有机碱催化棉籽油制备生物柴油的方法技术

本发明专利技术公开了一种有机碱催化棉籽油生产生物柴油的方法。以粗棉籽油为原料，经除杂，加热真空脱水；加入甲醇、加入１，５，７－三氮杂二环［４，４，０］－５－癸烯（ＴＢＤ）作为催化剂、加入四氢呋喃作为共溶剂，在搅拌下在反应器中进行酯交换反应。反应后静置分离出甘油层，上层蒸出过量的甲醇和催化剂，得成品。本发明专利技术工艺简单，操作方便，采用共溶剂加快反应速率，减少反应时间，降低能耗，且转化率高。得到的生物柴油闪点高、十六烷值高，运输、储存、使用安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及粗油精制、可再生能源领域，具体涉及一种用植物油制备可再生能源—生物柴油的方法，尤其涉及一种有机碱催化棉籽油制备生物柴油的方法。
技术介绍
随着石油资源的逐渐枯竭和油价的上涨，世界各国都在寻找可再生的能源，生物柴油以其可再生性和环保性受到人们的关注。植物油因其具有和石化柴油相同的碳链而引起人们的注意，但其粘度大等原因限制其在发动机上的应用。通过酯交换让植物油变成脂肪酸甲酯克服了上述缺点，这就是所谓的生物柴油。目前生物柴油的原料主要是用菜籽油、大豆油等食用油为原料，因原料价格高而使生物柴油的成本增加。粗棉籽油因含有棉酚而不能被人直接食用，我国是产棉大国，棉籽油的产量很高，这些为用棉籽油制备生物柴油提供了坚实的原料基础。生产生物柴油的主要方法有化学法和生物酶法。生物酶法因其污染小、后处理工序简单而受到关注，但酶本身价格高，且容易失活、反应时间长、能耗大。化学法反应时间短、催化剂容易制得而受到生产厂家的青睐。目前化学法主要是用无机酸(如硫酸)和无机碱(如氢氧化钠)作为催化剂，其在反应后处理时主要产生工业污水，给环境带来污染，而有机酸、有机碱在实际生产过程中可以避免上述问题，其-->在反应完成后可蒸出循环利用，且反应条件温和，产率高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种有机碱催化棉籽油制备生物柴油的方法，该方法能减少反应时间、降低生产成本，避免环境污染，适合大规模生产。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：采用有机碱性催化法，在有机碱性催化剂的作用下，棉籽油与甲醇进行酯交换反应，包括如下步骤：(1)除杂：将原料粗棉籽油去除杂质；(2)脱水：将去除杂质后的棉籽油加热真空脱水；(3)酯交换：将脱水后的棉籽油在30-70℃下与甲醇进行酯交换反应，四氢呋喃作为共溶剂，所用的催化剂为1，5，7-三氮杂二环[4，4，0]-5-癸烯(TBD)；(4)分相：静置分离出甘油层，上层蒸出过量的甲醇和催化剂，得到生物柴油。步骤(1)中，采用氢氧化钠溶液(浓度为10-20％)除去粗棉籽油中的杂质。步骤(2)所述的脱水是在60-90℃下真空脱水的。步骤(3)中，所述的酯交换反应的反应时间为10-60分钟；所述催化剂的用量为棉籽油重量的1.0-2.5％，所述甲醇的用量为棉籽油重量的10-25％，所述四氢呋喃的用量为甲醇重量的50-100％。-->步骤(4)中，所述分相是在室温下静置持续4-6小时。本专利技术的有益效果在于：本专利技术原料易得，工艺简单，操作方便，采用共溶剂及有机碱催化剂加快反应速率，减少反应时间，降低能耗，反应条件温和，转化率高，反应后不会产生工业污水，避免环境污染，而且有机碱催化剂在反应完成后可蒸出循环利用，符合循环经济的理念，同时为棉籽油的应用开辟了新的途径。生产出的生物柴油与石化柴油相比十六烷值高，闪点高，运输、储存、使用安全。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术做进一步详细的说明：实施例1将经过浓度为10％的氢氧化钠溶液除杂、60℃下真空脱水后的棉籽油90g和15g的四氢呋喃放入反应器中，再将1.8g的TBD溶入19.2g甲醇后倒入反应器中进行搅拌，在30℃下进行酯交换反应，反应60分钟后，在室温下静置4小时，分离出甘油层，上层蒸出过量的甲醇和催化剂，得生物柴油54g，产率61.1％。实施例2将经过浓度为20％的氢氧化钠溶液除杂、90℃下真空脱水后的棉籽油90g和15g的四氢呋喃放入反应器中，再将1.8g的TBD溶入19.2g甲醇后倒入反应器中进行搅拌，在45℃下进行酯交换反应，反应30分钟后，在室温下静置6小时，分离出甘油层，上层蒸出过量的甲醇和催化剂，得生物柴油80g，产率88.9％。实施例3-->将经过浓度为15％的氢氧化钠溶液除杂、75℃下真空脱水后的棉籽油90g和15g的四氢呋喃放入反应器中，再将1.8g的TBD溶入19.2g甲醇后倒入反应器中进行搅拌，在60℃下进行酯交换反应，反应60分钟后，在室温下静置5小时，分离出甘油层，上层蒸出过量的甲醇和催化剂，得生物柴油85g，产率94.4％。实施例4将经过浓度为10％的氢氧化钠溶液除杂、60℃下真空脱水后的棉籽油90g和15g的四氢呋喃放入反应器中，再将0.9g的TBD溶入19.2g甲醇后倒入反应器中进行搅拌，在70℃下进行酯交换反应，反应60分钟后，在室温下静置4小时，分离出甘油层，上层蒸出过量的甲醇和催化剂，得生物柴油79g，产率87.8％。实施例5将经过浓度为20％的氢氧化钠溶液除杂、90℃下真空脱水后的棉籽油90g和15g的四氢呋喃放入反应器中，再将0.9g的TBD溶入19.2g甲醇后倒入反应器中进行搅拌，在60℃下进行酯交换反应，反应10分钟后，在室温下静置5小时，分离出甘油层，上层蒸出过量的甲醇和催化剂，得生物柴油81g，产率90％。实施例6将经过浓度为15％的氢氧化钠溶液除杂、80℃下真空脱水后的棉籽油90g和15g的四氢呋喃放入反应器中，再将1.2g的TBD溶入19.2g甲醇后倒入反应器中进行搅拌，在60℃下进行酯交换反应，反应10分钟后，在室温下静置6小时，分离出甘油层，上层蒸出过量的甲醇和催化剂，得-->生物柴油76g，产率84.4％。实施例7将经过浓度为10％的氢氧化钠溶液除杂、60℃下真空脱水后的棉籽油90g和15g的四氢呋喃放入反应器中，再将2.25g的TBD溶入19.2g甲醇后倒入反应器中进行搅拌，在60℃下进行酯交换反应，反应10分钟后，在室温下静置4小时，分离出甘油层，上层蒸出过量的甲醇和催化剂，得生物柴油80g，产率88.9％。实施例8将经过浓度为20％的氢氧化钠溶液除杂、90℃下真空脱水后的棉籽油90g和15g的四氢呋喃放入反应器中，再将2.25g的TBD溶入19.2g甲醇后倒入反应器中进行搅拌，在60℃下进行酯交换反应，反应10分钟后，在室温下静置5小时，分离出甘油层，上层蒸出过量的甲醇和催化剂，得生物柴油81g，产率90％。实施例9将经过浓度为15％的氢氧化钠溶液除杂、70℃下真空脱水后的棉籽油90g和9g的四氢呋喃放入反应器中，再将1.2g的TBD溶入9g甲醇后倒入反应器中进行搅拌，在60℃下进行酯交换反应，反应60分钟后，在室温下静置6小时，分离出甘油层，上层蒸出过量的甲醇和催化剂，得生物柴油46g，产率51.1％。实施例10将经过浓度为10％的氢氧化钠溶液除杂、60℃下真空脱水后的棉籽油-->90g和11.25g的四氢呋喃放入反应器中，再将2.0g的TBD溶入22.5g甲醇后倒入反应器中进行搅拌，在60℃下进行酯交换反应，反应60分钟后，在室温下静置4小时，分离出甘油层，上层蒸出过量的甲醇和催化剂，得生物柴油84g，产率93.3％。实施例11将经过浓度为20％的氢氧化钠溶液除杂、90℃下真空脱水后的棉籽油90g和11.25g的四氢呋喃放入反应器中，再将0.9g的TBD溶入22.5g甲醇后倒入反应器中进行搅拌，在60℃下进行酯交换反应，反应60分钟后，在室温下静置5小时，分离出甘油层，上层蒸出过量的甲醇和催化剂，得生物柴油81g，产率90％。实施例12将经过浓度为15％的氢氧化钠溶液除杂、75℃下真空脱水后的棉籽油90g和11.25g的四氢呋喃放入反应器中，再将2.0g的TBD溶入22本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机碱催化棉籽油制备生物柴油的方法，其特征在于，采用有机碱性催化法，包括如下步骤：　（１）除杂：将原料粗棉籽油去除杂质；　（２）脱水：将去除杂质后的棉籽油加热真空脱水；　（３）酯交换：将脱水后的棉籽油在３０－７０℃下与 甲醇进行酯交换反应，四氢呋喃作为共溶剂，所用的催化剂为１，５，７－三氮杂二环［４，４，０］－５－癸烯；　（４）分相：静置分离出甘油层，上层蒸出过量的甲醇和催化剂，得到生物柴油。

【技术特征摘要】
1、一种有机碱催化棉籽油制备生物柴油的方法，其特征在于，采用有机碱性催化法，包括如下步骤：(1)除杂：将原料粗棉籽油去除杂质；(2)脱水：将去除杂质后的棉籽油加热真空脱水；(3)酯交换：将脱水后的棉籽油在30-70℃下与甲醇进行酯交换反应，四氢呋喃作为共溶剂，所用的催化剂为1，5，7-三氮杂二环[4，4，0]-5-癸烯；(4)分相：静置分离出甘油层，上层蒸出过量的甲醇和催化剂，得到生物柴油。2、根据权利要求1所述的有机碱催化棉籽油制备生物柴油的方法，其特征在于，步骤(1)中，采用氢氧化钠去除粗棉籽油中的杂质。3、根据权利要求1所述的有机碱催化棉籽油制备生物柴油的方法，其特征在于，步骤(2)所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建平，罗传奎，温鹏飞，
申请(专利权)人：李建平，罗传奎，上海融新能源环境科技有限公司，温鹏飞，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]