CN103506124A - 一种磁性油脂加氢催化剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种磁性油脂加氢催化剂的制备方法，其特征在于：该催化剂采用磁性复合氧化物SiO2/Fe3O4作为载体，镍作为活性组分，由5-40%重的镍，20-60%重的SiO2，10-40%重的Fe3O4和余量的硬脂酸组成；通过在催化剂制备过程中引入磁性粉末四氧化三铁，并在其表面包覆二氧化硅，采用沉淀法制备出磁性油脂加氢催化剂。由于活性组分镍也具有磁性，与载体结合更牢固，降低催化剂反应过程中的粉化流失现象，提高加氢产物品质。另外，该催化剂通过外加磁场回收可提高催化剂回收利用率，降低油脂加工企业的生产成本。

Description

一种磁性油脂加氢催化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及油脂加氢催化技术领域，特别是一种磁性油脂加氢催化剂的制备方法。更具体的说是以复合氧化物SiO2/Fe3O4作为磁性载体，采用共沉淀法在其上负载活性Ni的催化剂的制备方法，以及该催化剂在油脂加氢反应中的应用技术。
背景技术
油脂氢化是将不饱和的动植物油，通过催化剂将其双键部分或完全加氢的过程，其主要目的是：降低油脂不饱和度，提高熔点，增加固体脂肪含量；提高油脂对氧和热的稳定性.对于食用油，加氢还可以改善油脂的色泽、香气和风味。油脂加氢催化剂是典型的粉末状催化剂，反应过程中催化剂的流失和失活现象比较严重。催化剂在反应过程中的流失使得某些重金属成分会混入加氢产物中，严重污染氢化油，影响氢化油品质。另外催化剂的流失也易造成生产成本提高。
磁性催化剂的研究多见于光催化领域，应用于油脂加氢反应的磁性催化剂至今还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于催化剂制备过程中引入磁性粉末四氧化三铁，并在其表面包覆二氧化硅，采用沉淀法制备出磁性油脂加氢催化剂。由于活性组分镍也具有磁性，与载体结合更牢固，降低催化剂反应过程中的粉化流失现象，提高加氢产物品质。另外，该催化剂通过外加磁场回收可提高催化剂回收利用率，降低油脂加工企业的生产成本。
本发明为一种磁性油脂加氢催化剂的制备方法，其特征在于：该催化剂采用磁性复合氧化物SiO2/Fe3O4作为载体，镍作为活性组分，由5－40%重的镍，20－60%重的SiO2，10－40%重的Fe3O4和余量的硬脂酸组成；
所述的方法包括以下步骤：
1）将磁性核心Fe3O4粉末分散到由醇和水组成的反应底液中；
2）用氨水将反应液pH调节到7.5～9.0，高速搅拌条件下，温度控制在10～80℃，缓慢滴加正硅酸乙酯溶液，滴加完毕老化0.5－5.0h，老化完毕将反应浆液过滤，醇洗，干燥，得到SiO2/Fe3O4复合载体；
3）在基水量一定的反应釜中，启动搅拌和加热系统至60-90℃，将金属镍盐溶液、碱性沉淀剂溶液加入反应釜中，加料时间控制在1-2小时内，原料液全部加入完毕后加入自制SiO2/Fe3O4复合载体，保持同温度老化反应溶液0.5-5.0小时。老化反应溶液结束后过滤料浆，去离子水洗涤滤饼后干燥即得油脂加氢催化剂前驱体。
4）将催化剂前驱体在300-500℃条件下，通N2、H2混合气，以N2/H2=3：1体积比，还原2-5小时，降温至50-120℃，然后在氮气保护下，将还原的催化剂粉体加至硬脂酸中，催化剂前驱体与硬脂酸重量比为1：3；搅拌均匀，冷却固化造粒成型，制成最终以镍为活性组分，SiO2/Fe3O4作为复合载体的磁性油脂加氢催化剂；
其中：
步骤1）所述的醇和水的摩尔比为1：1～1：5；所述的醇包括：甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇和丙三醇中的一种或几种；
步骤3）所述的可溶性镍盐为氯化镍、硫酸镍、硝酸镍或醋酸镍中的一种或几种；
步骤3）所述的碱性沉淀剂溶液为碳酸钠、碳酸氢钠、醋酸钠、氢氧化钠或碳酸氢铵溶液中的一种或几种。
具体实施方式
实施例1
将920g无水乙醇和1080g去离子水混合均匀得到醇水混合溶液。高速搅拌下将20g磁性粉末Fe3O4分散到醇水混合溶液中。
用氨水将溶液pH调节到7.5，高速搅拌下，控制反应温度70℃，缓慢地将104g正硅酸乙酯溶液滴加到溶液中，滴加完毕老化3.0h，过滤，醇洗，干燥。得到SiO2/Fe3O4复合载体。
将反应釜中加入1000mL基水，启动搅拌和加热系统至80℃，将1000mL浓度为0.32mol/L的硝酸镍溶液、500mL浓度为0.4mol/L的Na2CO3溶液匀速滴加到反应釜中，加料时间控制在1.0小时内，原料液全部加入完毕后加入50g自制SiO2/Fe3O4载体粉末，保持同温度老化反应溶液1.0小时。老化反应溶液结束后过滤料浆，去离子水洗涤滤饼，烘干后粉碎即得油脂加氢催化剂前驱体。
将上述催化剂前驱体粉末装入还原反应器中，还原温度为350℃，通N2、H2混合气（N2/H2=3：1体积比）进行还原3.0小时，降温。然后在氮气保护下，将还原的催化剂粉体加至硬脂酸中，催化剂前驱体与硬脂酸重量比为1：1。搅拌均匀，冷却固化造粒成型制得油脂加氢催化剂。
制备的催化剂采用棕榈油加氢反应进行评价，在5L高压反应釜中加入2500g棕榈油，5.0g催化剂，氢气压力2.0MPa，反应温度180℃，搅拌800rpm下反应1.0h。对产物碘值进行分析，碘值越低说明催化剂活性越高。棕榈油加氢反应评价结果见表1。
对比例1.称取5.0克进口催化剂进行棕榈油加氢评价反应，评价条件同实施例1。棕榈油加氢反应评价结果见表1。
对比例2.称取5.0g Ni－Pd/硅藻土催化剂进行棕榈油加氢反应评价，评价条件同实施例1。棕榈油加氢反应评价结果见表1。
实施例2
将1200g异丙醇和800g去离子水混合均匀得到醇水混合溶液。高速搅拌下将20g磁性粉末Fe3O4分散到醇水混合溶液中。其他步骤同实施例1。棕榈油加氢反应评价结果见表1。
实施例3
将实施例1中20g磁性粉末Fe3O4加入量改为30g，其他同实施例1。棕榈油加氢反应评价结果见表1。
实施例4
将实施例1中用氨水将溶液pH调节到8.5，其他同实施例1。棕榈油加氢反应评价结果见表1。
实施例5
将实施例1中加入的SiO2/Fe3O4载体粉末改为30g，其他同实施例1。棕榈油加氢反应评价结果见表1。
表1.催化剂组成及棕榈油加氢产品碘值
Figure BDA0000393880230000031

Claims (1)

1.一种磁性油脂加氢催化剂的制备方法，其特征在于：该催化剂采用磁性复合氧化物SiO2/Fe3O4作为载体，镍作为活性组分，由5－40%重的镍，20－60%重的SiO2，10－40%重的Fe3O4和余量的硬脂酸组成；
所述的方法包括以下步骤：
1）将磁性核心Fe3O4粉末分散到由醇和水组成的反应底液中；
2）用氨水将反应液pH调节到7.5～9.0，高速搅拌条件下，温度控制在10～80℃，缓慢滴加正硅酸乙酯溶液，滴加完毕老化0.5－5.0h，老化完毕将反应浆液过滤，醇洗，干燥，得到SiO2/Fe3O4复合载体；
3）在基水量一定的反应釜中，启动搅拌和加热系统至60-90℃，将金属镍盐溶液、碱性沉淀剂溶液加入反应釜中，加料时间控制在1-2小时内，原料液全部加入完毕后加入自制SiO2/Fe3O4复合载体，保持同温度老化反应溶液0.5-5.0小时；老化反应溶液结束后过滤料浆，去离子水洗涤滤饼后干燥即得油脂加氢催化剂前驱体；
4）将催化剂前驱体在300-500℃条件下，通N2、H2混合气，以N2/H2=3：1体积比，还原2-5小时，降温至50-120℃，然后在氮气保护下，将还原的催化剂粉体加至硬脂酸中，催化剂前驱体与硬脂酸重量比为1：3；搅拌均匀，冷却固化造粒成型，制成最终以镍为活性组分，SiO2/Fe3O4作为复合载体的磁性油脂加氢催化剂；
其中：
步骤1）所述的醇和水的摩尔比为1：1～1：5；所述的醇包括：甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇和丙三醇中的一种或几种；
步骤3）所述的可溶性镍盐为氯化镍、硫酸镍、硝酸镍或醋酸镍中的一种或几种；
步骤3）所述的碱性沉淀剂溶液为碳酸钠、碳酸氢钠、醋酸钠、氢氧化钠或碳酸氢铵溶液中的一种或几种。
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