CN105112170A - 一种磺酸型磷钨酸离子液体催化制备生物柴油的方法 - Google Patents

一种磺酸型磷钨酸离子液体催化制备生物柴油的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105112170A
CN105112170A CN201510594020.0A CN201510594020A CN105112170A CN 105112170 A CN105112170 A CN 105112170A CN 201510594020 A CN201510594020 A CN 201510594020A CN 105112170 A CN105112170 A CN 105112170A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ionic liquid
biofuel
sulfonic acid
morpholine
sulfopropyl
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
CN201510594020.0A
Other languages
English (en)
Inventor
王璐璐
王吉林
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.)
Liaoning Shihua University
Original Assignee
Liaoning Shihua 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 Liaoning Shihua University filed Critical Liaoning Shihua University
Priority to CN201510594020.0A priority Critical patent/CN105112170A/zh
Publication of CN105112170A publication Critical patent/CN105112170A/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

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明属于离子液体催化制备生物柴油技术领域，具体涉及一种磺酸型磷钨酸离子液体催化制备生物柴油的方法，其以生物油脂和甲醇为原料，以磺酸型磷钨酸离子液体作为催化剂，通过酯交换反应制备生物柴油。生物油脂和甲醇的摩尔比为1:5～14，离子液体占生物油脂质量的1～8％，反应温度为50～65℃，反应时间为2～8h。本发明具有如下优点：(1)离子液体制备过程简单，价格相对低廉；(2)催化剂活性高，用量少，反应条件温和，反应时间短；(3)离子液体性能稳定，可重复使用，分离工艺简单，后处理成本低，无污染，不腐蚀设备，环境友好，可望成为极具竞争力的清洁工艺路线。

Description

一种磺酸型磷钨酸离子液体催化制备生物柴油的方法
技术领域
本发明涉及一种具有磺酸型的磷钨酸离子液体催化制备生物柴油的方法，属于绿色环保新能源生产技术领域。
背景技术
随着化石能源的短缺、石油价格的上升及汽车尾气排放引起的环境污染日益严重，人们迫切需要寻找新型的替代能源。其中，生物柴油因为其具有可再生性和低排放性而引起人们的关注。生物柴油是以油料植物、动物油脂和废弃食用油等为原料通过酯交换反应得到的脂肪酸甲酯燃料。通常采用多相无机酸和碱作为酯交换反应的催化剂。浓硫酸等无机酸尽管具有价格优势、产物收率高、但存在严重设备腐蚀、产物后处理过程复杂和废水污染环境等问题。无机碱催化剂可能会造成皂化反应。多相固体酸碱催化剂具有较强的催化活性和重复使用性，但反应时间长、催化剂容易失活。生物酶催化剂由于其环境友好受到了众多关注。然而，酶的价格高、反应时间长、反应产率低。超临界甲醇法制备生物柴油具有反应速率快且原料转化率高的优点，但酯交换反应需要在高温高压下进行，对设备要求高且能耗较大。
离子液体是近年来备受关注的绿色溶剂和催化剂，具有饱和蒸汽压低，良好的热稳定性以及可设计出不同的结构等特点。近年来，离子液体从耐水体系向功能化体系发展，即根据应用需求，设计合成具有特定功能的离子液体。如为了提高离子液体的酸性，设计合成磺酸功能化的离子液体。但现有离子液体仍然存在用量大，而且与产物分离困难等缺点。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种磺酸型磷钨酸离子液体催化制备生物柴油的方法，通过该方法合成生物柴油具有催化活性高，工艺简单，催化剂热稳定性好，容易回收以及可多次重复使用等优点。
本发明是这样实现的：
步骤1、制备磺酸型磷钨酸离子液体
(1)中间体的制备：将1,3-丙烷磺内酯溶于丙酮中，1,3-丙烷磺内酯与丙酮的质量比为1:5，在冰浴条件下用滴液漏斗向反应器中边搅拌边逐滴加入吗啡啉，反应1-5h后生成的白色固体用溶剂丙酮洗涤3次，干燥后得到中间体1-(3-磺丙基)吗啡啉；
(2)离子液体的制备：将中间体1-(3-磺丙基)吗啡啉加入磷钨酸水溶液中，1-(3-磺丙基)吗啡啉与磷钨酸的摩尔比为3:1，常温反应10～24h，将所得产物经减压蒸馏除去水，剩余固体放入真空干燥箱中干燥至恒重，即得到最终产物1-(3-磺丙基)吗啡啉磷钨酸盐；
步骤2、制备生物柴油
将原料油脂和甲醇按摩尔比1:5～14的配比加入带有回流冷凝装置的三口烧瓶中，再加入质量为油脂质量的1～8％的上述1-(3-磺丙基)吗啡啉磷钨酸盐形成的磺酸型磷钨酸离子液体；在反应温度50～65℃，常压下反应2～8h，反应结束后将混合物转入分液漏斗中，静置分层，分液，上层主要为生物柴油，将生物柴油水洗，干燥至恒重，然后通过气相色谱分析其组成并计算生物柴油收率。
所述磺酸型磷钨酸离子液体具有如下结构：
所述的油脂为脂肪酸甘油酯的植物油中的任何一种。
所述的磺酸型磷钨酸离子液体在制备生物柴油中的应用。
本发明的优点在于：
(1)离子液体制备过程简单，价格相对低廉；
(2)催化剂活性高，用量少，反应条件温和，反应时间短；
(3)离子液体性能稳定，可重复使用，分离工艺简单，后处理成本低，无污染，不腐蚀设备，环境友好，可望成为极具竞争力的清洁工艺路线。
杂多酸盐由于其在反应过程中是多相催化反应，使其回收和催化剂再生变得非常容易。结合离子液体和杂多酸的优点，将杂多酸的阴离子与离子液体的基团结合，可以得到一种新型的有机-无机杂化材料。通过特定的带有酸性功能化的阳离子与具有Keggin结构的杂多酸阴离子作用，不仅可以调节杂多酸的催化性能，而且克服了昂贵的杂多酸均相催化剂回收困难、易流失造成的环境污染以及不利于工业化生产应用等问题。因而设计合成出高催化活性的磺酸功能化杂多酸离子液体，并将其应用于酯交换反应制备生物柴油具有一定的工业应用前景。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
图1是本发明实施例1制备的离子液体的红外光谱图；
图2是本发明实施例1制备的离子液体的TGA曲线；
图3是本发明实施例1制备的离子液体的XRD图；
图4-1、图4-2、图4-3及图4-4是本发明实施例1制备的离子液体作为催化剂制备生物柴油的工艺条件考察示意图。
具体实施方式
实施例1
将1,3-丙烷磺内酯溶于丙酮中，1,3-丙烷磺内酯与丙酮的质量比为1:5，在冰浴条件下用滴液漏斗向反应器中边搅拌边逐滴加入吗啡啉，反应1h后生成的白色固体用溶剂丙酮洗涤3次，干燥后得到中间体1-(3-磺丙基)吗啡啉。将中间体1-(3-磺丙基)吗啡啉加入磷钨酸水溶液中，1-(3-磺丙基)吗啡啉与磷钨酸的摩尔比为3:1，常温反应24h，将所得产物经减压蒸馏除去水，剩余固体放入真空干燥箱中干燥至恒重，即得到最终产物1-(3-磺丙基)吗啡啉磷钨酸盐。
将大豆油和甲醇按照摩尔比1:14的比例加入带有回流冷凝装置的三口烧瓶中，再加入质量为大豆油质量的5％的磺酸型磷钨酸离子液体。在反应温度65℃，常压下反应8h。反应结束后将混合物转入分液漏斗中，静置分层，分液。上层主要为生物柴油，将生物柴油水洗，干燥至恒重，然后通过气相色谱分析其组成并计算生物柴油收率为96.4％。
实施例2
将吗啡啉和1,3-丙烷磺内酯在冰浴条件下反应5h后生成白色固体，然后用丙酮洗涤，干燥后得到中间体1-(3-磺丙基)吗啡啉。将中间体1-(3-磺丙基)吗啡啉加入磷钨酸水溶液中，1-(3-磺丙基)吗啡啉与磷钨酸的摩尔比为3:1，常温反应10h，将所得产物经减压蒸馏除去水，剩余固体放入真空干燥箱中干燥至恒重，即得到最终产物1-(3-磺丙基)吗啡啉磷钨酸。
将蓖麻油和甲醇按照摩尔比为1:14的比例加入带有回流冷凝装置的三口烧瓶中，再加入质量为蓖麻油质量的5％的磷钨酸离子液体。在反应温度50℃，常压下反应8h。反应结束后将混合物转入分液漏斗中，静置分层，分液。上层主要为生物柴油，将生物柴油水洗，干燥至恒重，然后通过气相色谱分析其组成并计算生物柴油收率为86.7％。
实施例3
将吗啡啉和1,3-丙烷磺内酯在冰浴条件下反应1h后生成白色固体，然后用丙酮洗涤，干燥后得到中间体1-(3-磺丙基)吗啡啉。将中间体1-(3-磺丙基)吗啡啉加入磷钨酸水溶液中，1-(3-磺丙基)吗啡啉与磷钨酸的摩尔比为3:1，常温反应24h，将所得产物经减压蒸馏除去水，剩余固体放入真空干燥箱中干燥至恒重，即得到最终产物1-(3-磺丙基)吗啡啉磷钨酸。
将菜籽油和甲醇按照摩尔比1:5加入带有回流冷凝装置的三口烧瓶中，再加入质量为菜籽油质量的5％的磷钨酸离子液体。在反应温度65℃，常压下反应8h。反应结束后将混合物转入分液漏斗中，静置分层，分液。上层主要为生物柴油，将生物柴油水洗，干燥至恒重，然后通过气相色谱分析其组成并计算生物柴油收率为87.2％。
实施例4
将吗啡啉和1,3-丙烷磺内酯在冰浴条件下反应2h后生成白色固体，然后用丙酮洗涤，干燥后得到中间体1-(3-磺丙基)吗啡啉。将中间体1-(3-磺丙基)吗啡啉加入磷钨酸水溶液中，1-(3-磺丙基)吗啡啉与磷钨酸的摩尔比为3:1，常温反应24h，将所得产物经减压蒸馏除去水，剩余固体放入真空干燥箱中干燥至恒重，即得到最终产物1-(3-磺丙基)吗啡啉磷钨酸。
将蓖麻油和甲醇按照1:8加入带有回流冷凝装置的三口烧瓶中，再加入质量为蓖麻油质量的8％的磷钨酸离子液体。在反应温度60℃，常压下反应6h。反应结束后将混合物转入分液漏斗中，静置分层，分液。上层主要为生物柴油，将生物柴油水洗，干燥至恒重，然后通过气相色谱分析其组成并计算生物柴油收率为96.5％。
实施例5
将吗啡啉和1,3-丙烷磺内酯在冰浴条件下反应1h后生成白色固体，然后用丙酮洗涤，干燥后得到中间体1-(3-磺丙基)吗啡啉。将中间体1-(3-磺丙基)吗啡啉加入磷钨酸水溶液中，1-(3-磺丙基)吗啡啉与磷钨酸的摩尔比为3:1，常温反应24h，将所得产物经减压蒸馏除去水，剩余固体放入真空干燥箱中干燥至恒重，即得到最终产物1-(3-磺丙基)吗啡啉磷钨酸。
将大豆油和甲醇按照1:14加入带有回流冷凝装置的三口烧瓶中，再加入质量为大豆油质量的1％的磷钨酸离子液体。在反应温度60℃，常压下反应6h。反应结束后将混合物转入分液漏斗中，静置分层，分液。上层主要为生物柴油，将生物柴油水洗，干燥至恒重，然后通过气相色谱分析其组成并计算生物柴油收率为80.1％。
实施例6
将吗啡啉和1,3-丙烷磺内酯在冰浴条件下反应1h后生成白色固体，然后用丙酮洗涤，干燥后得到中间体1-(3-磺丙基)吗啡啉。将中间体1-(3-磺丙基)吗啡啉加入磷钨酸水溶液中，1-(3-磺丙基)吗啡啉与磷钨酸的摩尔比为3:1，常温反应24h，将所得产物经减压蒸馏除去水，剩余固体放入真空干燥箱中干燥至恒重，即得到最终产物1-(3-磺丙基)吗啡啉磷钨酸。
将大豆油和甲醇按照1:14加入带有回流冷凝装置的三口烧瓶中，再加入质量为大豆油质量的8％的磷钨酸离子液体。在反应温度60℃，常压下反应2h。反应结束后将混合物转入分液漏斗中，静置分层，分液。上层主要为生物柴油，将生物柴油水洗，干燥至恒重，然后通过气相色谱分析其组成并计算生物柴油收率为86.1％。
所述磺酸型磷钨酸离子液体具有如下结构：
以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果。只要满足使用需要，都在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种磺酸型磷钨酸离子液体催化制备生物柴油的方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1、制备磺酸型磷钨酸离子液体：
(1)中间体的制备：将1,3-丙烷磺内酯溶于丙酮中，1,3-丙烷磺内酯与丙酮的质量比为1:5，在冰浴条件下用滴液漏斗向反应器中边搅拌边逐滴加入吗啡啉，反应1-5h后生成的白色固体用溶剂丙酮洗涤3次，干燥后得到中间体1-(3-磺丙基)吗啡啉；
(2)离子液体的制备：将中间体1-(3-磺丙基)吗啡啉加入磷钨酸水溶液中，1-(3-磺丙基)吗啡啉与磷钨酸的摩尔比为3:1，常温反应10～24h，将所得产物经减压蒸馏除去水，剩余固体放入真空干燥箱中干燥至恒重，即得到最终产物1-(3-磺丙基)吗啡啉磷钨酸盐；
步骤2、制备生物柴油：
将原料油脂和甲醇按摩尔比1:5～14的配比加入带有回流冷凝装置的三口烧瓶中，再加入质量为油脂质量的1～8％的上述1-(3-磺丙基)吗啡啉磷钨酸盐形成的磺酸型磷钨酸离子液体；在反应温度50～65℃，常压下反应2～8h，反应结束后将混合物转入分液漏斗中，静置分层，分液，上层主要为生物柴油，将生物柴油水洗，干燥至恒重，然后通过气相色谱分析其组成并计算生物柴油收率。
2.根据权利要求1所述的一种磺酸型磷钨酸离子液体催化制备生物柴油的方法，其特征在于所述磺酸型磷钨酸离子液体具有如下结构：
3.根据权利要求1所述的一种磺酸型磷钨酸离子液体催化制备生物柴油的方法，其特征在于所述的油脂为脂肪酸甘油酯的植物油中的任何一种。
4.根据权利要求1所述的一种磺酸型磷钨酸离子液体催化制备生物柴油的方法，其特征在于所述的磺酸型磷钨酸离子液体在制备生物柴油中的应用。
CN201510594020.0A 2015-09-17 2015-09-17 一种磺酸型磷钨酸离子液体催化制备生物柴油的方法 Pending CN105112170A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510594020.0A CN105112170A (zh) 2015-09-17 2015-09-17 一种磺酸型磷钨酸离子液体催化制备生物柴油的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510594020.0A CN105112170A (zh) 2015-09-17 2015-09-17 一种磺酸型磷钨酸离子液体催化制备生物柴油的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105112170A true CN105112170A (zh) 2015-12-02

Family

ID=54660291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510594020.0A Pending CN105112170A (zh) 2015-09-17 2015-09-17 一种磺酸型磷钨酸离子液体催化制备生物柴油的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105112170A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105602634A (zh) * 2015-12-27 2016-05-25 成都恒润高新科技股份有限公司 基于生物柴油的高清洁混合柴油及生产方法
CN111804335A (zh) * 2020-07-09 2020-10-23 长春工业大学 一种非盐酸体系中磷钨酸和丙基磺酸功能化的氧化硅复合材料及其制备方法
CN112076783A (zh) * 2020-08-11 2020-12-15 广东工业大学 一种杂多酸离子液体复合材料催化剂及其制备方法和应用
CN112079717A (zh) * 2020-09-02 2020-12-15 合肥飞木生物科技有限公司 一种离子液体催化环氧油酸甲酯合成壬二酸单甲酯的方法
CN116586107A (zh) * 2023-05-19 2023-08-15 湖南聚仁化工新材料科技有限公司 一种磺酸功能化杂多酸离子液体催化剂及其制备方法和用途

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
段喜鑫: ""基于多酸的离子液体催化剂设计合成及催化酯化/酯交换反应的研究"", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技1辑》 *
郭永刚，等: ""磺酸型离子液体催化剂制备生物柴油的研究"", 《化学试剂》 *
黄宝华，等: ""吗啡啉功能化酸性离子液体的合成、表征及其催化酯化性能"", 《有机化学》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105602634A (zh) * 2015-12-27 2016-05-25 成都恒润高新科技股份有限公司 基于生物柴油的高清洁混合柴油及生产方法
CN111804335A (zh) * 2020-07-09 2020-10-23 长春工业大学 一种非盐酸体系中磷钨酸和丙基磺酸功能化的氧化硅复合材料及其制备方法
CN112076783A (zh) * 2020-08-11 2020-12-15 广东工业大学 一种杂多酸离子液体复合材料催化剂及其制备方法和应用
CN112079717A (zh) * 2020-09-02 2020-12-15 合肥飞木生物科技有限公司 一种离子液体催化环氧油酸甲酯合成壬二酸单甲酯的方法
CN112079717B (zh) * 2020-09-02 2022-11-22 合肥飞木生物科技有限公司 一种离子液体催化环氧油酸甲酯合成壬二酸单甲酯的方法
CN116586107A (zh) * 2023-05-19 2023-08-15 湖南聚仁化工新材料科技有限公司 一种磺酸功能化杂多酸离子液体催化剂及其制备方法和用途

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105112170A (zh) 一种磺酸型磷钨酸离子液体催化制备生物柴油的方法
Wu et al. Brønsted acidic ionic liquid modified magnetic nanoparticle: an efficient and green catalyst for biodiesel production
CN100497526C (zh) 基于离子液体的生物柴油合成方法
CN101456810A (zh) 一种酯交换反应合成脂肪酸酯的方法
Earle et al. Green synthesis of biodiesel using ionic liquids
He et al. Continuous biodiesel production from acidic oil using a combination of cation-and anion-exchange resins
CN105132187A (zh) 一种双核磺酸基功能化离子液体催化制备生物柴油的方法
CN101376818A (zh) 一种空化效应协同离子液体催化制备生物柴油的方法
CN107866276A (zh) 一种基于脂肪胺的多酸位点离子固体催化剂及其制备方法
CN106674005A (zh) 一种利用固载化离子液体催化剂催化制备高级脂肪酸酯的方法
CN103242966A (zh) 一种生产生物柴油的技术工艺及关键制备装置
CN104815690A (zh) 一种多磺酸功能化介孔聚合物固体酸催化剂及其制备方法和应用
CN103521263B (zh) 吗啉盐类离子液体催化剂、其制备方法及其用途
CN104014369A (zh) 一类杂多酸酸性离子液体及其在酯交换反应中的应用
Han et al. Novel self-solidifying double-site acidic ionic liquid as efficient and reusable catalyst for green biodiesel synthesis
Zhang et al. A review on biodiesel production by transesterification catalyzed by ionic liquid catalysts
CN101402873A (zh) 樟树籽油制备轻质型生物柴油的方法
CN104194948B (zh) 一种磷钨酸离子液体催化制备生物柴油的方法
CN100375780C (zh) 一种利用固体碱制备生物柴油的工艺
CN100523131C (zh) 用废油制备生物柴油的酯化反应工艺
CN102993005B (zh) 一种以长链烷基磺酸功能化杂多酸盐为催化剂制备脂肪酸烷基酯的方法
CN104624242B (zh) 一种合成生物柴油酸性离子液体固载型催化剂及其制备方法
CN105080606A (zh) 一种制备生物柴油的多金属氧酸盐催化剂
CN100348314C (zh) 负载型碱金属生物柴油合成反应催化剂
CN102492559A (zh) 一种在新型碱性离子液体中制备生物柴油的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20151202