一种固相催化剂催化酯交换合成生物柴油的方法技术

本发明专利技术提供了一种固相催化剂催化酯交换合成生物柴油的方法，首先制备活性白土固体碱催化剂，然后将低酸价的废弃油脂与甲醇混合，以活性强碱性白土为催化剂，恒温60-70℃，在超声波下进行酯交换反应。本发明专利技术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。本发明专利技术反应耗时短，工艺简单，安全有效。使用本方法制备的生物柴油，性质优异，本发明专利技术所述方法还可以将废弃油脂作为原料，变废为宝，减轻了对环境造成的污染，具有良好的市场应用前景。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了，首先制备活性白土固体碱催化剂，然后将低酸价的废弃油脂与甲醇混合，以活性强碱性白土为催化剂，恒温60-70℃，在超声波下进行酯交换反应。本专利技术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。本专利技术反应耗时短，工艺简单，安全有效。使用本方法制备的生物柴油，性质优异，本专利技术所述方法还可以将废弃油脂作为原料，变废为宝，减轻了对环境造成的污染，具有良好的市场应用前景。【专利说明】
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术目的是提供了，本专利技术提 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，本专利技术的技术方案如下： ，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°C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°C水浴温度条件下搅拌制得碱性白土悬浊液，力口 水的用量为所述碱性白土质量的两倍；取质量为〇. 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°C ;反应结束后升温至80-85°C 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，本专利技术的优点和有效技术效果是：本专利技术将低酸价(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°C，在超声波下进行酯交换反应。本专利技术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。本专利技术反应耗时短，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°C)，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专利技术的技术方案进行详细的说明 实施例1 1、取湿活性白土 l〇〇g，加入300g蒸馈水，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-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lOmin，然后 抽滤。取滤饼在80°C烘箱内干燥，粉碎成粉末状，获得碱性白土 113. 4g。 2、称取50g的上述碱性白土，加入100g去离子水，在45°C水浴温度条件下搅拌30 min。配制150ml浓度为20%氢氧化钠溶液，在30分钟内平均每5 min-次加入至上述碱性 白土悬浊液中，负载结束后加入150ml的去离子水搅拌3min，抽滤。滤饼置于200°C烘箱内 烘干，粉碎及过200目筛，获得活性白土固体碱催化剂。 3、称取300g废弃炸货油（酸价为2. 2mgK0H/g)，加入100g甲醇，10g所述活性白土 固体碱催化剂，置于三口烧瓶中。接入搅拌装置及冷凝回流装置，将超声探头置于烧瓶中， 在超声波频率40hz，功率密度约为0.05 W / cm3的条件下反应，反应温度60-70°C，搅拌 速率200rpm，反应时间40分钟。反应结束后撤去超声装置，升温至80度回收剩余甲醇，剩 余溶液进行离心，分离催化剂和甘油，再加入少量蒸馏水洗去残余甲醇和游离甘油，加热至 105 °C脱水，即获得成品生物柴油。 测量得酯交换转化率为92.9%，密度0.8938/〇113(20°〇，脂肪酸甲酯含量91.1% (气相色谱)。 实施例2 1、取湿活性白土 50g，加入150g蒸馈水，机械搅拌30 min,之后过200目筛，取筛下物 为185g白土悬浊液。配制质量分数为10%氧化钙水乳液，取350ml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l〇min，然后抽滤。取滤饼 在85 °C烘箱内干燥，粉碎成粉末状，获得碱性白土 58. 7g。 2、称取50g的上述碱性白土，加入100g去离子水，在45°C水浴温度条件下搅拌30 min。配制160ml浓度为20%氧氧化钠溶液，在30分钟内平均每5 min-次加入至上述碱性 白土悬浊液中，负载结束后加入150ml的去离子水，继续搅拌3min后抽滤。滤饼置于200°C 烘箱内烘干8h，粉碎及过200目筛，获得活性白土固体碱催化剂。 3、称取200g废弃大豆油（酸价=0. 8mgK0H/g)，加入60g甲醇，6g活性白土固体碱 催化剂，置于三口烧瓶中。接入搅拌装置及冷凝回流装置，将超声探头置于烧瓶中，在超 声波频率50hz，功率密度约为0.06 W / cm3的条件下反应，反应温度60-70°C，搅拌速率 200rpm，反应时间40分钟。反应结束后撤去超声装置，升温至80°C回收剩余甲醇，剩余溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固相催化剂催化酯交换合成生物柴油的方法，其特征在于它包括以下步骤：(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。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梅雪樵，户媛媛，
申请(专利权)人：青岛福瑞斯生物能源科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37