[发明专利]一种低共熔体系中合成生物柴油的方法

说明书

本发明公开了一种低共熔体系中合成生物柴油的方法。原料为植物油、甲醇，在N‑磺酸丙基‑N，N，N‑三羟基乙基铵/甘油组成的低共熔体系中，常压下搅拌加热得到生物柴油。本发明优点为：(1)采用氢氧化钠催化剂，成本低廉、催化活性高、用量少；(2)反应条件温和，可以在常压、甲醇回流温度条件下反应；(3)所组成低共熔溶剂，消除了乳化现象，简化了工艺流程；(4)产品纯度高，杂质少；(5)低共熔溶剂与氢氧化钠组成的低共熔催化体系，易回收循环使用，体系中不含卤素离子，对环境、金属设备安全可靠。

一 技术领域

本发明涉及低共熔体系中合成生物柴油的方法，属于化学材料制备技术领域。本方法适用于以植物油、甲醇为原料，合成生物柴油的场合。

二 背景技术

作为一种新型的可再生清洁能源，生物柴油是以油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品。生物柴油是典型“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。

合成生物柴油是酸碱均能催化的酯交换反应，通常采用强酸(硫酸)或强碱(KOH和NaOH)作催化剂，存在着催化剂腐蚀性强且反应后不易分离回收，或产物在反应过程以及后处理阶段容易皂化，产生大量的废水，废碱(酸)液排放容易对环境造成二次污染等缺点。因此，消除皂化现象和减少废酸废碱的排放成为生物柴油大规模应用的当务之急。

低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents，DESs)的物理化学性质与离子液体极其相似，因此也有人把它归为一类新型离子液体。低共熔溶剂通常是由一定化学计量比的季铵盐和氢键给体(如酰胺、羧酸和多元醇等化合物)组合而成的低共熔混合物。作为一种新型的绿色溶剂目前已经引起了人们广泛的关注，其是一种环境友好型材料也是目前绿色化学研究领域的热点内容之一(J M DeSimone.For recent reviews.Science，2002，297：799.)，低共熔溶剂具有低熔点、选择性溶解力、低挥发性、高热稳定性、可设计性等优点。

近年来，低共熔体系在生物柴油制备中也逐渐得到应用，氯化胆碱/甘油为低共熔熔溶剂可以用于生物柴油制备中的后处理、分离提纯等工序，在产率不受影响的情况下，基本消除了后处理工序中的乳化现象。

三 发明内容

本发明的目的在于提供反应条件温和、反应过程无皂化现象、产品易分离、产品纯度高、整个反应体系中不含卤素离子且催化体系能够回收循环使用的合成生物柴油的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种生物柴油的制备新方法，以氢氧化钠为催化剂，在N-磺酸丙基-N，N，N-三羟基乙基铵与甘油组成的低共熔溶剂中，将植物油、甲醇在常压下加热搅拌得到生物柴油。

本发明所述的一种低共熔体系中制备生物柴油的方法，具体措施是以氢氧化钠为催化剂，N-磺酸丙基-N，N，N-三羟基乙基铵与甘油组成的低共熔溶剂，植物油、甲醇为原料，在常压下加热回流2-4小时得到生物柴油；反应完毕后过冷却至室温，形成液-液两相体系，上层是粗产品，下层是低共熔体系，分液得到的粗产品经水洗、干燥后得到生物柴油产品；下层低共熔体系中含有未反应完全的原料、催化剂、副产物甘油，可回收并重复使用。

本发明所用植物油可以是棉籽油、转基因大豆油、蓖麻油等。

本发明低共熔体系中N-磺酸丙基-N，N，N-三羟基乙基铵与甘油的摩尔比为1∶1.0～3.0，其中优选1∶1.0～1.5。

本发明所用物料的摩尔比为植物油∶甲醇：＝1∶3～8，其中优选1∶4～6。

本发明所用催化剂用量为植物油质量的0.5～5％，其中优选1；0.8～1.5％。