專利名稱：一種基于離子液體制備生物柴油的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于綠色可再生能源技術領域，具體涉及一種基于離子液體制備生物柴油的方法。
背景技術：
隨著石油資源的日益枯竭和人類環(huán)保意識的提高，人們越來越關注石油燃料的替代品。生物柴油是由動植物油脂(或/和脂肪酸)與短鏈醇通過酯交換(或/和酯化)反應生成的脂肪酸酯類物質(zhì)，是一種新型無污染的可再生能源，其燃燒性能可以與傳統(tǒng)的石化柴油媲美，但燃燒后發(fā)動機排放出的尾氣中有害物質(zhì)比石化柴油降低50%左右，是替代石化柴油的理想燃料之一。生物柴油的生產(chǎn)主要是通過將動植物油脂(甘油酯)與短鏈醇(甲醇、乙醇等)在催化劑作用下發(fā)生酯交換反應制得，也可以通過將脂肪酸與短鏈醇(甲醇、乙醇等)在催化劑作用下發(fā)生酯化反應制得。根據(jù)所使用催化劑的不同，生物柴油的生產(chǎn)方法主要有酶法和化學法兩種。酶法中短鏈醇極易導致酶失活，且反應生成的副產(chǎn)物甘油易附著在酶的表面，使反應難于進行。傳統(tǒng)的化學法通常采用強酸(硫酸)或強堿(氫氧化鈉、氫氧化鉀) 作催化劑，其反應條件溫和，反應速度快，但催化劑具有腐蝕性，且反應結(jié)束后需對催化劑進行中和，催化劑不能循環(huán)使用且有污水排出，需進行污水處理，使得生產(chǎn)成本增加。雖然采用非均相固體酸或堿催化劑可克服以上不足，但非均相催化劑存在活性低、反應速度慢、 催化劑易失活需反復再生且再生成本高等缺點。因此，開發(fā)對環(huán)境友好的綠色、快速合成新工藝已成為當務之急。離子液體作為一種新型的環(huán)境友好的溶劑和液體酸催化劑，具有其它有機、無機溶劑和傳統(tǒng)催化劑所不具備的優(yōu)點它同時擁有液體酸的高密度反應活性、流動性和固體酸的不揮發(fā)性；酸性可以超過固體超強酸，且酸性可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)；催化劑與產(chǎn)物分離容易，對環(huán)境友好；液程范圍寬，可達300-40(TC ;具有不可燃性；種類繁多，其物理化學性質(zhì)在很大程度上取決于組成離子液體的陰陽離子的種類，是真正意義上可設計的綠色溶劑和催化劑。因此，開發(fā)活性高、催化性能穩(wěn)定、產(chǎn)物容易分離的離子液體催化制備生物柴油綠色工藝已引起極大的關注，目前申請的中國發(fā)明專利已有十多項。張鎖江等在中國發(fā)明專利ZL200510082972. O中公開了一種“基于離子液體的生物柴油合成方法”，該方法以咪唑型離子液體或該類離子液體與普通酸性或堿性催化劑形成復合催化劑，通過酯交換反應合成生物柴油。離子液體的陰離子包括肥04_、0!1_和H2PO4' 普通堿性催化劑包括NaOH、Na2CO3^ K2CO3> Na2O, K2O, RONa, R0K,酸性催化劑包括H2S0權(quán)利要求
1.一種基于離子液體制備生物柴油的方法，其特征在于以動植物油脂和甲醇為原料，以磺酸基功能化苯磺酸季銨鹽離子液體作為催化劑和增溶劑，通過酯交換/酯化反應合成生物柴油。
2.如權(quán)利要求I所述的一種基于離子液體制備生物柴油的方法，其特征在于離子液體能催化甘油酯與甲醇進行酯交換反應，也能同時催化脂肪酸與甲醇進行酯化反應而生成生物柴油。
3.如權(quán)利要求I所述的一種基于離子液體制備生物柴油的方法，其特征在于甘油酯與甲醇的酯交換反應和脂肪酸與甲醇的酯化反應可在同一個反應器中進行。
4.如權(quán)利要求I所述的一種基于離子液體制備生物柴油的方法，其特征在于所述磺酸基功能化苯磺酸季銨鹽離子液體的結(jié)構(gòu)為A+B—，所述磺酸基功能化苯磺酸季銨鹽離子液體的結(jié)構(gòu)為A+B—，
5.如權(quán)利要求I所述的一種基于離子液體制備生物柴油的方法，其特征在于所述的動植物油脂包括大豆油、菜籽油、花生油、玉米油、蓖麻油、棕櫚油、橄欖油、棉籽油、茶籽油、 豬油、牛油、魚油、藻類油脂和餐飲業(yè)廢棄油脂等。
6.如權(quán)利要求I所述的一種基于離子液體制備生物柴油的方法，其特征在于所述的動植物油脂與甲醇的摩爾比比為I : 9-15，磺酸基功能化苯磺酸季銨鹽離子液體的加入量為原料油脂摩爾量的O. 06-0. 15。
7.如權(quán)利要求I所述的一種基于離子液體制備生物柴油的方法，其特征在于所述的酯交換/酯化反應溫度為60-140°C，反應時間為2-24小時。
8.如權(quán)利要求I所述的一種基于離子液體制備生物柴油的方法，其特征在于反應結(jié)束后，靜置分層，上層是生物柴油相，下層含有甘油、甲醇和離子液體，經(jīng)減壓蒸餾分別分出甲醇和甘油后，離子液體可重復使用。其中R代表碳原子數(shù)為2-8的烷基；
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于離子液體制備生物柴油的方法，其特征在于以動植物油脂和甲醇為原料，以磺酸基功能化苯磺酸季銨鹽離子液體作為催化劑和增溶劑，本發(fā)明的催化劑可同時催化酯交換和酯化反應，可在同一個反應器中同時進行酯交換和酯化反應合成生物柴油。本發(fā)明具有工藝簡單、反應速度快、轉(zhuǎn)化率高、催化劑可重復使用、腐蝕性低、綠色環(huán)保的特點，有較好的工業(yè)化應用前景。
文檔編號C11C3/04GK102586031SQ201210047280
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
發(fā)明者付宏權(quán), 凌杰, 張曉玲, 李留, 林文俊, 林金清, 金春英 申請人:華僑大學