[發明專利]用于制備生物柴油的負載型固體堿催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 200810051327.6
• 申請日: 2008-10-24
• 公開（公告）號: CN101380570A
• 公開（公告）日: 2009-03-11
• 發明（設計）人: 劉鋼;祖艷紅;賈明君;張文祥
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B01J23/02
• 分類號: B01J23/02;B01J21/18;C10G3/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 王恩遠

技術領域

本發明屬于催化劑及其制備方法的技術領域，特別涉及一種在甲醇沸點以下催化油脂(甘油三酸酯)與甲醇進行酯交換反應制備生物柴油的負載型固體堿催化劑。

背景技術

生物柴油一般是指直接或間接來源于生物產品，可以作為柴油機燃料的物質，包括植物油(如菜子油、花生油、大豆油、棉籽油等)、動植物油的裂化產物、或動植物油與短鏈醇經酯交換反應得到的脂肪酸酯等。目前世界各國所使用的生物柴油主要是指將動植物油與甲醇經酯交換反應后得到的脂肪酸甲酯。隨著上世紀出現的兩次石油危機以及環保意識的增強，生物柴油作為一種環境友好的可再生物質新能源，已經在世界范圍內形成了研究開發熱潮。

目前生物柴油主要是用化學法生產，傳統的酯交換工藝是以液體酸或堿為催化劑的均相工藝，反應后催化劑與產品不易分離，并且會產生大量的綜合廢棄物，給環境帶來嚴重污染，同時催化劑隨產品排出，不能回收利用。用固態的多相催化劑替代液態的均相催化劑就可以解決上述問題，因此對多相催化劑的開發和利用受到了世界各國的廣泛關注。相對于酸催化體系，堿催化具有反應條件溫和、反應時間短、醇油摩爾比小、催化劑成本低等優點。與液體堿相比，固體堿具有可循環使用、環境友好、產物易于分離等優點，因而在生物柴油生產工藝中采用固體堿非均相催化比液體堿均相催化更具優勢。

中國專利CN1830550A公開了負載型堿金屬生物柴油合成反應催化劑，提供一種能在溫和的反應條件下，促進脂肪酸酯的交換反應高效進行，工藝簡單，成本低的負載型堿金屬生物柴油合成反應催化劑，其組成包括堿金屬鹽和堿土金屬氧化物，或堿金屬氫氧化物和堿土金屬氧化物，堿金屬鹽或堿金屬氫氧化物含量為總量的5％～40％。中國專利CN1664072A公開了采用固體堿催化劑制備生物柴油的方法，該催化劑主要是堿金屬及堿土金屬復合氧化物的混合物、負載型堿土金屬氧化物等。中國專利CN1962824A公開了將水滑石或類水滑石浸漬負載濃度為3-20％的KF、CaF₂、ZnF₂、NaF或K₂CO₃至少一種制備的合成生物柴油的負載型固體堿催化劑。中國專利CN1836772A公開了一種以選自氧化鍶、氧化鋅和氧化鑭的的金屬氧化物為助催化劑，以選自氧化鎂、氧化硅、氧化鋁以及氧化鎂鋁的氧化物為載體的制備生物柴油的負載型氧化鈣催化劑。

總的看來，目前專利和文獻中固體堿催化劑的活性和穩定性仍存在一定問題，并且循環使用時活性較差，因而制約了固體堿催化劑在工業上的大規模應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對上述現有的技術中存在的問題，提供一種用于制備生物柴油的負載型固體堿催化劑，具有較高的催化活性和穩定性，能夠再生并重復使用；制備過程簡單，載體的價格低廉，在一定程度上降低固體堿催化劑的成本。

本發明的具體技術方案如下：

一種用于制備生物柴油的負載型固體堿催化劑，以堿土金屬氧化物作為活性組分，多孔炭作為載體；堿土金屬氧化物與多孔炭按質量比為0.05～0.25∶1。

本發明的催化劑是由多孔炭擔載的堿土金屬氧化物構成的負載型固體堿催化劑，起到活性作用的主要是堿土金屬氧化物，炭載體起到穩定活性組分的作用。

所述的多孔炭可以是活性炭、碳分子篩、介孔炭中的1～3種。

用于制備生物柴油的負載型固體堿催化劑的制備方法采用常規的浸漬法，具體的是：

一種用于制備生物柴油的負載型固體堿催化劑的制備方法，將堿土金屬的可溶性鹽水溶液與多孔炭等體積浸漬，攪拌均勻、干燥、焙燒得產品；其中，堿土金屬可溶性鹽與多孔炭按質量比為0.09～1.44∶1；所述的堿土金屬可溶性鹽為Mg(COOCH₃)₂、Ca(COOCH₃)₂、Sr(COOCH₃)₂、Ba(COOCH₃)₂、Mg(NO₃)₂、Ca(NO₃)₂、Sr(NO₃)₂、Ba(NO₃)₂中的至少一種，多孔炭是活性炭、碳分子篩、介孔炭中的至少一種；所述的焙燒，溫度為500～1000℃，時間為5～15小時。

優選的多孔炭是介孔炭，比方以二氧化硅或磷酸鋁為模板合成的介孔炭。