专利名称：一种基于离子液体制备生物柴油的方法
技术领域：
本发明属于绿色可再生能源技术领域，具体涉及一种基于离子液体制备生物柴油的方法。
背景技术：
随着石油资源的日益枯竭和人类环保意识的提高，人们越来越关注石油燃料的替代品。生物柴油是由动植物油脂(或/和脂肪酸)与短链醇通过酯交换(或/和酯化)反应生成的脂肪酸酯类物质，是一种新型无污染的可再生能源，其燃烧性能可以与传统的石化柴油媲美，但燃烧后发动机排放出的尾气中有害物质比石化柴油降低50%左右，是替代石化柴油的理想燃料之一。生物柴油的生产主要是通过将动植物油脂(甘油酯)与短链醇(甲醇、乙醇等)在催化剂作用下发生酯交换反应制得，也可以通过将脂肪酸与短链醇(甲醇、乙醇等)在催化剂作用下发生酯化反应制得。根据所使用催化剂的不同，生物柴油的生产方法主要有酶法和化学法两种。酶法中短链醇极易导致酶失活，且反应生成的副产物甘油易附着在酶的表面，使反应难于进行。传统的化学法通常采用强酸(硫酸)或强碱(氢氧化钠、氢氧化钾) 作催化剂，其反应条件温和，反应速度快，但催化剂具有腐蚀性，且反应结束后需对催化剂进行中和，催化剂不能循环使用且有污水排出，需进行污水处理，使得生产成本增加。虽然采用非均相固体酸或碱催化剂可克服以上不足，但非均相催化剂存在活性低、反应速度慢、 催化剂易失活需反复再生且再生成本高等缺点。因此，开发对环境友好的绿色、快速合成新工艺已成为当务之急。离子液体作为一种新型的环境友好的溶剂和液体酸催化剂，具有其它有机、无机溶剂和传统催化剂所不具备的优点它同时拥有液体酸的高密度反应活性、流动性和固体酸的不挥发性；酸性可以超过固体超强酸，且酸性可以根据需要进行调节；催化剂与产物分离容易，对环境友好；液程范围宽，可达300-40(TC ;具有不可燃性；种类繁多，其物理化学性质在很大程度上取决于组成离子液体的阴阳离子的种类，是真正意义上可设计的绿色溶剂和催化剂。因此，开发活性高、催化性能稳定、产物容易分离的离子液体催化制备生物柴油绿色工艺已引起极大的关注，目前申请的中国发明专利已有十多项。张锁江等在中国发明专利ZL200510082972. O中公开了一种“基于离子液体的生物柴油合成方法”，该方法以咪唑型离子液体或该类离子液体与普通酸性或碱性催化剂形成复合催化剂，通过酯交换反应合成生物柴油。离子液体的阴离子包括肥04_、0!1_和H2PO4' 普通碱性催化剂包括NaOH、Na2CO3^ K2CO3> Na2O, K2O, RONa, R0K,酸性催化剂包括H2S0权利要求
1.一种基于离子液体制备生物柴油的方法，其特征在于以动植物油脂和甲醇为原料，以磺酸基功能化苯磺酸季铵盐离子液体作为催化剂和增溶剂，通过酯交换/酯化反应合成生物柴油。
2.如权利要求I所述的一种基于离子液体制备生物柴油的方法，其特征在于离子液体能催化甘油酯与甲醇进行酯交换反应，也能同时催化脂肪酸与甲醇进行酯化反应而生成生物柴油。
3.如权利要求I所述的一种基于离子液体制备生物柴油的方法，其特征在于甘油酯与甲醇的酯交换反应和脂肪酸与甲醇的酯化反应可在同一个反应器中进行。
4.如权利要求I所述的一种基于离子液体制备生物柴油的方法，其特征在于所述磺酸基功能化苯磺酸季铵盐离子液体的结构为A+B—，所述磺酸基功能化苯磺酸季铵盐离子液体的结构为A+B—，
5.如权利要求I所述的一种基于离子液体制备生物柴油的方法，其特征在于所述的动植物油脂包括大豆油、菜籽油、花生油、玉米油、蓖麻油、棕榈油、橄榄油、棉籽油、茶籽油、 猪油、牛油、鱼油、藻类油脂和餐饮业废弃油脂等。
6.如权利要求I所述的一种基于离子液体制备生物柴油的方法，其特征在于所述的动植物油脂与甲醇的摩尔比比为I : 9-15，磺酸基功能化苯磺酸季铵盐离子液体的加入量为原料油脂摩尔量的O. 06-0. 15。
7.如权利要求I所述的一种基于离子液体制备生物柴油的方法，其特征在于所述的酯交换/酯化反应温度为60-140°C，反应时间为2-24小时。
8.如权利要求I所述的一种基于离子液体制备生物柴油的方法，其特征在于反应结束后，静置分层，上层是生物柴油相，下层含有甘油、甲醇和离子液体，经减压蒸馏分别分出甲醇和甘油后，离子液体可重复使用。其中R代表碳原子数为2-8的烷基；
全文摘要
本发明公开一种基于离子液体制备生物柴油的方法，其特征在于以动植物油脂和甲醇为原料，以磺酸基功能化苯磺酸季铵盐离子液体作为催化剂和增溶剂，本发明的催化剂可同时催化酯交换和酯化反应，可在同一个反应器中同时进行酯交换和酯化反应合成生物柴油。本发明具有工艺简单、反应速度快、转化率高、催化剂可重复使用、腐蚀性低、绿色环保的特点，有较好的工业化应用前景。
文档编号C11C3/04GK102586031SQ201210047280
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月27日 优先权日2012年2月27日
发明者付宏权, 凌杰, 张晓玲, 李留, 林文俊, 林金清, 金春英 申请人:华侨大学