CN103894170A - 一种固体碱催化剂以及用其制备生物柴油的方法 - Google Patents

一种固体碱催化剂以及用其制备生物柴油的方法 Download PDF

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Abstract

一种固体碱催化剂的制备方法,包括如下步骤:称取适量的CH3COONa固体粉末溶解于蒸馏水中,得到200g/L的CH3COONa溶液;称取一定量的Al2O3,用配置好的CH3COONa溶液对Al2O3进行过饱和浸渍24h;将过饱和浸渍后的Al2O3在105℃下干燥4h,然后在500℃下煅烧3h,自然冷却,即得到Na2O/Al2O3负载型固体碱催化剂。本发明还公开了一种采用Na2O/Al2O3负载型固体碱催化剂制备生物柴油的方法。本发明采用浸渍法制备的负载型催化剂Na2O/Al2O3,在催化合成生物柴油过程中表现了良好的催化活性。采用所述催化剂制备生物柴油的最佳工艺条件为:反应温度65℃,醇油摩尔比9:1,反应时间4h,催化剂用量2%,此条件下生物柴油的产率为85.4%。

Description

一种固体碱催化剂以及用其制备生物柴油的方法
技术领域
本发明涉及一种催化剂的制备方法,具体地说,涉及一种用于生产生物柴油的固体碱催化剂的制备方法。 
背景技术
近几年来,原油价格大幅度上涨,对原油进出口开采和进出口的限制,以及由于使用矿物石油造成的全球变暖等一系列问题,迫使人们将注意力转向寻找新的可再生燃料资源。生物柴油以其可再生、可降解、无毒、高闪点、高十六烷值、对环境友好等优点,越来越受到人们的关注。生物柴油的主要成分是脂肪酸甲酯,可以用大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料而制成,具有与石油柴油相近的性能,是替代生物柴油的理想燃料之一。目前制备生物柴油的方法主要是用植物油或动物脂肪,在催化剂的作用下和甲醇酯交换反应制得。通常所用的催化剂有均相催化剂和非均相催化剂。均相催化法在共溶剂如四氢呋喃的的作用下,使油脂,甲醇,催化剂形成一个均相体系后进行的酯交换反应。由于反应物为均匀液体,从而大大缩短了反应时间,降低了反应温度;但是反应后产物和溶剂分离比较困难。非均相催化法是指固体催化剂的作用下,让油脂和甲醇进行酯交换反应,整个过程中要不断进行搅拌和加热回流。由于反应是在非均相条件下进行,所以反应时间比较长,但是反应后产物容易分离,催化剂又能回收利用,所以现在这种方法应用非常广泛。而固体催化剂的制法很多,其中用浸渍法或研磨法制备的负载型催化剂应用较广泛,效果也比较好。 
发明内容
本发明提供了一种用于生产生物柴油的固体碱催化剂的制备方法,以及采用这种固体碱催化剂制备生物柴油的方法。 
本发明的技术方案是:一种固体碱催化剂的制备方法,包括如下步骤: 
(1)称取适量的CH3COONa固体粉末溶解于蒸馏水中,得到200 g/L的CH3COONa溶液;
(2)称取一定量的Al2O3,用配置好的CH3COONa 溶液对Al2O3 进行过饱和浸渍24 h;
(3)将过饱和浸渍后的Al2O3在105℃下干燥4 h,然后在500 ℃下煅烧3 h,自然冷却,即得到Na2O/Al2O3负载型固体碱催化剂。
一种采用Na2O/Al2O3负载型固体碱催化剂制备生物柴油的方法,包括如下步骤: 
(1)将一定摩尔比的甲醇,大豆油及催化剂加入到250 mL 三口烧瓶,置于磁性搅拌器上,恒温搅拌,反应一段时间;
(2)反应结束后过滤出固体催化剂,将所得的液体混合物置于分液漏斗中静置3 h,分别得到上层的粗生物柴油和下层的粗甘油部分;
(3)再分别对粗生物柴油和粗甘油进行减压蒸馏,最后得到生物柴油和甘油。
优选的是,所述反应温度65℃,所述醇油摩尔比为9:1,所述反应时间为4 h,所述催化剂的用量为2%。 
本发明的有益效果: 
(1)用浸渍法制备的负载型催化剂Na2O/Al2O3,在500℃煅烧后颗粒大小分布均匀,颗粒比表面积和孔径大小比较理想,在催化合成生物柴油过程中表现了良好的催化活性。催化剂的粒径会会影响催化剂与反应物之间的传质和吸附作用,最终影响催化剂的催化效率,减小催化剂的颗粒尺寸是提高催化剂的催化活性的一个有效方法。
(2)影响催化反应的四个影响因素依次为:反应温度>催化剂用量>醇油摩尔比>反应时间。最佳工艺条件为:反应温度65℃,醇油摩尔比9:1,反应时间4h,催化剂用量2%,此条件下生物柴油的产率为85.4%。 
具体实施方式
下面对本发明做进一步的说明。 
一种固体碱催化剂的制备方法,包括如下步骤: 
(1)称取适量的CH3COONa固体粉末溶解于蒸馏水中,得到200 g/L的CH3COONa溶液;
(2)称取一定量的Al2O3,用配置好的CH3COONa 溶液对Al2O3 进行过饱和浸渍24 h;
(3)将过饱和浸渍后的Al2O3在105℃下干燥4 h,然后在500 ℃下煅烧3 h,自然冷却,即得到Na2O/Al2O3负载型固体碱催化剂。
一种采用Na2O/Al2O3负载型固体碱催化剂制备生物柴油的方法,包括如下步骤: 
(1)将一定摩尔比的甲醇,大豆油及催化剂加入到250 mL 三口烧瓶,置于磁性搅拌器上,恒温搅拌,反应一段时间;所述反应温度65℃,所述醇油摩尔比为9:1,所述反应时间为4 h,所述催化剂的用量为2%。
(2)反应结束后过滤出固体催化剂,将所得的液体混合物置于分液漏斗中静置3 h,分别得到上层的粗生物柴油和下层的粗甘油部分; 
(3)再分别对粗生物柴油和粗甘油进行减压蒸馏,最后得到生物柴油和甘油;所述生物柴油的产率为85.4%。

Claims (3)

1.一种固体碱催化剂的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)称取适量的CH3COONa固体粉末溶解于蒸馏水中,得到200 g/L的CH3COONa溶液;
(2)称取一定量的Al2O3,用配置好的CH3COONa 溶液对Al2O3 进行过饱和浸渍24 h;
(3)将过饱和浸渍后的Al2O3在105℃下干燥4 h,然后在500 ℃下煅烧3 h,自然冷却,即得到Na2O/Al2O3负载型固体碱催化剂。
2.一种采用Na2O/Al2O3负载型固体碱催化剂制备生物柴油的方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)将一定摩尔比的甲醇,大豆油及催化剂加入到250 mL 三口烧瓶,置于磁性搅拌器上,恒温搅拌,反应一段时间;
(2)反应结束后过滤出固体催化剂,将所得的液体混合物置于分液漏斗中静置3 h,分别得到上层的粗生物柴油和下层的粗甘油部分;
(3)再分别对粗生物柴油和粗甘油进行减压蒸馏,最后得到生物柴油和甘油。
3.根据权利要求2所述的一种采用Na2O/Al2O3负载型固体碱催化剂制备生物柴油的方法,其特征在于:所述反应温度65℃,所述醇油摩尔比为9:1,所述反应时间为4 h,所述催化剂的用量为2%。
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