一种生物柴油的固体酸催化剂及制备生物柴油的方法技术

本发明专利技术提供一种生物柴油的固体酸催化剂，按重量份数计，包括碱木质素50份、磷酸50

【技术实现步骤摘要】
一种生物柴油的固体酸催化剂及制备生物柴油的方法


[0001]本专利技术涉及生物柴油制备
，特别涉及一种生物柴油的固体酸催化剂及制备生物柴油的方法。

技术介绍

[0002]生物柴油是通过植物油(如大豆油、花生油、菜籽油等)、废弃的餐饮油和动物脂肪等原料中的脂肪酸甘油三酯，与低链醇(主要是甲醇)通过酯交换反应而制取的以脂肪酸单酯为主的新型燃料，主要由含有14～24个偶数碳原子的长链脂肪酸甲酯组成，其中饱和脂肪酸甲酯主要为C
14∶0
～C
24∶0
，不饱和脂肪酸甲酯主要为C
16∶1
～C
22∶1
、C
18∶2
～C
20∶2
和C
18∶3
。
[0003]生物柴油是一种清洁的可再生资源，有“绿色柴油”之称，其性能与普通柴油非常相似，是优质的石化燃料替代品。生物柴油中几乎不含硫，柴油机在使用时硫化物排放极低，尾气中颗粒物含量及CO排放量分别约为石化柴油的20％、10％，具有优良的环保性能；生物柴油的黏度大于石化柴油，可降低发动机缸体、喷油泵和连杆的磨损率，延长使用寿命；生物柴油中氧含量高，十六烷值高，具有良好的燃烧性能；生物柴油的闪点远高于石化柴油，在运输及储存过程中较为安全；生物柴油具有良好的可降解性，不会危害人体健康及污染环境。生物柴油因具有可再生、易生物降解、无毒、含硫量低等优点，既可以单独做燃料使用，也可以与石化柴油调合使用，这种混合燃料不但改善了柴油机的排放特性，还能提高柴油的润滑性，降低磨损。
[0004]但是目前由植物油、废弃的餐饮油和动物脂肪等原料酯交换反应中催化反应不够活跃以至于生物柴油产物的收率仍然不高，生物柴油的储存稳定性仍不高的现状。
[0005]因此，需要研究一种绿色清洁、催化活性高、生物柴油收率高的固体酸催化剂及制备生物柴油的方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种绿色清洁、催化活性高、生物柴油收率高的固体酸催化剂及制备生物柴油的方法。
[0007]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0008]一种生物柴油的固体酸催化剂，按重量份数计，包括碱木质素50份、磷酸50
‑
60份、浓硫酸30
‑
40份、2
‑
氧代
‑
1,5
‑
戊二酸10
‑
15份。
[0009]作为本专利技术的进一步设置，还包括异硬脂醇阿魏酸酯5
‑
10份。
[0010]作为本专利技术的进一步设置，还包括BaFeO33
‑
5份。
[0011]作为本专利技术的进一步设置，所述磷酸的质量分数为80％
‑
85％。
[0012]作为本专利技术的进一步设置，所述BaFeO3为4d立方钙钛矿结构。
[0013]本专利技术还提供一种固体酸催化剂制备生物柴油的方法，包括以下步骤：
[0014]步骤S1：餐饮废油预处理：将餐饮废油过滤，将固体杂质除去，用热水冼涤2
‑
3次除去水溶性杂质，然后通过干燥除去水分，制备成预处理后的废油备用；
[0015]步骤S2：制备固体酸催化剂：(1)将碱木质素浸渍入磷酸、浓硫酸、2
‑
氧代
‑
1,5
‑
戊二酸、异硬脂醇阿魏酸酯和BaFeO3组成的活化剂中，浸渍一段时间，再干燥备用；(2)将干燥后的碱木质磷酸混合物置于石英反应管中采用活化热处理后；(3)采用热的去离子水洗涤除去活化剂，洗涤后的产物在高温下烘干得到固体酸催化剂；
[0016]步骤S3：将步骤S2制备的固体酸催化剂、甲醇及步骤S1制备的预处理后的废油备加入反应釜中，经过预酯化和酯交换反应，反应一段时间后，反应结束后通过采用减压蒸馏的方式出去多余的甲醇，干燥得出制备得到所需的生物柴油。
[0017]作为本专利技术的进一步设置，步骤S2中活化热处理的过程为先以10℃/min的升温速度加热至500
‑
600℃，保温2
‑
3h，然后以10℃/min的降温速度降温至400
‑
500℃保温至0.5
‑
1h，然后以10℃/min的速度降温至25
‑
30℃。
[0018]作为本专利技术的进一步设置，活化热处理过程中氮气的吹扫速率为100ml/min。
[0019]作为本专利技术的进一步设置，步骤S3中预酯化和酯交换反应的反应温度为90
‑
100℃，反应时间为5
‑
6h。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]1.本专利技术的生物柴油的固体酸催化剂及制备生物柴油的方法中采用碱木质素作为固体酸催化剂的载体，催化剂附着在碱木质素中，碱木质素具有三维网状结构，是具有较大的表面积和孔隙体积，能有效提高催化剂与原料油的接触面积，提高催化效率、原料反应转化率，有效提高产物的收率。
[0022]2.本专利技术在制备固体酸催化剂时采用硫酸磺化，使得固体酸催化剂具有较好的催化活性以及较高的酸性位点密度，能有效提高催化活性，显著提高产物的收率。
[0023]3.本专利技术制备固体酸催化剂时采用先高温、后降低至较高温的两段式活化热处理方式，能使磷酸与碱木质素相互作用，磷酸促进了碱木质素的α
‑
和β
‑
芳基醚键的断裂形成水溶性组分，加速碱木质素脱水，提高碱木质素固定硫酸、磷酸及催化剂中其他物质的固定效果，有效减少产物中游离的酸性催化剂含量，有效提高产物的收率，而且，磷酸与碱木质素之间相互作用，磷酸自身也易脱水形成焦磷酸、缩聚磷酸等具有更高催化反应活性的中间体，中间体中的
‑
POP
‑
键能与碱木质素中的醇羟基形成交联反应，固定在碱木质素中，有效提高了催化反应程度，提高产物的收率。
[0024]4.本专利技术的固体酸催化剂中BaFeO3的立方结构具低自旋的铁磁基态，固定分散在建木质素中能吸附产物中带有磁性的杂质，实现吸附、提纯一体化，提高产物的收率和纯度。
[0025]5.本专利技术固体酸催化剂中还添加了2
‑
氧代
‑
1,5
‑
戊二酸，2
‑
氧代
‑
1,5
‑
戊二酸能提高硫酸、磷酸及BaFeO3在固体催化剂中的稳定性，有效增加产物的收率和纯度。
[0026]6.本专利技术固体酸催化剂中添加了异硬脂醇阿魏酸酯，异硬脂醇阿魏酸酯含有亲水、亲油基团，通过分子之间的作用力，有效提高碱木质素与硫酸、磷酸的连接作用力，提高固体酸催化剂的稳定性，提高产物的收率和纯度。
具体实施方式
[0027]下面将结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物柴油的固体酸催化剂，其特征在于，按重量份数计，包括碱木质素50份、磷酸50
‑
60份、浓硫酸30
‑
40份、2
‑
氧代
‑
1,5
‑
戊二酸10
‑
15份。2.根据权利要求1所述的生物柴油的固体酸催化剂，其特征在于，还包括异硬脂醇阿魏酸酯5
‑
10份。3.根据权利要求1所述的生物柴油的固体酸催化剂，其特征在于，还包括BaFeO33
‑
5份。4.根据权利要求1所述的生物柴油的固体酸催化剂，其特征在于，所述磷酸为质量分数为80％
‑
85％的磷酸。5.根据权利要求3所述的生物柴油的固体酸催化剂，其特征在于，所述BaFeO3为4d立方钙钛矿结构。6.一种根据权利要求1所述的固体酸催化剂制备生物柴油的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：餐饮废油预处理：将餐饮废油过滤，将固体杂质除去，用热水冼涤2
‑
3次除去水溶性杂质，然后通过干燥除去水分，制备成预处理后的废油备用；步骤S2：制备固体酸催化剂：(1)将碱木质素浸渍入磷酸、浓硫酸、2
‑
氧代
‑
1,5
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：石健君，
申请(专利权)人：湖北碧美新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：