[发明专利]一种酯化催化剂、酯化催化系统及制备酯化催化剂并酯化催化反应的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种酯化催化剂、酯化催化系统及制备酯化催化剂并酯化催化反应的方法。

背景技术

传统工艺对于酸性动植物油酯的酯化处理，大部分采用均相液体催化剂，并且大多采用浓硫酸作为酯化催化剂，而浓硫酸作为酯化催化剂有三大缺点：一是产品需要水洗，从而产生大量废水，污染环境；二是催化剂不能从产品中分离，产品硫含量远远超标；三是腐蚀设备。而采用非均相固体酸催化剂价格不菲，用在生物柴油制造方面，成本很高，业主承受不了。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种酯化催化剂、酯化催化系统及制备酯化催化剂并酯化催化反应的方法。

本发明采用如下技术方案：一种酯化催化剂，包括硅胶和吸附在硅胶上的铁、锆、钛、锡、钪、硫酸；所述铁、锆、钛、锡、钪、硫酸占硅胶的质量百分比分别为:铁9％-30％、锆0.009％-0.015％、钛9％-30％、锡0.3％-3％、钪0.003％-0.009％、硫酸59％。所述硅胶为C型大孔硅胶，平均孔径为8.0-10.0nm,比表面积300-400平米/克。

制备酯化催化剂的酯化催化系统,包括原液池、化学滤池、吸附区、烘干脱水区、焙烧炉、酯化反应池、脱酸油罐、硅胶；所述原液池、化学滤池、吸附区、烘干脱水区、焙烧炉、酯化反应池、脱酸油罐依次连接，硅胶连接吸附区。所述硅胶为C型大孔硅胶，平均孔径为8.0-10.0nm,比表面积300-400平米/克。

采用酯化催化系统制备酯化催化剂并酯化催化反应的方法，(1)将有色金属冶炼厂出产的多金属硫酸盐溶液放入原液液池，包括金属：铁、钒、铬、锰、锆、钙、铝、镍、铜、钛、钪、锡、铅；(2)原液池1连通化学滤池，用于剔除对于酯化反应来说，活性较弱的物质如钒、铬、锰、钙、铝、镍、铜、铅，只保留活性较强的物质铁、锆、钛、锡、钪；(3)在吸附区以每升酸液用500克硅胶吸附；(4)然后移动到烘干脱水区，并在150℃下烘干脱水两个小时；(5)再进入焙烧炉焙烧，温度达到500℃-600℃保持恒温三个小时，自然降温到常温即得到酯化催化剂，酯化催化剂包括硅胶和吸附在硅胶上的铁、锆、钛、锡、钪、硫酸；所述铁、锆、钛、锡、钪、硫酸占硅胶的质量百分比分别为:铁9％-30％、锆0.009％-0.015％、钛9％-30％、锡0.3％-3％、钪0.003％-0.009％、硫酸59％；(6)然后采用5％(w/w)该催化剂，与酸值30mgKOH/g以上、水杂小于1％的地沟油、潲水油、棕榈脂肪酸酸化油在120℃温度下在酯化反应池进行酯化反应三至四个小时，酸值降到0.5mgKOH/g以下，达到国V标准，然后将脱酸油灌入脱酸油罐。所述硅胶为C型大孔硅胶，平均孔径为8.0-10.0nm,比表面积300-400平米/克。

之所以选用C型大孔硅胶作为载体，是因为其孔隙率高，吸附性能好，并且能承受500℃-600℃高温煅烧，能够把多金属硫酸盐活性材料吸附烧结在载体表面上，酯化反应过程中，活性材料不容易脱落，能够多次反复使用，并使得生物柴油产品硫含量及酸值很容易达到国Ⅴ标准。

由于采用了几种活性较高的金属元素硫酸盐，几种活性金属中心均匀分布在载体表面，并被烧结固化在载体表面上，该催化剂活性非常高，哪怕油脂酸值达到200mgKOH/g以上，在酯化反应时，添加制得的催化剂5％(w/w)，反应三至四个小时，酸值即可降到0.5mgKOH/g以下，完全达到国V要求，并且，只要油脂水杂很小，该催化剂可以反复使用十数次。而浓硫酸作为酯化催化剂，其酯化反应时间需要足够六小时，并且同样酸值的油脂，其酸值只能降到2mgKOH/g左右，没有达到国V标准，硫含量更加远远达不到国V标准。相比之下，使用该催化剂酯化时间比浓硫酸酯化时间节省1/3。

本发明有益技术效果：降低生物柴油生产成本、产品硫含量和酸值达到了国V柴油标准之目的，解决了传统工艺易造成环境污染的诟病，为生物柴油生产节能减排和环境保护做出了贡献。

附图说明

图1为酯化催化系统示意图。

附图标记说明

1原液池1、2化学滤池、3吸附区、4烘干脱水区、5焙烧炉、6酯化反应池、7柴油罐、8硅胶。

具体实施方式

下面结合附图和本发明的优选实施例进一步说明本发明。

实施例