專利名稱：一種1,2,3-三唑卡賓二氧化碳加合物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，特別涉及了一種新型的1，2，3-三唑卡賓二氧化碳加合物催化制備生物柴油的方法。
背景技術(shù)：
隨著人類對(duì)能源需求的不斷上漲，化石能源不斷減少，能源供需不平衡給消費(fèi)品價(jià)格和環(huán)境造成了很大的壓力，發(fā)展可再生能源已成為一種必然趨勢。一種可再生能源一生物柴油逐漸成為人們研究的重點(diǎn)。生物柴油是一種脂 肪酸甲酯，是以植物油和動(dòng)物油以及廢棄食用油為原料，進(jìn)行酯交換反應(yīng)生成，可與石油柴油以任意比混合。生物柴油具有安全，環(huán)保，可再生等特點(diǎn)，在使用時(shí)柴油機(jī)不需做改動(dòng)，環(huán)保清潔，美國，歐盟，巴西等國家出臺(tái)多種扶持政策，我國目前也正在鼓勵(lì)生物柴油的研發(fā)與使用。生物柴油主要有以下4種合成方法:⑴直接混合法:將天然油脂與石油柴油、溶劑或醇類按照不同比例直接混合作為燃料。該法操作簡單，但產(chǎn)物十六烷值不高，且易變質(zhì)。(2)微乳液法:將動(dòng)、植物油與甲醇、乙醇和1-丁醇等溶劑混合制成微乳液直接應(yīng)用。該法操作簡單，但產(chǎn)物十六烷值不高，且易導(dǎo)致潤滑油污染。(3)高溫裂解法:在惰性氣流中將甘油三酯裂解成含有烷烴、烯烴、二烯烴、芳烴和羧酸等的混合物。該法工藝簡單，但需在高溫下進(jìn)行，且需要加入催化劑，設(shè)備昂貴，反應(yīng)很難控制。(4)酯交換法:利用甘油三酯與低級(jí)醇在催化劑作用下得到生物柴油。通過酯交換反應(yīng)可以使天然油脂的分子量降至原來的1/3，黏度降低約8倍，同時(shí)也提高了燃料揮發(fā)度，各項(xiàng)指標(biāo)與柴油接近這是目前油脂改性的主要方法。根據(jù)所選催化劑的不同，酯交換法又可分為酶酯催化法，酸催化法和堿催化法。酶催化條件溫和，但存在酶成本高、產(chǎn)物難分離、副產(chǎn)物抑制作用等問題。酸催化反應(yīng)時(shí)間較長，且對(duì)設(shè)備腐蝕較嚴(yán)重。傳統(tǒng)的堿催化反應(yīng)，使用NaOH，KOH等無機(jī)堿作為催化劑，能有效地催化反應(yīng)的進(jìn)行，但是隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)速率逐漸那下降，且易導(dǎo)致產(chǎn)品后處理過程復(fù)雜等問題，并且生產(chǎn)過程中會(huì)造成大量的廢液排放?？ㄙe是一類高效有機(jī)化合物，是近幾年科學(xué)家的研究熱點(diǎn)。Nolan和Hedrick兩個(gè)研究小組(G.A.Grasa, R.M.Kissling and S.P.Nolan, Org.Lett., 2002,4,3583-3586 ；G.ff.Nyce, J.A.Lamboy and J.L.Hedrick, Org.Lett.,2002,4,3587-3590)幾乎同時(shí)報(bào)道了氮雜環(huán)卡賓催化的酯交換反應(yīng)，為卡賓用于催化生物柴油奠定了基礎(chǔ)。GA0(W02008/070756)公開了一種以動(dòng)植物油為底物，制備脂肪酸烷基酯的方法，其中包括卡賓醇加合物催化酯轉(zhuǎn)移的過程，涉及的有些卡賓醇加合物必須在真空條件下加熱才能釋放活性卡賓，增加操作難度。1，2，3-三唑卡賓二氧化碳加合物對(duì)空氣和水穩(wěn)定，作為催化齊U，儲(chǔ)存與應(yīng)用十分方便，且不易像產(chǎn)物中引入金屬離子。因此，在生物柴油的制備中具有良好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種1，2，3-三唑卡賓二氧化碳加合物催化制備生物柴油的方法，具有催化劑可控性好，反應(yīng)活性高，反應(yīng)速度快，反應(yīng)條件相對(duì)溫和，不引入金屬離子，無設(shè)備腐蝕，產(chǎn)物后處理簡單等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提出一種制備生物柴油的方法，其特征在于在惰性氣體保護(hù)下，將植物油和低碳醇混合，加入1，2，3-三唑卡賓二氧化碳加合物作為催化劑，攪拌均勻，進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)范例后得到產(chǎn)品生物柴油。在上述制備生物柴油的方法中，所述的1，2，3_三唑卡賓二氧化碳加合物的結(jié)構(gòu)式為式⑴，式(II)，式(III)，式(IV)。
權(quán)利要求
1.一種1，2，3-三唑卡賓二氧化碳加合物催化制備生物柴油的方法，其特征在于在惰性氣體保護(hù)下，將植物油和低碳醇混合，加入1，2，3-三唑卡賓二氧化碳結(jié)合物作為催化齊U，混合攪拌均勻進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)分離得到生物柴油。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備生物柴油的方法，其特征在于所述一種I，2，3-三唑卡賓二氧化碳加合物的結(jié)構(gòu)式為式(I)，式(II)，式(III)，式(IV):
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備生物柴油的方法，其特征在于所述的惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤狻?br> 4.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為:大豆油、菜籽油、橄欖油、芝麻油、棕櫚油、蓖麻油、桐油、棉籽油、葵花油、花生油、麻風(fēng)樹籽油和卡蘭賈樹籽油。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備生物柴油的方法，其特征在于所述的低碳醇為甲醇、乙醇、正丙醇或正丁醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備生物柴油的方法，其特征在于所述植物油和低碳醇的摩爾比為1: 6 1: 30，催化劑用量為植物油質(zhì)量的0.1 5%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備生物柴油的方法，其特征在于所述反應(yīng)溫度為65 120°C，反應(yīng)時(shí)間為20 100分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備生物柴油的方法，其特征在于所述分離方法為室溫下將反應(yīng)液靜置分層，分離出上層酯相，蒸餾除去未反應(yīng)的低級(jí)醇后，得到產(chǎn)品生物柴油。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種1，2，3-三唑卡賓二氧化碳加合物制備生物柴油的方法，屬于生物油料合成，綠色可再生能源技術(shù)領(lǐng)域。該方法采用植物油和低級(jí)醇的酯交換反應(yīng)，以1，2，3-三唑卡賓二氧化碳加合物作為催化劑，反應(yīng)溫度為65～120℃，植物油和低級(jí)醇的摩爾比為1∶6～1∶30，催化劑用量為植物油質(zhì)量的0.1～5％，反應(yīng)20～100分鐘。該方法催化劑穩(wěn)定性好、反應(yīng)活性高、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)物分離簡單、反應(yīng)過程安全無毒且無污染排放。
文檔編號(hào)C10L1/02GK103160380SQ20131010352
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者李振江, 蔣曉勤, 周鋒, 陳興, 何曉將, 夏海東, 闞蘇立 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)