[發明專利]一種新型固體堿催化制備生物柴油的方法

無效

• 申請號: 200710047115.6
• 申請日: 2007-10-17
• 公開（公告）號: CN101130700A
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發明（設計）人: 楊建國;劉玲;趙月昌;梁學正;王有菲;何鳴元
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: C10G3/00
• 分類號: C10G3/00;B01J23/02;B01J23/06;B01J21/04
• 代理公司: 上海藍迪專利事務所
• 代理人: 徐筱梅

技術領域

本發明涉及生物柴油的制備方法，尤其涉及一種新型固體堿催化制備生物柴油的方法。

背景技術

生物柴油是通過對可再生資源例如大豆油，菜籽油，花生油，麻瘋果油等植物油以及豬，牛，羊等動物油進行酯交換反應而制得的脂肪酸酯，具有可再生，易生物降解，無毒，含硫量低和廢氣中有害物質排放量小等優點，是環境友好型燃料。隨著世界石油資源的短缺和人們環保意識的提高促使人們去開發新型的替代資源，生物柴油作為一種清潔，可再生的燃料，近年來收到國內外普遍關注，有希望成為一種新型的能源。

目前制備生物柴油的方法主要有直接摻合法，熱裂解法，微乳法和酯交換反應法，酯交換反應法也稱醇解法，主要包括堿催化酯交換反應，酸催化酯交換反應等。由各種植物油制備的生物柴油黏度與石油柴油接近。

中國專利公開CN1560197A，CN1557913A，CN1559914A，CN1473907A和CN132762B報道了利用酯交換反應法制備生物柴油的工藝，尤其是酸堿催化的酯交換反應工藝研究較多，日趨成熟。酸催化劑包括硫酸，磷酸，鹽酸和有機磺酸，但是酸催化轉酯反應比堿催化慢得多，另外，酸催化反應過程中不可避免地發生碳化現象，影響產品的收率，一般酯化收率不超過85％，此外。設備腐蝕，環境污染等問題也比較嚴重。相比較而言，堿催化反應更具備優勢，用NaOH，KOH作催化劑將植物油酯交換制備脂肪酸甲酯，乙酯，有很高的收率。堿催化酯化作用類似于皂化反應，不可逆，得率較高，可在室溫下進行，不腐蝕設備。在工業生產中，堿催化法使用較多。

NaOH或KOH作催化劑通常是與反應液以均相方式參與反應的，所以給產品的精制帶來一定的復雜性，當原料中脂肪酸含量較高時，皂化反應嚴重，產品的收率較低，乳化嚴重。與均相堿催化比較而言，采用多相固體堿做催化劑具有明顯優勢：催化劑容易從產品中分離出來，容易再生；對設備腐蝕小，對環境污染小，因此固體堿催化劑制備生物柴油是當前的研究熱點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型固體堿催化制備生物柴油的方法，該方法克服了均相法制備生物柴油的缺點，工藝簡單，副產品少，不需要中和洗滌，不會產生工業廢水；同時催化劑可多次重復使用。

實現本發明目的的具體技術方案是：

一種新型固體堿催化制備生物柴油的方法，特點是：以植物油為原料，與甲醇或乙醇反應，加入催化劑，經過酯交換反應制備生物柴油；其步驟是：在間歇式反應器中加入植物油、甲醇或乙醇攪拌后，加入固體堿催化劑或固體堿催化劑及共溶劑，在60-90℃下進行酯交換反應2～5小時，反應后趁熱過濾，分離出固體堿催化劑；濾液靜置分層，上層為主產品，下層為副產品；將上層主產品減壓蒸餾后得生物柴油，下層副產品為甘油。

所述固體堿催化劑為金屬復合氧化物，并通過以下步驟得到：

a、在60～70℃下，將鋰鹽、鎂鹽、鋅鹽中的一種溶液或兩種混合溶液與鋁鹽溶液混合，與堿和碳酸鹽的混合溶液并流或單滴滴定，滴加時間為0.5～2h，溶液的pH值控制在10-12之間，滴加完后，繼續攪拌4～6h，60～100℃成核晶化，然后冷卻、抽濾、洗滌至中性，在100℃下干燥5～10h，得固體產物；

b、將上述固體產物在400-700℃條件下焙燒3～12小時，得新型固體堿催化劑。

所述鋰鹽，鎂鹽，鋅鹽及鋁鹽混合溶液中：Li與Al的摩爾比為4～8∶1，Zn與Al的摩爾比為3～6∶1；Mg與Al的摩爾比為1～3∶1；在鎂鹽、鋅鹽及鋁鹽混合溶液中，鋅鹽的固含量為4～10％。

所述植物油與甲醇或乙醇的摩爾比在4～20∶1；催化劑用量為植物油重量的0.5～5％；共溶劑用量為植物油重量的10～30％。

所述共溶劑為四氫呋喃、環己烷及甲苯中的一種。

本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出性效果：本發明克服了現有酯交換反應所用勻相催化劑分離困難，催化劑不易再生的缺陷，減少了分離和洗滌的操作單元，消除了皂化反應的不利影響，目標產物的收率可以達到92.5％。同時，該固體堿催化劑的理化指標可調性大，適用于不同的生物柴油制備原料。

本發明在制備過程中，加入了共溶劑，如四氫呋喃(THF)、環已烷、甲苯等，其作用是減少在固體堿催化劑下醇油酯交換反應的時間及在一定程度下提高轉化率。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步詳細描述，但本發明的實施方式不僅限于此。

實施例1

第一步LiAl復合氧化物的制備