CN101245254A - 一种以碳基固体酸为催化剂制备生物柴油的方法 - Google Patents

一种以碳基固体酸为催化剂制备生物柴油的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101245254A
CN101245254A CNA2008100352908A CN200810035290A CN101245254A CN 101245254 A CN101245254 A CN 101245254A CN A2008100352908 A CNA2008100352908 A CN A2008100352908A CN 200810035290 A CN200810035290 A CN 200810035290A CN 101245254 A CN101245254 A CN 101245254A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon
catalyst
based solid
solid acid
mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2008100352908A
Other languages
English (en)
Inventor
杨建国
梁学正
高珊
鲍少华
王箭
权南南
张敬
何鸣元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
East China Normal University
Original Assignee
East China Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by East China Normal University filed Critical East China Normal University
Priority to CNA2008100352908A priority Critical patent/CN101245254A/zh
Publication of CN101245254A publication Critical patent/CN101245254A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Landscapes

  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Fats And Perfumes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种以碳基固体酸为催化剂制备生物柴油的方法，其生物柴油采用酯交换法制备，具体步骤是：在三颈容器中加入油脂、低碳醇、碳基固体酸催化剂进行加热回流搅拌后，将反应后的物料过滤，滤出催化剂，滤液进行分液，分出下层甘油，上层混合物加入NaHCO3溶液，洗涤至中性，以无水MgSO4干燥，减压蒸馏，得到生物柴油。本发明的优点是：产率高；催化剂便宜，催化剂用量小；反应条件温和，反应时间短；催化剂可重复使用；没有环境污染；没有皂化等副反应；对原料要求较低。

Description

一种以碳基固体酸为催化剂制备生物柴油的方法
技术领域
本发明涉及有机化学合成技术领域，具体地说是一种以碳基固体酸为催化剂制备生物柴油的方法。
背景技术
随着石油等矿物资源的日益减少以及其对地球环境影响，开发新型绿色可再生燃油资源成为目前广泛关注的问题。生物柴油是一种长链脂肪酸的单烷基酯，不含硫和芳烃，十六烷值高，并且润滑性能好，是一种优质清洁燃料。同时，生物柴油具有传统石化燃料不可比拟的优点，原料是可再生的生物质的油脂，产品本身环境友好，可生物降解，闪点高，无毒，挥发性有机物(VOC)含量低，热值高、燃烧完全，不用更换和经常清洗发动机，也是制造可生物降解的具有高附加值的精细化工产品原料。生物柴油最为重要的环保效应是以一种间接方式，通过CO2重新转变为碳氢化合物，使CO2净排放量大大降低。科学家们经研究认为，使用生物质原料能源是一种比增加森林资源(作为CO2吸收)更有作为和更有效的策略。生物柴油的生产方法主要是通过植物油或者动物脂肪与低碳醇的酯交换反应来制备。通常使用的催化剂主要有酸催化、碱催化、酶催化和超临界法。碱催化[盛梅等，高校化学工程学报，2004，18(2)：231-236]多采用均相催化剂如NaOH、KOH、甲醇钠等，存在着对原料要求严格，需要无水无酸的苛刻条件，同时存在皂化现象，产品后处理复杂等缺点。酶催化[聂开立等，生物加工过程，2005，3(1)：58-62]存在催化剂价格昂贵，容易失活，反应时间长等缺点。用超临界非催化法存在反应温度与压力超过甲醇的临界温度与临界压力，生产工艺对设备要求高。酸催化法[Ono，Y.J.Catal，2003，216(1-2)：406]具有反应活性高，对原料要求小，可以是高酸值或者含水的原料油，而且没有皂化等副反应的发生。但传统多使用硫酸等液体酸为催化剂，存在设备腐蚀严重，催化剂分离困难，且无法重复使用等缺点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种以碳基固体酸为催化剂制备生物柴油的方法，其催化剂的制备简便易行，制备生物柴油产率高，催化剂用量小并且可重复使用。
实现本发明目的的具体技术方案是：
一种以碳基固体酸为催化剂制备生物柴油的方法，其生物柴油采用酯交换法制备，具体步骤是：在备有电磁搅拌、温度计、回流冷凝管的三颈容器中加入油脂、低碳醇、碳基固体酸催化剂进行加热回流搅拌1～10h；加热温度控制在50～110℃；将反应后的物料过滤，滤出催化剂及滤液，滤液进行分液，分出下层甘油，上层混合物中加入质量分数为5～10％的NaHCO3溶液，其加入量为上层混合物质量的2～6倍，洗涤至中性，再用分液漏斗分出上层有机相，将有机相以无水MgSO4干燥，过滤除去干燥剂，减压蒸馏，得到近浅黄色透明产品即为生物柴油。
所述加入油脂、低碳醇、催化剂的质量比为1∶0.1～0.5∶0.04～0.1。
所述油脂为植物油脂、动物脂肪或生产过程中的废油、地沟油。
所述低碳醇为甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。
所述碳基固体酸催化剂，是将稠环芳烃或其混合物与浓硫酸或者发烟硫酸在加热下反应，减压将硫酸蒸除，水洗、干燥后而得；具体作法是：将稠环芳烃或其混合物与浓硫酸或者发烟硫酸混合，在180～280℃下搅拌反应4～24h后，减压蒸去硫酸，用80℃热水洗涤，置于100℃烘箱中干燥6～12h，即得；其中：稠环芳烃或其混合物为萘、甲基萘、蒽、菲、焦油、碳九馏分或沥青；浓硫酸的浓度大于96％；其两者的质量比为5～20∶100。
本发明反应结束后，滤出的催化剂可重复使用，活性基本保持不变，反应产率仍可达93％以上。
本发明生物柴油合成的反应通式如下所示：
Figure S2008100352908D00031
与背景技术相比，本发明催化剂的优点是：具有制备过程简单，能耗少等；催化剂制备生物柴油具有的优点是：产率高；催化剂用量小，反应条件温和，反应时间短，催化剂可重复使用，没有环境污染，对原料要求较低，不需经过处理；无皂化等副反应。
具体实施方式
以下将通过具体的实施例对本发明做进一步的阐述：
实施例1
第1步碳基固体酸的制备
将10g萘与100g浓硫酸混合，在200℃下搅拌反应14h后，减压蒸去硫酸，用80℃热水洗涤，置于100℃烘箱中干燥10h，即得。
第2步酯交换反应
在备有电磁搅拌，温度计，回流冷凝管的100mL三颈瓶中加入5g菜籽油、1.2g甲醇、0.1g碳基固体酸催化剂进行加热回流搅拌8h；加热温度至90℃。
第3步催化剂的分离及产物的纯化
将三颈瓶中的物料过滤，滤出的催化剂可直接用于下次反应，滤液进行分液分出下层甘油，上层混合物中加入质量分数为5～10％的NaHCO3溶液80ml洗涤至中性，以除去未反应的游离脂肪酸，然后用分液漏斗分出上层有机相，有机相以无水MgSO4干燥，过滤除去干燥剂，减压蒸馏，得到近浅黄色透明的产品即为生物柴油。收率为96.2％。
实施例2-6
除以下不同外，其余与实施例1相同，在合成催化剂过程中，萘按表1用量。
表1
实施例7-15
除以下不同外，其余与实施例1相同，分别采用表2所示的稠环芳烃或其混合物。
表2
Figure S2008100352908D00042
Figure S2008100352908D00051
实施例16-20
除以下不同外，其余与实施例1相同，分别采用表3所示的生物油脂。
表3
Figure S2008100352908D00052
实施例21-25
除以下不同外，其余与实施例1相同，分别采用表4所示的低碳醇。
表4
Figure S2008100352908D00053
Figure S2008100352908D00061
实施例26-30
除以下不同外，其余与实施例1相同，催化剂重复循环使用对反应的影响结果见表5。
表5
Figure S2008100352908D00062

Claims (1)

1、一种以碳基固体酸为催化剂制备生物柴油的方法，其特征在于：生物柴油采用酯交换法制备，具体步骤是：在备有电磁搅拌、温度计、回流冷凝管的三颈容器中加入油脂、低碳醇、碳基固体酸催化剂进行加热回流搅拌1～10h；加热温度控制在50～110℃；将反应后的物料过滤，滤出催化剂及滤液，滤液进行分液，分出下层甘油，上层混合物中加入质量分数为5～10％的NaHCO3溶液，其加入量为上层混合物质量的2～6倍，洗涤至中性，再用分液漏斗分出上层有机相，将有机相以无水MgSO4干燥，过滤除去干燥剂，减压蒸馏，得到近浅黄色透明产品即为生物柴油；
所述加入油脂、低碳醇、碳基固体酸催化剂的质量比为1∶0.1～0.5∶0.04～0.1；
所述油脂为植物油脂、动物脂肪或生产过程中的废油、地沟油；
所述低碳醇为甲醇、乙醇、丙醇或丁醇；
所述碳基固体酸催化剂是：将稠环芳烃或其混合物与浓硫酸或者发烟硫酸在加热下反应，减压将硫酸蒸除，水洗、干燥后而得；具体作法是：将稠环芳烃或其混合物与浓硫酸或者发烟硫酸混合，在180～280℃下搅拌反应4～24h后，减压蒸去硫酸，用80℃热水洗涤，置于100℃烘箱中干燥6～12h，即得；其中：稠环芳烃或其混合物为萘、甲基萘、蒽、菲、焦油、碳九馏分或沥青；浓硫酸的浓度大于96％；其两者的质量比为5～20∶100。
CNA2008100352908A 2008-03-28 2008-03-28 一种以碳基固体酸为催化剂制备生物柴油的方法 Pending CN101245254A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2008100352908A CN101245254A (zh) 2008-03-28 2008-03-28 一种以碳基固体酸为催化剂制备生物柴油的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2008100352908A CN101245254A (zh) 2008-03-28 2008-03-28 一种以碳基固体酸为催化剂制备生物柴油的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101245254A true CN101245254A (zh) 2008-08-20

Family

ID=39945941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2008100352908A Pending CN101245254A (zh) 2008-03-28 2008-03-28 一种以碳基固体酸为催化剂制备生物柴油的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101245254A (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101787303A (zh) * 2010-03-12 2010-07-28 江苏卡特新能源有限公司 酸化油制备烷烃的方法
CN102618391A (zh) * 2012-03-27 2012-08-01 绍兴文理学院 一种复合固体酸催化废弃油脂合成生物柴油的方法
CN102618335A (zh) * 2012-03-27 2012-08-01 绍兴文理学院 一种以废弃油脂合成生物柴油的方法
CN102618392A (zh) * 2012-03-27 2012-08-01 绍兴文理学院 一种树脂基固体酸催化废弃油脂合成生物柴油的方法
CN102698796A (zh) * 2012-06-04 2012-10-03 昆明理工大学 一种蜂窝体碳基固体酸催化剂的制备方法
CN102716767A (zh) * 2012-07-04 2012-10-10 太原理工大学 一种高酸量碳基固体酸的制备方法
RU2480404C2 (ru) * 2011-05-03 2013-04-27 Александр Алексеевич Козеев Водорастворимый нанокластер углерода, способ его получения и его применения
CN103385240A (zh) * 2013-07-18 2013-11-13 南通大学 生物柴油制备的60%丁草胺乳油及其制备方法
CN104293370A (zh) * 2014-11-10 2015-01-21 华玉叶 一种制备烷烃的方法
JP2015174076A (ja) * 2014-03-18 2015-10-05 コスモ石油株式会社 固体酸触媒及びその製造方法
TWI507519B (zh) * 2013-09-26 2015-11-11 Univ Tatung 以甘油與叔丁醇或異丁烯同時合成汽油辛烷値增進劑與柴油燃料的製程
CN114192186A (zh) * 2020-09-02 2022-03-18 中国人民大学 一种碳基催化剂材料及其制备方法与应用

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101787303B (zh) * 2010-03-12 2012-09-26 江苏卡特新能源有限公司 酸化油制备烷烃的方法
CN101787303A (zh) * 2010-03-12 2010-07-28 江苏卡特新能源有限公司 酸化油制备烷烃的方法
RU2480404C2 (ru) * 2011-05-03 2013-04-27 Александр Алексеевич Козеев Водорастворимый нанокластер углерода, способ его получения и его применения
CN102618391B (zh) * 2012-03-27 2013-10-23 绍兴文理学院 一种复合固体酸催化废弃油脂合成生物柴油的方法
CN102618392A (zh) * 2012-03-27 2012-08-01 绍兴文理学院 一种树脂基固体酸催化废弃油脂合成生物柴油的方法
CN102618335A (zh) * 2012-03-27 2012-08-01 绍兴文理学院 一种以废弃油脂合成生物柴油的方法
CN102618391A (zh) * 2012-03-27 2012-08-01 绍兴文理学院 一种复合固体酸催化废弃油脂合成生物柴油的方法
CN102698796A (zh) * 2012-06-04 2012-10-03 昆明理工大学 一种蜂窝体碳基固体酸催化剂的制备方法
CN102698796B (zh) * 2012-06-04 2014-10-01 昆明理工大学 一种蜂窝体碳基固体酸催化剂的制备方法
CN102716767B (zh) * 2012-07-04 2014-06-04 太原理工大学 一种高酸量碳基固体酸的制备方法
CN102716767A (zh) * 2012-07-04 2012-10-10 太原理工大学 一种高酸量碳基固体酸的制备方法
CN103385240A (zh) * 2013-07-18 2013-11-13 南通大学 生物柴油制备的60%丁草胺乳油及其制备方法
TWI507519B (zh) * 2013-09-26 2015-11-11 Univ Tatung 以甘油與叔丁醇或異丁烯同時合成汽油辛烷値增進劑與柴油燃料的製程
JP2015174076A (ja) * 2014-03-18 2015-10-05 コスモ石油株式会社 固体酸触媒及びその製造方法
CN104293370A (zh) * 2014-11-10 2015-01-21 华玉叶 一种制备烷烃的方法
CN104293370B (zh) * 2014-11-10 2016-03-30 华玉叶 一种制备烷烃的方法
CN114192186A (zh) * 2020-09-02 2022-03-18 中国人民大学 一种碳基催化剂材料及其制备方法与应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101245254A (zh) 一种以碳基固体酸为催化剂制备生物柴油的方法
Kamel et al. Smart utilization of jatropha (Jatropha curcas Linnaeus) seeds for biodiesel production: Optimization and mechanism
Chen et al. Preparation of solid acid catalyst from glucose–starch mixture for biodiesel production
Lu et al. Production of biodiesel from Jatropha curcas L. oil
Corro et al. Two-step biodiesel production from Jatropha curcas crude oil using SiO2· HF solid catalyst for FFA esterification step
Ezebor et al. Esterification of oily-FFA and transesterification of high FFA waste oils using novel palm trunk and bagasse-derived catalysts
CN101249449A (zh) 新型固体碱催化剂及其在生物柴油合成中的应用
CN102628008B (zh) 一种聚合型离子液体催化废弃油脂合成生物柴油的方法
Hassani et al. A two-step catalytic production of biodiesel from waste cooking oil
Huang et al. Lignin-derived layered 3D biochar with controllable acidity for enhanced catalytic upgrading of Jatropha oil to biodiesel
CN101249431A (zh) 一种新型固体碱催化剂及其在生物柴油合成中的应用
Corro et al. Biodiesel from Jatropha curcas oil using Zn for esterification step and solar radiation as energy source
CN104232141A (zh) 一种地沟油、酸化油、废动植物油脂制备生物柴油的方法
CN1810931A (zh) 微波法制备生物柴油的方法
CN102618391B (zh) 一种复合固体酸催化废弃油脂合成生物柴油的方法
CN100523131C (zh) 用废油制备生物柴油的酯化反应工艺
CN1912057A (zh) 用非食用木本油脂和废弃食用油经酯化酯交换制备生物柴油的方法
CN101249454A (zh) 固体碱催化剂及其在制备生物柴油中的应用
CN101250422A (zh) 以缩合多核芳香树脂碳基固体酸为催化剂合成生物柴油的方法
CN101249450A (zh) 一种固体碱催化剂及其在生物柴油合成中的应用
CN101148599B (zh) 一种利用高酸值废弃动植物油脂制备生物柴油的方法
CN101225324B (zh) 一种低酸催化油脂或脂肪酸一步制备生物柴油的方法
CN101289628A (zh) 一种用混合脂肪酸生产生物柴油的方法
CN102618335A (zh) 一种以废弃油脂合成生物柴油的方法
CN101250105B (zh) 以对甲苯磺酸甲醛缩合物为催化剂合成生物柴油的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20080820