CN101475825B - 酯交换制备生物柴油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的酯交换制备生物柴油的方法，是经过下列步骤制得：将油脂、甲醇、催化剂按9～15∶0.7～1.3∶0.035～0.5摩尔比，进行混合；再将得到的混合物加热到150～190℃进行反应，反应压力为0.7～1.3MPa，反应时间为20～40分钟，后蒸馏分离，制得粗甘油、甲醇和粗生物柴油；再将得到的生物柴油进行再蒸馏，温度控制在150～190℃，即制得生物柴油和副产物渣油。本发明的酯交换制备生物柴油的方法，反应转化率达到90％以上，其产品环保、润滑性能好。

Description

酯交换制备生物柴油的方法
技术领域
本发明涉及到一种生物柴油，特别是涉及到一种酯交换制备生物柴油的方法。
背景技术
生物柴油即脂肪酸甲酯，可作为石油的代用品。主要利用动、植物油或油脚作为原料制成的一种环保型的、可再生的能源与工业原料。早在19世纪末，Rudolf Diesel就曾利用花生油试验成功作为发动机燃料，并首次在1990年巴黎世界博览会上亮相。虽然由于价格原因，其应用一直非常有限。但在20世纪70年代以来，尤其是1991年以后，一方面石油价格不断上涨而石油资源日渐枯竭，全世界都面临着能源短缺的危机；另一方面，随着人类生活水平的提高、环境保护意识的增强，逐渐认识到石油作为燃料造成空气污染的严重性，尤其“光化学污染”对人体造成极大的危害，迫使人类必须寻找一种新能源、“清洁能源”来取代石油原料。
发明内容
本发明旨在于克服现有技术的不足，提供了一种酯交换制备生物柴油的方法。
本发明的酯交换制备生物柴油的方法，其特征是经过下列步骤制得：
a、将油脂、甲醇、催化剂按9～15∶0.7～1.3∶0.035～0.5摩尔比，进行混合；
b、将a步骤得到的混合物加热到150～190℃进行反应，反应压力为0.7～1.3MPa，反应时间为20～40分钟；
c、将经b步骤得到的反应物进行蒸馏分离，制得粗甘油、甲醇和粗生物柴油；
d、将经c步骤得到的生物柴油进行再蒸馏，温度控制在150～190℃，即制得生物柴油和副产物渣油。
其中，所述的油脂为动物油或植物油。
所述的催化剂为离子液体催化剂R+-(CH2)n-SO3 -离子液体，其中，R为吡啶、甲基咪唑或三乙胺；n为碳链CH2个数。
本发明的酯交换制备生物柴油的方法，具有下述优越性：
(1)具有优良的环保特性。主要表现在由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可减少约30％(有催化剂时为70％)；生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油。检测表明，与普通柴油相比，使用生物柴油可降低90％的空气毒性，降低94％的患碍率；由于生物柴油含氧量高，使其燃烧时排烟少，一氧化碳的排放与柴油相比减少约10％(有催化剂时为95％)；生物柴油的生物降解性高。
(2)具有较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷滤点达-20℃。
(3)具有较好的润滑性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低，使用寿命长。
(4)具有较好的安全性能。由于闪点高，生物柴油不属于危险品。因此，在运输、储存、使用方面的有是显而易见的。
(5)具有良好的燃料性能。十六烷值高，使其燃烧性好于柴油，燃烧残留物呈微酸性使催化剂和发动机机油的使用寿命加长。
(6)具有可再生性能。作为可再生能源，与石油储量不同其通过农业和生物科学家的努力，可供应量不会枯竭。
生物柴油的优良性能使得采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满足目前的欧洲II号标准，甚至满足随后即将在欧洲颁布实施的更加严格的欧洲III号排放标准。而且由于生物柴油燃烧时排放的二氧化碳远低于该植物生长过程中所吸收的二氧化碳，从而改善由于二氧化碳的排放而导致的全球变暖这一有害于人类的重大环境问题。因而生物柴油是一种真正的绿色柴油。
具体实施方式
实施例1
本发明的酯交换制备生物柴油的方法，是经过下列步骤制得：
a、将动物油、甲醇、催化剂按9∶0.7∶0.035摩尔比，进行混合；
b、将a步骤得到的混合物加热到150℃进行反应，反应压力为0.7MPa，反应时间为20分钟；
c、将经b步骤得到的反应物进行蒸馏分离，制得粗甘油、甲醇和粗生物柴油；
d、将经c步骤得到的生物柴油进行再蒸馏，温度控制在150℃，即制得生物柴油和副产物渣油；
所述的催化剂为离子液体催化剂R+-(CH2)n-SO3 -离子液体，其中，R为吡啶、甲基咪唑或三乙胺；n为碳链CH2个数；所述的动物油为猪油，或是牛油、或是羊油。
实施例2
本发明的酯交换制备生物柴油的方法，其特征是经过下列步骤制得：
a、将油脂、甲醇、催化剂按15∶1.3∶0.5摩尔比，进行混合；
b、将a步骤得到的混合物加热到190℃进行反应，反应压力为1.3MPa，反应时间为40分钟；
c、将经b步骤得到的反应物进行蒸馏分离，制得粗甘油、甲醇和粗生物柴油；
d、将经c步骤得到的生物柴油进行再蒸馏，温度控制在190℃，即制得生物柴油和副产物渣油；
所述的催化剂为离子液体催化剂R+-(CH2)n-SO3 -离子液体，其中，R为吡啶、甲基咪唑或三乙胺；n为碳链CH2个数。
实施例3
本发明的酯交换制备生物柴油的方法，其特征是经过下列步骤制得：
a、将植物油、甲醇、催化剂按12∶1∶0.042摩尔比，进行混合；
b、将a步骤得到的混合物加热到170℃进行反应，反应压力为1.0MPa，反应时间为30分钟；
c、将经b步骤得到的反应物进行蒸馏分离，制得粗甘油、甲醇和粗生物柴油；
d、将经c步骤得到的生物柴油进行再蒸馏，温度控制在170℃，即制得生物柴油和副产物渣油；
所述的催化剂为离子液体催化剂R+-(CH2)n-SO3 -离子液体，其中，R为吡啶、甲基咪唑或三乙胺；n为碳链CH2个数；植物油为蓖麻油，或是菜籽油，或是大豆油等。
本发明的酯交换制备生物柴油的方法具有连续式生产、稳定、高效、产品质量好的特点，反应转化率达到90％以上。反应后的油脂经过分馏得到生物柴油及粗甘油，本工艺生产生物柴油品质接近矿物柴油，其性质如下表：
Figure GSB00000836120600051
表2 生物柴油和常规柴油的性能比较
Figure GSB00000836120600061

Claims (2)

1.一种酯交换制备生物柴油的方法，其特征在于：这种酯交换制备生物柴油的方法是连续性生产的，是经过下列步骤制得：
a、将油脂、甲醇、催化剂按9-15：0.7-1.3:0.035-0.5摩尔比，进行混合，所述的催化剂为离子液体催化剂R+-（CH2）n-SO3 ˉ  离子液体，其中，R为吡啶、甲基咪唑或三乙胺，n为碳链CH2个数；
b、将a 步骤得到的混合物加热到150-190℃进行反应，反应压力为1.3MP，反应时间为20-40分钟；
c、将经b 步骤得到 的反应物进行蒸馏分离，制得粗甘油、甲醇和粗生物柴油；
d、将经c步骤得到的生物柴油进行再蒸馏，温度控制在150-190℃，即制得生物柴油和副产物渣油。
2.如权利要求1所述的酯交换制备生物柴油的方法，其特征在于：所述的油脂为动物油或植物油。
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