[發明專利]用于生物柴油生產的催化劑體系

無效

• 申請號: 201110275211.2
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN102430426A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: J.魯維;M.利希滕赫爾特;W-W.奧爾利亞
• 申請（專利權）人: 贏創德固賽有限責任公司
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;B01J31/26;B01J31/18;C11C3/10;C10L1/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 石克虎;林森

技術領域

本發明涉及催化劑體系用于催化酯交換反應的用途，該催化劑體系包含選自堿金屬或堿土金屬醇鹽或者堿金屬氫氧化物的酯交換反應催化劑，和不同于該酯交換反應催化劑的至少一種活化劑，該活化劑選自鹽類化合物，鈦酸酯和密度至少0.9g/ml的非鹽類化合物。

背景技術

一段時間以來，一元醇的脂肪酸烷基酯已經在用作生物柴油方面獲得了重要的應用，生物柴油是化石柴油的一種基于可再生原料的替代品。

生物柴油通常是依靠堿催化的酯交換反應來生產的(The?Biodiesel?Handbook，G.?Knothe，J.?van?Gerpen，J.?Krahl，Ed.?AOCS?Press(2005)；Biodiesel–?The?comprehensive?handbook，M.?Mittelbach，C.?Remschmidt(2004)；Bioresource?Technology?2004，92，297；Applied?Energy?2010，87，1083；Chimica?Oggi/Chemistry?today?2008，26)。

最經常使用的催化劑是甲醇鈉(NaOMe)，氫氧化鈉(NaOH)，甲醇鉀(KOMe)和氫氧化鉀(KOH)。這些催化劑通常是作為溶解于所用的一元醇例如甲醇中的均相催化劑來使用的。

已經描述了對此的一種替代方案，即堿催化劑可以與相轉移催化劑組合使用(WO2007/111604)。與不使用相轉移催化劑的堿催化劑相比，相轉移催化劑確保了實現反應的加速和更完全的轉化。所述方法的缺陷是相轉移催化劑是昂貴的，并且常常因為它們包含氯離子、溴離子或者其他離子而是腐蝕性的，在其中生產生物柴油的典型的鋼反應器是不耐所述離子腐蝕的。另外，這里還存在著少量相轉移催化劑不能通過生物柴油的后處理而從其中除去的風險。

另外一種改性反應混合物的可能性描述于公開文獻DE332506，DE3415529，DE102006044467和DE102007056703中，其公開了將一部分量的在該酯交換反應方法中所獲得的甘油返回并混入反應混合物，該反應混合物由甘油三酯，一元醇和堿催化劑組成。這種方法允許取消催化劑；但是其的缺點是甘油的加入將該酯交換反應的平衡移動向了原料一側，并且在某些環境下未實現足夠的轉化率。

這里另外描述了在酯交換反應后向反應混合物中加入添加劑來改進生物柴油生產方法的可能性，借助所述添加劑加速了除去所釋放的甘油的相分離。

Eur.?J.?Lipid?Sci.?Technol.?2008，110，347描述了用于此目的水的添加。這種方法的缺陷是這樣的事實，即，水的加入會導致不合意的皂化反應，其在堿催化劑沒有事先中和的情況時會降低生物柴油的產率。

CN?101423773描述了在酯交換反應后向反應混合物中加入鈣鹽或者鎂鹽，目的同樣是加速相分離。使用一些所述的鹽時，這里會有因為差的溶解性而導致不合意的固體形成的問題。

在加水的情況中和加入鈣鹽或者鎂鹽的情況中，不利的是該添加劑是在反應后才加入的，這意味著額外的設備和時間投入。

另外一種改進使用均相催化劑來生產生物柴油的方法是使用助溶劑，如例如Chemical?Engineering?Journal?2009，146，302；Energy&?Fuels?2008，22，2702，或者Biomass&Bioenergy??1996，11，43中所述。

雖然這些助溶劑加速了反應，但是為此它們使得分離出甘油的相分離變差或者阻止了這種相分離。此外，助溶劑必須麻煩地從生物柴油和甘油中除去。

發明內容

所以本發明的目標是提供一種簡化的方法，用于使用一元醇來與甘油酯進行酯交換，其帶來了更快和更完全的反應。

已經令人驚訝的發現多組分催化劑(即，不同催化劑的混合物，或者具有合適的添加成分的普通催化劑)加速了該酯交換反應和/或改善了相分離。

因此，本發明的第一主題在于催化劑體系用于催化酯交換反應的用途，該催化劑體系包含選自堿金屬或堿土金屬醇鹽或者堿金屬氫氧化物的酯交換反應催化劑，和不同于該酯交換反應催化劑的至少一種活化劑，該活化劑選自鹽類化合物，鈦酸酯或密度至少0.9g/ml的非鹽類化合物。