一種異構脂肪酸甲酯生物柴油的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種異構脂肪酸甲酯生物柴油的制備方法，其特征是：以脂肪酸甲酯生物柴油為原料與氣體烷烴在酸負載催化劑上，經(jīng)烷基化工藝制得異構脂肪酸甲酯生物柴油，其中：酸負載催化劑用量為脂肪酸甲酯的2-10wt%，氣體烷烴與脂肪酸甲酯中的不飽和脂肪酸甲酯的摩爾比為10-40:1，壓力控制范圍為6-8MPa，溫度為90-130℃，反應時間2-4h。其優(yōu)點是：本發(fā)明制備的產(chǎn)品具有低凝、優(yōu)異的氧化和水解安定性，凝點比反應前降低10-30℃，氧化安定性提高一倍以上；本發(fā)明制備的產(chǎn)品彌補了現(xiàn)有生物柴油的缺陷，產(chǎn)品性能超過商業(yè)化產(chǎn)品和目前研究的其它替代能源，可成為一種安全及可再生的高端合成柴油產(chǎn)品。
【專利說明】一種異構脂肪酸甲酯生物柴油的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于可再生能源利用領域，特別涉及一種異構脂肪酸甲酯生物柴油的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著日益嚴重的全球性能源短缺及環(huán)境惡化等問題，控制汽車尾氣排放，保護人類賴以生存的自然環(huán)境成為目前人類急需解決的問題。從環(huán)境保護和資源戰(zhàn)略的角度出發(fā)，世界各國的能源研究人員都在積極探索發(fā)展替代燃料和可再生能源，生物柴油就是其中之一，其以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動物油脂、餐飲垃圾油等為原料油制成，是一種可再生能源，潤滑性、安全性、燃燒性能好，可生物降解，使用后硫化物排放量大大減少，具有良好的安全性及經(jīng)濟價值。
[0003]生物柴油的制備方法主要有酯交換法、直接混合法、微乳化法、高溫熱裂解法等，工業(yè)生產(chǎn)以酯交換法為主，包括酸催化、堿催化、酶催化等。目前，技術發(fā)展方向主要是選擇高效、環(huán)保型催化材料等，以及基于無催化劑的超臨界生產(chǎn)工藝的運用，在產(chǎn)品技術上更趨向于具備高十六烷值、低硫含量、低冷濾點的高性能生物柴油開發(fā)。
[0004]目前，利用油脂生產(chǎn)脂肪酸甲酯技術已相對成熟，生物柴油產(chǎn)品也在車用、機械等領域得到的一定的應用。一般來說，生物柴油是C15-C19的脂肪酸甲酯，純生物柴油(B100)相對石化柴油來說，運動粘性大、產(chǎn)生的熱值小、冷凝點高(一般在0°C或更高)，所以在作為燃料的使用上一般選擇與一定比例的石化柴油摻混使用。不同的原料對生物柴油最終產(chǎn)品的性能也存在一定 的影響，如果選用的原料飽和脂肪酸含量高(如牛、羊等動物油脂)，那么生產(chǎn)出的生物柴油其凝點必然高，導致低溫結晶和凝膠化，使得該類生物柴油不能在北方寒區(qū)及嚴寒區(qū)使用。如果選用的原料不飽和脂肪酸含量高(如大豆油、葵花油等植物油脂)，生產(chǎn)出的生物柴油雖降低了凝點，最低可達-10°C，但因其含有大量的不飽和鍵，使得該類生物柴油水解和氧化安定性差，存在對設備腐蝕的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對已有生物柴油的缺陷，以及根據(jù)柴油低溫流動性主要受生物柴油中飽和脂肪酸甲酯支鏈程度、含量及組成分步影響，提供一種異構脂肪酸甲酯生物柴油的制備方法，生產(chǎn)出的產(chǎn)品具有凝點低，氧化及水解安定性好的特點。
[0006]本發(fā)明的技術方案如下:
以脂肪酸甲酯生物柴油為原料與氣體烷烴在酸負載催化劑上，經(jīng)烷基化工藝制得異構脂肪酸甲酯生物柴油，其中:酸負載催化劑用量為脂肪酸甲酯的2-10wt%，氣體烷烴與脂肪酸甲酯中的不飽和脂肪酸甲酯的摩爾比為10-40:1，壓力控制范圍為6-8MPa，溫度為90-130°C，反應時間 2-4h。
[0007]所述氣體烷烴為甲烷、乙烷、丙烷或丁烷氣體中的一種；
酸負載催化劑的制備方法是:將BF3或磷酸溶液與磷鎢酸或硅鎢酸在60-80°C混合，BF3或磷酸溶液與磷鎢酸或硅鎢酸的摩爾比為1:0.1-0.5 ;將混合溶液浸潰到載體上制成負載催化劑前驅(qū)體，浸潰時間12_48h，其中載體所占質(zhì)量百分比為80-90%。120°C干燥6-12h，450°C焙燒3-6h，制得本發(fā)明所用酸負載催化劑。
[0008]所述載體是三氧化二鋁、硅藻土、二氧化硅中的一種。
[0009]本發(fā)明方法制得的異構脂肪酸甲酯，凝點比反應前降低10_30°C，氧化安定性提高
一倍以上。
[0010]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
本發(fā)明結合原子經(jīng)濟、性能提升等因素，開發(fā)以脂肪酸甲酯和甲烷生產(chǎn)異構脂肪酸甲酯，除原子量提高，產(chǎn)品還具有低凝、優(yōu)異的氧化和水解安定性。
[0011]另外，隨著近年來化石資源的不斷枯竭，人們對新能源及新材料的探索也更加積極和深入。本發(fā)明制備的產(chǎn)品彌補了現(xiàn)有生物柴油的缺陷，產(chǎn)品性能超過商業(yè)化產(chǎn)品和目前研究的其它替代能源，可成為一種安全及可再生的高端合成柴油產(chǎn)品。
【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明以棉籽油、大豆油、菜籽油生產(chǎn)的三類生物柴油為例作為原料，其凝點分別為:棉籽油生物柴油為10°c、大豆油生物柴油為-2°c、菜籽油生物柴油為-15°c。
[0013]以上三類生物柴油脂肪酸甲酯組成見表1:
表1棉籽油、大豆油、菜籽油三類生物柴油脂肪酸甲酯組成
【權利要求】
1.一種異構脂肪酸甲酯生物柴油的制備方法，其特征是:以脂肪酸甲酯生物柴油為原料與氣體烷烴在酸負載催化劑上，經(jīng)烷基化工藝制得異構脂肪酸甲酯生物柴油，其中:酸負載催化劑用量為脂肪酸甲酯的2-10wt%，氣體烷烴與脂肪酸甲酯中的不飽和脂肪酸甲酯的摩爾比為10-40:1，壓力控制范圍為6-8MPa，溫度為90-130°C，反應時間2_4h。
2.根據(jù)權利要求1所述的異構脂肪酸甲酯生物柴油的制備方法，其特征是:所述氣體烷烴為甲烷、乙烷、丙烷或丁烷氣體中的一種。
3.根據(jù)權利要求1所述的異構脂肪酸甲酯生物柴油的制備方法，其特征是:酸負載催化劑的制備方法是:將BF3或磷酸溶液與磷鎢酸或硅鎢酸在60-80°C混合，BF3或磷酸溶液與磷鎢酸或硅鎢酸的摩爾比為1:0.1-0.5 ;將混合溶液浸潰到載體上制成負載催化劑前驅(qū)體，浸潰時間12_48h，其中載體所占質(zhì)量百分比為80-90%，120°C干燥6-12h，450°C焙燒3-6h。
4.根據(jù)權利要求3所述的異構脂肪酸甲酯生物柴油的制備方法，其特征是:所述載體是三氧化二鋁、硅 藻土、二氧化硅中的一種。
【文檔編號】C07C67/347GK103740414SQ201310730296
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權日:2013年12月26日
【發(fā)明者】頡二旺, 張維 申請人:內(nèi)蒙古金地生物質(zhì)有限公司