CN107837811A - 一种酯化催化剂、酯化催化系统及制备酯化催化剂并酯化催化反应的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种酯化催化剂、酯化催化系统及制备酯化催化剂并酯化催化反应的方法,酯化催化剂,包括硅胶和吸附在硅胶上的铁、锆、钛、锡、钪、硫酸;所述铁、锆、钛、锡、钪、硫酸占硅胶的质量百分比分别为:铁9%‑30%、锆0.009%‑0.015%、钛9%‑30%、锡0.3%‑3%、钪0.003%‑0.009%、硫酸59%。酯化催化系统,包括原液池、化学滤池、吸附区、烘干脱水区、焙烧炉、酯化反应池、脱酸油罐、C型大孔硅胶;所述原液池、化学滤池、吸附区、烘干脱水区、焙烧炉、酯化反应池、脱酸油罐依次连接,C型大孔硅胶连接吸附区,本发明降低生物柴油生产成本、产品硫含量和酸值达到了国V柴油标准之目的,解决了传统工艺易造成环境污染的诟病,为生物柴油生产节能减排和环境保护做出了贡献。
Description
技术领域
本发明涉及一种酯化催化剂、酯化催化系统及制备酯化催化剂并酯化催化反应的方法。
背景技术
传统工艺对于酸性动植物油酯的酯化处理,大部分采用均相液体催化剂,并且大多采用浓硫酸作为酯化催化剂,而浓硫酸作为酯化催化剂有三大缺点:一是产品需要水洗,从而产生大量废水,污染环境;二是催化剂不能从产品中分离,产品硫含量远远超标;三是腐蚀设备。而采用非均相固体酸催化剂价格不菲,用在生物柴油制造方面,成本很高,业主承受不了。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供一种酯化催化剂、酯化催化系统及制备酯化催化剂并酯化催化反应的方法。
本发明采用如下技术方案:一种酯化催化剂,包括硅胶和吸附在硅胶上的铁、锆、钛、锡、钪、硫酸;所述铁、锆、钛、锡、钪、硫酸占硅胶的质量百分比分别为:铁9%-30%、锆0.009%-0.015%、钛9%-30%、锡0.3%-3%、钪0.003%-0.009%、硫酸59%。所述硅胶为C型大孔硅胶,平均孔径为8.0-10.0nm,比表面积300-400平米/克。
制备酯化催化剂的酯化催化系统,包括原液池、化学滤池、吸附区、烘干脱水区、焙烧炉、酯化反应池、脱酸油罐、硅胶;所述原液池、化学滤池、吸附区、烘干脱水区、焙烧炉、酯化反应池、脱酸油罐依次连接,硅胶连接吸附区。所述硅胶为C型大孔硅胶,平均孔径为8.0-10.0nm,比表面积300-400平米/克。
采用酯化催化系统制备酯化催化剂并酯化催化反应的方法,(1)将有色金属冶炼厂出产的多金属硫酸盐溶液放入原液液池,包括金属:铁、钒、铬、锰、锆、钙、铝、镍、铜、钛、钪、锡、铅;(2)原液池1连通化学滤池,用于剔除对于酯化反应来说,活性较弱的物质如钒、铬、锰、钙、铝、镍、铜、铅,只保留活性较强的物质铁、锆、钛、锡、钪;(3)在吸附区以每升酸液用500克硅胶吸附;(4)然后移动到烘干脱水区,并在150℃下烘干脱水两个小时;(5)再进入焙烧炉焙烧,温度达到500℃-600℃保持恒温三个小时,自然降温到常温即得到酯化催化剂,酯化催化剂包括硅胶和吸附在硅胶上的铁、锆、钛、锡、钪、硫酸;所述铁、锆、钛、锡、钪、硫酸占硅胶的质量百分比分别为:铁9%-30%、锆0.009%-0.015%、钛9%-30%、锡0.3%-3%、钪0.003%-0.009%、硫酸59%;(6)然后采用5%(w/w)该催化剂,与酸值30mgKOH/g以上、水杂小于1%的地沟油、潲水油、棕榈脂肪酸酸化油在120℃温度下在酯化反应池进行酯化反应三至四个小时,酸值降到0.5mgKOH/g以下,达到国V标准,然后将脱酸油灌入脱酸油罐。所述硅胶为C型大孔硅胶,平均孔径为8.0-10.0nm,比表面积300-400平米/克。
之所以选用C型大孔硅胶作为载体,是因为其孔隙率高,吸附性能好,并且能承受500℃-600℃高温煅烧,能够把多金属硫酸盐活性材料吸附烧结在载体表面上,酯化反应过程中,活性材料不容易脱落,能够多次反复使用,并使得生物柴油产品硫含量及酸值很容易达到国Ⅴ标准。
由于采用了几种活性较高的金属元素硫酸盐,几种活性金属中心均匀分布在载体表面,并被烧结固化在载体表面上,该催化剂活性非常高,哪怕油脂酸值达到200mgKOH/g以上,在酯化反应时,添加制得的催化剂5%(w/w),反应三至四个小时,酸值即可降到0.5mgKOH/g以下,完全达到国V要求,并且,只要油脂水杂很小,该催化剂可以反复使用十数次。而浓硫酸作为酯化催化剂,其酯化反应时间需要足够六小时,并且同样酸值的油脂,其酸值只能降到2mgKOH/g左右,没有达到国V标准,硫含量更加远远达不到国V标准。相比之下,使用该催化剂酯化时间比浓硫酸酯化时间节省1/3。
本发明有益技术效果:降低生物柴油生产成本、产品硫含量和酸值达到了国V柴油标准之目的,解决了传统工艺易造成环境污染的诟病,为生物柴油生产节能减排和环境保护做出了贡献。
附图说明
图1为酯化催化系统示意图。
附图标记说明
1原液池1、2化学滤池、3吸附区、4烘干脱水区、5焙烧炉、6酯化反应池、7柴油罐、8硅胶。
具体实施方式
下面结合附图和本发明的优选实施例进一步说明本发明。
实施例
本发明采用如下技术方案:一种酯化催化剂,包括硅胶和吸附在硅胶上的铁、锆、钛、锡、钪、硫酸;所述铁、锆、钛、锡、钪、硫酸占硅胶的质量百分比分别为:铁9%-30%、锆0.009%-0.015%、钛9%-30%、锡0.3%-3%、钪0.003%-0.009%、硫酸59%。所述硅胶为C型大孔硅胶,平均孔径为8.0-10.0nm,比表面积300-400平米/克。
如图1所示,制备酯化催化剂的酯化催化系统,包括原液池1、化学滤池2、吸附区3、烘干脱水区4、焙烧炉5、酯化反应池6、脱酸油罐7、硅胶8;所述原液池1、化学滤池2、吸附区3、烘干脱水区4、焙烧炉5、酯化反应池6、脱酸油罐7依次连接,硅胶8连接吸附区3。所述硅胶为C型大孔硅胶,平均孔径为8.0-10.0nm,比表面积300-400平米/克。
采用酯化催化系统制备酯化催化剂并酯化催化反应的方法,(1)将有色金属冶炼厂出产的多金属硫酸盐溶液放入原液液池1,包括金属:铁、钒、铬、锰、锆、钙、铝、镍、铜、钛、钪、锡、铅;(2)原液池1连通化学滤池2,用于剔除对于酯化反应来说,活性较弱的物质如钒、铬、锰、钙、铝、镍、铜、铅,只保留活性较强的物质铁、锆、钛、锡、钪;(3)在吸附区3以每升酸液用500克硅胶8吸附;(4)然后移动到烘干脱水区4,并在150℃下烘干脱水两个小时;(5)再进入焙烧炉5焙烧,温度达到500℃-600℃保持恒温三个小时,自然降温到常温即得到酯化催化剂,酯化催化剂包括硅胶和吸附在硅胶上的铁、锆、钛、锡、钪、硫酸;所述铁、锆、钛、锡、钪、硫酸占硅胶的质量百分比分别为:铁9%-30%、锆0.009%-0.015%、钛9%-30%、锡0.3%-3%、钪0.003%-0.009%、硫酸59%;(6)然后采用5%(w/w)该催化剂,与酸值30mgKOH/g以上、水杂小于1%的地沟油、潲水油、棕榈脂肪酸酸化油在120℃温度下在酯化反应池6进行酯化反应三至四个小时,酸值降到0.5mgKOH/g以下,达到国V标准,然后将脱酸油灌入脱酸油罐7。所述硅胶为C型大孔硅胶,平均孔径为8.0-10.0nm,比表面积300-400平米/克。
之所以选用C型大孔硅胶作为载体,是因为其孔隙率高,吸附性能好,并且能承受500℃-600℃高温煅烧,能够把多金属硫酸盐活性材料吸附烧结在载体表面上,酯化反应过程中,活性材料不容易脱落,能够多次反复使用,并使得生物柴油产品硫含量及酸值很容易达到国Ⅴ标准。
由于采用了几种活性较高的金属元素硫酸盐,几种活性金属中心均匀分布在载体表面,并被烧结固化在载体表面上,该催化剂活性非常高,哪怕油脂酸值达到200mgKOH/g以上,在酯化反应时,添加制得的催化剂5%(w/w),反应三至四个小时,酸值即可降到0.5mgKOH/g以下,完全达到国V要求,并且,只要油脂水杂很小,该催化剂可以反复使用十数次。而浓硫酸作为酯化催化剂,其酯化反应时间需要足够六小时,并且同样酸值的油脂,其酸值只能降到2mgKOH/g左右,没有达到国V标准,硫含量更加远远达不到国V标准。相比之下,使用该催化剂酯化时间比浓硫酸酯化时间节省1/3。
本发明降低生物柴油生产成本、产品硫含量和酸值达到了国V柴油标准之目的,解决了传统工艺易造成环境污染的诟病,为生物柴油生产节能减排和环境保护做出了贡献。
本发明较佳实施例而已,故不能依此限定本发明实施的范围,即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰,皆应仍属本发明盖的范围内。
Claims (6)
1.一种酯化催化剂,其特征在于:包括硅胶和吸附在硅胶上的铁、锆、钛、锡、钪、硫酸;所述铁、锆、钛、锡、钪、硫酸占硅胶的质量百分比分别为:铁9%-30%、锆0.009%-0.015%、钛9%-30%、锡0.3%-3%、钪0.003%-0.009%、硫酸59%。
2.根据权利要求1所述的酯化催化剂,其特征在于:所述硅胶为C型大孔硅胶,平均孔径为8.0-10.0nm,比表面积300-400平米/克。
3.制备权利要求1所述的酯化催化剂的酯化催化系统,其特征在于:包括原液池、化学滤池、吸附区、烘干脱水区、焙烧炉、酯化反应池、脱酸油罐、硅胶;所述原液池、化学滤池、吸附区、烘干脱水区、焙烧炉、酯化反应池、脱酸油罐依次连接,硅胶连接吸附区。
4.根据权利要求3所述的制备酯化催化剂的酯化催化系统,其特征在于:所述硅胶为C型大孔硅胶,平均孔径为8.0-10.0nm,比表面积300-400平米/克。
5.采用权利要求2所述的酯化催化系统制备酯化催化剂并酯化催化反应的方法,其特征在于:(1)将有色金属冶炼厂出产的多金属硫酸盐溶液放入原液液池,包括金属:铁、钒、铬、锰、锆、钙、铝、镍、铜、钛、钪、锡、铅;(2)原液池连通化学滤池,用于剔除对于酯化反应来说,活性较弱的物质如钒、铬、锰、钙、铝、镍、铜、铅,只保留活性较强的物质铁、锆、钛、锡、钪;(3)在吸附区以每升酸液用500克硅胶吸附;(4)然后移动到烘干脱水区,并在150℃下烘干脱水两个小时;(5)再进入焙烧炉焙烧,温度达到500℃-600℃保持恒温三个小时,自然降温到常温即得到酯化催化剂,酯化催化剂包括硅胶和吸附在硅胶上的铁、锆、钛、锡、钪、硫酸;所述铁、锆、钛、锡、钪、硫酸占硅胶的质量百分比分别为:铁9%-30%、锆0.009%-0.015%、钛9%-30%、锡0.3%-3%、钪0.003%-0.009%、硫酸59%;(6)然后采用5%(w/w)该催化剂,与酸值30mgKOH/g以上、水杂小于1%的地沟油、潲水油、棕榈脂肪酸酸化油在120℃温度下在酯化反应池进行酯化反应三至四个小时,酸值降到0.5mgKOH/g以下,达到国V标准,然后将脱酸油灌入脱酸油罐。
6.根据权利要求5所述的酯化催化系统制备酯化催化剂并酯化催化反应的方法,其特征在于:所述硅胶为C型大孔硅胶,平均孔径为8.0-10.0nm,比表面积300-400平米/克。
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