一种整体式催化剂在合成生物柴油中的应用，其特征是以堇青石为载体，氧化锆为活性组分的整体式催化剂应用于合成生物柴油。一种以脂肪酸为原料合成生物柴油的方法，其特征是包括如下步骤：将制备好的整体式催化剂填充于反应装置中，反应物脂肪酸与甲醇的比例为１∶（１～３）（ｇ／ｍｌ），调节蠕动泵流量为５ｍｌ／ｍｉｎ，反应器的温度控制在６０－９０℃，控制反应时间为２－５ｈ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种生物柴油的制备方法，尤其涉及一种整体式催化剂催化脂肪酸合成生物柴油的方法。
技术介绍
生物柴油(Biodiesel)是指以动植物油脂等可再生资源生产的可用于压燃式发 动机的清洁替代燃料。目前，随着石油资源的日益枯竭，为了减轻对石油的依赖，同时减少 石油燃烧对环境造成严重的污染，世界很多国家的研究所和工厂开始对生物柴油的生产展 开全面的研发。 生物柴油的生产方法主要利用动植物油脂与短链醇发生酯交换反应制得，但也可 通过脂肪酸与短链醇在催化剂的作用下发生酯化反应制得。而酯化反应常见的催化剂为液 体强酸(硫酸)、脂肪酶和离子液体，专利200710020352. 3公开了以强酸催化预酯化的均相 反应过程，其反应速度较快，但存在着腐蚀设备，产物后处理工艺复杂，并且产生大量的废 水，对环境造成污染。专利CN1766040A选择脂肪酶作为酯化反应催化剂，脂肪酶催化过程 绿色环保，反应结束后易从产物中分离，但其催化效率较低，而且酶对外界环境的敏感性导 致其容易失活。专利1861750A则以离子液体催化酯化反应，其反应活性高，稳定性好，但反 应后难与副产物甘油分离，反应过程需要一定的压力。固体超强酸催化剂则克服了上述催 化剂的不足，专利CN101230309A中公开了利用MxOy_S042—(M为Ti或Zr等)作为降低高酸 值棕榈油酸价的催化剂，反应后生物柴油的酸价达到标准(< 0. 8mg/gK0H， ASTM)，从中得 出其活性较高，容易与所有生成物分离，对环境友好，但这种类型的催化剂容易失活，稳定 性差，很难实现连续化生产，因此需要反复再生使其恢复活性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种活性高，使用寿命长的整体式催化剂在合成生物柴油中 的应用及合成生物柴油的方法。 —种整体式催化剂在合成生物柴油中的应用，其特征是以堇青石为载体，氧化锆 为活性组分的整体式催化剂应用于合成生物柴油。 所述整体式催化剂的制备包括如下步骤(1)堇青石预处理制成整体式催化剂载 体；(2)在整体式催化剂载体表面采用浸渍法负载上活性组分氧化锆。 所述堇青石预处理是指将堇青石切割和打磨成与管式反应器适配的圆柱体，并用 去离子水冲洗干净；采用酸蚀法提高堇青石基体的表面粗糙度。 所述酸蚀法是指将堇青石置于沸腾的50%草酸溶液中60min，处理后用去离子水 洗涤至中性，烘干后于40(TC焙烧2h。 所述浸渍法是指 a)配置lmol/L的Zr (N03) 4溶液，将堇青石经过预处理后得到的整体式催化剂载体浸于溶液中，同时抽真空浸渍60min，结束后取出吹尽残液于IO(TC烘箱中干燥，然后600°C 马弗炉中焙烧3h ;反复重复该步骤至负载量达到10% ;b)将a)中处理得到的堇青石置于0. 5mol/L的硫酸溶液中抽真空浸渍60min，取 出吹尽残液后于IO(TC烘箱中干燥，然后50(TC马弗炉中焙烧3h制得整体式催化剂。 本技术方案的有益效果是该整体式催化剂具有对设备无腐蚀、无废水排放、易于 产物分离以及可重复利用等特点。该方法将实现生物柴油的绿色催化转化。 —种以脂肪酸为原料合成生物柴油的方法，其特征是包括如下步骤将制备好的 整体式催化剂填充于反应装置中，反应物脂肪酸与甲醇的比例为1 : (1 3)g/ml，调节蠕 动泵流量为5ml/min，反应器的温度控制在60-90°C ，控制反应时间为2-5h。 反应结束后测定产物的酸价，计算酯化率。 本专利技术的有益效果体现在以下几个方面 (1)突破了传统的颗粒状催化剂体系，堇青石的蜂窝状结构使得反应器中的液体 在流动过程中压降变化较小，阻力低，能量消耗小。 (2)堇青石作为载体提高了活性组分的分散度及稳定性，从而使得催化剂活性较 高，使用寿命较长。(3)整体式催化剂的应用有利于实现生物柴油的连续化生产，提高生产效率。 附图说明 图1为反应装置示意图； 图中1、管式反应器；2、蠕动泵，3、接收瓶。具体实施例方式实施例1 步骤一 催化剂的制备 (1)堇青石预处理 将堇青石分割成长40mm，直径10mm的圆柱体状，然后置于煮沸的50%草酸溶液中 60min，处理后用去离子水洗涤至中性，烘干后于40(TC焙烧2h。 (2)浸渍 a)配置lmol/L的Zr (N03) 4溶液，将经过处理的堇青石浸于溶液中，同时抽真空浸 渍60min，结束后取出吹尽残液于10(TC烘箱中干燥，然后60(TC马弗炉中焙烧3h。重复该 步骤3次后负载量达到11%。 b)将a)中处理得到的堇青石置于0. 5mol/L的硫酸溶液中抽真空浸渍60min，取 出吹尽残液后于IO(TC烘箱中干燥，然后50(TC马弗炉中焙烧3h。 步骤二 生物柴油合成 将制备好的堇青石催化剂填充于自制管式反应器中，称取10g脂肪酸，脂肪酸与 甲醇按照l : 1(g/ml)的比例加入到原料瓶中，打开反应器的加热装置，调节温度至9(TC， 蠕动泵的流量设定为为5ml/min，打开泵的开关启动反应，反应时间为5h。反应结束后蒸馏 去除水分和甲醇，剩余产物测定酸价，酯化率71.5%。 实施例2 将脂肪酸与甲醇的比例调整为1 : 2(g/ml)，其余同实施例l，最终所得酯化率为 76. 8%。 实施例3 将脂肪酸与甲醇的比例调整为1 : 3(g/ml)，其余同实施例l，最终所得酯化率为 80. 8%。 实施例4 将温度改为70°C ，其余同实施例2，最终所得酯化率为74. 3% 。 实施例5 将温度改为60°C ，其余同实施例2，最终所得酯化率为72. 3% 。 实施例6 将时间改为3h，其余同实施例2，最终所得酯化率为72. 0%。 实施例7 将时间改为2h，其余同实施例2，最终所得酯化率为70. 1%。 实施例8 脂肪酸与甲醇的比例1 : 3 (g/ml)，温度为90°C ，时间3h，按照反应步骤进行试验， 结束后不对催化剂做任何处理，重复利用3次后酯化率为75. 8%。权利要求一种整体式催化剂在合成生物柴油中的应用，其特征是以堇青石为载体，氧化锆为活性组分的整体式催化剂应用于合成生物柴油。2. 根据权利要求1所述的整体式催化剂在合成生物柴油中的应用，其特征是所述整体 式催化剂的制备包括如下步骤(1) 堇青石预处理制成整体式催化剂载体；(2) 在整体式催化剂载体表面采用浸渍法负载上活性组分氧化锆。3. 根据权利要求2所述的整体式催化剂在合成生物柴油中的应用，其特征是所述堇 青石预处理是指将堇青石切割和打磨成与管式反应器适配的圆柱体，并用去离子水冲洗干 净；采用酸蚀法提高堇青石基体的表面粗糙度。4. 根据权利要求3所述的整体式催化剂在合成生物柴油中的应用，其特征是所述酸蚀 法是指将堇青石置于沸腾的50%草酸溶液中60min，处理后用去离子水洗涤至中性，烘干 后于400。C焙烧2h。5. 根据权利要求2所述的整体式催化剂在合成生物柴油中的应用，其特征是所述浸渍 法是指a) 配置lmol/L的Zr (N03)4溶液，将堇青石经过预处理后得到的整体式催化剂载体浸 于溶液中，同时抽真空浸渍60min，结束后取出吹尽残液于IO(TC烘箱中干燥，然后60(TC马 弗炉中焙烧3h ;反复重复该步骤至负载量达到10% ;b) 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种整体式催化剂在合成生物柴油中的应用，其特征是以堇青石为载体，氧化锆为活性组分的整体式催化剂应用于合成生物柴油。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李岩，张晓东，金付强，孙立，
申请(专利权)人：山东省科学院能源研究所，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]
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