[发明专利]一种催化剂及利用该催化剂制备生物柴油的方法

说明书

本发明公开了一种含铅催化剂，通过以下方法制备得到：将含铅高炉粉尘利用球磨机进行研磨，过75‑400目筛；过筛后的含铅高炉粉尘至于烘箱中在75‑105℃条件烘干5‑48h，得到预处理后的含铅高炉粉尘；取预处理后的含铅高炉粉尘置于高温管式反应炉中，于惰性气体中在200～1000℃条件下煅烧1～24h，气体流量设置为1‑40mL/min,煅烧后的样品过75‑400目筛，即获得所需含铅高炉粉尘催化剂。该催化剂同时具有酸性和碱性，可以通过静置与液体产物自动分离。可以直接用于高酸值油的反应，催化效果非常好，生物柴油得率95％，催化剂回收率90％。且循环使用能力较优，5次反应后生物柴油产率还能达到80％以上。

技术领域

本发明涉及生物柴油用催化剂及生物柴油的制备方法，具体是涉及一种利用含铅高炉粉尘制备的催化剂以及利用该催化剂制备生物柴油的方法。

背景技术

当前，人类社会严重依赖化石燃料获取能量。化石燃料的燃烧导致生态环境遭到破坏，雾霾、温室效应、环境污染等问题严重影响着人们的生活和健康。化石燃料的日渐枯竭使得人们意识到开发清洁、环保、绿色的可再生能源具有非常重要的意义。生物柴油是植物油、动物油、餐饮废弃油和低价醇在酸性和碱性催化剂的作用下，通过酯交换反应制得的可再生燃料，近年来受到广泛的关注。生物柴油的理化性质和石化柴油十分相似，可以直接添加在发动机中使用，无需对发动机进行改造。生物柴油燃烧过程具有碳烟和聚合物颗粒等不可燃烧物的含量较少、气体中硫化物和芳香烃含量较低、二氧化碳几乎近零排放等优点，使得生物柴油成为最佳的石化柴油替代品之一。

由于中国国情的限制，生物柴油的原料油将会以不可食用的油脂为主，这些油脂大多酸值比较高，需要在碱催化转酯化反应前进行降酸预处理。合适的催化剂将是工业化降酸预处理和生物柴油制备的关键。传统的预处理方法选用液体酸催化游离脂肪酸完成酯化，但是由于液体酸不可重复使用，液体酸和产物的分离提纯复杂，而且液体酸对环境存在腐蚀和排放危害，使得酸性固体催化剂取代液体酸被广泛关注。例如专利CN106179496A、CN106191327A和CN106222314A公布了一些碳基固体酸催化剂的制备方法以及在生物柴油合成中的应用。但这些碳基固体酸往往表面酸度低，使得酯化反应的温度较高，耗时较长，催化剂回收困难，经济成本也随之增加。

发明内容

为解决上述问题，本发明拟通过制备得到具有高催化活性及重复利用率的催化剂实现生物柴油的高转化率。

除非另有说明，本发明所采用的百分数均为质量百分数。

本发明的目的之一在于提供一种含铅催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)含铅高炉粉尘预处理：

①将含铅高炉粉尘利用球磨机进行研磨，过200-400目筛；

②过筛后的含铅高炉粉尘至于烘箱中在75-105℃条件烘干5h以上，得到预处理后的含铅高炉粉尘；

(2)含铅高炉粉尘活化制备固体催化剂：

①取预处理后的含铅高炉粉尘置于高温管式反应炉中，于惰性气体中在200～1000℃条件下煅烧1～5h，气体流量设置为10～40mL/min,煅烧后的样品过75～400目筛，即获得所需含铅高炉粉尘催化剂。

进一步的，以元素计，所述高炉粉尘的组分包括：C:32.4～35.2％，Pb：29.4～32.1％，Zn：1.7～2.9％，Ca：3.0～5.0％，S：8.0～10.0％。

进一步的，制备固体催化剂步骤中煅烧的温度为600-1000℃。

进一步的，所述的惰性气体包括氮气。

本发明的另一目的在于提供一种含铅催化剂，所述催化剂由前述方法制备得到。

本发明的再一目的在于提供一种前述含铅高炉粉尘催化剂在生物柴油制备中的应用。