一种提高棕榈油制备生物柴油收率的方法与流程

[0001]
本发明属于生物柴油领域，具体涉及一种提高棕榈油制备生物柴油收率的方法。


背景技术：

[0002]
随着石油等传统化石资源的枯竭，人们开始寻求新的“绿色能源”以满足经济社会的发展需求。生物柴油，具有可再生、环保性好和价格低廉等优点，目前得到广泛的研究和开发。植物油、动物油和废弃油脂等均可作为生产生物柴油的原料，其中，棕榈油作为世界第二丰富的植物油，为生物柴油的制备提供重要的来源。
[0003]
棕榈油主要通过酯交换反应制备生物柴油，即在催化剂的作用下，将棕榈油与甲醇反应制备得到脂肪酸甲酯。目前，催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾和甲醇钠等碱性催化剂以及硫酸等酸性催化剂。然而，利用上述催化剂制备生物柴油的收率较低，经济效益较差。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是克服现有技术的不足，本发明提供一种提高棕榈油制备生物柴油收率的方法。
[0005]
本发明的技术方案如下：一种提高棕榈油制备生物柴油收率的方法，具体步骤为：步骤（1）、在棕榈油中加入复配催化剂并将体系加热至50-90℃，然后搅拌使其充分混合；其中，所述复配催化剂包括碱性离子液体、聚硅氧烷-15和分子筛，按照质量比，所述碱性离子液体、聚硅氧烷-15和分子筛的比例为15~8:5~2：1，并且，所述碱性离子液体为[bmim]cl、[dmpy]oh或[mmim]dmp中的一种或几种混合，所述分子筛为zsm-5、mcm-22或sapo-34中的一种或几种混合，所述棕榈油与复配催化剂的质量比为2~120:1；步骤（2）、将步骤（1）的混合物中加入甲醇，使得所述棕榈油、甲醇的质量比为1~10:1，然后不断搅拌在一定温度下反应1~5小时；步骤（3）、将步骤（2）得到的产品离心分离，取上层液体，并进行干燥除甲醇即得到生物柴油。
[0006]
优选，步骤（1）所述复配催化剂的碱性离子液体为[bmim]cl、[dmpy]oh或[mmim]dmp的一种或几种混合物；分子筛为zsm-5、mcm-22或sapo-34的一种或几种混合物 。
[0007]
优选，步骤（1）所述棕榈油与复配催化剂的质量比为5~100:1，碱性离子液体、聚硅氧烷-15和分子筛的质量比:10:3：1。
[0008]
优选，步骤（2）所述反应温度为60~110℃。
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本发明具有以下有益效果：本发明提出了一种新型复配催化剂，而且，本发明的方法能够显著提高生物柴油收率，利于增加经济效益。并且，所述新型复配催化剂催化效果远优于现有的氢氧化钠、氢氧化钾
和甲醇钠等碱性催化剂以及硫酸等酸性催化剂。
附图说明
[0010]
图1是本发明实施例1-5中经过步骤（1）后原料的酸值变化图。
具体实施方式
[0011]
下面将对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有益效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。下面结合具体的实施方式对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不局限于所作的描述。
[0012]
实施例1一种提高棕榈油制备生物柴油收率的方法，具体步骤为：（1）在棕榈油中加入复配催化剂（[bmim]cl、聚硅氧烷-15和zsm-5，质量比为10:3：1），棕榈油与复配催化剂的质量比为5:1，将体系加热至70℃，搅拌，使其充分混合；（2）在上述混合物中加入甲醇，油醇质量比为6:1，不断搅拌，在60℃下反应2小时；（3）将上述得到的产品离心分离，取上层液体，并进行干燥除甲醇，得到生物柴油。
[0013]
利用气相色谱对上述产品进行分析，生物柴油的收率为98.8%。由表1可以看出，上述制备的生物柴油符合国家质量标准。
[0014]
表1.实施例1产物与国家标准比较性质生物柴油国家标准密度（20℃）/（kg/m3）843820-900运动粘度（40℃）/（mm2/s）2.451.9-6.0酸值（koh）/(mg/g)0.02<0.8闪点（℃）162>130并且，如图1所示，实施例1经过步骤（1）处理后原料的酸值明显降低，说明本发明提高收率方法通过降低酸值减少皂化反应进而促进酯交换反应的进行，提高生物柴油收率。
[0015]
实施例2一种提高棕榈油制备生物柴油收率的方法，具体步骤为：（1）在棕榈油中加入一定量复配催化剂（[dmpy]oh、聚硅氧烷-15和mcm-22，质量比为9:2：1），棕榈油与复配催化剂的质量比为20:1，将体系加热至70℃，搅拌，使其充分混合；（2）在上述混合物中加入甲醇，油醇质量比为6:1，不断搅拌，在80℃下反应2小时；（3）将上述得到的产品离心分离，取上层液体，并进行干燥除甲醇，得到生物柴油。
[0016]
利用气相色谱对上述产品进行分析，生物柴油的收率为98.7%。由表2可以看出，上述制备的生物柴油符合国家质量标准。
[0017]
表2.实施例2产物与国家标准比较性质生物柴油国家标准密度（20℃）/（kg/m3）856820-900运动粘度（40℃）/（mm2/s）2.951.9-6.0
酸值（koh）/(mg/g)0.04<0.8闪点（℃）155>130实施例3一种提高棕榈油制备生物柴油收率的方法，具体步骤为：（1）在棕榈油中加入一定量复配催化剂（[mmim]dmp、聚硅氧烷-15和sapo-34，质量比为15:5：1），棕榈油与复配催化剂的质量比为100:1，将体系加热至70℃，搅拌，使其充分混合；（2）在上述混合物中加入甲醇，油醇质量比为6:1，不断搅拌，在110℃下反应2小时；（3）将上述得到的产品离心分离，取上层液体，并进行干燥除甲醇，得到生物柴油。
[0018]
利用气相色谱对上述产品进行分析，生物柴油的收率为99.1%。由表3可以看出，上述制备的生物柴油符合国家质量标准。
[0019]
表3.实施例3产物与国家标准比较性质生物柴油国家标准密度（20℃）/（kg/m3）832820-900运动粘度（40℃）/（mm2/s）3.431.9-6.0酸值（koh）/(mg/g)0.03<0.8闪点（℃）173>130实施例4一种提高棕榈油制备生物柴油收率的方法，具体步骤为：（1）在棕榈油中加入一定量复配催化剂（[mmim]dmp、[bmim]cl、聚硅氧烷-15和mcm-22，质量比为4:4:3：1），棕榈油与复配催化剂的质量比为90:1，将体系加热至70℃，搅拌，使其充分混合；（2）在上述混合物中加入甲醇，油醇质量比为6:1，不断搅拌，在100℃下反应2小时；（3）将上述得到的产品离心分离，取上层液体，并进行干燥除甲醇，得到生物柴油。
[0020]
利用气相色谱对上述产品进行分析，生物柴油的收率为99.3%。由表4可以看出，上述制备的生物柴油符合国家质量标准。
[0021]
表4.实施例4产物与国家标准比较性质生物柴油国家标准密度（20℃）/（kg/m3）871820-900运动粘度（40℃）/（mm2/s）4.891.9-6.0酸值（koh）/(mg/g)0.02<0.8闪点（℃）168>130实施例5一种提高棕榈油制备生物柴油收率的方法，具体步骤为：（1）在棕榈油中加入一定量复配催化剂（[mmim]dmp、[bmim]cl、[dmpy]oh聚硅氧烷-15和mcm-22，质量比为3:5:2:3：1），棕榈油与复配催化剂的质量比:100:1，将体系加热至70℃，搅拌，使其充分混合；（2）在上述混合物中加入甲醇，油醇质量比为6:1，不断搅拌，在80℃下反应2小时；（3）将上述得到的产品离心分离，取上层液体，并进行干燥除甲醇，得到生物柴油。
[0022]
利用气相色谱对上述产品进行分析，生物柴油的收率为99.6%。由表5可以看出，上
述制备的生物柴油符合国家质量标准。
[0023]
表5.实施例5产物与国家标准比较性质生物柴油国家标准密度（20℃）/（kg/m3）833820-900运动粘度（40℃）/（mm2/s）3.571.9-6.0酸值（koh）/(mg/g)0.09<0.8闪点（℃）181>130对比例1 氢氧化钠类碱性催化剂氢氧化钠催化剂提高棕榈油制备生物柴油收率的方法，具体步骤为：（1）在棕榈油中加入一定量氢氧化钠，棕榈油与氢氧化钠的质量比:100:1，将体系加热至70℃，搅拌，使其充分混合；（2）在上述混合物中加入甲醇，油醇质量比为6:1，不断搅拌，在80℃下反应2小时；（3）将上述得到的产品离心分离，取上层液体，并进行干燥除甲醇，得到生物柴油。
[0024]
利用气相色谱对上述产品进行分析，生物柴油的收率为92.1%。
[0025]
对比例2甲醇钠类碱性催化剂甲醇钠催化剂提高棕榈油制备生物柴油收率的方法，具体步骤为：（1）在棕榈油中加入一定量甲醇钠，棕榈油与甲醇钠的质量比:100:1，将体系加热至70℃，搅拌，使其充分混合；（2）在上述混合物中加入甲醇，油醇质量比为6:1，不断搅拌，在80℃下反应2小时；（3）将上述得到的产品离心分离，取上层液体，并进行干燥除甲醇，得到生物柴油。
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利用气相色谱对上述产品进行分析，生物柴油的收率为93.7%。
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上述实施例与对比例显示，本发明采用的碱性离子液体、聚硅氧烷-15和分子筛组成的复配催化剂可以提高棕榈油制备生物柴油的收率，接近100%完全制得生物柴油。本发明复配催化剂可以分解游离脂肪酸降低生物柴油酸值（图1）减少皂化反应，而且，本发明复配催化剂成分中的碱性离子液体和分子筛形成固载复合催化剂，分子筛丰富的孔道结构能够使得离子液体充分附着，分子筛的酸性催化中心及碱性离子液体的阳离子具有协同催化作用，使得离子液体提供均相催化作用，能够加快促进酯交换反应的进行。相比于对比例中现有的氢氧化钠、氢氧化钾和甲醇钠等碱性催化剂以及硫酸等酸性催化剂，本发明的方法能够显著提高生物柴油收率。
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以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内的等同变换均属于本发明的保护范围。