CN105536764A - 针叶树灰非均相催化剂的制备方法及该催化剂在合成生物柴油方面的应用 - Google Patents

针叶树灰非均相催化剂的制备方法及该催化剂在合成生物柴油方面的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN105536764A
CN105536764A CN201510934358.6A CN201510934358A CN105536764A CN 105536764 A CN105536764 A CN 105536764A CN 201510934358 A CN201510934358 A CN 201510934358A CN 105536764 A CN105536764 A CN 105536764A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ash
coniferous tree
pine
catalyst
conifer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510934358.6A
Other languages
English (en)
Inventor
胡献国
李川
徐玉福
李豹
俞东瑞
凤维民
彭玉斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei University of Technology
Original Assignee
Hefei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei University of Technology filed Critical Hefei University of Technology
Priority to CN201510934358.6A priority Critical patent/CN105536764A/zh
Publication of CN105536764A publication Critical patent/CN105536764A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/02—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the alkali- or alkaline earth metals or beryllium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11C—FATTY ACIDS FROM FATS, OILS OR WAXES; CANDLES; FATS, OILS OR FATTY ACIDS BY CHEMICAL MODIFICATION OF FATS, OILS, OR FATTY ACIDS OBTAINED THEREFROM
    • C11C3/00—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom
    • C11C3/04—Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom by esterification of fats or fatty oils
    • C11C3/10—Ester interchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00—Components of fuel compositions
    • C10L2200/04—Organic compounds
    • C10L2200/0461—Fractions defined by their origin
    • C10L2200/0469—Renewables or materials of biological origin
    • C10L2200/0476—Biodiesel, i.e. defined lower alkyl esters of fatty acids first generation biodiesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种针叶树灰非均相催化剂的制备方法，以及该催化剂在合成生物柴油方面的应用。首先收集针叶树自然脱落的枝叶，然后通过清洗、干燥、焚烧等工艺得到针叶树灰；一次干燥针叶树灰后，控制焙烧的温度和时间，对针叶树灰进行一次焙烧；一次焙烧结束后，用去离子水搅拌混合；二次干燥针叶树灰后，控制焙烧的温度和时间，对针叶树灰进行二次焙烧；最后将二次焙烧后的针叶树灰研磨、过筛，密封保存。本发明的优点是催化剂原料来源广泛，可以就地取材，适于工业化应用，催化剂制备过程对环境无毒无害，用于催化合成生物柴油具有较好的催化活性和重复利用性。

Description

针叶树灰非均相催化剂的制备方法及该催化剂在合成生物柴油方面的应用
技术领域
本发明涉及催化剂加工领域，具体是一种针叶树灰非均相催化剂的制备方法及该催化剂在合成生物柴油方面的应用。
背景技术
近年来人们对生物柴油表现出浓厚的兴趣，其原因主要包括生物柴油具有优良的环保、可再生性能、较好的安全、润滑和燃烧性能等显著优势。采用非均相催化法合成生物柴油具有环境污染小，易过滤分离等优点，因而成为生物柴油领域的研究热点。尽管针对合成生物柴油的非均相催化剂已经开发出很多种类，如分子筛类固体酸、强酸性磺酸树脂固体酸、固体杂多酸、水滑石类固体碱等，但这些催化剂通常成本较高，无法应用于工业化生产。针对这一问题，有必要从催化剂原料角度入手，开发一种具有工业应用前景的非均相催化剂。
采用自然界中的废弃物作为催化剂原料，是降低生物柴油催化剂制备成本的重要途径。目前，研究人员开发了以鸡蛋壳、牡蛎壳、鸵鸟蛋壳等动物壳类作为原料制备生物柴油催化剂。由于动物壳类含有的丰富钙基成分，因此可以制备成钙基固体碱用于催化合成生物柴油。然而以更为廉价易得的草木灰为活性组分的非均相催化剂制备及其应用还鲜有报道。
长期以来，我国广大农村大多数以稻草、麦秸、玉米秆、棉花秆以及树枝落叶作为燃料，草木灰来源十分广泛。草木灰含有植物体内各种灰分元素，其中以钙含量最多，然而钙含量在不同植物中也不相同。不同植物草木灰中的氧化钙质量百分含量(沈其荣，谭金芳，钱晓晴.土壤肥料学通论[M].北京：高等教育出版社，2001.228.)，如表1所示：
表1不同植物草木灰中的氧化钙含量
由表1可知，针叶树灰中的氧化钙质量百分含量最高。因此，在不同植物草木灰中，针叶树灰是一类具有很大潜在应用价值的催化剂原料。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种针叶树灰非均相催化剂的制备方法，以及该催化剂在合成生物柴油方面的应用。
本发明采用的技术方案如下：
一种针叶树灰非均相催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预处理：收集针叶树自然脱落的枝叶，用去离子水进行清洗，在50-90℃干燥10-15h，自然焚烧，待燃烧完全后，收集针叶树灰；
(2)一次干燥与焙烧：将预处理后的针叶树灰80-110℃干燥5-10h，然后放置于箱式电阻炉中，在800-1000℃焙烧1-10h；
(3)水化：用去离子水按照灰水比1：1-10与一次焙烧后的针叶树灰混合，在30-60℃搅拌1-3h；
(4)二次干燥与焙烧：先蒸去水化后的针叶树灰含有的多余水分，在80-120℃干燥10-15h，然后将干燥后的针叶树灰放入箱式电阻炉中，在300-800℃进行二次焙烧1-10h；
(5)成型：将二次焙烧后的针叶树灰研磨成粉末，过80-100目筛，得到催化剂成品，密封保存即可。
所述的针叶树灰非均相催化剂的制备方法，其特征在于，所述针叶树选自雪松、红松、油松、獐子松、华山松、长白赤松、海岸松、湿地松、黑松、火炬松、马尾松、辐射松、云杉、冷杉中的一种或多种。
所述的针叶树灰非均相催化剂的制备方法制得的非均相催化剂。
所述的针叶树灰非均相催化剂的制备方法制得的非均相催化剂在催化合成生物柴油上的应用。
本发明提供的针叶树灰非均相催化剂用于催化合成生物柴油的方法，具体步骤为：将占油脂质量分数为1-20％催化剂、油醇摩尔比为1：3-20的油脂和甲醇依次加入到装有温度计、回流冷凝管的三口圆底烧瓶中，在40-100℃油浴下搅拌反应1-6h。反应结束后，抽滤回收催化剂。滤液在分液漏斗中静置分层，分离出上层的生物柴油相，将生物柴油相减压蒸馏分离出残留甲醇即可得到生物柴油。所述油脂选自植物油、动物脂肪以及餐饮废油。
本发明的优点为：
1.催化剂原料来源广泛，可以就地取材，适于工业化应用；
2.催化剂制备过程对环境无毒无害；
3.催化剂的活性高，而且可以重复利用。
附图说明
图1雪松灰和雪松灰催化剂的XRD谱图，其中(a)为雪松灰，(b)为例1雪松灰催化剂，(c)为例2雪松灰催化剂。
具体实施方式
通过以下具体实施例说明本发明，并不限制本发明：
以安徽省合肥市内的雪松自然脱落的枝叶为催化剂原料。
实施例1：首先将收集的雪松枝叶用去离子水进行清洗，在60℃干燥10h，自然焚烧，待燃烧完全后，收集雪松灰；将预处理后的雪松灰在100℃干燥6h，然后放置于箱式电阻炉中，在800℃焙烧2h；用去离子水按照灰水比1：2与一次焙烧后的雪松灰混合，在30℃搅拌2h；先蒸除多余水分，在100℃干燥12h；然后将干燥后的样品放入箱式电阻炉中，在500℃焙烧2h；研成粉末，过100目筛，密封保存于干燥器内。
将占大豆油质量分数为7％催化剂、油醇摩尔比为1：14的大豆油和甲醇依次加入到装有温度计、回流冷凝管的三口圆底烧瓶中，在65℃油浴下搅拌反应5h。反应结束后，抽滤回收催化剂。滤液在分液漏斗中静置分层，分离出上层的生物柴油相，将生物柴油相减压蒸馏分离出残留甲醇即可得到生物柴油。生物柴油转化率为91.52％。
实施例2：首先将收集的雪松枝叶用去离子水进行清洗，在65℃干燥11h，自然焚烧，待燃烧完全后，收集雪松灰；将预处理后的雪松灰在110℃干燥5h，然后放置于箱式电阻炉中，在800℃焙烧2h；用去离子水按照灰水比1：3与一次焙烧后的雪松灰混合，在35℃搅拌3h；先蒸除多余水分，在110℃干燥10h；然后将干燥后的样品放入箱式电阻炉中，在600℃焙烧2h；研磨成粉末，过100目筛，密封保存于干燥器内。
将占大豆油质量分数为8％催化剂、油醇摩尔比为1：14的大豆油和甲醇依次加入到装有温度计、回流冷凝管的三口圆底烧瓶中，在65℃油浴下搅拌反应6h。反应结束后，抽滤回收催化剂。滤液在分液漏斗中静置分层，分离出上层的生物柴油相，将生物柴油相减压蒸馏分离出残留甲醇即可得到生物柴油。生物柴油转化率为91.39％。
实施例3：采用实施例1中的催化剂，酯交换反应条件与实施例1相同，考察雪松灰催化剂的重复利用性能，如表2所示：
表2雪松灰催化剂的重复利用性能
催化剂重复使用次数 转化率/％
0 91.52
1 87.69
2 85.26
3 82.03
实施例中生物柴油的性能指标，如表3所示：
表3生物柴油的性能指标
由表3可以看出，用本发明的催化剂制得的生物柴油的各项性能都达到国标要求。

Claims (4)

1.一种针叶树灰非均相催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）预处理：收集针叶树自然脱落的枝叶，用去离子水进行清洗，在50-90℃干燥10-15h，自然焚烧，待燃烧完全后，收集针叶树灰；
（2）一次干燥与焙烧：将预处理后的针叶树灰80-110℃干燥5-10h，然后放置于箱式电阻炉中，在800-1000℃焙烧1-10h；
（3）水化：用去离子水按照灰水比1：1-10与一次焙烧后的针叶树灰混合，在30-60℃搅拌1-3h；
（4）二次干燥与焙烧：先蒸去水化后的针叶树灰含有的多余水分，在80-120℃干燥10-15h，然后将干燥后的针叶树灰放入箱式电阻炉中，在300-800℃进行二次焙烧1-10h；
（5）成型：将二次焙烧后的针叶树灰研磨成粉末，过80-100目筛，得到催化剂成品，密封保存即可。
2.根据权利要求1所述的针叶树灰非均相催化剂的制备方法，其特征在于，所述针叶树选自雪松、红松、油松、獐子松、华山松、长白赤松、海岸松、湿地松、黑松、火炬松、马尾松、辐射松、云杉、冷杉中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的针叶树灰非均相催化剂的制备方法制得的非均相催化剂。
4.根据权利要求1所述的针叶树灰非均相催化剂的制备方法制得的非均相催化剂在合成生物柴油上的应用。
CN201510934358.6A 2015-12-14 2015-12-14 针叶树灰非均相催化剂的制备方法及该催化剂在合成生物柴油方面的应用 Pending CN105536764A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510934358.6A CN105536764A (zh) 2015-12-14 2015-12-14 针叶树灰非均相催化剂的制备方法及该催化剂在合成生物柴油方面的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510934358.6A CN105536764A (zh) 2015-12-14 2015-12-14 针叶树灰非均相催化剂的制备方法及该催化剂在合成生物柴油方面的应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105536764A true CN105536764A (zh) 2016-05-04

Family

ID=55816601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510934358.6A Pending CN105536764A (zh) 2015-12-14 2015-12-14 针叶树灰非均相催化剂的制备方法及该催化剂在合成生物柴油方面的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105536764A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106179297A (zh) * 2016-06-27 2016-12-07 中国科学院广州能源研究所 一种生物质结渣固体碱催化剂及其制备生物柴油的应用
CN106799220A (zh) * 2017-02-24 2017-06-06 巢湖学院 向日葵秆灰固体催化剂的开发及其在催化酯交换反应中的应用
CN107308947A (zh) * 2017-06-28 2017-11-03 中国科学院广州能源研究所 一种生物质结渣复合尾矿渣固体碱催化剂及其制备方法和应用
CN111068721A (zh) * 2019-12-26 2020-04-28 山东大学 一种生物质灰固体碱催化剂及其制备方法与应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101298566A (zh) * 2008-06-27 2008-11-05 大连理工大学 一种制备生物基炭质固体酸催化剂及生物柴油的方法
CN101913603A (zh) * 2010-08-16 2010-12-15 西北农林科技大学 一种杜仲叶林萌生枝条剥皮后枝木制取活性炭的方法
CN104525175A (zh) * 2014-12-26 2015-04-22 天津大学 制备生物柴油催化剂的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101298566A (zh) * 2008-06-27 2008-11-05 大连理工大学 一种制备生物基炭质固体酸催化剂及生物柴油的方法
CN101913603A (zh) * 2010-08-16 2010-12-15 西北农林科技大学 一种杜仲叶林萌生枝条剥皮后枝木制取活性炭的方法
CN104525175A (zh) * 2014-12-26 2015-04-22 天津大学 制备生物柴油催化剂的制备方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106179297A (zh) * 2016-06-27 2016-12-07 中国科学院广州能源研究所 一种生物质结渣固体碱催化剂及其制备生物柴油的应用
CN106799220A (zh) * 2017-02-24 2017-06-06 巢湖学院 向日葵秆灰固体催化剂的开发及其在催化酯交换反应中的应用
CN107308947A (zh) * 2017-06-28 2017-11-03 中国科学院广州能源研究所 一种生物质结渣复合尾矿渣固体碱催化剂及其制备方法和应用
CN107308947B (zh) * 2017-06-28 2020-03-24 中国科学院广州能源研究所 一种生物质结渣复合尾矿渣固体碱催化剂及其制备方法和应用
CN111068721A (zh) * 2019-12-26 2020-04-28 山东大学 一种生物质灰固体碱催化剂及其制备方法与应用
CN111068721B (zh) * 2019-12-26 2021-02-02 山东大学 一种生物质灰固体碱催化剂及其制备方法与应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Alagumalai et al. Environmentally benign solid catalysts for sustainable biodiesel production: A critical review
CN105536764A (zh) 针叶树灰非均相催化剂的制备方法及该催化剂在合成生物柴油方面的应用
Tobío‐Pérez et al. Biomass‐based heterogeneous catalysts for biodiesel production: a comprehensive review
CN102899118B (zh) 污泥合成燃料及其制备方法
CN102851097B (zh) 污泥合成燃料及其制备方法
CN104087326A (zh) 一种以农林有机固体废物为原料湿法热裂解制备生物炭的方法
CN105670730A (zh) 生物质固体燃料及其制备方法
CN105861097A (zh) 一种环保型易燃式生物质燃料的加工方法
CN106000436A (zh) 一种以樟树灰为载体的非均相催化剂的制备方法及其应用
CN109554206A (zh) 一种动物粪便制成生物燃料的制备方法
CN108949249A (zh) 以酱油渣为原料在超临界二氧化碳体系中萃取-酯交换一锅法制备生物柴油的工艺
CN107488479A (zh) 利用水葫芦制作颗粒燃料的方法
CN108913271A (zh) 一种生物质燃料添加剂的制备方法
CN106244252A (zh) 一种生物新能源燃料
CN109207223A (zh) 一种助燃式生物质颗粒燃料的制备方法
CN106701246A (zh) 一种清洁生物质型煤的生产方法
CN107164008A (zh) 一种高性能玉米秸秆炭固体成型燃料及其制备方法
CN107987857A (zh) 一种环保型生物油的制备方法及其制品
Radojičić et al. Possibilities of Virginia tobacco stalks utilization
CN101708462A (zh) 一种利用黄豆秸秆制备高性能生物质环境吸附材料的方法
CN109652089A (zh) 利用橄榄废料制备的土壤保水调节剂
CN109181803A (zh) 一种生物质燃料及其制备方法
CN107858187A (zh) 一种芳香型生物质复合煤
CN107723049A (zh) 一种芳香型生物质能源颗粒
CN107955662A (zh) 一种环保生物质复合燃料

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160504

RJ01 Rejection of invention patent application after publication