專利名稱：一種用于地溝油制備生物柴油的催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種催化劑，特別涉及一種用于地溝油制備生物 柴油的催化劑，該催化劑能夠提高地溝油制備生物柴油過程中酯交換反應(yīng)的速率，提高轉(zhuǎn) 化率，反應(yīng)結(jié)束后可以簡單的分離出催化劑，減少反應(yīng)流程。
背景技術(shù)：
石油儲量的減少而對能源的需求卻持續(xù)增長，以及化石燃料所引起的環(huán)境污染等 等一系列問題，開發(fā)新型的、環(huán)境無害的、可再生能源是解決未來能源問題的主導(dǎo)思路。地溝油實(shí)際上是一個泛指的概念，是人們在生活中對于各類劣質(zhì)油的統(tǒng)稱。地溝 油可分為三類一是狹義的地溝油，即將下水道中的油膩漂浮物或者將賓館、酒樓的剩飯、 剩菜(通稱泔水)經(jīng)過簡單加工、提煉出的油；二是劣質(zhì)豬肉、豬內(nèi)臟、豬皮加工以及提煉后 產(chǎn)出的油；三是用于油炸食品的油使用次數(shù)超過一定次數(shù)后，再被重復(fù)使用或往其中添加 一些新油后重新使用的油。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年產(chǎn)生的地溝油就達(dá)到千萬噸以上。隨著科技的發(fā)展，地溝油回收后用作生產(chǎn)生物柴油的原料，不僅可以減少地溝油 對人民群眾身體健康的危害，保障食品衛(wèi)生安全，還可以實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的資源化利用，有效 解決目前存在的能源短缺問題。而生物柴油作為一種新型的、環(huán)境無害的、可再生的能源，很合適用來解決現(xiàn)今的 能源危機(jī)問題，生物柴油較目前普遍使用的石油柴油，更高效環(huán)保。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，在0 號柴油之中，若以10%的比例添加生物柴油，那么汽車在行駛同樣里程之后，所排放出的污 染氣體比不添加生物柴油時(shí)減少50%左右。此外，燃用生物柴油的車輛尾氣中有毒有機(jī)物 和二氧化碳、二氧化硫的排放量僅為石油柴油的十分之一，顆粒物只有石油柴油的五分之 一，而且生物柴油沒有鉛及有毒物質(zhì)的排放。雖然目前國內(nèi)用地溝油生產(chǎn)生物柴油的相關(guān) 技術(shù)水平已有很大提高，但都沒有形成規(guī)?；a(chǎn)。而在制備生物柴油的現(xiàn)行方法中，液態(tài) 催化劑與反應(yīng)后液相體系混為一相，這樣導(dǎo)致了催化劑難分離。這種現(xiàn)象會導(dǎo)致廢液污染 或者增加整體反應(yīng)流程。從經(jīng)濟(jì)角度和環(huán)境保護(hù)角度考慮都是需要改善的方面。酯交換反應(yīng)為生物柴油制備中關(guān)鍵一步，催化劑的使用可以大大提高酯交換反應(yīng) 速率和效率。現(xiàn)行大量使用的液態(tài)催化劑與酯交換反應(yīng)后液相體系混為一相，導(dǎo)致了催化 劑難以分離，進(jìn)而導(dǎo)致廢液污染，增加整體反應(yīng)流程。因此，研究開發(fā)用于地溝油制備生物 柴油的催化劑，是本領(lǐng)域技術(shù)人員關(guān)注的熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種用于地溝油制備生物柴油的催化劑，該催化劑可以 提高酯交換反應(yīng)的速率和效率。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案
一種用于地溝油制備生物柴油的催化劑，其特征在于，制得的該催化劑由硝酸鉀浸 漬在膨潤土上，硝酸鉀和膨潤土的用量比例為硝酸鉀體積膨潤土質(zhì)量=1 1 ；粒度為150 μ m-250 μ m。上述于地溝油制備生物柴油的催化劑的制備，采用浸漬法制備，浸漬法是一種制 造固體催化劑的常用方法，即將一種或幾種活性成分通過浸漬載體負(fù)載在載體上的方法。 本發(fā)明使用不同鹽類的水溶液接觸載體膨潤土，使鹽類溶液吸附或貯存在載體微結(jié)構(gòu)中， 除去過剩的溶液，再經(jīng)干燥、煅燒和活化制得催化劑。具體制備方法是，按硝酸鉀體積(ml)和膨潤土質(zhì)量(g)的比例為1 :1混合，攪拌 均勻后，放入烘箱調(diào)節(jié)溫度到115°C，干燥5h過后取出，將催化劑顆粒進(jìn)行研磨過篩使其粒 度在150 μ m-250 μ m，放入馬沸爐在600°C條件下焙燒6h，自然冷卻，取樣研磨密封保存。本發(fā)明的用于地溝油制備生物柴油的催化劑有以下特點(diǎn) (1)使用便捷。在常壓60°c的條件下使用效果佳。( 2 )環(huán)保，易分離。酯交換反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物和催化劑分離便利，不會污染環(huán)境。(3)催化效果高。按一般反應(yīng)條件可使得酯轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%以上。


圖1為采用本發(fā)明的用于地溝油制備生物柴油的催化劑制備生物柴油的反應(yīng)流 程圖。圖2為酯交換反應(yīng)裝置圖。圖3為焙燒時(shí)間對轉(zhuǎn)化率的影響關(guān)系圖。圖4為催化劑顆粒大小對轉(zhuǎn)化率的影響關(guān)系圖。圖5為焙燒溫度對轉(zhuǎn)化率的影響關(guān)系圖。圖6為醇油比對轉(zhuǎn)化率的關(guān)系。圖7為催化劑加入量與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系圖。圖8為反應(yīng)時(shí)間與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系圖。圖9為反應(yīng)溫度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系圖。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式采用合適的催化劑可以催化酯交換反應(yīng)，提高轉(zhuǎn)化的速率和效率，申請人從酯交 換反應(yīng)速率方面入手可以分為酸堿兩大類催化劑；從產(chǎn)物的分離試驗(yàn)角度又可以將催化劑 分為均相催化劑與非均相催化劑。通過參考大量文獻(xiàn)資料，本發(fā)明根據(jù)酯交換反應(yīng)催化原理選擇出若干種可用于催 化酯交換反應(yīng)的催化劑，后遴選出催化性能優(yōu)秀的種類重復(fù)試驗(yàn)，再在遴選的結(jié)果上對該 催化劑實(shí)際效果做出相關(guān)研究，得到本發(fā)明的用于地溝油制備生物柴油的催化劑。1、催化劑的制造
將硝酸鉀與膨潤土按質(zhì)量以lml/g比例混合，攪拌均勻后，放入烘箱調(diào)節(jié)溫度到115°C 干燥5h過后取出，將催化劑顆粒進(jìn)行研磨、過篩，使其粒度處于150 μ m-250 μ m,放入馬沸 爐在600°C焙燒6h，自然冷卻，取樣研磨密封保存，得到酸鉀負(fù)載膨潤土的催化劑。圖3 圖5分別反應(yīng)了制備催化劑的焙燒時(shí)間、催化劑顆粒大小、焙燒溫度影響因 素對產(chǎn)物多少的關(guān)系。以下是發(fā)明人給出米用本發(fā)明的催化劑制備生物柴油的例子。1、制備生物柴油的流程
參見圖1，生物柴油制備的整體過程是使地溝油中的主要成分甘油三酯轉(zhuǎn)化為羧酸甲 酯，全部流程基本可以分為四大塊酯交換反應(yīng)來使得甘油三酯轉(zhuǎn)化為羧酸甲酯；分離催 化劑并干燥回收；蒸餾回收過量甲醇；減壓蒸餾分離生物柴油和甘油。2、酯交換反應(yīng)
如圖2所示，取若干地溝油，放入三口燒瓶中，三口燒瓶上有溫度計(jì)和鐵架臺支撐的冷 凝器，三口燒瓶上方有攪拌機(jī)，然后將三口燒瓶放置在水浴鍋內(nèi)。在地溝油中加入甲醇，其 醇油摩爾比1 :10左右，同時(shí)加入地溝油質(zhì)量2%的上述制備的硝酸鉀負(fù)載膨潤土的催化劑， 以水浴鍋加熱到60°C并攪拌，冷凝回流4小時(shí)進(jìn)行酯交換反應(yīng)，蒸餾回收過量甲醇，得到 生物柴油及其甘油，分離催化劑并干燥回收，然后用減壓蒸餾法分離甘油，即可得到生物柴 油。
權(quán)利要求
一種用于地溝油制備生物柴油的催化劑，其特征在于，制得的該催化劑由硝酸鉀浸漬在膨潤土上，硝酸鉀和膨潤土的用量比例為硝酸鉀體積膨潤土質(zhì)量=11；粒度為150μm 250μm。
2.權(quán)利要求1所述的用于地溝油制備生物柴油的催化劑的制備方法，其特征在于，取 硝酸鉀和膨潤土，按硝酸鉀體積和膨潤土質(zhì)量比例為1 :1混合，攪拌均勻后，放入烘箱調(diào)節(jié) 溫度到115°C，干燥5h過后取出，將催化劑顆粒進(jìn)行研磨過篩使其粒度在150μπι-250μπι， 放入馬沸爐在60(TC條件下焙燒6h，自然冷卻，得到用于地溝油制備生物柴油的催化劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于地溝油制備生物柴油的催化劑，制得的該催化劑由硝酸鉀浸漬在膨潤土上，硝酸鉀和膨潤土的用量比例為硝酸鉀體積膨潤土質(zhì)量=11；粒度為150μm-250μm。制備方法是取硝酸鉀和膨潤土，按硝酸鉀體積和膨潤土質(zhì)量比例為11混合，攪拌均勻后，放入烘箱調(diào)節(jié)溫度到115℃，干燥5h過后取出，將催化劑顆粒進(jìn)行研磨過篩使其粒度在150μm-250μm，放入馬沸爐在600℃條件下焙燒6h，自然冷卻，得到用于地溝油制備生物柴油的催化劑。采用該催化劑催化效果高，產(chǎn)物和催化劑分離便利，不會污染環(huán)境。
文檔編號B01J27/25GK101985104SQ20101052790
公開日2011年3月16日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者馮源, 劉晶郁, 劉輝, 李雪莉, 王濤, 虎忠, 趙鑫, 郭俊利, 郭緒娜 申請人:長安大學(xué)