[發(fā)明專利]一種酸堿雙性固體催化劑、制備及其生產(chǎn)生物柴油的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910945016.2
• 申請(qǐng)日: 2019-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110665488B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛勝利;林彤;趙爽;韓奎華;李英杰;路春美;王永征
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/10
• 分類號(hào): B01J23/10;C10L1/02;C11C3/10
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發(fā)明涉及一種酸堿雙性固體催化劑、制備及其生產(chǎn)生物柴油的應(yīng)用，該催化劑為HNTs?La/Ca，該方法包括以埃洛石、硝酸鑭、硝酸鈣為原料。本發(fā)明制備的催化劑催化反應(yīng)產(chǎn)率高，有利于提高生物柴油的收率；催化劑具有酸堿雙性位，有良好的耐酸性，對(duì)原料油品質(zhì)要求低；催化劑的活性和反應(yīng)穩(wěn)定性強(qiáng)；催化劑的機(jī)械強(qiáng)度增加，更便于回收利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化劑制備領(lǐng)域，具體涉及一種以埃洛石為載體、以鑭鈣復(fù)合氧化物為活性位的酸堿雙性固體催化劑制備方法及其催化酯交換生產(chǎn)生物柴油的應(yīng)用。

背景技術(shù)

公開(kāi)該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

生物柴油通常是以植物脂肪、動(dòng)物油脂等為原料，通過(guò)催化酯交換法制得的脂肪酸烷基類酯，可再生、燃燒污染物排量少，且具有與化石柴油相近甚至更優(yōu)的理化指標(biāo)，可直接或者按照一定的比例與化石柴油摻混使用，是一種典型的綠色、可再生能源，大力發(fā)展生物柴油，對(duì)于緩解煤、石油、天然氣等化石燃料帶來(lái)的能源危機(jī)以及環(huán)境污染問(wèn)題意義重大。在催化酯交換法生產(chǎn)生物柴油過(guò)程中，催化劑的作用至關(guān)重要。相對(duì)于均相堿催化劑，固體堿催化劑具有腐蝕性弱、易于產(chǎn)物分離、重復(fù)使用可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，并且催化性能顯著強(qiáng)于均相酸及固體酸等酸催化劑。氧化鈣是固體堿催化劑的典型代表，但常規(guī)的鈣基固體堿在酯交換醇溶液中并非絕對(duì)不溶，從而引發(fā)活性位浸出、重復(fù)使用過(guò)程性能逐漸減弱等問(wèn)題，且微觀孔隙結(jié)構(gòu)不發(fā)達(dá)，催化酯交換過(guò)程傳質(zhì)阻力大，同時(shí)耐酸性弱，對(duì)原料油品質(zhì)要求高。

現(xiàn)有技術(shù)中，有負(fù)載型堿金屬/堿土金屬固體堿催化劑用于制備生物柴油。現(xiàn)有公開(kāi)專利CN108311133A提出一種復(fù)合型煤粘結(jié)劑及其制備方法，利用原料中埃洛石納米管獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)加強(qiáng)了催化劑的穩(wěn)定性，引入超臨界氨水處理工藝促進(jìn)催化劑的堿性。現(xiàn)有公開(kāi)專利CN107321380A制得一種負(fù)載型催化劑，包括載體、活性組分和助劑，載體為改性的分子篩或沸石中的一種或集中的組合，在較低的溫度和壓力下生物柴油產(chǎn)率高。現(xiàn)有公開(kāi)專利CN105195181A以鋁酸鈉為載體，浸漬法負(fù)載氟化鉀，載體和負(fù)載物的相互作用使活性組分分散均勻，且有效抵抗堿位鈍化，催化劑活性高。現(xiàn)有公開(kāi)專利CN109433182A以白云石為原料，通過(guò)復(fù)合稀土金屬鑭制備用于生產(chǎn)生物柴油的固體堿催化劑，催化效率高、機(jī)械性能好。

但發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：上述方法制備的負(fù)載型堿金屬/堿土金屬固體堿催化劑，仍存在催化酯交換傳質(zhì)阻力大，且活性位易浸出、重復(fù)使用性能差、耐酸性弱的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決鈣基固體堿催化酯交換傳質(zhì)阻力大，且活性位易浸出、重復(fù)使用性能差、耐酸性弱的問(wèn)題，提供一種以埃洛石為載體，并具備酸堿雙性的固體催化劑制備及其生產(chǎn)生物柴油的應(yīng)用。該催化劑具有較高的酯交換催化效率，并有較強(qiáng)的耐酸性，對(duì)原料油品質(zhì)要求低，可一定程度上滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種酸堿雙性固體催化劑，包括：

載體；

負(fù)載在載體上的氧化鑭和氧化鈣；

其中，載體為埃洛石。

本申請(qǐng)研究發(fā)現(xiàn)：在埃洛石上同時(shí)負(fù)載氧化鑭和氧化鈣，不僅能夠降低所得催化劑催化酯交換過(guò)程的傳質(zhì)阻力，而且充分發(fā)揮了鑭的酸堿雙性特質(zhì)，增強(qiáng)了鈣基催化劑的抗酸性能，即在鑭鈣的協(xié)同作用下，所得催化劑在保證催化性能強(qiáng)的前提下，抗酸性能得以保證；特別是，對(duì)于原料油酸成分的敏感性大大降低，有效的拓寬了原料油的適用范圍。

研究發(fā)現(xiàn)：隨著氧化鑭含量的增加，鈣基催化劑抗酸能力增強(qiáng)，但當(dāng)氧化鑭的量增加到一定程度后，繼續(xù)增大氧化鑭的含量對(duì)抗酸能力提升不大。因此，在一些實(shí)施例中，所述氧化鑭、氧化鈣和埃洛石的質(zhì)量比為0～2(不包括0)：1：1，以使鈣基催化劑兼具較好的抗酸能力和催化性能。