專利名稱：微波催化膜分離制備生物柴油工藝的制作方法
微波催化膜分離制備生物柴油工藝技術(shù)領(lǐng)域-本發(fā)明涉及生物柴油，特別是微波催化膜分離制備生物柴油工藝。
背景技術(shù)：
生物柴油通常是指高級(jí)脂肪酸低碳醇酯，如軟脂酸甲酯或硬脂酸甲酯等。 它們是通過可再生資源如植物或動(dòng)物油脂與低碳醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)而制得，性 質(zhì)與柴油相似。隨著地球上煤炭，石油等化石能源儲(chǔ)量日益減少及其造成的污 染日益嚴(yán)重，生物柴油以其優(yōu)越的環(huán)保性能，較好的低溫啟動(dòng)性能，良好的燃 料性能以及可再生性，成為柴油機(jī)代用燃料的一條新的途徑。目前，生物柴油的合成方法主要有直接混合法、高溫?zé)崃呀夥?、生物?催化法、超臨界甲醇法、化學(xué)酯交換法等。直接混合法生產(chǎn)的柴油存在粘度高、 易變質(zhì)、不完全燃燒等缺點(diǎn)。高溫?zé)崃呀夥ǖ闹饕a(chǎn)物是生物汽油，生物柴油 只是其副產(chǎn)品；同時(shí)熱裂解設(shè)備價(jià)格昂貴，能耗高。生物酶技術(shù)生產(chǎn)生物柴油 尚未工業(yè)化，而超臨界甲醇法反應(yīng)中甲醇需要進(jìn)行超臨界處理，反應(yīng)所需的溫 度較高?；瘜W(xué)酯交換法是目前生產(chǎn)生物柴油的主要方法，但此法存在工藝復(fù)雜、 能耗高、反應(yīng)時(shí)間長、雜質(zhì)多、有廢堿液排放等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公幵一種工藝簡單、反應(yīng)時(shí)間短、轉(zhuǎn)化效率高、能耗低、 環(huán)境友好的微波催化膜分離制備生物柴油工藝。本發(fā)明的技術(shù)方案是以植物油和甲醇為原料，用離子交換樹脂或離子交 換纖維為催化劑，用微波促進(jìn)催化進(jìn)行酯交換反應(yīng)制備生物柴油。所述的離子交換樹脂為強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂或強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂； 所述的離子交換纖維為強(qiáng)堿性陰離子交換纖維或強(qiáng)酸性陽離子交換纖維。其制備工藝如下1.將植物油放入反應(yīng)罐中，按比例加入甲醇及催化劑，催化劑為離子交換 樹脂或陰離子交換纖維，以離子交換樹脂為催化劑的，或催化劑加入量為油醇 量的5%，以離子交換纖維為催化劑的，催化劑加入量為油醇量的3%，甲醇加入
量以離子交換樹脂為催化劑的，油醇體積比例為1: 20,以離子交換纖維為催化 劑的，油醇體積比例為l: 30。2. 微波催化將上述反應(yīng)罐置于微波反應(yīng)器中，在回流條件下進(jìn)行微波催 化，其中，以離子交換樹脂為催化劑的，用中火擋，以離子交換纖為催化劑的 用解凍檔，兩種催化劑，反應(yīng)時(shí)間均為5-10分鐘。3. 將經(jīng)(2)微波催化反應(yīng)后的混合物，經(jīng)膜分離，除去混合物中的甲醇、甘油及未反應(yīng)的油脂即可得生物柴油。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于-相對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)酯交換的制備方法，由于采用了固體離子交換樹脂或離子交 換纖維為催化劑，又利用微波促進(jìn)催化，同時(shí)生物柴油純化分離使用膜分離技 術(shù)，因此工藝簡單、能耗低，生物柴油的得率高，無廢堿液排放，屬環(huán)境友好 型工藝。(請補(bǔ)充產(chǎn)生本優(yōu)點(diǎn)的原因。)
具體實(shí)施例方式下面通過如下實(shí)驗(yàn)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。稱取一定數(shù)量的大豆油置于250mL摩口燒瓶中，按比例加入甲醇和催化劑， 催化劑分別為強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂或強(qiáng)堿性陰離子交換纖維，也可采用強(qiáng)酸 性離子交換樹脂或強(qiáng)酸性離子交換纖維；在回流的條件下，選擇在微波中火檔、 解凍檔以及保溫檔這三個(gè)檔的作用下，反應(yīng)一段時(shí)間后將混合物用小分子透過 的膜除去甲醇和甘油，再用能使脂肪酸甲酯透過膜將未反應(yīng)的油脂截留掉。通 過測定分離出來的甘油含量測定生物柴油的產(chǎn)率。通過改變催化劑、適當(dāng)調(diào)整 了油醇比例以及反應(yīng)時(shí)間，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表①、表②所示。表①微波陰離子交換樹脂催化法實(shí)驗(yàn)結(jié)果表油醇(B)HM司tOnin)(C)產(chǎn)率％1中火檔h 1021%74. 152中火檔h 203.53%71.873中火檔1: 3055%78. 724 解凍檔 1: 105 解凍檔 1: 206 解凍檔 1: 303.5 5% 77.572 1% 75.725 3% 68.587 保溫檔 1: 108 保溫檔 1: 209 保溫檔 1: 302 1% 64.365 3% 79.挑3.5 5% 68.15極差分析:_K,j 74.71 72.03 71.41 72.67K2j 74.00 75.82 72.53 68.27K3j 70.79 71.81 75.72 78.72R 3.92 4.01 3.98 10.45由極差分析可知，D因子，即催化劑在提高產(chǎn)率方面發(fā)揮了及其顯著的作 用。據(jù)表①可知，以強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂為催化劑制備生物柴油的最佳工藝 條件是A^CA.表②微波陰離子交換纖維催化制備法實(shí)驗(yàn)結(jié)果表^^(A) 油醇(B) SM伺t(rain)(C) |f!Wl%(D) 產(chǎn)率％1中火檔1: 1021%69. 442中火檔1: 203.53%79. 653中火檔1: 3055%65. 364 解凍檔 1: 105 解凍檔 1: 206 解凍檔 1: 303.5 5% 75.532 1% 69.735 3% 83.727保溫檔1:1021%75. 578保溫檔1:2053%67.409保溫檔1:303.55%57.19極差分析Ku71.4873. 5171.5871.58K2j76. 3372.2670. 7976. 92K3J66. 7268. 7672.1666. 03R9. 584. 751.3710. 89由極差分析可知，D因子，即催化劑在提高產(chǎn)率方面發(fā)揮了極其顯著的作 用。據(jù)表②可知，以強(qiáng)堿性陰離子交換纖維為催化劑制備生物柴油的最佳工藝 條件是A2BAD2。
權(quán)利要求
1、一種微波催化膜分離制備生物柴油工藝，包括以植物油為原料，加入甲醇和催化劑，其特征在于催化劑為離子交換樹脂或離子交換纖維，加入催化劑后用微波促進(jìn)催化進(jìn)行酯交換反應(yīng)，經(jīng)膜分離，即制得生物柴油。
2、 如權(quán)利要求1所述的微波催化膜分離制備生物柴油工藝，其特征是包 括如下制備工藝(1) .將植物油放入反應(yīng)罐中，按比例加入甲醇及催化劑，催化劑為離子 交換樹脂或離子交換纖維，以離子交換樹脂為催化劑的，催化劑加入量為油醇 量的5%，以離子交換纖維為催化劑的，催化劑加入量為油醇量的3%，以離子交 換樹脂為催化劑的，油醇體積比例為l: 20，以離子交換纖維為催化劑的，油醇 體積比例為l: 30;(2) .微波催化將上述反應(yīng)罐置于微波反應(yīng)器中，在微波催化條件下回 流進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為5-IO分鐘；(3).將經(jīng)(2)微波催化后的混合液冷卻至室溫后，采用膜分離，除去甲 醇、甘油和未反應(yīng)的油脂即可得生物柴油。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的一種微波催化膜分離制備生物柴油工藝，其特征是所述的離子交換樹脂為強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂或強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂， 所述的離子交換纖維為強(qiáng)堿性陰離子交換纖維或強(qiáng)酸性陽離子交換纖維。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波催化膜分離制備生物油工藝，它以植物油為原料，按比例加入甲醇和催化劑，其特征是催化劑為離子交換樹脂或離子交換纖維，加入催化劑后用微波促進(jìn)催化進(jìn)行酯交換反應(yīng)，再采取膜分離即制得生物柴油，采用這種方法制備生物柴油，工藝簡單、反應(yīng)時(shí)間短、轉(zhuǎn)化快，得率高，能耗低。相對(duì)于傳統(tǒng)的化學(xué)酯交換制備方法，無廢堿液排放、屬環(huán)境友好型工藝。
文檔編號(hào)C10G3/00GK101126029SQ200610021618
公開日2008年2月20日 申請日期2006年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月15日
發(fā)明者何星存, 蘇小建, 陳孟林 申請人:廣西師范大學(xué)