一种生物质灰固体碱催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种生物质灰固体碱催化剂及其制备方法与应用，制备方法为：将生物质灰升温至不低于750℃进行煅烧，将煅烧后的生物质灰与锶盐混合，再加入沉淀剂使锶离子沉淀获得前驱体，将前驱体加热至不低于800℃进行活化，获得生物质灰固体碱催化剂；所述生物质灰为燃烧生物质发电的低温过热器中层灰。本发明专利技术的提供的生物质灰固体碱催化剂的催化活性高、催化稳定性好。

A solid alkali catalyst for biomass ash and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种生物质灰固体碱催化剂及其制备方法与应用
本专利技术属于催化剂制备
，涉及一种生物质灰固体碱催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。石油资源的逐渐枯竭和石油燃烧造成的环境污染，促使人们开发可替代石油的可再生绿色资源。生物柴油由于具有良好的环保性能、燃烧性能及润滑性能，近年来受到广泛关注。目前，工业上生产生物柴油主要使用均相碱催化剂催化动植物油脂与短链醇进行酯交换方法。该方法反应速率快、催化效率高，但存在产物难以分离、腐蚀设备和产生大量废水等问题。与均相催化剂相比，固体催化剂具有易回收和可重复使用的优势。尽管已开发出多种固体催化剂，如分子筛类、水滑石类、固体杂多酸等，但这些催化剂通常成本较高。针对这一问题，有必要从催化剂原料入手，开发一种活性高且成本低廉的固体催化剂。采用废弃物作为催化剂原料是降低催化剂成本的重要途径。现有专利CN105344344A以蛋壳为原料经钠盐改性制备固体碱催化剂，由于蛋壳具有丰富的钙基成分，因此催化剂具有良好的催化制备生物柴油活性。现有专利CN106799220A以向日葵杆灰为原料制备钾基固体碱催化剂，生产工艺简单，催化活性高，但催化剂重复使用性有待提高。我国每年都会产生大量的生物质废弃物，生物质燃烧发电是处理生物质废弃物的有效办法。然而，生物质燃烧发电所得到的草木灰尚未得到有效利用。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种生物质灰固体碱催化剂及其制备方法与应用，本专利技术的提供的生物质灰固体碱催化剂的催化活性高、催化稳定性好。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一方面，一种生物质灰固体碱催化剂的制备方法，将生物质灰升温至不低于750℃进行煅烧，将煅烧后的生物质灰与锶盐混合，再加入沉淀剂使锶离子沉淀获得前驱体，将前驱体加热至不低于800℃进行活化，获得生物质灰固体碱催化剂；所述生物质灰为燃烧生物质发电的低温过热器中层灰。燃烧生物质发电产生的生物质灰中的钙元素含量在6.0wt.％到20.7wt.％之间波动，燃烧发电的工艺中存在高温过热器和低温过热器，生物质燃烧后产生的生物灰在经过高温过热器和低温过热器时会在其壁上沉积，生物灰在壁沉积分为三层，内层为过热器壁表面腐蚀后与生物灰的结合物，该层灰由于壁表面腐蚀与过热器壁结合紧密，又可称为壁内灰；中层灰为过热器壁面的灰，而外层灰为中层灰表面的浮灰，经过本专利技术的专利技术人研究发现，低温过热器的中层灰中钙含量最高，经过上述方法经过锶改性后获得的生物质灰固体碱催化剂具有催化活性高、稳定性好等优点。另一方面，一种生物质灰固体碱催化剂，由上述制备方法获得。第三方面，一种上述生物质灰固体碱催化剂在催化酯交换反应中的应用。第四方面，一种上述生物质灰固体碱催化剂在催化合成生物柴油中的应用。第五方面，一种生物柴油的合成方法，采用上述生物质灰固体碱催化剂催化棕榈油与甲醇进行酯交换反应。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术制备的催化剂的原料来源广泛，成本低廉。我国生物质资源丰富，使用生物质灰为催化剂原料，可以变废为宝，达到降低催化剂成本的目的。2.本专利技术提供的催化剂的催化活性高。生物质灰钙含量高，并通过锶改性促进酯交换反应进行，提高生物柴油产率。3.本专利技术提供的催化剂稳定性好，可多次重复使用。锶改性有利于减少催化剂使用过程中活性中心的浸出，使催化剂可以保持高催化活性，多次使用。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本公开实施例1制备的改性石榴树枝灰催化剂的XRD图，a为实施例2制备的催化剂，b为实施例1制备的催化剂。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。鉴于燃烧发电过程中生物质灰难以制备出催化性能更好的催化剂的问题，本专利技术提出了一种生物质灰固体碱催化剂及其制备方法与应用。本专利技术的一种典型实施方式，提供了一种生物质灰固体碱催化剂的制备方法，将生物质灰升温至不低于750℃进行煅烧，将煅烧后的生物质灰与锶盐混合，再加入沉淀剂使锶离子沉淀获得前驱体，将前驱体加热至不低于800℃进行活化，获得生物质灰固体碱催化剂；所述生物质灰为燃烧生物质发电的低温过热器中层灰。本专利技术发现低温过热器的中层灰中钙含量最高，经过上述方法经过锶改性后获得的生物质灰固体碱催化剂具有催化活性高、稳定性好等优点。本专利技术所述的锶盐是指溶于水产生阳离子为锶离子的化合物，例如硝酸锶、氯化锶、醋酸锶等。本专利技术采用硝酸锶进行验证实验，效果良好。本专利技术所述生物质是指能够燃烧的植物材料，例如石榴树枝、苹果树枝、梨树枝等。该实施方式的一种或多种实施例中，所述煅烧温度为750～950℃。当煅烧温度为845～855℃时，催化剂的催化效果更好。该实施方式的一种或多种实施例中，煅烧时间为2～5h。当煅烧时间为3h时，催化剂的催化效果更好。该实施方式的一种或多种实施例中，煅烧后的生物质灰与锶盐的质量比为1:0～1，锶盐不为0。当煅烧后的生物质灰与锶盐的质量比为1:0.55～0.65时，催化剂的催化效果更好。本专利技术中所述沉淀剂为能够是锶离子沉淀的化合物，例如碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵等碳酸盐，该实施方式的一种或多种实施例中，沉淀剂为碳酸铵。能够防止掺杂其他金属元素影响催化剂的催化性能。该系列实施例中，沉淀剂与锶盐的摩尔比为1～1.3:1。当沉淀剂与锶盐的摩尔比为1:1时，沉淀效果最好。该实施方式的一种或多种实施例中，前驱体经过干燥后进行活化。防止高温活化过程中水分过多影响催化剂结构。该系列实施例中，干燥温度为90～110℃。当干燥温度为100℃时，干燥效果最好。该实施方式的一种或多种实施例中，活化温度为800～950℃。当活化温度为845～855℃时，催化剂的催化性能更好。本专利技术的另一种实施方式，提供了一种生物质灰固体碱催化剂，由上述制备方法获得。本专利技术的第三种实施方式，提供了一种上述生物质灰固体碱催化剂在催化酯交换反应中的应用。本专利技术的第四种实施方式，提供了一种上述生物质灰固体碱催化剂在催化酯交换反应中的应用。本专利技术的第五种实施方式，提供了一种生物柴油的合成方法，采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质灰固体碱催化剂的制备方法，其特征是，将生物质灰升温至不低于750℃进行煅烧，将煅烧后的生物质灰与锶盐混合，再加入沉淀剂使锶离子沉淀获得前驱体，将前驱体加热至不低于800℃进行活化，获得生物质灰固体碱催化剂；所述生物质灰为燃烧生物质发电的低温过热器中层灰。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物质灰固体碱催化剂的制备方法，其特征是，将生物质灰升温至不低于750℃进行煅烧，将煅烧后的生物质灰与锶盐混合，再加入沉淀剂使锶离子沉淀获得前驱体，将前驱体加热至不低于800℃进行活化，获得生物质灰固体碱催化剂；所述生物质灰为燃烧生物质发电的低温过热器中层灰。


2.如权利要求1所述的生物质灰固体碱催化剂的制备方法，其特征是，所述煅烧温度为750～950℃；优选的，煅烧温度为845～855℃；
或，煅烧时间为2～5h；优选的，煅烧时间为3h。


3.如权利要求1所述的生物质灰固体碱催化剂的制备方法，其特征是，煅烧后的生物质灰与锶盐的质量比为1:0～1，锶盐不为0；优选的，煅烧后的生物质灰与锶盐的质量比为1:0.55～0.65。


4.如权利要求1所述的生物质灰固体碱催化剂的制备方法，其特征是，前驱体经过干燥后进行活化；
优选的，干燥温度为90～110℃。


5.如权利要求1所述的生物质灰固...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛胜利，龙慎伟，张运虎，李冠兵，韩奎华，路春美，张玉娇，
申请(专利权)人：山东大学，山东丰源生物质发电股份公司，
类型：发明
国别省市：山东;37