一種固體堿催化劑的制備方法
【專利摘要】本發明涉及生物柴油制備【技術領域】，尤其涉及到一種固體堿催化劑的制備方法，包括：步驟a：取Na2SiO3.9H2O、CaO和KF.2H2O混合為混合物，其摩爾比為2.0:5.0:（1.5～6.0）；步驟b：研磨至漿糊狀；步驟c：在70℃～90℃的溫度下干燥5～7小時；步驟d：在350℃～400℃的溫度下烘培3.5～4.5小時，得到Na2SiO3/CaO/KF固體堿。本發明采用上述方法，制備簡便，制備出的固體堿催化效果好。
【專利說明】 一種固體堿催化劑的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物柴油制備【技術領域】，尤其涉及到一種固體堿催化劑的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著全球性石油資源的日益枯竭和社會發展對能源需求的不斷增加，能源短缺已成為世界性問題。從能源戰略和環境保護的角度出發，世界各國都在積極開展石化燃料替代品的研究，其中以生物柴油的研究為當前熱點。生物柴油具有可再生、可降解、無毒、高閃點、高十六烷值、對環境友好等優點，對其開發與應用具有深遠經濟效益和社會效益。因此，生物柴油的研究應用已成為緩解日益惡化的能源和環境問題的焦點。根據美國材料實驗協會(ASTM)的定義，生物柴油(B1diesel)是指以動植物油脂等可再生生物資源為原料生產的長碳鏈脂肪酸單酯，可用于壓燃式發動機的清潔替代燃料；它是油脂與甲醇等低碳醇在酸、堿或酶等催化劑的作用下進行酯交換反應生成的。生物柴油不僅可以直接作為燃料使用，而且可以作為石化柴油燃料的添加物使用。對于以脂肪酸甲酯為代表的生物柴油，目前國內外普遍采用均相催化劑，如硫酸、氫氧化鈉、甲醇鈉等催化油脂進行酯交換制備脂肪酸甲酯并已實現規模化生產。
[0003]固體堿是指能向反應物給予電子的固體。作為催化劑其活性中心應具有極強的供電子能力，它有一個表面陰離子空穴，即自由電子中心由表面02-或02-0H組成。自20世紀50年代固體堿催化劑引起科學家們的重視以來，已經發展了多種類型的固體堿催化體系。
[0004]固體堿作為最先進的生物柴油制備用的催化劑，持續對其進行研究以便研制出具有更好催化效果的固體堿。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于針對上述問題，提供一種固體堿催化劑的制備方法，制備簡便，制備出的固體堿催化效果好。
[0006]為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案:
一種固體堿催化劑的制備方法，包括:
步驟a -M Na2S13.9H20、CaO和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:5.0: (1.5?6.0)；
步驟b:研磨至漿糊狀；
步驟c:在70°C?90°C的溫度下干燥5?7小時；
步驟d:在350°C?400°C的溫度下烘培3.5?4.5小時，得到Na2Si03/Ca0/KF固體堿。
[0007]進一步，步驟a 中，所述 Na2S13.9H20、CaO 和 KF.2H20 的摩爾比為 2.0:1.0:1.5、
2.0:1.0:3.0、2.0:1.0:4.5 或 2.0:1.0:6。
[0008]進一步，步驟a 中，所述 ZnO、Ca(OH)2 和 KF.2H20 的摩爾比為 2.0: 1.0: 1.5。
[0009]進一步，步驟a 中，所述 ZnO、Ca(OH)2 和 KF.2H20 的摩爾比為 2.0: 1.0:3.0。
[0010]進一步，步驟a 中，所述 ZnO、Ca(OH)2 和 KF.2H20 的摩爾比為 2.0: 1.0:4.5。
[0011]進一步，步驟a 中，所述 ZnO、Ca(OH)2^P KF.2H20 的摩爾比為 2.0: 1.0:6.0。
[0012]進一步，步驟d中，烘培溫度為300°C或400°C。
[0013]本發明采用上述方法，制備簡便，制備出的固體堿催化效果好。
【具體實施方式】
[0014]以下具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
[0015]實施例1
將Na2S13.9H20、Ca0和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:5.0: O ;研磨至漿糊狀；在80°C的溫度下干燥6小時；在400°C的溫度下烘培4小時，得到Na2Si03/Ca0/KF固體堿。
[0016]將制備的Zn0/Ca(0H)2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應釜，加入醇油混合物4%的Na2Si03/Ca0/KF固體堿催化劑，在60°C的溫度下反應0.5小時，分離提純后，生物柴油的產率為45%。
[0017]實施例2
將Na2S13.9H20、CaO和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:5.0: 1.5 ;研磨至漿糊狀；在80°C的溫度下干燥6小時；在400°C的溫度下烘培4小時，得到Na2Si03/Ca0/KF固體堿。
[0018]將制備的Zn0/Ca(0H)2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應釜，加入醇油混合物4%的Na2Si03/Ca0/KF固體堿催化劑，在60°C的溫度下反應0.5小時，分離提純后，生物柴油的產率為75%。
[0019]實施例3
將Na2S13.9H20、CaO和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:5.0:3.0 ;研磨至漿糊狀；在80°C的溫度下干燥6小時；在400°C的溫度下烘培4小時，得到Na2Si03/Ca0/KF固體堿。
[0020]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應釜，加入醇油混合物4%的Na2Si03/Ca0/KF固體堿催化劑，在60°C的溫度下反應0.5小時，分離提純后，生物柴油的產率為90%。
[0021]實施例4
將Na2S13.9H20、CaO和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:5.0:4.5 ;研磨至漿糊狀；在80°C的溫度下干燥6小時；在400°C的溫度下烘培4小時，得到Na2Si03/Ca0/KF固體堿。
[0022]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應釜，加入醇油混合物4%的Na2Si03/Ca0/KF固體堿催化劑，在60°C的溫度下反應0.5小時，分離提純后，生物柴油的產率為85%。
[0023]實施例5
將Na2S13.9H20、CaO和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:5.0:6.0 ;研磨至漿糊狀；在80°C的溫度下干燥6小時；在400°C的溫度下烘培4小時，得到Na2Si03/Ca0/KF固體堿。
[0024]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油: 將醇油按照摩爾比10:1加入反應釜，加入醇油混合物4%的Na2Si03/Ca0/KF固體堿催化劑，在60°C的溫度下反應0.5小時，分離提純后，生物柴油的產率為80%。
[0025]實施例6
將Na2S13.9H20、CaO和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:5.0:3.0 ;研磨至漿糊狀；在80°C的溫度下干燥6小時；在300°C的溫度下烘培4小時，得到Na2Si03/Ca0/KF固體堿。
[0026]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應釜，加入醇油混合物4%的Na2Si03/Ca0/KF固體堿催化劑，在60°C的溫度下反應0.5小時，分離提純后，生物柴油的產率為55%。
[0027]實施例7
將Na2S13.9H20、CaO和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:5.0:3.0 ;研磨至漿糊狀；在80°C的溫度下干燥6小時；在350°C的溫度下烘培4小時，得到Na2Si03/Ca0/KF固體堿。
[0028]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應釜，加入醇油混合物4%的Na2Si03/Ca0/KF固體堿催化劑，在60°C的溫度下反應0.5小時，分離提純后，生物柴油的產率為80%。
[0029]實施例8
將Na2S13.9H20、CaO和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:5.0:3.0 ;研磨至漿糊狀；在80°C的溫度下干燥6小時；在400°C的溫度下烘培4小時，得到Na2Si03/Ca0/KF固體堿。
[0030]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應釜，加入醇油混合物4%的Na2Si03/Ca0/KF固體堿催化劑，在60°C的溫度下反應0.5小時，分離提純后，生物柴油的產率為90%。
[0031]實施例9
將Na2S13.9H20、CaO和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:5.0:3.0 ;研磨至漿糊狀；在80°C的溫度下干燥6小時；在450°C的溫度下烘培4小時，得到Na2Si03/Ca0/KF固體堿。
[0032]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應釜，加入醇油混合物4%的Na2Si03/Ca0/KF固體堿催化劑，在60°C的溫度下反應0.5小時，分離提純后，生物柴油的產率為78%。
[0033]實施例10
將Na2S13.9H20、CaO和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:5.0:3.0 ;研磨至漿糊狀；在80°C的溫度下干燥6小時；在500°C的溫度下烘培4小時，得到Na2Si03/Ca0/KF固體堿。
[0034]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應釜，加入醇油混合物4%的Na2Si03/Ca0/KF固體堿催化劑，在60°C的溫度下反應0.5小時，分離提純后，生物柴油的產率為70%。
[0035]實施例11
將制備的NaOH固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油: 將醇油按照摩爾比10:1加入反應釜，加入醇油混合物4%的NaOH固體堿催化劑，在60°C的溫度下反應0.5小時，分離提純后，生物柴油的產率為55%。
[0036]實施例12
將制備的KOH固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應釜，加入醇油混合物4%的KOH固體堿催化劑，在60°C的溫度下反應0.5小時，分離提純后，生物柴油的產率為57%。
[0037]實施例13
將制備的NaOCH3固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應釜，加入醇油混合物4%的NaOCH3固體堿催化劑，在60°C的溫度下反應0.5小時，分離提純后，生物柴油的產率為59%。
[0038]總結
根據實驗可以看出，Na2Si03/Ca0/KF作為催化劑，比其他固體堿更具有催化的活性。隨加入KF的量逐漸增加生物柴油的產率迅速增加，當大于一定數值后，生物柴油的產率成下降趨勢，烘培溫度對生物柴油的產率有同樣的影響。在Na2S13.9H20、CaO和KF.2H20混合物的摩爾比為2.0:5.0:3.0，烘培溫度400°C時，生物柴油的產率最高。但是在實際生產中，KF加入量和烘培溫度還會影響提純難度等其他因素，所以KF加入量和烘培溫度應當根據實際需求靈活選擇，所以本申請并未只保護最佳值，而是保護適當的范圍。
[0039]以上已將本發明做一詳細說明，但顯而易見，本領域的技術人員可以進行各種改變和改進，而不背離所附權利要求書所限定的本發明的范圍。
【權利要求】
1.一種固體堿催化劑的制備方法，其特征在于包括: 步驟a -M Na2S13.9H20、CaO和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:5.0: (1.5?6.0)； 步驟b:研磨至漿糊狀； 步驟c:在70°C?90°C的溫度下干燥5?7小時； 步驟d:在350°C?400°C的溫度下烘培3.5?4.5小時，得到Na2Si03/Ca0/KF固體堿。
2.根據權利要求1所述的一種固體堿催化劑的制備方法，其特征在于:步驟a中，所述 Na2S13.9H20、CaO 和 KF.2H20 的摩爾比為 2.0: 1.0: 1.5,2.0:1.0:3.0,2.0:1.0:4.5 或2.0:1.0:6.0ο
3.根據權利要求1所述的一種固體堿催化劑的制備方法，其特征在于:步驟a中，所述ZnO、Ca (OH) 2 和 KF.2H20 的摩爾比為 2.0:1.0:1.5。
4.根據權利要求1所述的一種固體堿催化劑的制備方法，其特征在于:步驟a中，所述ZnO、Ca(OH)2 和 KF.2H20 的摩爾比為 2.0:1.0:3.0。
5.根據權利要求1所述的一種固體堿催化劑的制備方法，其特征在于:步驟a中，所述ZnO、Ca (OH) 2 和 KF.2H20 的摩爾比為 2.0:1.0:4.5。
6.根據權利要求1所述的一種固體堿催化劑的制備方法，其特征在于:步驟a中，所述ZnO、Ca(OH)2 和 KF.2H20 的摩爾比為 2.0:1.0:6.0。
7.根據權利要求1所述的一種固體堿催化劑的制備方法，其特征在于:步驟d中，烘培溫度為300°C或400°C。
【文檔編號】C10L1/02GK104258882SQ201410507094
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月28日 優先權日:2014年9月28日
【發明者】李彥峰, 資燕, 李嘉錫 申請人:佛山市天晟隆油脂化工有限公司