[發(fā)明專利]適用于制備生物柴油的納米固體雜多酸、雜多堿催化劑及應(yīng)用

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710052066.5
• 申請(qǐng)日: 2007-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN101293209A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓鶴友;王運(yùn);鄭新生;文利柏;胡圣揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/053
• 分類號(hào): B01J27/053;B01J27/232;B01J27/12;B01J23/882;C10G3/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所
• 代理人: 王敏鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物柴油制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米固體雜多酸、雜多堿催化劑的制備及其在生產(chǎn)生物柴油上的應(yīng)用。?

背景技術(shù)

由于化石燃料面臨枯竭，石油價(jià)格居高不下，柴油消耗量日益擴(kuò)大，因此以油料作物和動(dòng)物油脂等生產(chǎn)生物柴油是解決石油短缺的重要途徑。生物柴油作為一種替代能源，不僅是一種可再生能源，而且還是一種對(duì)環(huán)境友好的“綠色能源”。決定生物柴油生產(chǎn)技術(shù)、工藝路線、生產(chǎn)成本的主要是催化劑。目前，工業(yè)化生產(chǎn)生物柴油廣泛使用的是液酸(濃硫酸)、液堿(KOH、NaOH)作催化劑。使用液酸催化的主要缺點(diǎn)是：反應(yīng)速率慢，酸耗大，分離難，且設(shè)備易腐蝕，產(chǎn)品需要中和、水洗，產(chǎn)生大量的廢水。使用液堿催化的主要缺點(diǎn)是：對(duì)原料中游離脂肪酸和水的含量要求較高，因在反應(yīng)過程中，游離脂肪酸會(huì)與堿發(fā)生皂化反應(yīng)產(chǎn)生乳化現(xiàn)象；而所含水分則能引起酯水解，進(jìn)而發(fā)生皂化反應(yīng)，同時(shí)它也能減弱催化劑活性；由于游離脂肪酸、水與堿催化劑發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生乳化，使甘油相和甲酯相變得難以分離，從而使反應(yīng)后處理過程變得繁瑣；得到的產(chǎn)物還需要大量的水洗，產(chǎn)生大量的廢水。?

制備生物柴油催化劑的研究發(fā)展趨勢(shì)是尋找高效率的固體催化劑用于轉(zhuǎn)化油脂，目的是生產(chǎn)新能源的同時(shí)，一定要降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、減少環(huán)境污染。因此，國(guó)內(nèi)外在制備生物柴油催化劑的相關(guān)領(lǐng)域競(jìng)相展開廣泛的研究，目前，國(guó)內(nèi)外相關(guān)專利報(bào)道較多，如申請(qǐng)?zhí)枮?00610019245.4(公開號(hào)CN1580190A)、公開號(hào)為CN1664072A、US5908946、EP0985654等所述，采用固體酸、堿法制備生物柴油，能夠克服液體酸、堿法的部分缺點(diǎn)，使制備工藝變得簡(jiǎn)單、同時(shí)可以減少環(huán)境污染。在現(xiàn)有的公開專利文獻(xiàn)中有一份與本發(fā)明密切相關(guān)的專利文獻(xiàn)如專利申請(qǐng)?zhí)枮?00610019245.4(發(fā)明名稱為采用納米固體酸或堿催化制備生物柴油的方法)，公開了一種據(jù)稱是利用納米級(jí)(納米微粒徑在1-100nm范圍)的固體酸或固體堿作催化劑，催化劑加入量為動(dòng)植物油重量的1-20％，甲醇或乙醇等低碳醇與動(dòng)植物油的摩爾比3.5-40：1，加熱攪拌反應(yīng)，反應(yīng)罐壓力為常壓-25Mp，溫度：40-100度，反應(yīng)后離心出粗甲酯和甘油相，然后再將粗甲酯和甘油相分別蒸餾出低碳醇，最后得到中性的生物柴油和甘油。但其說明書并未充分公開所述催化劑的具體制備方法，又沒有表征所列催化劑是否為納米材料，僅使用了納米概念。在具體實(shí)施方式中并沒有說明所述的催化劑的納米單位，缺乏應(yīng)用納米催化劑實(shí)施效果和對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持，不能說明采用了發(fā)明所聲稱的納米催化劑其催化活性及其變化趨勢(shì)，按其所述納米固體堿用于制備生物柴油無法克服生物柴油制備過程中的皂化等問題，該專利請(qǐng)求專利保護(hù)范圍得不到說明書的支持(如納米催化劑的納米范圍、添加比例、摩爾比等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù))，按照該說明書提供的技術(shù)內(nèi)容公眾是無法再現(xiàn)發(fā)明書所示的效果。該發(fā)明對(duì)反應(yīng)后的初級(jí)產(chǎn)品還要進(jìn)行離心等工藝步驟，使整個(gè)制備工藝不能實(shí)現(xiàn)一體化操作，工藝不夠簡(jiǎn)潔。

納米固體酸、固體堿催化劑是制備生物柴油的重要發(fā)展方向，因?yàn)榧{米固體催化劑具有高比表面、高催化活性，因此用量較少，催化效率高，無需中和及水洗，基本沒有環(huán)境污染，但納米材料普遍存在固定難的問題，如固定不當(dāng)則后續(xù)產(chǎn)品分離困難，導(dǎo)致產(chǎn)品中機(jī)械雜質(zhì)過高，影響產(chǎn)品的使用。因此，研究開發(fā)具有應(yīng)用價(jià)值的納米固體雜多酸、雜多堿催化劑是生產(chǎn)生物柴油的關(guān)鍵。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，研制一種適用于生物柴油制備的納米固體雜多酸、雜多堿，利用該催化劑催化可以顯著提高生物柴油的轉(zhuǎn)化效率，以克服現(xiàn)有催化劑中納米顆粒的團(tuán)聚問題，以及在制備生物柴油過程中的皂化和催化劑的固定等關(guān)鍵技術(shù)難題。本發(fā)明的任務(wù)還包括將本發(fā)明制備的納米固體催化劑應(yīng)用于生物柴油的制備中，通過本發(fā)明的實(shí)施，得到一種活性高、強(qiáng)度大、壽命長(zhǎng)、再生性能好等突出優(yōu)點(diǎn)的納米固體催化劑，使用于制備生物柴油后處理工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品得率高，符合綠色生產(chǎn)要求。?

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：?