（1）将一定量泔水油加入反应釜中；
（2）将甲醇与复合催化剂混合均匀后迅速加入反应釜中，油脂、甲醇与复合催化剂的摩尔比为：1：5：0.05；
（3）开启搅拌，搅拌速度为600r/min，将甲醇、复合催化剂和油脂三者混合液升温至50℃，反应2h；
（4）反应结束后，静置分层，上层为生物柴油粗品，油脂转化率为90%，下层复合催化剂循环使用3次直至转化率下降为70%；
（5）上层生物柴油粗产品经真空蒸馏回收甲醇，再经水洗、真空蒸馏，得到纯净生物柴油。
实施例2
复合催化剂为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体与98%浓硫酸的均匀混合物，两者摩尔比为1:2；
（1）将一定量地沟油加入反应釜中；
（2）将甲醇与复合催化剂混合均匀后迅速加入反应釜中，油脂、甲醇与复合催化剂的摩尔比为：1：8：0.06；
（3）开启搅拌，搅拌速度为400r/min，将甲醇、复合催化剂和油脂三者混合液升温至100℃，反应5h；
（4）反应结束后，静置分层，上层为生物柴油粗品，油脂转化率为92%，下层复合催化剂循环使用3次直至转化率下降为65%；
（5）上层生物柴油粗产品经真空蒸馏回收甲醇，再经水洗、真空蒸馏，得到纯净生物柴油。
实施例3
复合催化剂为N-甲基-2-吡咯烷酮基甲磺酸离子液体与98%浓硫酸的均匀混合物，两者摩尔比为10:1；
（1）将一定量餐饮废油加入反应釜中；
（2）将甲醇与复合催化剂混合均匀后迅速加入反应釜中，油脂、甲醇与复合催化剂的摩尔比为：1：10：0.07；
（3）开启搅拌，搅拌速度为800r/min，将甲醇、复合催化剂和油脂三者混合液升温至60℃，反应8h；
（4）反应结束后，静置分层，上层为生物柴油粗品，油脂转化率为91%，下层复合催化剂循环使用3次直至转化率下降为65%；
（5）上层生物柴油粗产品经真空蒸馏回收甲醇，再经水洗、真空蒸馏，得到纯净生物柴油。
实施例4
复合催化剂为N-甲基-2-吡咯烷酮基甲磺酸离子液体与98%浓硫酸的均匀混合物，两者摩尔比为1:5；
（1）将一定量酸败油加入反应釜中；
（2）将甲醇与复合催化剂混合均匀后迅速加入反应釜中，油脂、甲醇与复合催化剂的摩尔比为：1：12：0.1；
（3）开启搅拌，搅拌速度为1000r/min，将甲醇、复合催化剂和油脂三者混合液升温至100℃，反应10h；
（4）反应结束后，静置分层，上层为生物柴油粗品，油脂转化率为95%，下层复合催化剂循环使用3次直至转化率下降为70%；
（5）上层生物柴油粗产品经真空蒸馏回收甲醇，再经水洗、真空蒸馏，得到纯净生物柴油。
实施例5
复合催化剂为N-甲基-2-吡咯烷酮基甲磺酸离子液体与98%浓硫酸的均匀混合物，两者摩尔比为1:1；
（1）将一定量酸败油加入反应釜中；
（2）将甲醇与复合催化剂混合均匀后迅速加入反应釜中，油脂、甲醇与复合催化剂的摩尔比为：1：20：0.1；
（3）开启搅拌，搅拌速度为500r/min，将甲醇、复合催化剂和油脂三者混合液升温至80℃，反应6h；
（4）反应结束后，静置分层，上层为生物柴油粗品，油脂转化率为95%，下层复合催化剂循环使用3次直至转化率下降为70%；
（5）上层生物柴油粗产品经真空蒸馏回收甲醇，再经水洗、真空蒸馏，得到纯净生物柴油。

Claims (4)

1.一种生物柴油的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将一定量废弃油脂加入反应釜中；
（2）将离子液体与浓硫酸预先均匀混合制成复合催化剂，甲醇与复合催化剂混合均匀后迅速加入反应釜中，废弃油脂、甲醇与复合催化剂的摩尔比为：1：5-20：0.05-0.1；
（3）开启搅拌，将甲醇、复合催化剂和废弃油脂三者混合液升温至50-100℃，反应2-10h；
（4）反应结束后，静置分层，上层为生物柴油粗品，下层复合催化剂循环使用；
（5）上层生物柴油粗产品经真空蒸馏回收甲醇，再经水洗、真空蒸馏，得到纯净生物质柴油；
所述的离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体；
所述的复合催化剂中离子液体与浓硫酸的摩尔比为0.1-10:1。
2.根据权利要求1所述的生物柴油的合成方法，其特征在于，所述的浓硫酸为质量百分浓度98%的浓硫酸。
3.根据权利要求1所述的生物柴油的合成方法，其特征在于，步骤（3）的搅拌速度为400-1000r/min。
4.根据权利要求1所述的生物柴油的合成方法，其特征在于，复合催化剂循环使用至少3次。
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