CN113893861B - 一种钠盐-高炉粉尘催化剂及其制备生物柴油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种催化剂，通过以下方法制备得到：将高炉粉尘利用球磨机进行研磨，筛分；过筛后的高炉粉尘在75‑105ºC条件烘干5h以上，得到预处理后的含铁高炉粉尘；用钠盐溶液浸渍预处理后的高炉粉尘，置于油浴锅中在65oC条件下磁力搅拌，得到的样品在75‑105oC条件烘干5h以上，烘干的样品过筛，然后在氮气气氛下500‑700oC煅烧，即得钠盐‑高炉粉尘催化剂。该催化剂可以直接用于低酸值油的反应，生物柴油得率≥95%，且循环使用能力好，16次回收循环后生物柴油产率还能达到90%以上。

Description

一种钠盐-高炉粉尘催化剂及其制备生物柴油的方法
技术领域
本发明涉及生物柴油用催化剂及生物柴油的制备方法，具体是涉及一种利用钠盐浸渍高炉粉尘制备的催化剂以及利用该催化剂制备生物柴油的方法。
背景技术
当前，人类社会严重依赖化石燃料获取能量。化石燃料的燃烧导致生态环境遭到破坏，雾霾、温室效应、环境污染等问题严重影响着人们的生活和健康。化石燃料的日渐枯竭使得人们意识到开发清洁、环保、绿色的可再生能源具有非常重要的意义。生物柴油是植物油、动物油、餐饮废弃油和低价醇在酸性或者碱性催化剂的作用下，通过酯交换反应制得的可再生燃料，近年来受到广泛的关注。生物柴油的理化性质和石化柴油十分相似，可以直接添加在发动机中使用，无需对发动机进行改造。生物柴油燃烧过程具有碳烟和聚合物颗粒等不可燃烧物的含量较少、气体中硫化物和芳香烃含量较低、二氧化碳几乎近零排放等优点，使得生物柴油成为最佳的石化柴油替代品之一。
为了提高生物柴油的转化率，合适的高效催化剂将是生物柴油制备的关键。传统的预处理方法选用均相酸催化剂来催化游离脂肪酸完成酯化，但均相酸具有不可重复使用，而且反应速率较慢，反应温度较高，所需时间较长，均相酸和产物的分离提纯复杂，均相酸对环境存在腐蚀和排放危害等问题。均相碱催化的酯交换速率是酸催化的4000倍，但是容易发生水解、皂化反应。所以用两性固体催化剂取代均相酸、均相碱催化剂被广泛关注。例如专利CN106179496A、CN106191327A和CN106222314A公布了一些碳基固体酸催化剂的制备方法以及在生物柴油合成中的应用。但这些碳基固体酸催化剂通常表面酸度低，使得酯化反应的温度较高，耗时较长，催化剂回收困难，经济成本也随之增加。
发明内容
为解决上述问题，本发明拟通过制备得到一种具有高催化活性及重复利用率的催化剂实现生物柴油的高转化率。
除非另有说明，本发明所采用的百分数均为质量百分数。
本发明的目的之一在于提供一种钠盐-高炉粉尘催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
（1）高炉粉尘预处理：
①将高炉粉尘利用球磨机进行研磨，筛分；
②过筛后的高炉粉尘在75-105ºC条件烘干5h以上，得到预处理后高炉粉尘；
（2）高炉粉尘活化制备固体催化剂：
用钠盐溶液浸渍预处理后的高炉粉尘，置于油浴锅中在65oC条件下磁力搅拌，得到的样品在75-105oC条件烘干5h以上，烘干的的样品过筛，然后在管式炉中于氮气气氛下500-700oC煅烧，即获得所需钠盐-高炉粉尘催化剂。
进一步的，以元素计，所述高炉粉尘的组分包括：Fe：30-35wt%，Ca：7-12wt%，Na：1-3wt%，Mg：1-2wt%，Zn：≤0.5wt%，Mn：≤2wt%，Al：≤1wt%，S：≤1wt%。
进一步的，以元素计，钠盐-高炉粉尘催化剂中Na含量为23-26.5wt%。
进一步的，所述钠盐包括碳酸钠、硅酸钠、铬酸钠、十水碳酸钠中的至少一种。
本发明的另一目的在于提供一种催化剂，所述催化剂由前述方法制备得到。
本发明的再一目的在于提供一种前述钠盐-高炉粉尘催化剂在生物柴油制备中的应用。
本发明的又一目的在于提供一种生物柴油的制备方法，所述方法具体包括以下步骤：
（1）将油与低碳醇按n 油:n 醇=1：（10-15）mol的摩尔比在反应容器中混合，然后按照相对于油7-10%的剂量加入前述催化剂；
（2）密封反应容器，在65-75ºC反应2h以上；
（3）反应结束后，上层是醇和副产物，中层为生物柴油，催化剂位于下层，静置后催化剂与液体产物自动分离，移出液体产物，催化剂留在反应容器以备再次利用。
进一步的，所述的油为市售的或者是工业生产的、可食用的（包括但不限定于大豆油）或者不可食用的油脂。
进一步的，所述的低碳醇包括但不限定于甲醇。
相对于现有技术，本发明具有如下优点:
1、本专利以高炉粉尘为原料，通过钠盐浸渍高炉粉尘在低温加热的条件下湿法浸渍磁力搅拌，并将得到的混合物控制煅烧相关工艺参数促进相关晶型转变获得高催化活性的催化剂；由于高炉粉尘中含有CaCO3、Fe2O3与钠盐经过高温煅烧晶型转变形成了Ca2Fe2O5、NaFeO2等物质从而获得具有高活性的催化剂，根据本发明的反应体系，煅烧后的催化剂微观结构为圆柱形颗粒结构，由此将获得的催化剂催化效率大幅提升至95%以上。
2、本专利合成的高炉粉尘催化剂可以在反应后与液体产物自动分离，后处理简单，无需多次水洗。
3、本专利合成的高炉粉尘催化剂在生物柴油制备中具有非常好的催化活性、稳定性和应用价值，16次反应后生物柴油得率仍能保持在90%以上，并且该催化剂可以直接用于低酸值油脂的反应，同样也能达到前述催化效果。
4、本专利通过回收利用高炉粉尘实现了资源回收再利用同时还有效减少环境污染。
附图说明
图1为本发明实施例1得到的钠盐-高炉粉尘催化剂微观形貌；
图2为本发明对比例1得到的钠盐-高炉粉尘催化剂微观形貌。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但附图和实施例并不是对本发明技术方案的限定。
实施例1-3
取Fe：33.42wt%，Ca：10.17wt%，Na：2.09wt%，Mn：1.26wt%，Mg：1.64wt%，Al：0.89wt%，Zn：0.35wt%，S：0.89wt%的高炉粉尘利用球磨机进行研磨，研磨后粉尘过200目筛，过筛后粉尘至于烘箱中在105℃条件烘干5h，获得干燥后颗粒均匀的含铁高炉粉尘原料。
按照钠盐-高炉粉尘催化剂中Na含量为26.18%配置碳酸钠的浸渍液，将高炉粉尘原料倒入浸渍液中置于油浴锅磁力搅拌2h，浸渍温度为65℃，得到的样品干燥后过200目筛，将得到的样品置于管式炉中于氮气中高温煅烧，煅烧后的样品过200目筛，获得钠盐-高炉粉尘催化剂。其中实施例1-3的参数及效果如表1所示。
表 1 实施例1-3的参数及效果
煅烧温度（℃） 煅烧时间（h） 气体流量（mL/min） 催化剂微观形貌
实施例1 500 2 10 圆柱形
实施例2 600 2 10 圆柱形
实施例3 700 2 10 圆柱形
实施例4
重复实施例1，有以下不同点：高炉粉尘的组分Fe：33.32wt%，Ca：10.02wt%，Na：2.00wt%，Mg：1.57wt%，Zn：0.32wt%，Mn：1.23wt%，Al：0.83wt%，S：0.82wt%，按照钠盐-高炉粉尘催化剂中Na含量为24.58%配置碳酸钠的浸渍液。
实施例5
重复实施例1，有以下不同点：高炉粉尘的组分Fe：32.37wt%，Mg：1.51wt%，Zn：0.30wt%，Ca：9.62wt%，Mn：1.13wt%，Al：0.79wt%，Na：1.95wt%，S：0.77wt%，按照钠盐-高炉粉尘催化剂中Na含量为23.26%配置碳酸钠的浸渍液。
实施例6-10
采用实施例1-5制备的钠盐-高炉粉尘催化剂用于催化大豆油制备生物柴油的方法，包括按照醇油摩尔比例，向橡胶密封的玻璃瓶中加入的大豆油、甲醇和钠盐-高炉粉尘催化剂，进行反应，即获得生物柴油-甲醇混合产物，钠盐-高炉粉尘催化剂可通过静置分离进行回收。相关工艺参数及效果如表2所示。
表2 实施例6-10的工艺参数及效果
实施例 催化剂来源 大豆油含量 甲醇含量 催化剂含量 反应温度 反应时间 生物柴油产率 回收率
6 实施例1 0.01mol（7g） 0.15mol（4.8g） 0.49g 65℃ 2h 100.00% 97.30%
7 实施例2 0.01mol（7g） 0.15mol（4.8g） 0.49g 65℃ 2h 100.00% 95.30%
8 实施例3 0.01mol（7g） 0.15mol（4.8g） 0.49g 65℃ 2h 99.44% 95.10%
9 实施例4 0.01mol（7g） 0.15mol（4.8g） 0.49g 65℃ 2h 99.54% 97.02%
10 实施例5 0.01mol（7g） 0.15mol（4.8g） 0.49g 65℃ 2h 98.32% 96.95%
实施例11-31
重复实施例6的方法步骤及参数，不同之处在于：所采用的催化剂如表3所示。经测定，生物柴油产率如表3所示。
表 3 实施例11-31的工艺参数及效果
实施例 催化剂来源 生物柴油产率
11 实施例6回收得到 100.00%
12 实施例11回收得到 100.00%
13 实施例12回收得到 99.98%
14 实施例13回收得到 98.78%
15 实施例14回收得到 99.66%
16 实施例15回收得到 99.60%
17 实施例16回收得到 98.40%
18 实施例17回收得到 99.25%
19 实施例18回收得到 99.14%
20 实施例19回收得到 99.05%
21 实施例20回收得到 98.97%
22 实施例21回收得到 98.56%
23 实施例22回收得到 98.21&
24 实施例23回收得到 98.23%
25 实施例24回收得到 95.84%
26 实施例25回收得到 93.22%
27 实施例26回收得到 92.89%
28 实施例27回收得到 91.58%
29 实施例28回收得到 90.69%
30 实施例29回收得到 82.96%
31 实施例30回收得到 78.44%
可见，经实施例1制备得到的催化剂，在回收循环15次后仍能达到95%以上的生物柴油产率，回收循环19次后能达到90%以上的生物柴油产率。
实施例32-49
采用实施例7的方法步骤及参数，不同之处在于：所采用的催化剂如表4所示。经测定，生物柴油产率如表4所示。
表 4 实施例32-49的工艺参数及效果
实施例 催化剂来源 生物柴油产率
32 实施例7回收得到 100.00%
33 实施例32回收得到 100.00%
34 实施例33回收得到 99.77%
35 实施例34回收得到 99.56%
36 实施例35回收得到 99.55%
37 实施例36回收得到 98.94%
38 实施例37回收得到 98.10%
39 实施例38回收得到 98.02%
40 实施例39回收得到 97.67%
41 实施例40回收得到 97.59%
42 实施例41回收得到 96.55%
43 实施例42回收得到 96.08%
44 实施例43回收得到 93.21%
45 实施例44回收得到 92.56%
46 实施例45回收得到 91.98%
47 实施例46回收得到 91.36%
48 实施例47回收得到 90.38%
49 实施例48回收得到 82.65%
可见，经实施例2制备得到的催化剂，在回收循环12次后仍能达到95%以上的生物柴油产率，在回收循环17次后仍能达到90%以上的生物柴油产率。
实施例50-66
采用实施例9的方法步骤及参数，不同之处在于：所采用的催化剂如表5所示。经测定，生物柴油产率如表5所示。
表 5 实施例50-66的工艺参数及效果
实施例 催化剂来源 生物柴油产率%
50 实施例8回收得到 99.44%
51 实施例50回收得到 98.75%
52 实施例51回收得到 98.22%
53 实施例52回收得到 97.36%
54 实施例53回收得到 97.27%
55 实施例54回收得到 96.49%
56 实施例55回收得到 96.32%
57 实施例56回收得到 96.12%
58 实施例57回收得到 96.03%
59 实施例58回收得到 95.88%
60 实施例59回收得到 94.92%
61 实施例60回收得到 94.55%
62 实施例61回收得到 93.87%
63 实施例62回收得到 93.11%
64 实施例63回收得到 92.45%
65 实施例64回收得到 91.05%
66 实施例65回收得到 84.22%
可见，经实施例3制备得到的催化剂，在回收循环10次后仍能达到95%以上的生物柴油产率，在回收循环16次后仍能达到90%以上的生物柴油产率。
实施例67
制备钠盐-高炉粉尘催化剂的方法采用实施例1的步骤和参数，不同点在于：配置的钠盐浸渍液为硅酸钠。
采用上述催化剂制备生物柴油的方法，其步骤和参数与实施例7相同，经测定，生物柴油产率为99.25%。
回收上述制备生物柴油完成后的催化剂，循环利用该催化剂继续制备生物柴油，其所采用的步骤和参数与实施例7相同。经测定，在回收循环13次后仍能达到95%以上的生物柴油产率，在回收循环18次后仍能达到90%以上的生物柴油产率。
实施例68
制备钠盐-高炉粉尘催化剂的方法采用实施例1的步骤和参数，不同点在于：配置的钠盐浸渍液为铬酸钠。
采用上述催化剂制备生物柴油的方法，其步骤和参数与实施例7相同，经测定，生物柴油产率为98.96%。
回收上述制备生物柴油完成后的催化剂，循环利用该催化剂继续制备生物柴油，其所采用的步骤和参数与实施例7相同。经测定，在回收循环11次后仍能达到95%以上的生物柴油产率，在回收循环17次后仍能达到90%以上的生物柴油产率。
对比例1
本对比例钠盐-高炉粉尘催化剂的制备采用实施例1所述的相关工艺条件，唯一区别在于煅烧温度控制为300℃，经扫描电镜观察，生成的钠盐-高炉粉尘催化剂微观结构为不规则球形。
将上述钠盐-高炉粉尘催化剂用于催化大豆油制备生物柴油的方法，包括：按照油醇摩尔比1:15，向50 mL橡胶密封的玻璃瓶中加入的大豆油7g、甲醇4.8g和钠盐-高炉粉尘催化剂0.49g，于65℃下反应2h，即获得生物柴油-甲醇混合产物，钠盐-高炉粉尘催化剂可通过静置分离进行回收。
经测量，生物柴油的产率为94.11%，催化剂的第一次回收后的生物柴油产率为94.5%，生物柴油产率在90%以上的催化剂回收循环次数为4次。
对比例2
本对比例钠盐-高炉粉尘催化剂的制备采用实施例1所述的相关工艺条件，唯一区别在于煅烧温度控制为400℃，经扫描电镜观察，生成的钠盐-高炉粉尘催化剂微观结构为不规则球形。
将上述钠盐-高炉粉尘催化剂用于催化大豆油制备生物柴油的方法，包括：按照油醇摩尔比1:15，向橡胶密封的玻璃瓶中加入的大豆油7g、甲醇4.8g和钠盐-高炉粉尘催化剂0.49g，于65℃下反应2h，即获得生物柴油-甲醇混合产物，钠盐-高炉粉尘催化剂可通过静置分离进行回收。
经测量，生物柴油的产率为97.11%，催化剂的第一次回收后的生物柴油产率为94.6%，生物柴油产率在90%以上的催化剂回收循环次数为5次。
对比例3
本对比例钠盐-高炉粉尘催化剂的制备采用实施例1所述的相关工艺条件，唯一区别在于煅烧温度控制为900℃，经扫描电镜观察，生成的钠盐-高炉粉尘催化剂微观结构为块状结构。
将上述钠盐-高炉粉尘催化剂用于催化大豆油制备生物柴油的方法，包括：按照油醇摩尔比1:15，向橡胶密封的玻璃瓶中加入的大豆油7g、甲醇4.8g和钠盐-高炉粉尘催化剂0.49g，于65℃下反应2h，即获得生物柴油-甲醇混合产物，钠盐-高炉粉尘催化剂可通过静置分离进行回收。经测量，生物柴油的产率为2.53%，其原因是由于煅烧温度过高，催化剂表面发生烧结团聚，孔径堵塞，从而导致催化活性大幅度降低。
对比例4
采用实施例1生产条件得到的高炉粉尘原料用于催化大豆油制备生物柴油的方法，步骤如下：按照油醇摩尔比1:15，向50 mL橡胶密封玻璃瓶中加入7g的大豆油、4.8g的甲醇和0.49g的高炉粉尘原料，将其置于65℃反应2h，获得生物柴油-甲醇混合产物。经测量，生物柴油的产率为0.29%，可见，高炉粉尘本身并不具备催化活性。
对比例5
取Fe：33.42wt%，Ca：10.17wt%，Na：2.09wt%，Mn：1.26wt%，Mg：1.64wt%，Al：0.89wt%，Zn：0.35wt%，S：0.89wt%的高炉粉尘利用球磨机进行研磨，研磨后粉尘过200目筛，过筛后粉尘至于烘箱中在105ºC条件烘干5h，获得干燥后颗粒均匀的含铁高炉粉尘原料。按照钠盐-高炉粉尘催化剂中Na含量为26.18%配置碳酸钠的浸渍液，将高炉粉尘原料倒入浸渍液中置于油浴锅磁力搅拌2h，浸渍温度为65℃，得到的样品干燥后过200目筛，得到钠盐浸渍后的钠盐-高炉粉尘催化剂。
将上述钠盐-高炉粉尘催化剂用于催化大豆油制备生物柴油的方法，包括：按照油醇摩尔比1:15，向橡胶密封的玻璃瓶中加入的大豆油7g、甲醇4.8g和钠盐-高炉粉尘催化剂0.49g，于65℃下反应2h，即获得生物柴油-甲醇混合产物，钠盐-高炉粉尘催化剂可通过静置分离进行回收。
经测量，生物柴油的产率为97.11%，生物柴油产率在90%以上的催化剂回收循环次数为14次，显然，未经煅烧处理的催化剂产率达90%以上的回收循环次数远低于在500-700℃条件下经过煅烧处理的催化剂。

Claims (8)

1.一种钠盐-高炉粉尘催化剂的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
（1）高炉粉尘预处理：
①将高炉粉尘利用球磨机进行研磨，筛分，所述高炉粉尘的组分以元素计为：Fe：30-35wt%，Ca：7-12wt%，Na：1-3wt%，Mg：1-2wt%，Zn：≤0.5wt%，Mn：≤2wt%，Al：≤1wt%，S：≤1wt%；
②过筛后的高炉粉尘在75-105ºC条件烘干5h以上，得到预处理后的含铁高炉粉尘；
（2）高炉粉尘活化制备固体催化剂：
用钠盐溶液浸渍预处理后的含铁高炉粉尘，在65oC条件下磁力搅拌，得到的样品在75-105oC条件烘干5h以上，过筛，然后在氮气气氛下于500-700oC煅烧，即得钠盐-高炉粉尘催化剂，所述钠盐-高炉粉尘催化剂中Na含量为23-26.5wt%。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述钠盐为碳酸钠、硅酸钠、铬酸钠、十水碳酸钠中的一种以上。
3.一种钠盐-高炉粉尘催化剂，其特征在于，所述催化剂由权利要求1-2任一项所述的方法制备得到。
4.一种如权利要求3所述的钠盐-高炉粉尘催化剂在生物柴油制备中的应用。
5.一种生物柴油的制备方法，其特征在于：所述方法具体包括以下步骤：
（1）将油与低碳醇按n 油:n 醇=1：（10-15）的摩尔比在反应容器中混合，然后按照相对于油7-10%的剂量加入权利要求3所述的钠盐-高炉粉尘催化剂；
（2）密封反应容器，在65-75ºC反应2h以上；
（3）反应结束后，静置，催化剂与液体产物自动分离，移出液体产物，催化剂留在反应容器以备再次利用。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的油为市售的可食用的油脂、市售的不可食用的油脂中的一种以上。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述市售的可食用的油脂为大豆油。
8.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于：所述的低碳醇为甲醇。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104028294A (zh) * 2014-06-26 2014-09-10 江南大学 一种适用微波辅助反应的固体酸催化剂及其制备方法
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
CN106268643A (zh) * 2016-09-09 2017-01-04 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 电石炉气粉尘的利用方法
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
CN112264052A (zh) * 2020-10-20 2021-01-26 华北理工大学 一种催化剂及利用该催化剂制备生物柴油的方法
CN113477260A (zh) * 2021-07-12 2021-10-08 华北理工大学 一种催化剂及利用该催化剂制备生物柴油的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7906665B2 (en) * 2007-10-30 2011-03-15 Iowa State University Research Foundation, Inc. Solid catalyst system for biodiesel production

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104028294A (zh) * 2014-06-26 2014-09-10 江南大学 一种适用微波辅助反应的固体酸催化剂及其制备方法
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
CN106268643A (zh) * 2016-09-09 2017-01-04 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 电石炉气粉尘的利用方法
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
CN112264052A (zh) * 2020-10-20 2021-01-26 华北理工大学 一种催化剂及利用该催化剂制备生物柴油的方法
CN113477260A (zh) * 2021-07-12 2021-10-08 华北理工大学 一种催化剂及利用该催化剂制备生物柴油的方法

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Assignee: TANGSHAN XIRUI AUTOMATION EQUIPMENT Co.,Ltd.

Assignor: NORTH CHINA University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023110000017

Denomination of invention: A sodium salt - blast furnace dust catalyst and its preparation method of biodiesel

Granted publication date: 20220304

License type: Common License

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