[發(fā)明專利]用于制備生物柴油的雙金屬固體堿催化劑及其使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310505810.8
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103586031A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸永生;張在屋;潘欣毅;馬娟娟;錢光人
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: B01J23/78
• 分類號: B01J23/78;C11C3/10;C10L1/02
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制備生物柴油的雙金屬固體堿催化劑及其使用方法，特別涉及對催化劑進(jìn)行低溫活化處理的固體堿催化劑制備生物柴油，屬于催化劑領(lǐng)域以及新能源領(lǐng)域。

背景技術(shù)

生物柴油是小分子醇（甲醇或乙醇）與動植物油脂發(fā)生酯交換反應(yīng)制備的脂肪酸酯混合物，與石化資源相比，具有許多優(yōu)點(diǎn)：如十六烷值高，潤滑性能優(yōu)良，可生物降解，無毒，尾氣中有害物排放少等，因而受到世界各國的青睞。生物柴油制備過程中所用催化劑可分為三類：均相催化劑、非均相催化劑、酶催化劑。其中均相催化劑已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)，但該催化劑帶來的再生難、三廢產(chǎn)生量大等問題嚴(yán)重制約著生物柴油的進(jìn)一步發(fā)展。相比較而言，非均相催化劑尤其是堿土金屬催化劑以其催化活性高，催化劑易分離再生，產(chǎn)生廢酸（堿）液少等優(yōu)點(diǎn)而成為人們的研究熱點(diǎn)。

目前已有關(guān)于活化固體堿及其在生物柴油制備中應(yīng)用的文獻(xiàn)，包括單純的固體堿催化劑的活化，還有一部分是對金屬氧化物的活化；但鮮有涉及到對類水滑石催化劑的活化并且將其應(yīng)用到催化制備生物柴油中的報道。

文獻(xiàn)[Applied?Catalysis?A:?General?399?(2011)?87–92]報道了將水滑石活化后進(jìn)行催化制備生物柴油，在合成水滑石的方法上進(jìn)行的改進(jìn)，用半水熱合成的方法使其合成的水滑石晶型更小，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，從而使其對水滑石的優(yōu)化來提高制備生物柴油的產(chǎn)率；劉學(xué)軍等[石油煉制與化工，2006年第37卷12期]用單純的氧化鈣為固體堿催化制備生物柴油，并且文中提出用少量的水對氧化鈣進(jìn)行活化，但沒有進(jìn)一步對其進(jìn)行深入的分析活化效果及其原理，只是在一定程度收率有所提高；公開號CN101474571A“一種用于制備生物柴油的固體堿催化劑”中只是單純的合成了水滑石固體堿催化劑，沒有進(jìn)行活化或者是進(jìn)一步的處理，公開號CN1962824是其將類水滑石負(fù)載在KF、ZNF₂、NaF或K₂CO₃上，然后在高溫下煅燒，該工藝復(fù)雜且耗能較高。

對于以上當(dāng)前國內(nèi)外報道的論述，現(xiàn)提出一種用于制備生物柴油的雙金屬固體堿催化劑及其使用方法，其催化活性有效提高，工藝流程得到簡化，能耗降低，并且有效的提高催化制備生物柴油的品質(zhì)，目前對于鈣基鐵氧化物固體堿的低溫活化國內(nèi)外鮮有報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于制備生物柴油的雙金屬固體堿催化劑及其使用方法，它降低了固體堿催化劑保存條件的要求，節(jié)能降耗，提高了催化效率，提高油的品質(zhì)，節(jié)約成本。

一種用于制備生物柴油的雙金屬固體堿催化劑及其使用方法其特征在于：該活化固體堿催化劑前驅(qū)體是鈣鐵二元類水滑石，再與一種活化劑共處置得到的固體堿催化劑；酯交換反應(yīng)前用水，甘油或者甲醇等進(jìn)行低溫活化。

本發(fā)明一種用于制備生物柴油的雙金屬固體堿催化劑的制備工藝如下：

a．用常規(guī)合成方法合成鈣鐵二元類水滑石催化劑；

b．將上述制得的水滑石催化劑稱重后，加入一定量的活化劑和蒸餾水，攪拌均勻，制得漿狀混合物；所述的活化劑是高嶺土、蒙脫石或海泡石中的任一種；所述的水滑石與活化劑的重量配合比為（2~4）:1

c．將制得漿狀混合物于95~120℃烘干制得此雙金屬固體堿催化劑；

d．將制得的固體堿催化劑破碎，研磨，即得合成生物柴油的雙金屬固體堿催化劑。

本發(fā)明一種使用雙金屬固體堿催化劑制備生物柴油的方法及其使用方法，其特征在于：

在使用前將催化劑進(jìn)行低溫活化預(yù)處理，將上述合成的催化劑、甲醇或甘油或水以一定的比例放入三口燒瓶中，在酯交換反應(yīng)的溫度下40~60℃進(jìn)行活化一定時間，使其去羥基化和去碳酸化從而達(dá)到活化效果；反應(yīng)過程中控制原料的加入順序及速率，以便保證整個過程處于較高的醇油比進(jìn)行酯交換反應(yīng)；較適合的比例為3:1~20:1（摩爾比）；其轉(zhuǎn)化率可達(dá)90%以上。

本發(fā)明的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明一種用于制備生物柴油的雙金屬固體堿催化劑及其使用方法，其具體催化制備生物柴油過程如下：將催化劑與甲醇或甘油或水在40~60℃下反應(yīng)進(jìn)行低溫活化，然后用低級醇（甲醇或乙醇等）與植物油、動物油或是地溝油在3:1~20:1（摩爾比）的條件下進(jìn)行酯交換反應(yīng)，控制加入的順序及速度，在45℃以上的溫度下攪拌反應(yīng)40分鐘以上；反應(yīng)結(jié)束后除去催化劑和甲醇，置于容器中靜置，上下分層（上層是生物柴油，下層是甘油層）；產(chǎn)物收率采用甘油含量法或者氣-質(zhì)聯(lián)用分析計算。