專(zhuān)利名稱(chēng)：一步法生物柴油生產(chǎn)專(zhuān)用的dyd催化劑及其生產(chǎn)方法
一步法生物柴油生產(chǎn)專(zhuān)用的DYD催化劑及其生產(chǎn)方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于催化劑制備領(lǐng)域，具體涉及一步法生物柴油生產(chǎn)專(zhuān)用的DYD催化劑及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
眾所周知在化工與石油化工生產(chǎn)行業(yè)，催化劑對(duì)生產(chǎn)效益的作用不可估量。生物柴油生產(chǎn)中催化劑的作用舉足輕重。
國(guó)外，以轉(zhuǎn)基因大豆油及菜籽油為原料生產(chǎn)生物柴油用堿類(lèi)(KOH、NaOH, NaOCH3) 為催化劑所謂堿性酯交換工藝；國(guó)內(nèi)用廢動(dòng)植物油為原料，尤其用高酸值的廢動(dòng)植物油用酸類(lèi)a2S04、H3PO4、苯磺酸)為催化劑所謂酸性酯化工藝。近年又為提高廢動(dòng)植物油生產(chǎn)生物柴油得率，采用先酸性酯化，后堿性酯交換，所謂“二步法”生產(chǎn)工藝。
為減少催化劑帶來(lái)酸堿對(duì)生物柴油生產(chǎn)造成環(huán)境的污染。80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外都重視用固體酸、固體超強(qiáng)酸、固體堿，代替液體酸、液體堿。生物柴油生產(chǎn)中如何找到一種合適的催化劑，已形成生物柴油生產(chǎn)工藝研究中核心的問(wèn)題。
在固體酸、固體超強(qiáng)酸與固體堿作生物柴油生產(chǎn)催化劑研究中遇到以下技術(shù)問(wèn)題1)固體酸、固體超強(qiáng)酸對(duì)廢動(dòng)植物油中游離脂肪酸酯化成脂肪酸甲酯活性高，轉(zhuǎn)化率高；但對(duì)脂肪酸三甘酯酯交換成脂肪酸甲酯的活性比較差，殘留三甘酯多。固體堿則相反。 采用二者復(fù)合，催化劑可以得到彌補(bǔ)。但過(guò)多的固體堿會(huì)影響固體酸的性能。如何實(shí)現(xiàn)優(yōu)化、互補(bǔ)是研究難題。
2)固體超強(qiáng)酸比固體酸活性高，但固體超強(qiáng)酸成本高，特別以烯土元素生產(chǎn)的成本更高。每噸13000元左右，在以廢動(dòng)植物油為原料生產(chǎn)生物柴油，每生產(chǎn)一噸生物柴油用催化劑量2 3%，成本高達(dá)25(Γ300元。經(jīng)濟(jì)性不佳，難以在大生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。
曾有提出重復(fù)使用的研究，終因廢動(dòng)植物油中臘質(zhì)、膠質(zhì)包裹催化劑使其難以回收重復(fù)利用。若將廢動(dòng)植物油原料進(jìn)行凈化預(yù)處理，又會(huì)大大增加生產(chǎn)成本。
3)報(bào)廢催化劑造成的環(huán)境污染，特別采用稀土及有毒金屬生產(chǎn)的報(bào)廢催化劑都會(huì)給環(huán)境造成污染。
為此本發(fā)明界定采用原料油不進(jìn)行預(yù)處理，采用無(wú)毒、低成本、粉狀催化劑分散在地溝油中，固體超強(qiáng)酸與固體堿混合催化劑，專(zhuān)用于廢動(dòng)植物油“一步法”生產(chǎn)生物柴油使用，使用一次不回收。
2004年由中國(guó)生物質(zhì)能技術(shù)開(kāi)發(fā)中心專(zhuān)家建議以發(fā)明者丁以鈿名字漢語(yǔ)拼音字母DYD命名叫“DYD催化劑”。并已提供國(guó)內(nèi)多家生物柴油廠生產(chǎn)應(yīng)用，歷時(shí)多年，取得批量生產(chǎn)明顯經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一步法生物柴油生產(chǎn)專(zhuān)用的DYD催化劑及其生產(chǎn)方法，它3是由多組元固體超強(qiáng)酸與混合固體堿復(fù)配而成的，用于廢動(dòng)植物油“一步法”生產(chǎn)生物柴油。將廢動(dòng)植物油和DYD催化劑按質(zhì)量比為100:2-3混合，于75-85°C溫度下反應(yīng)8_10小時(shí)，廢動(dòng)植物油有效成分(游離脂肪酸與脂肪酸三甘油脂)轉(zhuǎn)化成生物柴油(脂肪酸甲酯)的轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%以上，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一步法生物柴油生產(chǎn)專(zhuān)用的DYD催化劑是由多組元固體超強(qiáng)酸與混合固體堿復(fù)配而成的。
所述的DYD催化劑根據(jù)其不同用途分為三種1)堿型DYD催化劑多組元固體超強(qiáng)酸催化劑和混合固體堿催化劑的質(zhì)量比是2575, 用于AV彡50廢動(dòng)植物油；2)酸型DYD催化劑多組元固體超強(qiáng)酸催化劑和混合固體堿催化劑的質(zhì)量比是7525 ； 用于AV彡150廢動(dòng)植物油；3)通用型DYD催化劑多組元固體超強(qiáng)酸催化劑和混合固體堿催化劑的質(zhì)量比是60 40 ；用于AV=50-150廢動(dòng)植物油。
其生產(chǎn)方法包括如下步驟(1)將折成金屬摩爾比是鐵鋁鋅=2:1:1的鹽溶于水，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氨水中和到pH=4-5，過(guò)濾，濾渣水洗后得鐵、鋁和鋅氫氧化物的濾餅，在室溫下用濃硫酸浸漬1小時(shí)后濾干，烘干，于500-600°C下焙燒到活性95%以上并用質(zhì)量分?jǐn)?shù)是10%的氯化鋇溶液檢驗(yàn)無(wú)硫酸根，指標(biāo)合格，用地溝油稀釋?zhuān)心コ沙瑥?qiáng)酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是68%的糕狀物，即多組元固體超強(qiáng)酸催化劑；所述的鐵、鋁和鋅鹽是硫酸鹽或氯化物；(2)將折成金屬摩爾比是鈣鎂鋁=2:2:1的氧化物或氫氧化物配成金屬氧化物或氫氧化物混合體，于800-900°C下焙燒到活性95%以上合格，用地溝油稀釋?zhuān)心コ晒腆w堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是68%的糕狀物，即混合固體堿催化劑；(3)將多組元固體超強(qiáng)酸催化劑和混合固體堿催化劑混合，研磨即制成所述的DYD催化劑。
本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于該催化劑用于廢動(dòng)植物油添加2-3%，配上原料油重量 18%的工業(yè)甲醇(或24%的工業(yè)乙醇)于75-85°C下攪拌反應(yīng)8_10小時(shí)，廢動(dòng)植物油中游離脂肪酸與脂肪酸三甘脂分別轉(zhuǎn)化成脂肪酸甲酯(生物柴油)轉(zhuǎn)化率大于95%。反應(yīng)液靜置 1. 5小時(shí)后，分出下層稀甘油水，送回收甘油系統(tǒng)；中層夾有DYD催化劑的植物浙青，作鍋爐燃料；上層脂肪酸甲酯重量得率是原料動(dòng)植物油重量的100%。
具體實(shí)施方式
福州東冶能源科技有限公司為規(guī)范DYD催化劑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，于2008年經(jīng)福州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局榕質(zhì)技監(jiān)備字閩QB/01014646-2008文備案審批《G/DYNY001-2008DYD —步法生物柴油催化劑》企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例11)反應(yīng)裝置與原料配比三口圓底燒瓶(500ml) 1個(gè)；單口圓底燒瓶(250ml) 1個(gè)；接收器1個(gè)；彎頭1個(gè)；球型冷凝管2根。
權(quán)利要求
1.一步法生物柴油生產(chǎn)專(zhuān)用的DYD催化劑，其特征在于所述的DYD催化劑是由多組元固體超強(qiáng)酸與混合固體堿復(fù)配而成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法生物柴油生產(chǎn)專(zhuān)用的DYD催化劑，其特征在于所述的DYD催化劑根據(jù)其不同用途分為三種1)堿型DYD催化劑多組元固體超強(qiáng)酸催化劑和混合固體堿催化劑的質(zhì)量比是2575, 用于AV彡50廢動(dòng)植物油；2)酸型DYD催化劑多組元固體超強(qiáng)酸催化劑和混合固體堿催化劑的質(zhì)量比是7525 ； 用于AV彡150廢動(dòng)植物油；3)通用型DYD催化劑多組元固體超強(qiáng)酸催化劑和混合固體堿催化劑的質(zhì)量比是60 40 ；用于AV=50-150廢動(dòng)植物油。
3.—種如權(quán)利要求1所述的一步法生物柴油生產(chǎn)專(zhuān)用的DYD催化劑的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的生產(chǎn)方法包括如下步驟(1)將折成金屬摩爾比是鐵鋁鋅=2:1:1的鹽溶于水，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的氨水中和到pH=4-5，過(guò)濾，濾渣水洗后得鐵、鋁和鋅氫氧化物的濾餅，在室溫下用濃硫酸浸漬1小時(shí)后濾干，烘干，于500-600°C下焙燒到活性95%以上并用質(zhì)量分?jǐn)?shù)是10%的氯化鋇溶液檢驗(yàn)無(wú)硫酸根，指標(biāo)合格，用地溝油稀釋?zhuān)心コ沙瑥?qiáng)酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是68%的糕狀物，即多組元固體超強(qiáng)酸催化劑；所述的鐵、鋁和鋅鹽是硫酸鹽或氯化物；(2)將折成金屬摩爾比是鈣鎂鋁=2:2:1的氧化物或氫氧化物配成金屬氧化物或氫氧化物混合體，于800-900°C下焙燒到活性95%以上合格，用地溝油稀釋?zhuān)心コ晒腆w堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是68%的糕狀物，即混合固體堿催化劑；(3)將多組元固體超強(qiáng)酸催化劑和混合固體堿催化劑混合，研磨即制成所述的DYD催化劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一步法生物柴油生產(chǎn)專(zhuān)用的DYD催化劑及其生產(chǎn)方法，它是由多組元固體超強(qiáng)酸與混合固體堿復(fù)配而成的，用于廢動(dòng)植物油“一步法”生產(chǎn)生物柴油。將廢動(dòng)植物油和DYD催化劑按質(zhì)量比為100:2-3混合，于75-85℃溫度下反應(yīng)8-10小時(shí)，廢動(dòng)植物油有效成分(游離脂肪酸與脂肪酸三甘油脂)轉(zhuǎn)化成生物柴油(脂肪酸甲酯)的轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%以上，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C11C3/10GK102513132SQ20111040066
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者丁以鈿, 丁宏, 丁玉榮, 劉五連, 陳登龍 申請(qǐng)人:福州東冶能源科技有限公司