[发明专利]一种固相催化剂催化酯交换合成生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物柴油制备领域，具体涉及生物柴油酯交换催化剂的合成以及生物柴油酯交换反应的方法。

背景技术

作为人口大国，我国的人均食用油食用量与地沟油产生量都在不断增加，而地沟油等废弃油脂也因其原料充足、价格低廉等优点被越来越多的人们用于生物柴油的生产。生物柴油作为一种可再生能源，各国己开始对其进行深入研究，目前已有一些厂家进行生产，主要是采用液体酸、碱为催化剂进行催化反应，但是液体酸催化法存在设备腐烛、对设备要求高且购置费用昂贵等缺点；液体碱催化法易产生皂化副反应，而且反应产物需大量水洗，增加了油水分离及废水处理工序，其催化剂亦不便于回收，提高了生产成本。

生物柴油固体酸、固体碱催化剂足当今生物质能源研究小的热点，其很好的解决了反应后的催化剂分离问题，还大大的简化了产物的后处理工序，减少废水的排放。本专利选用当地廉价的活性白土为基础，釆用低制备成本的液相负载工艺，开发出一种活性白土固体强碱催化剂催化制备生物柴油，以解决生物柴油催化剂制造成本高的问题。

超声空化对生物柴油的制备过程影响主要表现在非均相反应界面的增大、反应界面的更新以及涡流效应产生的传质和传热过程的强化。所以超声空化对反应体系的作用主要在于增加了反应的接触表面积，从而加速了酯交换反应。通过超声空化作用的引用，反应时间相对于传统均相碱催化反应大大缩短了，同时底物与固相催化剂的接合度提高增加了固相催化剂的利用度，加速反应进程，提高了废弃油脂的酯交换转化率。

发明内容

本发明目的是提供了一种固相催化剂催化酯交换合成生物柴油的方法，本发明提供的技术方案具有反应时间短、条件温和、醇用量少、生产工艺相对简单、催化剂可再生重复使用、无三废产生的优点。

为了达到解决上述技术问题的目的，本发明的技术方案如下：

一种固相催化剂催化酯交换合成生物柴油的方法，它包括以下步骤：

(1) 按湿活性白土与水的质量比1:2.5-1:3.5的比例将两者混合，搅拌，过200目-300目筛，取筛下物制得活性白土悬浊液；配制质量分数为9-12%氧化钙水乳液，在70-80℃加热条件下，分次加入至所述活性白土悬浊液中，活性白土悬浊液与氧化钙水乳液的质量比为1:1.5-1:2，然后经抽滤、干燥、粉碎即得碱性白土；

(2) 称取所述的碱性白土，加水在45℃水浴温度条件下搅拌制得碱性白土悬浊液，加水的用量为所述碱性白土质量的两倍；取质量为0.7-0.8倍碱性白土质量的氢氧化钠，配制成质量分数为15-20%氢氧化钠溶液，分次加入至上述碱性白土悬浊液中，负载结束后加入去离子水搅拌，抽滤，滤饼烘干，粉碎及过筛即得活性白土固体碱催化剂；

(3) 称取甲醇、低酸价废弃油脂和所述活性白土固体碱催化剂置于反应器中，所述甲醇与低酸价废弃油脂的质量比为1:3-1:3.5，所述活性白土固体碱催化剂质量与低酸价废弃油脂质量的比例为3%，在超声波下反应，反应温度60-70℃；反应结束后升温至80-85℃回收剩余甲醇，离心分离催化剂和甘油，水洗脱水后即制得生物柴油。

与现有技术相比，本发明的优点和有效技术效果是：本发明将低酸价（酸价＜3）废弃油脂与甲醇以摩尔比1:3混合，以活性强碱性白土为催化剂，用量不少于油脂质量分数的3%，恒温60-70℃，在超声波下进行酯交换反应。本发明利用超声波提高催化反应速率，活性强碱性白土可多次重复使用，催化剂及甲醇易回收分离，后续处理简单，无三废产生。本发明反应耗时短，工艺简单，安全有效。使用本方法制备的生物柴油，酯交换转化率＞92%，密度0.89-0.90g/cm³（20℃），脂肪酸甲酯含量＞90%（气相色谱）。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案进行详细的说明

实施例1

1、取湿活性白土100g，加入300g蒸馏水，机械搅拌30 min，之后过200目筛，取筛下物为290g白土悬浊液。配制质量分数为10%氧化钙水乳液，取500ml氧化钙水乳液在1小时内以每5min一次的频率搅拌加入至上述活性白土悬浊液中，结束后继续搅拌10min，然后抽滤。取滤饼在80℃烘箱内干燥，粉碎成粉末状，获得碱性白土113.4g。