CN104928042A - 一种制备生物柴油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备生物柴油的方法。该方法，包括如下步骤：在固体超强酸与液体碱的溶液存在的条件下，超声棕榈油，超声完毕待反应体系相分离后，收集上层液体，去除所述液体碱的溶液中的溶剂，收集剩余液体，即为所述生物柴油。所述固体超强酸为ZrO/SO4 2-或TiO2/SO4 2-。所述液体碱为甲醇钠或乙醇钠。该方法解决了酸碱催化剂难分离的问题，所用设备简单，快速方便，操作简单，成本低；催化剂可重复利用，固体超强酸重复利用率可达到20次，且不用进行再生处理；反应时间比传统方法缩短一倍多；提高了生物柴油的转化率和催化剂的利用率，具有重要的应用价值。

Description

一种制备生物柴油的方法
技术领域
本发明涉及一种制备生物柴油的方法。
背景技术
柴油作为一种重要的石油产品，在各国燃料结构中占有较高的份额，已成为重要的动力燃料。随着全球经济的加快，未来对柴油的需求量会愈来愈大。而石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高，大大促进了世界各国加快柴油替代燃料的开发步伐，目前生物柴油以其优越的环保性能受到各国的重视。
目前生物柴油主要是采用化学法生产，即用动、植物油脂与低碳醇(甲醇或乙醇)在酸或碱性催化剂及一定温度、压力下进行酯交换反应，生成相应的脂肪酸酯。再经洗涤，干燥即得生物柴油。根据催化剂或反应条件的不同，通常划分为碱催化法、酸催化法、超临界反应法、生物酶催化法等。采用传统酸、碱催化法制备生物柴油，反应时间一般较长，催化剂不易于反应物分离，一般用高温蒸馏或进行中和水洗，高温蒸馏消耗能源增加成本，中和水洗易造成水体污染且催化剂不能得到重复利用。超临界条件下，甲醇具有疏水性和较低介电常数，这时油脂可完全溶入甲醇形成单相体系，无需催化剂，处理方便，反应时间1h左右；但由于高温高压的条件下对设备的要求高，能量消耗大，不利于推广。生物酶催化法具有许多优势，但是生物酶存在价格昂贵、易失活、保存困难等特点，限制了其发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备生物柴油的方法。
本发明提供的制备生物柴油的方法，包括如下步骤：
在固体超强酸与液体碱的溶液存在的条件下，超声棕榈油，超声完毕待反应体系相分离后，收集上层液体，去除所述液体碱的溶液中的溶剂，收集剩余液体，即为所述生物柴油。
上述方法中，所述固体超强酸为ZrO/SO4 2-或TiO2/SO4 2-。
所述液体碱为甲醇钠或乙醇钠。所述液体碱的溶液中的溶剂为甲醇或乙醇。
所述固体超强碱的用量为所述棕榈油质量的0.5-5％，具体为1％-3.3％；
所述液体碱的用量与所述固体超强碱的用量相同。
所述超声步骤中，温度为55-65℃，具体可为60℃；时间为20-50min，具体可为45min；超声频率为25-60KHz，具体为45KHz。
所述相分离的方法为向反应体系中加入冰醋酸或离心分离。
所述去除所述液体碱的溶液中的溶剂的方法为常压蒸馏；所述常压蒸馏步骤中，温度具体为65-70℃。
另外，相分离所得下层为重组分相，在65-70℃常压下进行蒸馏，过滤，可得到另一种重要的化工原料甘油。
本发明以棕榈油为原料，采用固体超强酸与液体碱作为催化剂在超声波的条件下进行反应的方法制备生物柴油，解决了酸或碱催化剂难分离的问题，所用设备简单，快速方便，操作简单，成本低；催化剂可重复利用，固体超强酸重复利用率可达到20次，且不用进行再生处理；反应时间比传统方法缩短一倍多；提高了生物柴油的转化率和催化剂的利用率，具有重要的应用价值。
附图说明
图1为实施例1所得产物的红外谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
下述实施例中，ZrO/SO4 2-可以反复利用达20次，不用进行再生处理不产生污染，其制备方法包括如下步骤：以氨水为沉淀剂，将ZrOC12·8H2O进行沉淀，将所得Zr(OH)4经去离子水充分洗涤至无氯离子和硝酸根离子后，于110℃烘干，再研磨成100目以上的颗粒后，用0.5mol/L的H2SO4水溶液浸渍24h，过滤，烘干，最后在马弗炉中600℃活化4-6h而得。
实施例1、
将50g棕榈油、80ml液体碱甲醇钠的甲醇溶液(其中甲醇钠的质量为0.5g)、0.5g固体超强酸ZrO/SO4 2-依次加入烧杯中，混合均匀。放入超声波仪中调整好温度为60℃，频率45KHz，时间设置为20min。超声结束后加入冰醋酸，静置2-3h后分为两相，上层黄色溶液为生物柴油和少量甲醇，在60-70℃常压条件下蒸馏脱除残余的甲醇剩下的液体即为本发明提供的生物柴油。
下层液体为甘油与固体超强酸及甲醇的混合物，可在65-70℃常压下进行蒸馏，过滤，可回收利用固体超强酸与甲醇，产生的甘油可用于医药，化妆品，食品添加剂等方面。
该实施例所得产物的结构验证结果如图1所示。由图可知，该产物结构正确，为生物柴油。经测定，该实施例所得生物柴油的的产率为98％。
实施例2、
将60g棕榈油、96ml甲醇钠的甲醇溶液(其中甲醇钠的质量为2g)、2g固体超强酸TiO2/SO4 2-依次加入烧杯中，混合均匀。放入超声波仪中调整好温度为65℃，频率45KHz，时间设置为45min。超声结束后进行离心分离，分离时间10min后分为两相，上层黄色溶液为生物柴油和少量甲醇，在60-70℃常压条件下蒸馏脱除残余的甲醇剩下的液体即为本发明提供的生物柴油。
下层液体为甘油与固体超强酸及甲醇的混合物，可在65-70℃常压下进行蒸馏，过滤，可回收利用固体超强酸与甲醇。
经测定，该实施例所得生物柴油的产率为98％。

Claims (10)

1.一种制备生物柴油的方法，包括如下步骤：
在固体超强酸与液体碱的溶液存在的条件下，超声棕榈油，超声完毕待反应体系相分离后，收集上层液体，去除所述液体碱的溶液中的溶剂，收集剩余液体，即为所述生物柴油。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述固体超强酸为ZrO/SO4 2-或TiO2/SO4 2-。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述液体碱为甲醇钠或乙醇钠。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：所述固体超强碱的用量为所述棕榈油质量的0.5-5％；
所述液体碱的用量与所述固体超强碱的用量相同。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于：所述超声步骤中，温度为55-65℃。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于：所述超声步骤中，时间为20min-50min。
7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于：所述超声步骤中，所述超声步骤中，超声频率为25-60KHz。
8.根据权利要求1-7中任一所述的方法，其特征在于：所述液体碱的溶液中的溶剂为甲醇或乙醇。
9.根据权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于：所述去除所述液体碱的溶液中的溶剂的方法为常压蒸馏；
所述常压蒸馏步骤中，温度具体为65-70℃。
10.根据权利要求1-9中任一所述的方法，其特征在于：所述相分离的方法为向反应体系中加入冰醋酸或离心分离。
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