專利名稱：生物柴油催化劑及利用該催化劑合成生物柴油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種催化劑，具體地說(shuō)是一種生物柴油催化劑及利用該催化劑合成生物柴油的方法。
背景技術(shù)：
隨著日益嚴(yán)重的全球性能源短缺與環(huán)境惡化，控制燃料車尾氣排放，保護(hù)自然環(huán)境成為目前人類急需解決的問(wèn)題。世界各國(guó)的能源研究人員從環(huán)境保護(hù)和資源戰(zhàn)略的角度出發(fā)，積極探索發(fā)展替代燃料及可再生能源。生物柴油是一種含氧清潔燃料，是由植物油和動(dòng)物油等可再生油脂制取加工而成，作為優(yōu)質(zhì)的柴油代用品，屬環(huán)境友好型綠色燃料，具有深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。生物柴油產(chǎn)業(yè)在我國(guó)具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，目前生物柴油的生產(chǎn)方法有兩類4種方法第一類為物理法，包括直接使用和混合、微乳法；第二類為化學(xué)法，包括熱解法和酯交換法。
目前各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)下表


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是采用新型的催化劑在常壓較低溫度下合成生物柴油，以及利用該催化劑合成生物柴油的方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種生物柴油催化劑，其特征在于它具有如下結(jié)構(gòu)通式 式中R1，R2，R3，R4＝CH3，C2H5，…CnHmn＝1～20，m＝3～41，R碳鏈中可以帶有不飽和鍵，也可以帶有苯環(huán)結(jié)構(gòu)。
一種利用所述催化劑合成生物柴油的方法，其特征在于它包括以下步驟A)將油脂置于反應(yīng)器中；所述油脂可以是大豆油，也可以是玉米油。
B)將所述催化劑制成醇溶液；所述催化劑醇溶液可以是四甲基氫氧化銨甲醇溶液，也可以是四甲基氫氧化銨乙醇溶液，也可以是十六烷基三甲基氫氧化銨甲醇溶液。
C)向反應(yīng)器中加入催化劑醇溶液，制成混合物；可以在常壓、反應(yīng)溫度為30～80℃、反應(yīng)時(shí)間為0.5～2小時(shí)條件下，向反應(yīng)器中加入催化劑醇溶液，制成混合物。
D)將上述混合物靜置2～8小時(shí)，分層，除去雜質(zhì)甘油層，得到生物柴油產(chǎn)品。
本發(fā)明中催化劑合成生物柴油的工藝路線如下 本發(fā)明通過(guò)催化油脂轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)合成生物柴油，本發(fā)明所述的新型催化劑含有親水基團(tuán)和親油基團(tuán)，具有表面活性，能較好地改善油脂和醇的相容性，因此可以縮短反應(yīng)時(shí)間。催化劑對(duì)油脂的催化效果好，產(chǎn)品收率高，后處理簡(jiǎn)單，能耗低，污染小。
利用本發(fā)明所述的新型催化劑合成生物柴油，有如下優(yōu)點(diǎn)(1)溫度較低，產(chǎn)品色澤淺。
(2)副反應(yīng)少，過(guò)程幾乎無(wú)皂化，分離純化簡(jiǎn)單，產(chǎn)品收率高。
(3)能耗低，污染小。
具體實(shí)施例方式
以下通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1催化劑的結(jié)構(gòu)式為 將100g大豆油置于250ml四頸燒瓶中，攪拌下加入0.01mol四甲基氫氧化銨的10ml甲醇溶液和16ml甲醇，控制50℃下反應(yīng)1h左右。靜置2小時(shí)，分液除去甘油層，得淺黃色透明液體，即生物柴油產(chǎn)品(含少量甲醇)。蒸出甲醇得95g左右，產(chǎn)品收率達(dá)95％以上。
實(shí)施例2催化劑的結(jié)構(gòu)式為 將95g玉米油置于250ml四頸燒瓶中，加入25ml 0.4mol/L四甲基氫氧化銨乙醇溶液，得淺黃色透明溶液。在70℃下攪拌30min左右，仍為黃色透明溶液。靜置4小時(shí)無(wú)分層。蒸乙醇，水洗，蒸餾除水，得產(chǎn)品98g左右，收率達(dá)97％以上。
實(shí)施例3將十六烷基三甲基溴化銨和氫氧化鉀按物質(zhì)的量比為1∶1在一定體積的甲醇介質(zhì)中反應(yīng)1h，過(guò)濾除去固體，得到濃度約0.3mol/L十六烷基三甲基氫氧化銨甲醇溶液。催化劑的結(jié)構(gòu)式為
將100g大豆油置于250ml四頸燒瓶中，加入25ml上述所得溶液，搖勻，室溫(30℃左右)下靜置8小時(shí)左右。分液除去甘油層，得到淡黃色的透明液體，即生物柴油產(chǎn)品(含少量甲醇)。蒸出甲醇，產(chǎn)品收率達(dá)96％以上。
實(shí)施例4將50g玉米油置于250ml四頸燒瓶中，攪拌下加入12ml實(shí)施例3所得十六烷基三甲基氫氧化銨甲醇溶液，在60℃下反應(yīng)30min。靜置4小時(shí)，分液除去甘油層，蒸出部分甲醇得到黃色透明溶液52g，即生物柴油產(chǎn)品(含少量甲醇)。
權(quán)利要求
1.一種生物柴油催化劑，其特征在于它具有如下結(jié)構(gòu)通式 式中R1，R2，R3，R4＝CH3，C2H5，…CnHmn＝1～20，m＝3～41。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物柴油催化劑，其特征在于所述R碳鏈中可以帶有不飽和鍵，也可以帶有苯環(huán)結(jié)構(gòu)。
3.一種利用權(quán)利要求1所述催化劑合成生物柴油的方法，其特征在于它包括以下步驟A)將油脂置于反應(yīng)器中；B)將所述催化劑制成醇溶液；C)向反應(yīng)器中加入催化劑醇溶液，制成混合物；D)將上述混合物分層，除去雜質(zhì)，得到生物柴油產(chǎn)品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用催化劑合成生物柴油的方法，其特征在于在步驟A)中，所述油脂可以是大豆油，也可以是玉米油。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用催化劑合成生物柴油的方法，其特征在于在步驟B)中，所述催化劑醇溶液可以是四甲基氫氧化銨甲醇溶液，也可以是四甲基氫氧化銨乙醇溶液，也可以是十六烷基三甲基氫氧化銨甲醇溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用催化劑合成生物柴油的方法，其特征在于步驟C)中，在常壓、反應(yīng)溫度為30～80℃、反應(yīng)時(shí)間為0.5～2小時(shí)條件下，向反應(yīng)器中加入催化劑醇溶液，制成混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用催化劑合成生物柴油的方法，其特征在于步驟D)中，將混合物靜置2～8小時(shí)，分層，除去雜質(zhì)，得到生物柴油產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種生物柴油催化劑及利用該催化劑合成生物柴油的方法。具有如右結(jié)構(gòu)通式，式中R
文檔編號(hào)C10G3/00GK1724612SQ200510040898
公開(kāi)日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2005年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月5日
發(fā)明者張志 , 顧全榮, 李春元, 嚴(yán)麗冉 申請(qǐng)人:南京大學(xué)