CN109317193A - 一种Fe-SAPO-34催化剂在硬脂酸甲酯合成中的应用 - Google Patents

一种Fe-SAPO-34催化剂在硬脂酸甲酯合成中的应用 Download PDF

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    • B01J2229/18—After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself

Abstract

本发明属于催化合成技术领域，具体为一种Fe‑SAPO‑34催化剂在硬脂酸甲酯合成中的应用。本发明提供Fe‑SAPO‑34催化剂在硬脂酸和甲醇酯化在水热釜中发生酯化反应合成硬脂酸甲酯中的应用；所用Fe‑SAPO‑34催化剂占硬脂酸质量的0.3%~3%。本发明催化剂用于硬脂酸合成，制备工艺简单，成本低廉，环保效能好，不溶于反应体系，易分离，催化剂可多次循环使用。解决了传统工艺易造成环境污染的问题，能为节能减排和环境保护做出贡献。

Description

一种Fe-SAPO-34催化剂在硬脂酸甲酯合成中的应用
技术领域
本发明属于催化合成技术领域，具体的说，涉及一种Fe-SAPO-34催化剂在硬脂酸甲酯合成中的应用。
背景技术
脂肪酸甲酯具有优良的渗透性、热稳定性和抗静电性，是油脂化工重要的基础原料。硬脂酸甲酯是脂肪酸甲酯中的重要品种。硬脂酸甲酯存在于烟叶中，可以用于表面活性剂、润滑剂和其他有机化学品的制备。因此，硬脂酸甲酯越来越受到广泛关注，具有巨大的开发前景和应用价值。酯合成催化剂种类很多，目前合成硬脂酸甲酯的主要方法是以浓硫酸为催化剂，但是浓硫酸对设备腐蚀严重，加热时，会引起有机物炭化、氧化、磺化、醚化等副反应。且产生的废水对环境造成严重污染，因此逐渐被环境友好的固体酸催化剂所取代。
中国专利CN 104058957公开了一种硬脂酸甲酯的制备方法。该方法是以浓硫酸为催化剂，炭黑为吸波剂，硬脂酸和无水甲醇在微波辐射加热的条件下发生酯化反应，制得硬脂酸甲酯。该技术所使用的催化剂后续回收难度大，不利于资源循环利用。
中国专利CN 107377007A 公开了一种复合催化剂Cu-BTC/TiO2的合成及在酯化反应中的应用。首先制备出Cu-BTC，然后加入钛源进行水热反应，最后干燥得到Cu-BTC/TiO2复合催化剂，可应用于苯甲酸异丁酯的合成按照该方法制得的酯化反应催化剂，工序复杂，制备困难。
中国专利 CN 107837811A公开了一种酯化催化剂、酯化催化系统及制备酯化催化剂并酯化催化反应的方法。该方法采用硅胶和吸附在硅胶上的铁、钛、锡、硫酸等制备催化剂，用于酯化反应。用这类催化剂用于酯化反应，易造成重金属污染，环保效能差。
发明内容
本发明旨在克服现有酯化合成技术的不足之处，提供一种制备简单、易分离、可多次循环使用的的Fe-SAPO-34 催化剂应用于硬脂酸甲酯合成。本发明以磷化渣、铝源、硅源、模板剂等为主要原料合成Fe-SAPO-34，其具有很宽的可调变的酸中心和酸强度, 能够满足酯化反应的活性要求；孔分布均匀，结构稳定。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案。
本发明提供一种Fe-SAPO-34催化剂在硬脂酸甲酯合成中的应用。
优选的，应用方法的具体步骤如下：以硬脂酸和甲醇为原料， 在Fe-SAPO-34催化剂的作用下，水热釜中发生酯化反应，制备得到硬脂酸甲酯；其中：Fe-SAPO-34催化剂的投加量为硬脂酸质量的0.3%~3%。
优选的，Fe-SAPO-34催化剂的比表面BET为410~530m2/g。
优选的，硬脂酸和甲醇的摩尔比为1:2~1:5；酯化反应的温度为120~160℃，反应时间为2~6h。
优选的，Fe-SAPO-34催化剂先在马弗炉中520℃-580℃的温度下处理4-8h，再被用于酯化反应。
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明采用的固体沸石催化剂，具有很宽的可调变的酸中心和酸强度, 能够满足酯化反应的活性要求；比表面积在410～530m2/g，孔分布均匀，结构稳定。
本发明催化剂用于硬脂酸合成，制备工艺简单，成本低廉，环保效能好，不溶于反应体系，易分离，催化剂可多次循环使用。
将Fe-SAPO-34应用于硬脂酸甲酯合成中，克服了现有技术中酯化反应催化剂污染环境、成本高、催化剂活性低、不能参与高级脂肪酸的酯化反应等一些缺点，利用固废磷化渣资源，大幅降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
将磷源、铝源、硅源、金属源、纯水、模板剂，按照一定摩尔比例（1:1.5:0.4:0.1:30:1），混合搅拌均匀，采用水热晶化法，合成Fe-SAPO-34原粉。将Fe-SAPO-34原粉在550℃管式炉中焙烧6h，备用，得到比表面积为470m2/g的Fe-SAPO-34催化剂。在聚四氟乙烯水热反应釜中，分别加入30g硬脂酸、10g甲醇，再加入0.09g Fe-SAPO-34催化剂，搅拌均匀，140℃下反应2h。反应结束后，取2g产物，溶于50ml 95%乙醇溶液加热70℃，溶解加入几滴酚酞指示剂，用化学滴定滴至粉色，测试转化率为 85.5%，目标产物为硬脂酸甲酯。过滤出催化剂，称量，进行二次酯化反应，步骤同上，测试转化率为83.1%。
实施例2
将磷源、铝源、硅源、金属源、纯水、模板剂，按照一定摩尔比例（1:1.5:0.4:0.1:30:1），混合搅拌均匀，采用水热晶化法，合成Fe-SAPO-34原粉。将Fe-SAPO-34原粉在550℃管式炉中焙烧6h，备用，得到比表面积为470m2/g的Fe-SAPO-34催化剂。在聚四氟乙烯水热反应釜中，分别加入30g硬脂酸、10g甲醇，再加入0.3g Fe-SAPO-34催化剂，搅拌均匀，160℃下反应2h。反应结束后，取2g产物，溶于50ml 95%乙醇溶液加热70℃，溶解加入几滴酚酞指示剂，用化学滴定滴至粉色，测试转化率为 98.7%，目标产物为硬脂酸甲酯。过滤出催化剂，称量，进行二次酯化反应，步骤同上，测试转化率为94.4%。
实施例3
将磷源、铝源、硅源、金属源、纯水、模板剂，按照一定摩尔比例（1:1.5:0.4:0.1:30:1），混合搅拌均匀，采用水热晶化法，合成Fe-SAPO-34原粉。将Fe-SAPO-34原粉在550℃管式炉中焙烧6h，备用，得到比表面积为470m2/g的Fe-SAPO-34催化剂。在聚四氟乙烯水热反应釜中，分别加入30g硬脂酸、10g甲醇，再加入0.9g Fe-SAPO-34催化剂，搅拌均匀，120℃下反应4h。反应结束后，取2g产物，溶于50ml 95%乙醇溶液加热70℃，溶解加入几滴酚酞指示剂，用化学滴定滴至粉色，测试转化率为80.2%，目标产物为硬脂酸甲酯。过滤出催化剂，冲洗、干燥、称量，进行二次酯化反应，步骤同上，测试转化率为78.1%。
实施例4
将磷源、铝源、硅源、金属源、纯水、模板剂，按照一定摩尔比例（1:1.5:0.4:0.1:30:1），混合搅拌均匀，采用水热晶化法，合成Fe-SAPO-34原粉。将Fe-SAPO-34原粉在550℃管式炉中焙烧6h，备用，得到比表面积为470m2/g的Fe-SAPO-34催化剂。在聚四氟乙烯水热反应釜中，分别加入30g硬脂酸、10g甲醇，再加入0.3g Fe-SAPO-34催化剂，搅拌均匀，140℃下反应6h。反应结束后，取2g产物，溶于50ml 95%乙醇溶液加热70℃，溶解加入几滴酚酞指示剂，用化学滴定滴至粉色，测试转化率为87.2%，目标产物为硬脂酸甲酯。过滤出催化剂，冲洗、干燥、称量，进行二次酯化反应，步骤同上，测试转化率为84.7%。
实施例5
将磷源、铝源、硅源、金属源、纯水、模板剂，按照一定摩尔比例（1:1.5:0.4:0.1:30:1），混合搅拌均匀，采用水热晶化法，合成Fe-SAPO-34原粉。将Fe-SAPO-34原粉在550℃管式炉中焙烧6h，备用，得到比表面积为470m2/g 的Fe-SAPO-34催化剂。在聚四氟乙烯水热反应釜中，分别加入30g硬脂酸、10g甲醇，再加入0.9g Fe-SAPO-34催化剂，搅拌均匀，160℃下反应4h。反应结束后，取2g产物，溶于50ml 95%乙醇溶液加热70℃，溶解加入几滴酚酞指示剂，用化学滴定滴至粉色，测试转化率为92.1%，目标产物为硬脂酸甲酯。过滤出催化剂，冲洗、干燥、称量，进行二次酯化反应，步骤同上，测试转化率为89%。
实施例6
将磷源、铝源、硅源、金属源、纯水、模板剂，按照一定摩尔比例（1:1.5:0.4:0.1:30:1），混合搅拌均匀，采用水热晶化法，合成Fe-SAPO-34原粉。将Fe-SAPO-34原粉在550℃管式炉中焙烧6h，备用，得到比表面积为470m2/g的Fe-SAPO-34催化剂。在聚四氟乙烯水热反应釜中，分别加入30g硬脂酸、10g甲醇，再加入0.09g Fe-SAPO-34催化剂，搅拌均匀，160℃下反应6h。反应结束后，取2g产物，溶于50ml 95%乙醇溶液加热70℃，溶解加入几滴酚酞指示剂，用化学滴定滴至粉色，测试转化率为90.7%，目标产物为硬脂酸甲酯。过滤出催化剂，冲洗、干燥、称量，进行二次酯化反应，步骤同上，测试转化率为87.6%。

Claims (5)

1.一种Fe-SAPO-34催化剂在硬脂酸甲酯合成中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，应用方法的具体步骤如下：以硬脂酸和甲醇为原料，在Fe-SAPO-34催化剂的作用下，水热釜中发生酯化反应，制备得到硬脂酸甲酯；其中：Fe-SAPO-34催化剂的投加量为硬脂酸质量的0.3%~3%。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，Fe-SAPO-34催化剂的比表面BET为410~530m2/g。
4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，硬脂酸和甲醇的摩尔比为1:2~1:5；酯化反应的温度为120~160℃，反应时间为2~6h。
5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，Fe-SAPO-34催化剂先在马弗炉中520℃~580℃的温度下处理4-8h，再被用于酯化反应。
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