[发明专利]一种生物质结渣复合尾矿渣固体碱催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种生物质结渣复合尾矿渣固体碱催化剂及其制备方法和应用。本发明生物质结渣复合尾矿渣固体碱催化剂的制备方法是先将生物质结渣粉碎、过筛、干燥备用，再将尾矿渣粉碎加酸溶解、抽滤，在滤液中加入碱溶液滴定，使其成胶后烘干；将生物质结渣和尾矿渣混合于乙醇水溶液中，经搅拌、陈化、浸渍、烘干，再在氮气保护下煅烧、研磨过筛，得到生物质结渣复合尾矿渣固体碱催化剂。本发明通过生物质结渣和尾矿渣复合制备得到的固体碱催化剂可用于制备生物柴油，可降低生物柴油的制备成本，且该催化剂可反复多次使用。因此，本发明催化剂不仅具有经济效果，还可避免二次污染，对资源和循环利用和绿色化工发展具有重要意义。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于制备生物柴油的固体碱催化剂及其制备方法。

背景技术

石油资源的日益减少导致能源紧张和石油价格的飙升，使人们越来越关注寻找其替代品。生物柴油不仅燃烧性能与石油柴油相当，且具有环境友好、资源可再生的优点，是替代石油柴油的理想燃料，近年来备受关注。

生物柴油是以各种油料为原料，与低碳醇酯化、转酯化等一系列加工处理而制成的一种液体燃料，传统工艺采用均相强酸或强碱制备生物柴油，存在设备易腐蚀、产物难回收、环境污染大等缺点。而固体催化剂具有后处理方便、低腐蚀性、不需要中和洗涤、易于分离回收、可再生等优势，是环境友好型催化剂，已成为制备生物柴油的首选。

我国薪柴、农作物秸秆等生物质资源丰富，在生物质燃烧过程中，会产生大量结渣，生物质结渣主要成分以二氧化硅、氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化铝、五氧化二磷、二氧化钛、三氧化硫、氧化钾、氧化钠等为主，呈碱性。本申请发明人的前期研究(申请号：201610498706.4)表明，以生物质气化炉结渣为原料经简单粉碎、过筛、干燥制得生物质结渣固体碱催化剂，碱性位浓度为0.3974mmol·g^-1，比表面积为1.266m²·g^-1，孔径主要集中于5～10nm。使用该催化剂，在反应温度200℃，甲醇/油脂摩尔比12:1，催化剂量20wt％(相对于油脂质量)，反应8h条件下，生物柴油转化率达95％以上，该催化剂连续使用33次后，生物柴油转化率保持在85％以上，具有较好的重复利用性。该方法拓展了生物质气化炉结渣废弃利用的新渠道，能够取得巨大的环境效益和社会经济效益。但该催化剂在催化制备生物柴油过程中，存在反应时间长、催化剂用量大、需要高温高压等缺点。

尾矿渣是经过提炼后的矿石残余物，目前尾矿渣的回收再利用方法主要是通过简单粉碎研磨制备尾矿渣细粉，作为添加剂用于水泥、混凝土等建筑材料中。而尾矿渣中含有丰富的钙、镁、铝、铁、锰等碱金属或过渡金属成分以及有色金属族群，如锡、锑、铅、锌、银、金、铟、铜、镍、钛、钒等，活泼的化学性质能够使它们在工业生产中成为各种优良催化剂的重要组成成分。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有生物质结渣制备的催化剂在制备生物柴油中存在的反应时间长、催化剂用量大、需要高温高压等缺点，提供一种将尾矿渣与生物质结渣进行复合活化制备得到的生物质结渣复合尾矿渣固体碱催化剂及其在制备生物柴油中的应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种生物质结渣复合尾矿渣固体碱催化剂的制备方法，其制备方法包括：先将生物质结渣粉碎、过筛、干燥备用，再将尾矿渣粉碎加酸溶解、抽滤，在滤液中加入碱溶液滴定，使其成胶后烘干；将生物质结渣和尾矿渣混合于乙醇水溶液中，经搅拌、陈化、浸渍、烘干，再在氮气保护下煅烧、研磨过筛，得到生物质结渣复合尾矿渣固体碱催化剂。

具体地，本发明生物质结渣复合尾矿渣固体碱催化剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将800～1000℃焚烧得到的生物质结渣粉碎、研磨、干燥；所述生物质结渣的原料为农作物秸秆结渣、农作物壳结渣、木材结渣、木屑结渣中的一种或几种的混合；