[发明专利]一种离子液体催化制备微生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种酸功能化离子液体催化酯化反应的方法，详细地说，涉及一种清洁生产微生物柴油的方法。

背景技术

石油资源的日益减少导致能源紧张和石油价格的飙升，使人们越来越关注石油燃料的替代品，生物柴油是一种近年来备受关注的石油柴油能源替代品。生物柴油不仅燃烧性能与石油柴油相当，且具有环境友好、资源可再生的优点，是替代石油柴油的理想燃料之一。生物柴油是一种长链脂肪酸的单烷基酯，一般是以动植物油脂为原料制得。但是我国人口多，耕地相对稀缺，需大量进口食用油才能保证供应，由菜籽油和大豆油等食用油脂生产生物柴油成本太高，不符合中国国情。因此，有关人士正在积极开展降低生产成本的研究工作，如寻找廉价的原料、优化工艺、提高产物综合利用等。所以寻求新的可以降低生物柴油生产成本的工艺路线成为近年的研究热点。

因具有传统分子溶剂和熔盐双重特性，室温离子液体作为一类环境友好的绿色溶剂或催化剂已被广泛用于催化或非催化反应中。近年来，酸功能化离子液体已成为研究中的热点，其优点在于：同固体酸相媲美，且酸性的调变更容易、更精细，从而更加有利于催化机理的研究和催化剂的筛选；同常规酸相似，具有液体材料的优势，如：流动性好，酸性位密度高和酸强度分布均匀；通过改变和修饰离子液体阴、阳离子的结构，可以实现多相反应体系的优化，如：增加底物的溶解性，简化产物的分离，促进离子液体的循环使用。因此，酸功能化离子液体能够代替常规酸催化剂，具有极大的应用潜力。

发明内容

本发明的目的是提供一种离子液体催化制备微生物柴油的方法，以克服公知技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供的离子液体催化制备微生物柴油的方法，其步骤为：

A)将酸功能化离子液体作为反应的催化剂，催化游离脂肪酸与短链醇在60-120℃下反应6-12小时；

所述的反应物为游离脂肪酸和短链醇，其中游离脂肪与短链醇摩尔比为1∶1至1∶6；

所述酸功能化离子液体质量与反应物总质量比为1∶20至20∶1。

B)将步骤A制得的反应液冷却至室温，重力沉降，产物与酸功能化离子液体分层，并将上层液体减压脱出短链醇，得到产物。

其中，所述的酸功能化离子液体为磺酸基功能化的烷基吡啶阳离子、磺酸基功能化1，3-二烷基咪唑阳离子或磺酸基功能化烷基胺盐阳离子与无机或有机阴离子构成的盐。

所述的方法，其中，所述的阳离子为含氮杂环化合物阳离子是磺酸基功能化烷基吡啶阳离子、磺酸基功能化的1，3-二烷基咪唑阳离子或磺酸基功能化的烷基胺盐阳离子，其结构通式如下所示，

其中，n＝2～8，R为C₁～C₁₂。

所述的方法，其中，所述的阴离子为氯离子、氟硼酸根、硫酸氢根、对甲苯磺酸根或三氟甲磺酸根负离子。

所述的方法，其中，步骤B中分离出的酸功能化离子液体重复用于反应。

所述的方法，其中，步骤A中醇类为乙醇或甲醇。

与背景技术相比，本发明具有以下优点：

1、反应原料不同，为发酵液中提取的游离脂肪酸。因此得到了一种新的生物柴油合成方法。

2、反应条件温和，操作简便。

3、反应产物相与酸功能化离子液体催化剂不相混容而自动分层，使得分离过程更为简便容易。

4、催化剂酸功能化离子液体性能稳定，酸性无流失，可循环使用；且合成方法简便，属100％原子经济性。

5、克服背景技术中存在的催化剂液体在反应结束后不能循环使用，且污染环境的问题。

6、属环境友好工艺路线。

具体实施方式

本发明提供的离子液体催化制备微生物柴油的方法，是将酸功能化离子液体用于催化发酵液中提取的游离脂肪酸进行酯化反应，为微生物柴油的制备提供了一条环境友好的工艺路线。

本发明使用的酸功能化离子液体，是由含氮杂环化合物阳离子与阴离子构成。其中，酸功能化离子液体中的阳离子为含氮杂环化合物阳离子是磺酸基功能化烷基吡啶阳离子、1，3-二烷基咪唑阳离子或烷基胺盐阳离子；其结构通式如下所示，其中，n＝2～8，R为C₁～C₆。

构成酸功能化离子液体的阴离子为氯离子、氟硼酸根、硫酸氢根、对甲苯磺酸根、三氟甲磺酸根等负离子。

本发明使用的酸功能化离子液体可以通过以下方法制得：