[發明專利]一種以白云石為原料制備的多孔固體堿催化劑及其應用

無效

• 申請號: 201210329266.1
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN102824903A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 楊松;譚道養;王瑞;薛偉;常飛;張德靜;羅家鳳
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: B01J23/02
• 分類號: B01J23/02;B01J35/10;C11C3/10;C10L1/02
• 代理公司: 貴陽東圣專利商標事務有限公司 52002
• 代理人: 徐逸心;袁慶云

技術領域

本發明涉及化學化工有關多孔固體堿催化劑生產技術領域，具體地說是一種以白云石為原料制備的多孔催化劑及其在生產生物柴油制備的技術。特別涉及白云石為原料通過簡單處理制備得到的多孔固體堿催化劑催化植物油生產生物柴油的方法和各項工藝指標。?

背景技術：隨著世界經濟的快速發展，石油、煤、天然氣等不可再生能源的消耗日益增加，儲量日益減少，石化能源燃燒而產生的廢氣導致溫室效應和全球氣候暖化。在此背景下，對可再生能源的研究引起了世界各國的高度重視。生物柴油被認為是一種綠色燃料，相對于石化燃料，安全性能好、放熱量高、低的廢氣排放量、無毒、環保等優勢而越來越受到人們的重視。目前，工業上主要是用均相催化劑催化制備生物柴油。均相催化過程容易產生皂化或乳化，在后處理過程中需要大量的水洗，從而產生大量的工業廢水造成環境污染和生產成本的增加。因此，尋找廉價易制備、高催化活性的非均相催化劑成為突破生物柴油能得以廣泛應用的瓶頸。而目前廉價易得、催化活性高、適合工業化開發的非均相催化劑還很少，并且催化劑制備復雜操作程序不易控制。?

白云石資源在地球上有著極其豐富含量，它主要由碳酸鈣和碳酸鎂組成。顏色多為白色、灰色、肉色、無色、綠色、棕色、黑色、暗粉紅色等，硬度3.5-4。在形成過程中由于受到不同地質作用和環境的影響，常?；烊胍恍┱惩恋V物、燧石、菱鎂礦等雜質，有時含有石膏、硬石膏、天青石、重晶石、黃鐵礦和有機質等。白云石煅燒后通常含氧化鈣、氧化鎂為主，同時還含有少量的氧化硅、氧化鋁、三氧化二鐵等雜質。白云石資源在我國主要產地有山東、河北、山西、遼寧和兩湖等地蘊藏量極其豐富。因此，以白云石為原料通過簡單處理制備得到非均相催化劑，催化植物油制備生物柴油，將很大程度上降低生物柴油的生產成本。但直接焙燒的白云石因比表面積小，活性位密度低而催化效率低。?

發明內容：本發明目的在于針對現有均相催化工藝的不足和非均相催化劑催化活性較低，成本高制備復雜的缺點，發明的一種新的、非均相多孔固體堿催化劑催化植物油制備生物柴油的方法和工藝。?

本發明涉及的生物柴油制備工藝包含油和甲醇發生酯交換反應、過濾或離心分離固體堿催化劑、液相經過減壓蒸餾回收甲醇、靜置分層、分液處理。?

本發明的具體方案：將酸值≤3.0mg?KOH/g的植物油，甲醇和以白云石為原料制備得到的催化劑按一定比例投入反應釜中反應，其中催化劑用量為植物油質量的0.5%-20%，甲醇與植物油的物質量比例為3:1-20:1，反應溫度為45-75℃，反應壓力為0.8-1.5MPa，反應時間為1-5h。反應結束后，將反應體系冷卻、過濾分離催化劑，液相經過減壓蒸餾回收甲醇，然后靜置、分液得到生物柴油。?

所涉及的催化劑：以白云石礦為原料，通過與以C3-C11的脂肪酸為模板劑制備，按脂肪酸與白云石礦的質量比為1:1-1:10混合、以水為溶劑，于25-100℃加熱攪拌0.5-3h，形成脂肪酸復合物，再趁熱轉移至坩堝中，于550-850℃焙燒1-10h，經焙燒后形成具有介孔、較高表面積的固體堿催化劑。?

本發明中所涉及的特征在于以白云石礦為金屬源；本發明中所涉及的C3-C11的脂肪酸為丙酸、丁酸、丙二酸、戊二酸、己二酸、庚酸、正辛酸、壬酸、癸酸、檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、十一碳酸中的一種或幾種混合為模板劑；本發明中所涉及的焙燒的氣氛為空氣流、氮氣流。?

所涉及的催化劑的制備方法：將C3-C11的脂肪酸中的丙酸、丁酸、丙二酸、戊二酸、己二酸、庚酸、正辛酸、壬酸、癸酸、檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、十一碳酸中的一種或幾種混合為模板劑，按脂肪酸與白云石礦的質量比為1:1-1:10的量完全溶在水中，加入白云石礦于25-100℃加熱攪拌0.5-3h，形成脂肪酸復合物，再趁熱轉移至坩堝中，于550-850℃焙燒1-10h，經焙燒后形成具有介孔、較高表面積的固體堿催化劑。?

所涉及催化劑的重復使用再生方法：將催化劑過濾出經甲醇、乙醇、正己烷、石油醚、乙酸乙酯、環己烷中的至少一中或任意比例混合物洗滌、干燥，再于550-850℃煅燒1-10h、冷卻、研磨后制備得到催化劑。?