[发明专利]一种用于制备生物柴油的固体碱催化剂

说明书

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种用于制备生物柴油的固体碱催化剂。

背景技术

生物柴油(Biodiesel)是指以植物、动物油脂等可再生生物资源生产的可用于压燃式发动机的清洁替代燃油。主要成分为软脂酸、硬脂酸、油酸等长链饱和不饱和脂肪酸同甲醇或乙醇所形成的酯类化合物。生物柴油具有十六烷值高，抗爆性能优于石化柴油；无毒，不含芳烃成分；闪点高，有利于运输安全；低温流动性好，可广泛使用等特点。并且生物柴油可直接使用与现有柴油机，以一定比例调和石化柴油使用，可以降低油耗、提高动力性，并降低排放污染。因为生物柴油的这些特质，欧盟以及一些国家正在以减税，立法强制推广等手段促进生物柴油逐步替代石化柴油。

生物柴油生产技术主要有非均相催化、超临界反应、酶催化、均相催化等。非均相催化法因为产物易分离、甘油及生物柴油精制简单，催化效率高等优点，研究较多。负载型固体碱是选用催化剂的前驱体和载体，采用浸渍法或共沉淀法合成，烘干后在适当的温度下焙烧制成的。超临界反应就是在超临界流体参与下的化学反应，由于超临界流体在密度、黏度以及其他方面的特性，使得超临界流体在化学反应中表现出很多气相或液相反应所不具有的优异性能。由于生物柴油在超临界反应中不需要使用催化剂，因此产物工艺简单，不排放废液，目前受到广泛的关注。但由于超临界反应是在高温高压条件下进行，因此反应对设备的要求较高，能耗大。

为了改善超临界反应需要的极端条件，降低反应所需的能耗，减少高温反应造成的甘油三酯热分解，亚临界酯交换反应开始受到关注。通过加入少量的固体催化剂，使超临界反应在更温和的条件下进行，亚临界催化酯交换反应同时具有非均相催化和超临界反应的优点，催化剂易分离，甘油及生物柴油易精制，酯交换反应速率快等。同时，在工业化规模生产下，经济利益通常是优先考虑的，所以催化剂的稳定性和高活性同样是至关重要的。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于制备生物柴油的碳酸锰/氧化锌复合固体碱催化剂，其能够在亚临界甲醇条件下催化植物油与甲醇进行高效的酯交换反应，制备工艺简单，成本低廉，重复使用性好。

一种用于制备生物柴油的固体碱催化剂，由如下方法制备而来：

将ZnCl₂、MnCl₂、K₂CO₃分别溶解在去离子水中；将ZnCl₂和MnCl₂的混合溶液与K₂CO₃溶液混合得到沉淀；将沉淀老化后过滤、洗涤、干燥，然后进行煅烧，得到碳酸锰/氧化锌复合固体碱催化剂；其原料按质量份数计为ZnCl₂5.7-8.5份，MnCl₂10-16.5份，K₂CO₃18-22份。

按上述方案，所述的ZnCl₂、MnCl₂、K₂CO₃溶解在去离子水中的浓度分别为0.625M、0.625M、0.25M。

按上述方案，所述ZnCl₂和MnCl₂的混合溶液与K₂CO₃溶液在55-65℃下混合，且混合时间为8-12min。

按上述方案，所述的煅烧温度为300-400℃，煅烧时间为0.5-24h。

本发明通过共沉淀法制备碳酸锰和氧化锌的固体碱复合物有益效果如下：

本发明固体碱催化剂能在亚临界甲醇的反应条件下(低压，温度＜200℃)高效的催化酯交换反应，脂肪酸甲酯转化率最高可达99％以上。

在亚临界催化酯交换反应同时具有非均相催化和超临界反应的优点，催化剂易分离，甘油及生物柴油易精制，酯交换反应速率快。

重复使用性好，能反复高效的催化酯交换反应17次而催化活性不降低。由于催化剂能多次回收重复使用，大大了降低了生物柴油生产中催化剂生产的成本。

具体实施方式

以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

本发明用于制备生物柴油的固体碱催化剂，制备过程如下：