專利名稱：一種季銨堿離子交換樹脂催化制備生物柴油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物油料合成、綠色可再生能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種堿性樹脂一季銨II型堿離子交換樹脂催化制備生物柴油的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)石油資源的日益枯竭，油價(jià)的飆升推動(dòng)了國(guó)際生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，引起了各國(guó)政府的重視。作為清潔無(wú)毒的陽(yáng)光綠色能源一生物柴油已成為新能源研制和開發(fā)的熱點(diǎn)，它是優(yōu)質(zhì)的石油替代品。生物柴油是由動(dòng)植物油脂與低碳醇通過轉(zhuǎn)酯反應(yīng)生成的短鏈烷基脂肪酸酯的混合物。大力發(fā)展生物柴油對(duì)減少大氣污染，緩解環(huán)境壓力，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)和制造業(yè)的發(fā)展有相當(dāng)重要的積極作用。目前酯交換法制備生物柴油有超臨界催化法、酶催化法、酸催化法、堿催化法。傳統(tǒng)的酯交換工藝是以液體酸或堿為催化劑的均相工藝，均相酸催化劑如硫酸、磷酸或鹽酸， 均相堿催化劑如NaOH、KOH等，這些催化劑不但用完后處理起來(lái)比較麻煩，對(duì)設(shè)備也有腐蝕作用，而且廢酸廢堿的排放對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。而高分子非均相催化劑的使用方便性，環(huán)境友好性，可再生性，對(duì)設(shè)備的零腐蝕性引起了國(guó)內(nèi)外化學(xué)工業(yè)的特別關(guān)注。Anton A. Kiss 等報(bào)道了Nafion NR50和Amberlyst-15兩種酸性樹脂催化制備生物柴油(Anton A. Kiss, Alexandre C. Dimian and Gadi Rothenberg, Journal of American Society Chemistry, 2006，348，75-81)，該方法簡(jiǎn)化了產(chǎn)物的分離過程，對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕，而且可循環(huán)利用，但是反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。楊儒等公開了一種吸水性樹脂載體固體堿作催化劑制備生物柴油的方法 (CN101108338)，不足在于催化劑制備繁瑣，并且存在一定的堿損失。朱建良等公開了一種在滴流床中堿性樹脂催化油脂醇解反應(yīng)制備生物柴油的方法(CN10116868》，提高了傳質(zhì)速率，避免了催化劑的分離等后續(xù)工序，但此方法造成甲醇的浪費(fèi)，且設(shè)備復(fù)雜，不易操作。 Yijun Liu等報(bào)道了季胺I型強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂(A26)催化生物柴油的制備(Yijim Liu, Edgar Lotero, James G. Goodwin Jr. and Changqing Lu，Journal of catalysis, 2007，246，似8-433)，該方法具有催化效果好，避免產(chǎn)生皂化等優(yōu)點(diǎn)。季銨II型強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂的交換容量比I型大，再生能力比I型高，在生物柴油的制備工藝中具有更好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出用季銨II型堿離子交換樹脂催化制備生物柴油，具有反應(yīng)活性高，反應(yīng)速度快，反應(yīng)條件溫和，不會(huì)發(fā)生皂化，對(duì)設(shè)備沒有腐蝕，產(chǎn)物后處理簡(jiǎn)便，所用催化劑可重復(fù)利用因此能降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提出一種生物柴油的制備方法，其特征在于所述方法為用季銨II型堿離子交換樹脂催化植物油和低碳醇發(fā)生轉(zhuǎn)酯反應(yīng)，反應(yīng)液經(jīng)分離得到產(chǎn)品生物柴油。根據(jù)所述的制備生物柴油的方法，其特征在于所述季銨II型堿離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)為
權(quán)利要求
1.一種生物柴油的制備方法，其特征在于所述方法為用季銨II型堿離子交換樹脂催化植物油和低碳醇發(fā)生轉(zhuǎn)酯反應(yīng)，反應(yīng)液經(jīng)分離得到產(chǎn)品生物柴油。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備生物柴油的方法，其特征在于所述季銨II型堿離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)式為 其中，R是以二乙烯苯交聯(lián)的聚苯乙烯為骨架的共聚物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備生物柴油的方法，其特征在于所述植物油為大豆油、轉(zhuǎn)基因大豆油、紅花油、油茶籽油、玉米油(栗米油)、芥菜籽油、葵花油、橄欖油、菜籽油、轉(zhuǎn)基因菜籽油、花生油、芝麻油、棕櫚油、蓖麻油、棉籽油、桐油、黃連木油、麻風(fēng)樹籽油、卡蘭賈樹籽油中的一種或兩種以上的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備生物柴油的方法，其特征在于所述低碳醇為甲醇、乙醇、 正丙醇、異丙醇或正丁醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備生物柴油的方法，其特征在于所述植物油和低碳醇的摩爾比為1 3 1 30。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備生物柴油的方法，其特征在于所述催化劑用量為植物油質(zhì)量的5% 30%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備生物柴油的方法，其特征在于所述所述反應(yīng)溫度為 20 180°C，反應(yīng)時(shí)間為0. 5 30小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備生物柴油的方法，其特征在于分離方法為過濾除去催化劑，減壓蒸發(fā)除去醇，靜置分層，收集上層酯相干燥，得到生物柴油。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用季銨II堿離子交換樹脂制備生物柴油的方法其特征是采用低碳醇和植物油進(jìn)行轉(zhuǎn)酯反應(yīng)，以季銨堿離子交換樹脂作為催化劑，反應(yīng)溫度為20～180℃，植物油和低碳醇的摩爾比為1∶3～1∶30，催化劑質(zhì)量為植物油質(zhì)量的5％～30％，反應(yīng)0.5～30小時(shí)制備生物柴油。本發(fā)明方法的顯著優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)活性高，反應(yīng)速度快，反應(yīng)條件溫和，不會(huì)引起皂化，無(wú)設(shè)備腐蝕，產(chǎn)物后處理簡(jiǎn)便且所用催化劑可重復(fù)利用因此能降低生產(chǎn)成本，有利于環(huán)境保護(hù)。
文檔編號(hào)C11C3/10GK102191135SQ20111009050
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者李振江, 蔣曉勤, 陶志強(qiáng), 顧玲玲 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)