CN105964298B - 一种生物柴油催化剂的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物柴油催化剂的生产方法，包括如下步骤：(1)将磺酸加入到水中，搅拌溶解，所述磺酸包括烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸；(2)将硝酸钠和亚硝酸钠的混合物加入到水中，搅拌溶解；(3)将步骤(2)得到的溶液缓慢滴加至搅拌状态下的步骤(1)得到的溶液中，反应一段时间，真空状态下蒸发浓缩成糊状物，降温后加入乙醇，结晶后滤出晶体；(4)将所述晶体溶于甲醇中，回流状态下缓慢滴加硫酸，降温灌装，即得产品。本发明所述的生物柴油催化剂降低了生产消耗和成本、缩短了生产周期、污染小、产量大、产品质量稳定。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，特别是涉及一种生物柴油催化剂的生产方法。
背景技术
生物柴油催化剂是指在动植物油脂以及下脚料用于生产燃料油的过程中，起加速化学反应，增加出油率，提高燃油质量的一切化学助剂。目前生物柴油催化剂大体分两大类，一、起促进酯化反应的化学助剂，例如酯交换法制备生物柴油的工艺过程中,可以选用的催化剂有酸/碱均相催化剂、生物酶催化剂和固体催化剂3大类；二、用于直接加热原料油，进行热催化裂解的催化剂，其主要作用是将长碳链的大油脂分子分解成分子量适宜的柴油分子结构，此类热裂解催化剂可以在较低的温度下裂解原料油，降低能耗，提高生物柴油的收率，并且赋予生物柴油低凝点(负10-20)。
现有技术中的生物柴油催化剂需要高温大倍量甲醇循环，或需求8～12小时的长时间酯化，需要庞大的传统设备，具有各种材料消耗大，时间长，污染大，收率低的各种不利因素。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种降低生产消耗和成本、缩短生产周期、污染小、产量大、产品质量稳定的生物柴油催化剂。
一种生物柴油催化剂的生产方法，包括如下步骤：
(1)将磺酸加入到水中，搅拌溶解，所述磺酸包括烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸；
(2)将硝酸钠和亚硝酸钠的混合物加入到水中，搅拌溶解；
(3)将步骤(2)得到的溶液缓慢滴加至搅拌状态下的步骤(1)得到的溶液中，反应一段时间，真空状态下蒸发浓缩成糊状物，降温后加入乙醇，结晶后滤出晶体；
(4)将所述晶体溶于甲醇中，回流状态下缓慢滴加硫酸，降温灌装，即得产品。
本发明所述的生物柴油催化剂的生产方法，其中，所述步骤(1)具体包括如下步骤：
将1～10g磺酸加入到100ml水中，在30～60℃条件下搅拌溶解，所述磺酸包括烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸。
本发明所述的生物柴油催化剂的生产方法，其中，所述步骤(2)具体包括如下步骤：将1～5g硝酸钠和亚硝酸钠的混合物加入到3～5倍水中，加热至30～60℃，搅拌溶解。
本发明所述的生物柴油催化剂的生产方法，其中，所述烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸的质量比为1～3：2～4：1～2；所述硝酸钠和亚硝酸钠的质量比为3～7:1～5；
所述烷基磺酸和所述苯基磺酸分别为十二烷基磺酸和十二烷基苯基磺酸。
本发明所述的生物柴油催化剂的生产方法，其中，所述烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸的质量比为3:4:2；所述硝酸钠和亚硝酸钠的质量比为7:2。
本发明所述的生物柴油催化剂的生产方法，其中，所述步骤(3)具体包括如下步骤：将步骤(2)得到的溶液缓慢滴加至搅拌状态下的步骤(1)得到的溶液中，反应1～2小时，真空状态下蒸发浓缩成糊状物，降温至-1～5℃后，加入2～10倍乙醇，结晶后滤出晶体。
本发明所述的生物柴油催化剂的生产方法，其中，所述步骤(4)具体包括如下步骤：将步骤(3)得到的所述晶体溶于10倍甲醇中，回流状态下缓慢滴加98％的硫酸100～200g，滴加完毕后降温灌装，即得产品。
本发明所述的生物柴油催化剂的生产方法得到的产品，即生物柴油催化剂。
本发明所述的生物柴油催化剂的使用方法，包括如下步骤：使用时，在回流状态下，在油脂中加入所述油脂质量的1～5％的生物柴油催化剂，反应1h。
本发明所述的生物柴油催化剂的使用方法，其中，所述油脂为地沟油、鸭胆油或工业废植物油。
本发明生物柴油催化剂的生产方法与现有技术不同之处在于：本发明生物柴油催化剂的生产方法属于一种再生能源的生产中催化剂的生产方法，具体是一种将一种或多种磺酸生成的盐与硫酸复合，可以在生物柴油生产过程中，加快反应速度，降低反应时间，提高产品收率，减少传统生产过程中对硫酸和温度及时间的依赖，降低生产成本，减少污染排放，降低污染物处理成本。
本发明是介于目前在生物柴油生产方面，高温大倍量甲醇循环，或需求8-12小时的长时间酯化来开发的应用型催化剂。该生物柴油催化剂的成功，克服了传统设备庞大，各种材料消耗大，时间长，污染大，收率低的各种不利因素。该生物柴油催化剂的使用，降低了生产消耗和成本，缩短生产周期，污染小，产量大，产品质量稳定。该生物柴油催化剂在动植物油脂酯化过程中，反应速度快，降酸效果好，对原料中水分含量要求低。
三种磺酸的存在，提供的基团不一样。本发明的催化剂，即要有对油脂的快速水解，把脂肪酸和甘油的结合键打开，又要有催化作用，烷基磺酸对油脂有水解作用，氨基磺酸提供强酸，苯基磺酸与水结合，可以促进反应速度。
硝酸钠和亚硝酸钠的混合物的使用目的是催化合成，提高氧化速度。前两个步骤中均使用了30～60℃，在这个温度下，可以快速溶解，高于60℃，易造成部分磺酸出现水解。
降温至-1～5℃，该产品在低温时更容易结晶。在后两个步骤中，先用2～10倍乙醇再用的甲醇，因为生物柴油成分是脂肪酸与甲醇合成的脂肪酸甲酯，所以，生物柴油的催化剂用甲醇溶解。
下面结合具体实施例对本发明的生物柴油催化剂的生产方法作进一步说明。
具体实施方式
实施例1
一种生物柴油催化剂的生产方法，包括如下步骤：
(1)将1～10g磺酸加入到100ml水中，在30～60℃条件下搅拌溶解，所述磺酸包括烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸；所述磺酸为任意比例的烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸的组合，研究过程中发现，多种种类的烷基磺酸和苯基磺酸均能实现本发明，不用具体限定种类和比例；
(2)将1～5g硝酸钠和亚硝酸钠的混合物加入到3～5倍水中，加热至30～60℃，搅拌溶解。
(3)将步骤(2)得到的溶液缓慢滴加至搅拌状态下的步骤(1)得到的溶液中，反应1～2小时，真空状态下蒸发浓缩成糊状物，降温至-1～5℃后，加入2～10倍乙醇，结晶后滤出晶体。
(4)将步骤(3)得到的所述晶体溶于10倍甲醇中，回流状态下缓慢滴加98％的硫酸100～200g，滴加完毕后降温灌装，即得产品。
本发明所述的生物柴油催化剂的生产方法得到的产品即生物柴油催化剂。
本发明所述的生物柴油催化剂的使用方法，包括如下步骤：使用时，在回流状态下，在油脂中加入所述油脂质量的1～5％的生物柴油催化剂，反应1h；其中，所述油脂为地沟油、鸭胆油或工业废植物油。
实施例2
一种生物柴油催化剂的生产方法，包括如下步骤：
(1)将1～10g磺酸加入到100ml水中，在30～60℃条件下搅拌溶解，所述磺酸包括烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸；所述烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸的质量比为1：2：1；所述烷基磺酸和所述苯基磺酸分别为十二烷基磺酸和十二烷基苯基磺酸。
(2)将1～5g硝酸钠和亚硝酸钠的混合物加入到3～5倍水中，加热至30～60℃，搅拌溶解；
所述硝酸钠和亚硝酸钠的质量比为3:1；
(3)将步骤(2)得到的溶液缓慢滴加至搅拌状态下的步骤(1)得到的溶液中，反应1～2小时，真空状态下蒸发浓缩成糊状物，降温至-1～5℃后，加入2～10倍乙醇，结晶后滤出晶体。
(4)将步骤(3)得到的所述晶体溶于10倍甲醇中，回流状态下缓慢滴加98％的硫酸100～200g，滴加完毕后降温灌装，即得产品。
本实施例中的具体烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸的比例和种类选择，以及硝酸钠和亚硝酸钠的质量比仅仅是举例，任意种类及比例均可以实现。
本发明所述的生物柴油催化剂的生产方法得到的产品即生物柴油催化剂。
本发明所述的生物柴油催化剂的使用方法，包括如下步骤：使用时，在回流状态下，在油脂中加入所述油脂质量的1～5％的生物柴油催化剂，反应1h；其中，所述油脂为地沟油、鸭胆油或工业废植物油。
实施例3
一种生物柴油催化剂的生产方法，包括如下步骤：
(1)将1～10g磺酸加入到100ml水中，在30～60℃条件下搅拌溶解，所述磺酸包括烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸；所述烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸的质量比为3：4：2；所述烷基磺酸和所述苯基磺酸分别为十二烷基磺酸和十二烷基苯基磺酸。
(2)将1～5g硝酸钠和亚硝酸钠的混合物加入到3～5倍水中，加热至30～60℃，搅拌溶解。所述硝酸钠和亚硝酸钠的质量比为7:5。
(3)将步骤(2)得到的溶液缓慢滴加至搅拌状态下的步骤(1)得到的溶液中，反应1～2小时，真空状态下蒸发浓缩成糊状物，降温至-1～5℃后，加入2～10倍乙醇，结晶后滤出晶体。
(4)将步骤(3)得到的所述晶体溶于10倍甲醇中，回流状态下缓慢滴加98％的硫酸100～200g，滴加完毕后降温灌装，即得产品。
本实施例中的具体烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸的比例和种类选择，以及硝酸钠和亚硝酸钠的质量比仅仅是举例，任意种类及比例均可以实现。
本发明所述的生物柴油催化剂的生产方法得到的产品即生物柴油催化剂。
本发明所述的生物柴油催化剂的使用方法，包括如下步骤：使用时，在回流状态下，在油脂中加入所述油脂质量的1～5％的生物柴油催化剂，反应1h；其中，所述油脂为地沟油、鸭胆油或工业废植物油。
实施例4
一种生物柴油催化剂的生产方法，包括如下步骤：
(1)将1～10g磺酸加入到100ml水中，在30～60℃条件下搅拌溶解，所述磺酸包括烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸；所述烷基磺酸和所述苯基磺酸分别为十二烷基磺酸和十二烷基苯基磺酸。所述烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸的质量比为3:4:2；
(2)将1～5g硝酸钠和亚硝酸钠的混合物加入到3～5倍水中，加热至30～60℃，搅拌溶解。所述硝酸钠和亚硝酸钠的质量比为7:2。
(3)将步骤(2)得到的溶液缓慢滴加至搅拌状态下的步骤(1)得到的溶液中，反应1～2小时，真空状态下蒸发浓缩成糊状物，降温至-1～5℃后，加入2～10倍乙醇，结晶后滤出晶体。
(4)将步骤(3)得到的所述晶体溶于10倍甲醇中，回流状态下缓慢滴加98％的硫酸100～200g，滴加完毕后降温灌装，即得产品。
本实施例中的具体烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸的比例和种类选择，以及硝酸钠和亚硝酸钠的质量比仅仅是举例，任意种类及比例均可以实现。
本发明所述的生物柴油催化剂的生产方法得到的产品即生物柴油催化剂。
本发明所述的生物柴油催化剂的使用方法，包括如下步骤：使用时，在回流状态下，在油脂中加入所述油脂质量的1～5％的生物柴油催化剂，反应1h；其中，所述油脂为地沟油、鸭胆油或工业废植物油。
实施例5
地沟油，来源，城市酒店下水道
准确称取地沟油3000g，酸价：135mgKOH/g,加入5000ml烧瓶中，回流状态下，加入2％催化剂，反应1h，检测酸价，酸价为35mgKOH/g；继续反应2h，检测酸价：酸价降至2mgKOH/g，取出，清洗脱水，蒸馏，馏出物酸价0.2mgKOH/g，称重计算，收率92％。残留物为黑脚。
实施例6
鸭胆油：来源，鸭胆提取后酸化油，酸价：156mgKOH/g。
准确称取鸭胆油3000g，酸价：156mgKOH/g,加入5000ml烧瓶中，回流状态下，加入2％催化剂，反应1h，检测酸价，酸价为30mgKOH/g；继续反应2h，检测酸价：酸价降至4mgKOH/g，取出，清洗脱水，蒸馏，馏出物酸价0.26mgKOH/g，称重计算，收率88％。残留物为黑脚。
实施例7
工业废植物油：来源，植物油厂精炼下角料酸化油，酸价：140mgKOH/g。
准确称取工业废植物油3000g，酸价：140mgKOH/g,加入5000ml烧瓶中，回流状态下，加入5％催化剂，反应1h，检测酸价，酸价为40mgKOH/g；继续反应2h，检测酸价：酸价降至3.5mgKOH/g，取出，清洗脱水，蒸馏，馏出物酸价0.8mgKOH/g，称重计算，收率85％。残留物为黑脚。
实施例8
混合油脂：来源，酒店餐桌食物残渣，酸价：86mgKOH/g。
准确称取混合油脂3000g，酸价：86mgKOH/g,加入5000ml烧瓶中，回流状态下，加入1％催化剂，反应1h，检测酸价，酸价为6mgKOH/g；继续反应1.5h，检测酸价：酸价降至1mgKOH/g，取出，清洗脱水，蒸馏，馏出物酸价0.4mgKOH/g，称重计算，收率86％。残留物为黑脚。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种生物柴油催化剂的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将磺酸加入到水中，搅拌溶解，所述磺酸包括烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸；
(2)将硝酸钠和亚硝酸钠的混合物加入到水中，搅拌溶解；
(3)将步骤(2)得到的溶液缓慢滴加至搅拌状态下的步骤(1)得到的溶液中，反应一段时间，真空状态下蒸发浓缩成糊状物，降温后加入乙醇，结晶后滤出晶体；
(4)将所述晶体溶于甲醇中，回流状态下缓慢滴加硫酸，降温灌装，即得产品。
2.根据权利要求1所述的生物柴油催化剂的生产方法，其特征在于：所述步骤(1)具体包括如下步骤：
将1～10g磺酸加入到100ml水中，在30～60℃条件下搅拌溶解，所述磺酸包括烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸。
3.根据权利要求2所述的生物柴油催化剂的生产方法，其特征在于：所述步骤(2)具体包括如下步骤：将1～5g硝酸钠和亚硝酸钠的混合物加入到3～5倍水中，加热至30～60℃，搅拌溶解。
4.根据权利要求3所述的生物柴油催化剂的生产方法，其特征在于：所述烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸的质量比为1～3：2～4：1～2；所述硝酸钠和亚硝酸钠的质量比为3～7:1～5；
所述烷基磺酸和所述苯基磺酸分别为十二烷基磺酸和十二烷基苯基磺酸。
5.根据权利要求4所述的生物柴油催化剂的生产方法，其特征在于：所述烷基磺酸、苯基磺酸和氨基磺酸的质量比为3:4:2；所述硝酸钠和亚硝酸钠的质量比为7:2。
6.根据权利要求5所述的生物柴油催化剂的生产方法，其特征在于：所述步骤(3)具体包括如下步骤：将步骤(2)得到的溶液缓慢滴加至搅拌状态下的步骤(1)得到的溶液中，反应1～2小时，真空状态下蒸发浓缩成糊状物，降温至-1～5℃后，加入2～10倍乙醇，结晶后滤出晶体。
7.根据权利要求6所述的生物柴油催化剂的生产方法，其特征在于：所述步骤(4)具体包括如下步骤：将步骤(3)得到的所述晶体溶于10倍甲醇中，回流状态下缓慢滴加98％的硫酸100～200g，滴加完毕后降温灌装，即得产品。
8.权利要求1～7中任意一种所述的生物柴油催化剂的生产方法得到的产品，即生物柴油催化剂。
9.采用权利要求7所述的生产方法制备的生物柴油催化剂的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：使用时，在回流状态下，在油脂中加入所述油脂质量的1～5％的生物柴油催化剂，反应1h。
10.根据权利要求9所述的生物柴油催化剂的使用方法，其特征在于：所述油脂为地沟油、鸭胆油或工业废植物油。
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