[发明专利]一种固体碱催化剂以及用其制备生物柴油的方法

说明书

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；