[發明專利]一種生產生物柴油的負載型固體堿催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811552646.5
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109603801B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 牛勝利;張玉嬌;韓奎華;寧一麟;路春美;王永征;李英杰;趙建立
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01J23/04
• 分類號: B01J23/04;C11C3/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 孫維傲

本發明提供一種生產生物柴油的負載型固體堿催化劑及其制備方法和應用，該催化劑為NaAlO₂/γ?Al₂O₃，該方法包括以硝酸鋁和偏鋁酸鈉為原料。本發明制備的催化劑催化反應效率高，有利于提高生物柴油的收率，且催化劑與產物易分離，易再生，便于回收利用，有利于減少產物后期水洗產生的廢水。

技術領域

本發明涉及催化劑制備技術，具體涉及一種生產生物柴油的負載型固體堿催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

生物柴油十六烷值、粘度、沸點、閃點等性質與化石柴油相近甚至更優，具有良好的燃燒性能、低溫發動性能和潤滑性能，可與化石柴油摻混或直接用作發動機燃料。同時，生物柴油幾乎不含硫化合物，可有效降低硫污染物排放，是一種典型的可再生“綠色能源”。生物柴油通常由低碳鏈醇類(甲醇或乙醇)和甘油三酯(植物油、動物油或餐飲垃圾油的主要成分)在催化劑的作用下經過酯交換反應制得，其中，催化劑的作用至關重要。目前，工業中常用的NaOH、KOH等均相催化劑雖然催化性能強，但難與產物分離，后續凈化產生大量廢水。相比之下，非均相催化劑易于分離、可重復使用，且對設備腐蝕性小，是目前酯交換催化劑研究的熱點。

現有技術中，固體堿催化劑有堿土金屬氧化物、復合氧化物、負載型堿金屬/堿土金屬、水滑石、分子篩等類型用于制備生物柴油?，F有專利CN 102049249A公開了一種合成生物柴油的Ca/Al復合氧化物固體堿催化劑，并經過等離子處理?，F有公開專利CN102744053A采用研磨法和共沉淀法合成了高效低成本的固體堿催化劑CaO-Al₂O₃，經氧化鋁負載后催化劑反應時間明顯縮短，接近均相催化劑，且重復性得到提高。現有公開專利CN105195181A報道了一種以偏鋁酸鈉為載體，以氟化鉀、氟化鈉、氟鋁酸鉀和氟鋁酸鈉為負載物，經過干燥、煅燒得到固體堿催化劑，并催化脂肪酸甲酯與醚進行酯交換，生成較高含氧量的新型生物柴油?，F有技術中將偏鋁酸鈉直接煅燒后用作載體，或者作為前驅體制備載體，所制備的催化劑孔結構不發達，比表面積低、機械性能差，且催化劑再生消耗大。因此需要開發一種與產物分離簡單，且易再生的催化劑。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種生產生物柴油的負載型固體堿催化劑及其制備方法，該催化劑不僅具有較高的催化酯交換效率，而且以價格低廉的硝酸鋁和偏鋁酸鈉為原料，生產成本低。

具體地，本發明是通過如下所述的技術方案實現的：

在本發明的第一方面，本發明提供了一種制備負載型固體堿催化劑的方法，所述催化劑為NaAlO₂/γ-Al₂O₃，所述方法包括以硝酸鋁和偏鋁酸鈉為原料。

優選地，所述制備負載型固體堿催化劑的方法包括：

(1)將硝酸鋁溶于去離子水，滴加碳酸銨溶液，調節pH，經攪拌、老化、洗滌、干燥、煅燒得到氧化鋁待用；所述氧化鋁為γ-Al₂O₃。

(2)將偏鋁酸鈉和步驟(1)的氧化鋁加入去離子水中浸漬，經攪拌、干燥、煅燒制備得到催化劑。

優選地，步驟(1)中，pH調節至8-9。

優選地，步驟(1)中，攪拌時間為1-4小時，優選為2h，老化時間為6-12小時，優選為10小時；干燥條件為100-120℃干燥2-6小時，優選為105℃干燥4h。

優選地，步驟(1)中，煅燒溫度為600-900℃，優選為800℃。

優選地，步驟(1)中，煅燒時間為2-6小時，優選為4小時。

優選地，步驟(2)中，偏鋁酸鈉與氧化鋁的質量比為0.2-0.5：1，優選為0.3：1。