[发明专利]一种介孔固体碱催化剂的制备及催化酯交换反应合成生物柴油的方法

摘要

本发明公开了一种复合固载介孔固体碱CaO/ZrO2‑La2O3‑SBA‑15催化油脂与甲醇进行酯交换反应制备生物柴油的方法，所制备催化剂介孔结构完整，催化活性高，易于与反应体系分离，重复使用性好，反应原料甲醇与油脂摩尔比5～20∶1，催化剂量与油脂质量比为0.01～0.1∶1，反应温度55℃～64℃，反应时间30min～50min，反应收率可达94.24％。反应结束后冷却至室温，将滤液蒸发以回收未反应的甲醇，将蒸发后所得浓缩液搅拌，静置分离，回收上层液体即为目标产物生物柴油，下层少量物质即为副产物甘油。

主权项

一种介孔固体碱催化剂的制备及催化酯交换反应合成生物柴油的方法，以介孔固体碱为催化剂催化油脂与甲醇反应合成生物柴油，反应器中所加甲醇与油脂的摩尔比为5～20∶1，介孔固体碱与油脂的质量比为0.01～0.1∶1，反应温度50℃～64℃，反应时间30min～50min，反应结束后冷却至室温，过滤回收的介孔固体碱催化剂经乙醇洗涤3次、60℃干燥12小时备下次使用，将滤液蒸发以回收未反应的甲醇，将蒸发后所得浓缩液搅拌、静置分离，回收上层液体即为目标产物生物柴油，下层少量物质即为副产物甘油；所述介孔固体碱是CaO/ZrO2‑La2O3‑SBA‑15，其中Si、La、Zr、Ca的摩尔比为1∶0.1～0.33∶0.03～0.4∶0.25～0.65；所述介孔固体碱CaO/ZrO2‑La2O3‑SBA‑15是先由镧、锆同时混合掺杂进入SBA‑15载体骨架，再用Ca(CH3COO)2·H2O浸渍，经高温煅烧而成，制备方法如下：(1)在40℃下，将P123与pH＝0.8的HCl溶液按1∶37.5的质量比搅拌至P123完全溶解形成混合溶液，再分别将ZrOCl2·8H2O、La(NO3)3·6H2O、TEOS按与P123为0.216∶0.866∶2.125∶1的质量比加入上述混合溶液中，在40℃下继续搅拌混合溶液24h后，调节混合溶液pH值为弱酸性，再搅拌4h，将混合溶液转入水热釜中100℃下晶化24h，形成白色沉淀，过滤，水洗，将滤饼置于55℃恒温箱中干燥12h，再置于箱式马弗炉中焙烧，冷却后即制得ZrO2‑La2O3‑SBA‑15载体；所述调节混合溶液pH值为弱酸性是通过向混合溶液中缓慢加入乙二胺溶液以调节溶液pH为3～4；所述置于箱式马弗炉中焙烧是以1～3℃/min升温速率升温至500～600℃，并在该温度下保持4～6h；(2)将Ca(CH3COO)2·H2O与Zr2O3‑La2O3‑SBA‑15加入去离子水40ml中加温浸渍搅拌至水分完全蒸发，将所得白色粉末状固体在60℃恒温箱中干燥12h，再置于箱式马弗炉高温煅烧，冷却后即制得CaO/ZrO2‑La2O3‑SBA‑15固体碱；所述浸渍过程为Ca(CH3COO)2·H2O、ZrO2‑La2O3‑SBA‑15与去离子水的质量比为0.25～0.4∶1∶40，温度为45～60℃，浸渍时间为12h；所述置于箱式马弗炉高温煅烧是以1～3℃/min升温速率升温至600～700℃，并在该温度下保持3～5h。