[发明专利]一种制备生物柴油的方法及所用磁性固体碱催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性固体碱催化剂制备生物柴油的方法，以及磁性固体碱催化剂的制备方法。

背景技术

能源是人类生存、经济发展、社会进步不可缺少的重要物质资源，是关系国家经济命脉和国防安全的重要战略物资。在能源紧缺的今天，开发可再生的生物柴油(Biodiesel)来弥补石化能源的短缺愈来愈受到世界各国的重视。

生物柴油称之为“再生燃油”，是以动植物油脂和低碳醇为原料，经催化加工而成的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯类混和物，是一种优质柴油代用品。与常规柴油相比，生物柴油具有优良的环保性、较好的安全性、良好的燃料性、可再生性、良好的润滑性能以及使用适应性等优异性能。

当前，国内外生物柴油的工业化生产，大多采用均相催化酯化或酯交换法，催化效率虽然较高，但其缺点也很突出。尤其表现在：催化剂与反应产物分离困难，难以回收再利用，且后处理过程中有大量废酸碱液排放，环境污染严重。而在生物柴油生产过程中采用固体作为催化剂替代均相催化剂，使产品与催化剂分离容易，可避免大量废液的排放，有效防止环境污染；同时固体催化剂易活化再生，可进行重复利用，具有降低生产成本，简化工艺流程，便于连续操作的特点。

现有文献中，田丹碧.负载型纳米催化剂KF/Al₂O₃的制备及其应用研究.南京工业大学博士学位论文，2004，其使用纳米尺度的Al₂O₃作为载体制备了纳米催化剂KF/Al₂O₃，虽然催化活性显著提高，但却增加了分离难度。现有专利CN1470323A，采用液-液反应制备磁性纳米固体碱催化剂，包括纳米磁性核粉体制备、磁性前体制备、磁性催化剂制备三步制备过程，其中纳米磁性核粉体及磁性前体的制备在全反混液膜反应器及晶化釜内完成，必须严格控制样品pH值，反应条件要求高，且制备周期长，不利于工业化。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题提供一种制备生物柴油的方法及所用磁性固体碱催化剂，磁性固体碱催化剂生产工艺简单，成本低廉，催化性能优越，酯交换反应结束后可分离回收再利用，并大大减少环境污染。

本发明提供的技术方案是：磁性固体碱催化剂，包括催化剂载体和活性组分，其特征在于：催化剂载体为磁性物质，活性组分为碱金属或碱土金属的氧化物、氢氧化物或盐，其中磁性物质为磁性固体碱催化剂重量的30％-70％，碱金属或碱土金属的氧化物、氢氧化物或盐为磁性固体碱催化剂重量的30％-70％。

所述磁性物质为Fe₃O₄、Fe₂O₃、NiO、CoO、Mn₂O₃、铁镍合金、铁铝合金中的至少一种；所述碱金属或碱土金属为Na、K、Mg、Ca中的至少一种。

本发明所述的磁性固体碱催化剂的制备方法如下：

按所述催化剂配比将磁性物质与碱金属或碱土金属的氧化物、氢氧化物或盐经机械搅拌充分混合后，加入1wt％-10wt％的粘结剂(浓度为5wt％-10wt％的聚乙烯醇水溶液)使其在上述混合物中分散均匀，过40-120目筛；将该混合物在马弗炉中于500-800℃焙烧并保温2-6h，即得磁性固体碱催化剂。

本发明还提供了一种制备生物柴油的方法，将植物油、甲醇和上述磁性固体碱催化剂混合，65±5℃下搅拌反应时间2-6h，分离得到生物柴油；其中甲醇和植物油的摩尔比为6-12∶1、催化剂用量为植物油重量的1wt％-10wt％。

在植物油、甲醇和磁性固体碱催化剂混合的同时加入共溶剂四氢呋喃，四氢呋喃为植物油重量的0％-15％。

所述的植物油为大豆油、菜籽油、棕榈油、棉籽油、米糠油、漆树籽油、樟树籽油中的至少一种。

上述分离为：先将固体碱催化剂分离回收，再将剩余的液态反应混合物进行离心分离或静置分离。

用磁选机并通过调节磁选机的磁场强度实现对磁性固体碱催化剂分离回收。

本发明磁性固体碱催化剂生产工艺简单，成本低廉，用于生物柴油制备的酯交换反应中，催化性能优越，酯交换反应结束后可分离回收再利用。

具体实施方式

实施例1