一種用固體酸催化法制備生物柴油的方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種制備生物柴油的方法。
【背景技術】
[0002]生物柴油的主要成分為長碳鏈脂肪酸所形成的甲酯或乙酯類物質，屬于環境友好型燃料，它的原料來源十分廣泛，包括可再生的油作物以及動物油脂，甚至廢棄的餐飲油都可以作為生物柴油的來源。在生物柴油的生產工藝中，催化劑是決定生產成本和工藝路線的關鍵。目前，生物柴油工藝生產中廣泛使用的催化劑是液體酸和液體堿，往往具有分離難，中和過程產生大量的廢水以及對設備的抗腐蝕要求較高等缺點。雜多酸是由雜原子(如P、Si等)和多原子(如Mo、W等)按一定的結構通過氧原子配位橋聯組成的一類含氧多酸，具有類似于分子篩的籠型結構，其作為一類典型的固體酸，已經被成功地應用于多個酸催化反應中，其中包括生物柴油的生成工藝。關于雜多酸在生物柴油生成的研究中，研究重點往往集中于各種新型催化材料的開發。例如，Chai等使用雜多酸銫鹽作催化劑制備生物柴油，選擇合適的反應條件，產率可達99%;Cao等制備了十二磷鎢酸的鋯鹽，并將之用于生物柴油的催化工藝，產率可達97 %。但是，這些研究中對于雜多酸催化生物柴油的基本工藝參數的研究并不明確，并且采用這些方法生產的生物柴油是否符合生物柴油的國家標準也無明確報道。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是為了解決目前沒有雜多酸催化生物柴油基本工藝參數的技術問題，而提供一種用固體酸催化法制備生物柴油的方法。
[0004]本發明的一種用固體酸催化法制備生物柴油的方法是按以下步驟進行的:
[0005]將雜多酸在溫度為40°C的條件下真空干燥24h，將真空干燥后的雜多酸加入到裝有豆油的圓底燒瓶中，加入甲醇，架上回流冷凝管，在回流冷凝管末端套上氣球從而避免空氣中的水汽在冷凝管中冷凝后進入反應體系，在溫度為65°C的油浴中磁力攪拌48h，冷卻至室溫，用旋轉蒸發儀在溫度為40°C的條件下蒸發至不再有流出液為止，得到混合液；將混合液轉移至梨形分液漏斗中，加入飽和食鹽水，震蕩、靜置分層，得到上層為生物柴油層，下層為飽和食鹽水層，分出下層的飽和食鹽水層，將上層的生物柴油層倒入平底燒瓶中；用乙酸乙酯對分出的下層飽和食鹽水萃取三次，將三次的萃取液均倒入裝有生物柴油層的平底燒瓶中，用飽和食鹽水洗滌，靜置分層，分出下層，再用飽和食鹽水洗滌，靜置分層，分出下層，得到上層的有機相，向有機相中加入無水硫酸鈉干燥2h，過濾取濾液，用旋轉蒸發儀在溫度為40°C的條件下蒸發濾液至不再有流出液為止，得到生物柴油；
[0006]所述的真空干燥后的雜多酸的摩爾量與豆油的質量比為lmmol:40g ;所述的豆油的質量與甲醇的體積比為lg: 6.25mL ；
[0007]所述的將混合液轉移至梨形分液漏斗中，加入飽和食鹽水，震蕩、靜置分層中的飽和食鹽水與甲醇的體積比為1:0.83 ;
[0008]所述的用乙酸乙酯對分出的下層飽和食鹽水萃取三次中每次使用的乙酸乙酯與甲醇的體積比為1:1.67;
[0009]所述的豆油與無水硫酸鈉的質量比為1: (1.25?1.875)；
[0010]所述的用飽和食鹽水洗滌，靜置分層，分出下層，再用飽和食鹽水洗滌，靜置分層，分出下層，得到上層的有機相中兩次的飽和食鹽水用量是相等的且與甲醇的體積比為1: (1.67 ?2.5) O
[0011]本發明的方法制備的生物柴油的收率大于99%，密度為887.6Kg/m3(20°C );總甘油含量(0.150%，質量分數)；游離甘油含量為(0.006%，質量分數)，符合生物柴油的國家標準。
【具體實施方式】
[0012]【具體實施方式】一:本實施方式為一種用固體酸催化法制備生物柴油的方法，具體是按以下步驟進行的:
[0013]將雜多酸在溫度為40°C的條件下真空干燥24h，將真空干燥后的雜多酸加入到裝有豆油的圓底燒瓶中，加入甲醇，架上回流冷凝管，在回流冷凝管末端套上氣球從而避免空氣中的水汽在冷凝管中冷凝后進入反應體系，在溫度為65°C的油浴中磁力攪拌48h，冷卻至室溫，用旋轉蒸發儀在溫度為40°C的條件下蒸發至不再有流出液為止，得到混合液；將混合液轉移至梨形分液漏斗中，加入飽和食鹽水，震蕩、靜置分層，得到上層為生物柴油層，下層為飽和食鹽水層，分出下層的飽和食鹽水層，將上層的生物柴油層倒入平底燒瓶中；用乙酸乙酯對分出的下層飽和食鹽水萃取三次，將三次的萃取液均倒入裝有生物柴油層的平底燒瓶中，用飽和食鹽水洗滌，靜置分層，分出下層，再用飽和食鹽水洗滌，靜置分層，分出下層，得到上層的有機相，向有機相中加入無水硫酸鈉干燥2h，過濾取濾液，用旋轉蒸發儀在溫度為40°C的條件下蒸發濾液至不再有流出液為止，得到生物柴油；
[0014]所述的真空干燥后的雜多酸的摩爾量與豆油的質量比為lmmol:40g ;所述的豆油的質量與甲醇的體積比為lg:6.25mL ；
[0015]所述的將混合液轉移至梨形分液漏斗中，加入飽和食鹽水，震蕩、靜置分層中的飽和食鹽水與甲醇的體積比為1:0.83 ;
[0016]所述的用乙酸乙酯對分出的下層飽和食鹽水萃取三次中每次使用的乙酸乙酯與甲醇的體積比為1:1.67;
[0017]所述的豆油與無水硫酸鈉的質量比為1: (1.25?1.875)；
[0018]所述的用飽和食鹽水洗滌，靜置分層，分出下層，再用飽和食鹽水洗滌，靜置分層，分出下層，得到上層的有機相中兩次的飽和食鹽水用量是相等的且與甲醇的體積比為1: (1.67 ?2.5) O
[0019]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:所述的豆油與無水硫酸鈉的質量比為1:1.5。其它與【具體實施方式】一相同。
[0020]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一至二之一不同的是:所述的用飽和食鹽水洗滌，靜置分層，分出下層，再用飽和食鹽水洗滌，靜置分層，分出下層，得到上層的有機相中兩次的飽和食鹽水用量是相等的且與甲醇的體積比為1:2。其它與【具體實施方式】一至二之一相同。