[發明專利]一種催化劑及利用該催化劑制備生物柴油的方法

有效

• 申請號: 202110786539.4
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113477260B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 曾亞南;王一同;李俊國;王亞軍;劉寶;張喜;李濤
• 申請（專利權）人: 華北理工大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J37/00;B01J37/02;C10L1/02;C11C3/04;C11C3/10
• 代理公司: 深圳峰誠志合知識產權代理有限公司 44525
• 代理人: 張騰

本發明公開了一種催化劑，通過以下方法制備得到：將電爐粉塵利用球磨機進行研磨，過75?400目篩；過篩后的電爐粉塵至于烘箱中在75?105℃條件烘干5?48h，得到預處理后的電爐粉塵；取預處理后的電爐粉塵和鈉鹽溶液置于橡膠密封的玻璃瓶中，于油浴鍋中在55～105℃條件下磁力攪拌0.5～5h，得到的樣品于烘箱中75～105℃烘干4h以上，并過75?400目篩，即獲得所需鈉?電爐粉塵催化劑。該催化劑同時具有酸性和堿性，可以通過靜置與液體產物自動分離。可以直接用于低酸值油的反應，催化效果非常好，生物柴油得率95％，催化劑回收率90％。且循環使用能力較優，15次反應后生物柴油產率還能達到90％以上。

技術領域

本發明涉及生物柴油用催化劑及生物柴油的制備方法，具體是涉及一種利用電爐粉塵制備的催化劑以及利用該催化劑制備生物柴油的方法。

背景技術

當前，人類社會嚴重依賴化石燃料獲取能量。化石燃料的燃燒導致生態環境遭到破壞，霧霾、溫室效應、環境污染等問題嚴重影響著人們的生活和健康。化石燃料的日漸枯竭使得人們意識到開發清潔、環保、綠色的可再生能源具有非常重要的意義。生物柴油是植物油、動物油、餐飲廢棄油和低價醇在酸性和堿性催化劑的作用下，通過酯交換反應制得的可再生燃料，近年來受到廣泛的關注。生物柴油的理化性質和石化柴油十分相似，可以直接添加在發動機中使用，無需對發動機進行改造。生物柴油燃燒過程具有碳煙和聚合物顆粒等不可燃燒物的含量較少、氣體中硫化物和芳香烴含量較低、二氧化碳幾乎近零排放等優點，使得生物柴油成為最佳的石化柴油替代品之一。

為了提高生物柴油的轉化率，合適的高效催化劑將是生物柴油制備的關鍵。傳統的預處理方法選用均相酸催化劑來催化游離脂肪酸完成酯化，但均相酸具有不可重復使用，而且反應速率較慢，反應溫度較高，所需時間較長，均相酸和產物的分離提純復雜，均相酸對環境存在腐蝕和排放危害等問題。均相堿催化的酯交換速率是酸催化的4000倍，但是容易發生水解、皂化反應。所以用兩性固體催化劑取代均相酸、均相堿催化劑被廣泛關注。例如專利CN106179496A、CN106191327A和CN106222314A公布了一些碳基固體酸催化劑的制備方法以及在生物柴油合成中的應用。但這些碳基固體酸往往表面酸度低，使得酯化反應的溫度較高，耗時較長，催化劑回收困難，經濟成本也隨之增加。

發明內容

為解決上述問題，本發明擬通過制備得到具有高催化活性及重復利用率的催化劑實現生物柴油的高轉化率。

除非另有說明，本發明所采用的百分數均為質量百分數。

本發明的目的之一在于提供一種鐵含量高的磁性催化劑的制備方法，所述方法包括如下步驟：

(1)電爐粉塵預處理：

①將電爐粉塵利用球磨機進行研磨，過75-400目篩；

②過篩后的電爐粉塵至于烘箱中在55-105℃條件烘干5h以上，得到預處理后的電爐粉塵；

(2)電爐粉塵活化制備固體催化劑：

①用電爐粉塵質量的1.2-1.5倍鈉鹽浸漬預處理后的電爐粉塵，于油浴鍋中在65-85℃條件下磁力攪拌1-4h，得到的樣品于烘箱中在65-85℃條件烘干4-12h，烘干的樣品過75～400目篩，即獲得所需鈉-電爐粉塵催化劑。

進一步的，以元素計，所述電爐粉塵的組分包括：Fe：53.23～54.84％， Mg：0.45～0.55％，Zn：1.28～1.42％，Ca：1.45～1.65％，Mn：0.95～1.08％， Al：0.20～0.25％，Na：0.20～0.25％。