专利名称：一种用于生物柴油生产的固体碱催化剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于生物柴油生产的固体碱催化剂的制备方法，属于油品加工领域。
背景技术：
能源短缺和环境污染是目前人类社会所面临的巨大挑战，世界各国为了维持经济的可持续发展，正大力开发可替代产品。生物柴油是清洁的可再生能源，它以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、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品。生物柴油是典型“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有 重要的战略意义。工业上一般采用NaOH、KOH、Na0CH3等均相催化剂进行甲醇和菜籽油等酯交换催化反应，具有工艺简单和反应条件温和等特点，但其反应产物与催化剂分离过程复杂，需要经过中和、洗涤、静置(或离心)分离等系列步骤，产品洗涤过程中会产生大量的废液。而固体碱催化不仅保留了均相碱催化的优点，而且产物易于分离，生产工艺简单，受到学者的广泛关注。钙基固体碱具有较高的酯交换制备生物柴油催化活性，且原料来源广、价格相对较低，是一类具有应用前景的用于生物柴油清洁生产的固体碱催化剂。目前，已报道的钙基同体碱包括氧化钙固体碱催化剂、CaMxOy复合氧化物固体碱催化剂、CaO为活性组分负载型固体碱催化剂和CaO为载体固体碱催化剂等。CaO是一种碱性强、实用且易于获得的固体碱催化剂，常用于催化菜籽油与甲醇酯交换反应。但CaO的比表面积较小，通常只有10 50 m2/g，且CaO在许多液相介质中具有一定的溶解度，容易流失到反应体系中，既影响反应产物的纯度，又降低催化剂的活性。为此，研究一种高催化活性的、大比表面积的CaO固体碱催化剂具有一定的经济与社会效益。
发明内容
本发明旨在提供一种用于生物柴油生产的固体碱催化剂的制备方法，其制得的固体碱催化剂具有高比表面积和超强碱性，碱性强度达到26. 5以上，催化制备生物柴油的转化率可达到95%以上，且可多次重复使用等优点。本发明所述的一种用于生物柴油生产的固体碱催化剂的制备方法，包括。将Ca (NO3) 2 · 4H20和Al (NO3) 3 · 9H20按一定的Ca/Al摩尔比溶于蒸馏水中配成混合溶液，再将碱沉淀剂以用量比I :20加入到混合溶液中，在一定的水浴温度下，磁力搅拌下反应一定时间后，将反应液抽滤、洗涤至滤液中性，干燥得到白色物质，将白色物质通氮气保护下一定的焙烧温度下焙烧一定的时间，得到钙铝复合氧化物，即固体碱催化剂。优选地，所述的Ca (NO3) 2 · 4H20 和 Al (NO3) 3 · 9H20 的 Ca/Al 摩尔比为 2-4。更优选的，所述的碱沉淀剂为NaOH、NH3 · H2O。
进一步优选的，所述的水浴温度为80-100°C，干燥时间为15_24h。更进一步优选地，所述的焙烧温度为250_350°C，焙烧时间为I. 5_3h。更进一步优选地，所述的Ca(NO3)2 · 4H20和Al (NO3)3 · 9H20的Ca/Al摩尔比为3 ；碱沉淀剂为NaOH ;水浴温度为90°C，干燥时间为18h ;焙烧温度为300°C，焙烧时间为2h。本发明制得的固体碱催化剂具有高比表面积和超强碱性，碱性强度达到26. 5以上，催化制备生物柴油的转化率可达到95%以上，且可多次重复使用等优点。
具体实施例方式实施例一。量取236g Ca (NO3) 2 · 4H20 和 125g Al (NO3)3 · 9H20 溶于 IOOOmL 蒸馏水中配成混合溶液，再将50g碱沉淀剂NaOH加入到混合溶液中，在90°C的水浴温度下，磁力搅拌下反应18h后，将反应液抽滤、洗涤至滤液中性，干燥得到白色物质，将白色物质通氮气保护下·300°C焙烧温度下焙烧2h，得到325g钙铝复合氧化物，即固体碱催化剂。实施例二。量取236g Ca (NO3) 2 ·4Η20 和 187. 5g Al (NO3)3 ·9Η20 溶于 IOOOmL 蒸馏水中配成混合溶液，再将50g碱沉淀剂NaOH加入到混合溶液中，在80°C的水浴温度下，磁力搅拌下反应24h后，将反应液抽滤、洗涤至滤液中性，干燥得到白色物质，将白色物质通氮气保护下350°C焙烧温度下焙烧I. 5h，得到380g钙铝复合氧化物，即固体碱催化剂。实施例三。量取236g Ca (NO3) 2 · 4H20 和 94g Al (NO3) 3 · 9H20 溶于 IOOOmL 蒸馏水中配成混合溶液，再将50g碱沉淀剂NaOH加入到混合溶液中，在100°C的水浴温度下，磁力搅拌下反应15h后，将反应液抽滤、洗涤至滤液中性，干燥得到白色物质，将白色物质通氮气保护下250°C焙烧温度下焙烧3h，得到297g钙铝复合氧化物，即固体碱催化剂。实施例四。生产生物柴油催化活性比较。在相同的催化生产生物柴油的原材料下，本发明所制备的固定催化剂与传统碱(NaOH)、固体碱(CaO)的催化活性进行比较。比较结果如下。
样晶名称1禮8>CiO·-实臆实施詞二实施例三
匿油比O hP KP IrO 1 9 l·
生产反应鑑度 *...65- 65··'65*..65-65*.·
工&.反应时 13*.P ' 9*.9*:9*.
催化■用鬣 V3° .-' :V..2°#*-':。0‘.
特化率 rSI6V.§5.0V..PU1V944%-通过上表可以看出，本发明所制备的催化剂具有比传统碱(NaOH)和固定碱(CaO)更强的催化活性。
权利要求
1.一种用于生物柴油生产的固体碱催化剂的制备方法，其特征在于包括 将Ca(NO3)2 · 4H20和Al (NO3)3 · 9H20按一定的Ca/Al摩尔比溶于蒸馏水中配成混合溶液，再将碱沉淀剂以用量比I :20加入到混合溶液中，在一定的水浴温度下，磁力搅拌下反应一定时间后，将反应液抽滤、洗涤至滤液中性，干燥得到白色物质，将白色物质通氮气保护下一定的焙烧温度下焙烧一定的时间，得到钙铝复合氧化物，即固体碱催化剂。
2.如权利要求I所述的固体碱催化剂的制备方法，其特征在于所述的Ca(NO3)2· 4H20和 Al (NO3) 3 · 9H20 的 Ca/Al 摩尔比为 2-4。
3.如权利要求I所述的固体碱催化剂的制备方法，其特征在于所述的碱沉淀剂为NaOH、NH3 · H2O。
4.如权利要求I所述的固体碱催化剂的制备方法，其特征在于所述的水浴温度为80-100°C，干燥时间为 15-24h。
5.如权利要求I所述的固体碱催化剂的制备方法，其特征在于所述的焙烧温度为250-350°C，焙烧时间为 I. 5-3h。
6.如权利要求I所述的固体碱催化剂的制备方法，其特征在于所述的Ca(NO3)2·4Η20和Al (NO3)3 · 9Η20的Ca/Al摩尔比为3 ;碱沉淀剂为NaOH ;水浴温度为90°C，干燥时间为18h ；焙烧温度为300°C，焙烧时间为2h。
全文摘要
本发明涉及一种用于生物柴油生产的固体碱催化剂的制备方法，属于油品加工领域。本发明所述的一种用于生物柴油生产的固体碱催化剂的制备方法，其特征在于包括将Ca(NO3)2·4H2O和Al(NO3)3·9H2O按一定的Ca/Al摩尔比溶于蒸馏水中配成混合溶液，再将碱沉淀剂以用量比120加入到混合溶液中，在一定的水浴温度下，磁力搅拌下反应一定时间后，将反应液抽滤、洗涤至滤液中性，干燥得到白色物质，将白色物质通氮气保护下一定的焙烧温度下焙烧一定的时间，得到钙铝复合氧化物，即固体碱催化剂。本发明制得的固体碱催化剂具有高比表面积和超强碱性，碱性强度达到26.5以上，催化制备生物柴油的转化率可达到95%以上，且可多次重复使用等优点。
文档编号B01J23/02GK102909001SQ20121041959
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者王耀斌 申请人:陕西联盟物流有限公司