一種固體堿催化劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及生物柴油制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及到一種固體堿催化劑的制備方法，包括：步驟a：將ZnO、Ca(OH)2和KF·2H2O混合為混合物，其摩爾比為2.0:1.0:（0.5～1.0）；步驟b：加入去離子水進(jìn)行研磨，其與混合物的摩爾比為(2.5～3.5):16；步驟c：在70℃～90℃的溫度下干燥5～7小時(shí)；步驟d：在250℃～500℃的溫度下烘培5～7小時(shí)，得到ZnO/Ca(OH)2/KF固體堿。本發(fā)明采用上述方法，制備簡(jiǎn)便，制備出的固體堿催化效果好。
【專利說明】 一種固體堿催化劑的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物柴油制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及到一種固體堿催化劑的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球性石油資源的日益枯竭和社會(huì)發(fā)展對(duì)能源需求的不斷增加，能源短缺已成為世界性問題。從能源戰(zhàn)略和環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，世界各國都在積極開展石化燃料替代品的研究，其中以生物柴油的研究為當(dāng)前熱點(diǎn)。生物柴油具有可再生、可降解、無毒、高閃點(diǎn)、高十六烷值、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)其開發(fā)與應(yīng)用具有深遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，生物柴油的研究應(yīng)用已成為緩解日益惡化的能源和環(huán)境問題的焦點(diǎn)。根據(jù)美國材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)的定義，生物柴油(B1diesel)是指以動(dòng)植物油脂等可再生生物資源為原料生產(chǎn)的長(zhǎng)碳鏈脂肪酸單酯，可用于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的清潔替代燃料；它是油脂與甲醇等低碳醇在酸、堿或酶等催化劑的作用下進(jìn)行酯交換反應(yīng)生成的。生物柴油不僅可以直接作為燃料使用，而且可以作為石化柴油燃料的添加物使用。對(duì)于以脂肪酸甲酯為代表的生物柴油，目前國內(nèi)外普遍采用均相催化劑，如硫酸、氫氧化鈉、甲醇鈉等催化油脂進(jìn)行酯交換制備脂肪酸甲酯并已實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。
[0003]固體堿是指能向反應(yīng)物給予電子的固體。作為催化劑其活性中心應(yīng)具有極強(qiáng)的供電子能力，它有一個(gè)表面陰離子空穴，即自由電子中心由表面02-或02-0H組成。自20世紀(jì)50年代固體堿催化劑引起科學(xué)家們的重視以來，已經(jīng)發(fā)展了多種類型的固體堿催化體系。
[0004]固體堿作為最先進(jìn)的生物柴油制備用的催化劑，持續(xù)對(duì)其進(jìn)行研究以便研制出具有更好催化效果的固體堿。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述問題，提供一種固體堿催化劑的制備方法，制備簡(jiǎn)便，制備出的固體堿催化效果好。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種固體堿催化劑的制備方法，其特征在于包括:
步驟a:將ZnOXa(OH)2和KF.2Η20混合為混合物，其摩爾比為2.0: 1.0: (0.5?1.0); 步驟b:加入去離子水進(jìn)行研磨，其與混合物的摩爾比為(2.5?3.5): 16 ;
步驟c:在70V?90°C的溫度下干燥5?7小時(shí)；
步驟d:在250°C?500°C的溫度下烘培5?7小時(shí)，得到ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿。
[0007]進(jìn)一步，步驟a中，所述ZnO、Ca(OH)2和KF.2H20的摩爾比為2.0: 1.0:0.5或
2.0:1.0:1.0ο
[0008]進(jìn)一步，步驟a 中，所述 ZnO、Ca(OH)2 和 KF.2H20 的摩爾比為 2.0: 1.0:0.5。
[0009]進(jìn)一步，步驟a 中，所述 ZnO、Ca(OH)2 和 KF.2H20 的摩爾比為 2.0: 1.0: 1.0。
[0010]進(jìn)一步，步驟b中，所述去離子水與所述混合物的摩爾比為2.5:16、3.0:16或3.5:16。
[0011]本發(fā)明采用上述方法，制備簡(jiǎn)便，制備出的固體堿催化效果好。

【具體實(shí)施方式】
[0012]以下具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0013]實(shí)施例1
將ZnO、Ca (OH) 2和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0: 1.0: O ;加入去離子水進(jìn)行研磨，其與混合物的摩爾比為2.5:16 ;在80°C的溫度下干燥6小時(shí)；在4000C的溫度下烘培6小時(shí)，得到ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿。
[0014]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應(yīng)釜，加入醇油混合物3%的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿催化劑，在65°C的溫度下反應(yīng)I小時(shí)，分離提純后，生物柴油的產(chǎn)率為0%。
[0015]實(shí)施例2
將ZnO、Ca (OH) 2和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:1.0:0.5 ;加入去離子水進(jìn)行研磨，其與混合物的摩爾比為2.5:16 ;在80°C的溫度下干燥6小時(shí)；在4000C的溫度下烘培6小時(shí)，得到ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿。
[0016]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應(yīng)釜，加入醇油混合物3%的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿催化劑，在65°C的溫度下反應(yīng)I小時(shí)，分離提純后，生物柴油的產(chǎn)率為58%。
[0017]實(shí)施例3
將ZnO、Ca(OH)2和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:1.0:1.0 ;加入去離子水進(jìn)行研磨，其與混合物的摩爾比為2.5:16 ;在80°C的溫度下干燥6小時(shí)；在4000C的溫度下烘培6小時(shí)，得到ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿。
[0018]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應(yīng)釜，加入醇油混合物3%的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿催化劑，在65°C的溫度下反應(yīng)I小時(shí)，分離提純后，生物柴油的產(chǎn)率為85%。
[0019]實(shí)施例4
將ZnO、Ca(OH)2和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:1.0:1.5 ;加入去離子水進(jìn)行研磨，其與混合物的摩爾比為2.5:16 ;在80°C的溫度下干燥6小時(shí)；在4000C的溫度下烘培6小時(shí)，得到ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿。
[0020]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應(yīng)釜，加入醇油混合物3%的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿催化劑，在65°C的溫度下反應(yīng)I小時(shí)，分離提純后，生物柴油的產(chǎn)率為80%。
[0021]實(shí)施例5
將ZnO、Ca(OH)2和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:1.0:2.0 ;加入去離子水進(jìn)行研磨，其與混合物的摩爾比為2.5:16 ;在80°C的溫度下干燥6小時(shí)；在4000C的溫度下烘培6小時(shí)，得到ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿。
[0022]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應(yīng)釜，加入醇油混合物3%的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿催化劑，在65°C的溫度下反應(yīng)I小時(shí)，分離提純后，生物柴油的產(chǎn)率為75%。
[0023]實(shí)施例6
將ZnO、Ca(OH)2和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:1.0:1.0 ;加入去離子水進(jìn)行研磨，其與混合物的摩爾比為2.5:16 ;在80°C的溫度下干燥6小時(shí)；在250°C的溫度下烘培6小時(shí)，得到ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿。
[0024]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應(yīng)釜，加入醇油混合物3%的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿催化劑，在65°C的溫度下反應(yīng)I小時(shí)，分離提純后，生物柴油的產(chǎn)率為68%。
[0025]實(shí)施例7
將ZnO、Ca(OH)2和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:1.0:1.0 ;加入去離子水進(jìn)行研磨，其與混合物的摩爾比為2.5:16 ;在80°C的溫度下干燥6小時(shí)；在300°C的溫度下烘培6小時(shí)，得到ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿。
[0026]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應(yīng)釜，加入醇油混合物3%的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿催化劑，在65°C的溫度下反應(yīng)I小時(shí)，分離提純后，生物柴油的產(chǎn)率為71%。
[0027]實(shí)施例8
將ZnO、Ca(OH)2和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:1.0:1.0 ;加入去離子水進(jìn)行研磨，其與混合物的摩爾比為2.5:16 ;在80°C的溫度下干燥6小時(shí)；在350°C的溫度下烘培6小時(shí)，得到ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿。
[0028]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應(yīng)釜，加入醇油混合物3%的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿催化劑，在65°C的溫度下反應(yīng)I小時(shí)，分離提純后，生物柴油的產(chǎn)率為80%。
[0029]實(shí)施例9
將ZnO、Ca(OH)2和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:1.0:1.0 ;加入去離子水進(jìn)行研磨，其與混合物的摩爾比為2.5:16 ;在80°C的溫度下干燥6小時(shí)；在4000C的溫度下烘培6小時(shí)，得到ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿。
[0030]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應(yīng)釜，加入醇油混合物3%的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿催化劑，在65°C的溫度下反應(yīng)I小時(shí)，分離提純后，生物柴油的產(chǎn)率為95%。
[0031]實(shí)施例10
將ZnO、Ca(OH)2和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:1.0:1.0 ;加入去離子水進(jìn)行研磨，其與混合物的摩爾比為2.5:16 ;在80°C的溫度下干燥6小時(shí)；在450°C的溫度下烘培6小時(shí)，得到ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿。
[0032]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應(yīng)釜，加入醇油混合物3%的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿催化劑，在65°C的溫度下反應(yīng)I小時(shí)，分離提純后，生物柴油的產(chǎn)率為65%。
[0033]實(shí)施例11
將ZnO、Ca(OH)2和KF.2H20混合為混合物，其摩爾比為2.0:1.0:1.0 ;加入去離子水進(jìn)行研磨，其與混合物的摩爾比為2.5:16 ;在80°C的溫度下干燥6小時(shí)；在500°C的溫度下烘培6小時(shí)，得到ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿。
[0034]將制備的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應(yīng)釜，加入醇油混合物3%的ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿催化劑，在65°C的溫度下反應(yīng)I小時(shí)，分離提純后，生物柴油的產(chǎn)率為60%。
[0035]實(shí)施例12
將制備的NaOH固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應(yīng)釜，加入醇油混合物3%的NaOH固體堿催化劑，在65°C的溫度下反應(yīng)I小時(shí)，分離提純后，生物柴油的產(chǎn)率為59%。
[0036]實(shí)施例13
將制備的KOH固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應(yīng)釜，加入醇油混合物3%的KOH固體堿催化劑，在65°C的溫度下反應(yīng)I小時(shí)，分離提純后，生物柴油的產(chǎn)率為60%。
[0037]實(shí)施例14
將制備的NaOCH3固體堿作為催化劑，利用酯交換制備生物柴油:
將醇油按照摩爾比10:1加入反應(yīng)釜，加入醇油混合物3%的NaOCH3固體堿催化劑，在65°C的溫度下反應(yīng)I小時(shí)，分離提純后，生物柴油的產(chǎn)率為57%。
[0038]總結(jié)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)可以看出，ZnO/Ca (OH) 2/KF作為催化劑，比其他固體堿更具有催化的活性。隨加入KF的量逐漸增加生物柴油的產(chǎn)率迅速增加，當(dāng)大于一定數(shù)值后，生物柴油的產(chǎn)率成下降趨勢(shì)，烘培溫度對(duì)生物柴油的產(chǎn)率有同樣的影響。在Zn0、Ca(0H)2和KF.2H20混合物的摩爾比為2.0:1.0:1.0，烘培溫度400°C時(shí)，生物柴油的產(chǎn)率最高。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，KF加入量和烘培溫度還會(huì)影響提純難度等其他因素，所以KF加入量和烘培溫度應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需求靈活選擇，所以本申請(qǐng)并未只保護(hù)最佳值，而是保護(hù)適當(dāng)?shù)姆秶?br> [0039]以上已將本發(fā)明做一詳細(xì)說明，但顯而易見，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進(jìn)行各種改變和改進(jìn)，而不背離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種固體堿催化劑的制備方法，其特征在于包括: 步驟a:將ZnOXa(OH)2和KF.2Η20混合為混合物，其摩爾比為2.0: 1.0: (0.5?1.0); 步驟b:加入去離子水進(jìn)行研磨，其與混合物的摩爾比為(2.5?3.5): 16 ; 步驟c:在70V?90°C的溫度下干燥5?7小時(shí)； 步驟d:在250°C?500°C的溫度下烘培5?7小時(shí)，得到ZnO/Ca (OH) 2/KF固體堿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體堿催化劑的制備方法，其特征在于:步驟a中，所述Zn。、Ca(OH)2 和 KF.2H20 的摩爾比為 2.0: 1.0:0.5 或 2.0: 1.0: 1.0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體堿催化劑的制備方法，其特征在于:步驟a中，所述Zn。、Ca (OH) 2 和 KF.2H20 的摩爾比為 2.0:1.0:0.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體堿催化劑的制備方法，其特征在于:步驟a中，所述Zn。、Ca(OH)2 和 KF.2H20 的摩爾比為 2.0:1.0:1.0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體堿催化劑的制備方法，其特征在于:步驟b中，所述去離子水與所述混合物的摩爾比為2.5:16、3.0:16或3.5:16。
【文檔編號(hào)】C10L1/02GK104258880SQ201410507025
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】李彥峰, 資燕, 李嘉錫 申請(qǐng)人:佛山市天晟隆油脂化工有限公司