[發明專利]一種固體堿催化劑的制備方法及催化制備生物柴油的應用

無效

• 申請號: 201310075784.X
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN103143339A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 邱鳳仙;葉彬;楊冬亞;孫傳佳
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J23/04
• 分類號: B01J23/04;C11C3/10;C10L1/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種固體堿催化劑的制備方法，以及將此催化劑催化制備生物柴油的應用，所述的催化劑制備方法簡便，催化劑效果好，生物柴油易于分離等優點。

背景技術

傳統能源的日益枯竭需要開發新的可再生能源，環境保護及汽車工業的發展需要清潔的油料，因此世界各國的能源研究人員都在積極探索、發展替代燃料及可再生能源。生物柴油作為環境友好型燃料，具有深遠的經濟效益與社會效益，其環保性、可再生性備受世界各國的關注。生物柴油是以動植物油脂或高酸值廢棄油脂等為原料與甲醇經酯交換反應制得的脂肪酸甲酯，它是清潔的綠色可再生能源。大力發展生物柴油對經濟可持續發展，推進能源替代，減輕環境壓力，控制城市大氣污染具有重要的戰略意義。我國的生物柴油發展較晚,?較為成熟的生產工藝是以均相酸或堿為催化劑生產生物柴油,?但酸、堿催化劑不易與產物分離,?產物中存在的催化劑必須在反應后進行中和、水洗,?從而產生大量工業廢水,?且催化劑不能重復使用,?使生產成本提高,?反應轉化率低。為此,?開發環境友好的催化劑以提高反應的轉化率成為近年生物柴油的研究熱點。

油脂化工，2011,1(36):49~52，報導了以一水硫酸氫鈉固體酸催化劑，催化蓖麻油制備生物柴油。研究發現，在反應溫度為75℃?、醇油摩爾比為?9:1、催化劑用量為4%、反應時間為8?h的優化工藝條件下,?平均甘油收率達93%,?產物中甲酯總含量為95.?20%。以一水硫酸氫鈉作為催化劑雖然轉化率較高，但反應時間過長。

應用化學，2011,3(28):265~270，報導了采用溶膠凝膠法制備CaO-ZrO₂系列納米催化劑，將其用于催化紅麻籽油制備生物柴油，通過一系列的測試技術表征。結果表明，CaO與ZrO₂形成良好的固熔體，粒徑在10~20nm。催化實驗表明，CaO-ZrO₂具有良好的催化活性，在最優的催化條件下，產率可達到93.2%。

大豆科學，2010,6(29):1043~1046，報導了以等體積浸漬法制備了分子篩Ti-HMS?負載堿金屬的固體堿催化劑K₂O?/Ti-HMS，并對催化大豆油制備生物柴油的工藝進行了優化。結果表明：最佳反應條件是反應溫度60℃,?反應時間3?h,?K₂O負載量7mmol·g^-1,??n(甲醇)?:?n(大豆油)?=?16:1,?催化劑用量為大豆油質量的3%,?在此條件下酯交換轉化率可達75%以上。但此催化劑制備方法較復雜，酯交換轉化率也不是很高。

生物加工過程，2010,6(8):10~13，采用浸漬法制備K₂CO₃?/γ-Al₂O₃負載型固體堿催化劑,?用X線衍射(XRD)和熱質量分析法(DSC-TGA)表征催化劑的物化性質，考察催化劑在棕櫚油和甲醇酯交換制備生物柴油中的反應性能。結果表明:?活性組分已成功負載到載體γ-Al₂O₃上,?且在高溫焙燒過程中K₂CO₃和γ-Al₂O₃之間產生了相互作用;?在K₂CO₃負載量22.6%、醇油摩爾比12:1、反應時間3?h、催化劑質量分數3%、反應溫度65?℃的條件下,?甲酯產率最高可達91.?60%，但重復使用性能有待進一步研究。

中國糧油學報，2010,10(25):65~68，考察了以離子液體(?1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽,?[BMIM]?BF₄?)在催化大豆油和甲醇酯化反應中的催化活性,?結果表明:?[BMIM]?BF₄對大豆油酯交換反應具有一定的催化活性,?產物與離子液體易分離。當[BMIM]?BF₄的用量為大豆油質量的1%、甲醇與大豆油物質的量比為6:1、反應溫度69℃、反應時間4?h,?酯交換反應的轉化率可達到96%以上。反應結束后離子液體與酯化產物成兩相,?而且在同樣的反應條件下,?[BMIM]?BF₄可重復使用3次,?仍有較高的催化活性，但是離子液體作為催化劑依然存在價格高，不利于降低生產成本。