[发明专利]一种改性钾霞石生物柴油固体碱催化剂及其生产工艺

说明书

 

技术领域：

本发明涉及的是一种碱性固体催化剂，尤其是一种可用于催化酯交换制备生物柴油工艺中的钾霞石。

背景技术：

　　生物柴油主要指以动植物油脂与低碳醇（甲醇或乙醇）经过酯交换反应制得的脂肪酸酯，其理论指标与普通矿物柴油相似，是石化柴油理想的替代

品，它可直接与石化柴油混合，且CO、SO₂等有毒气体排放明显减少。

目前生物柴油的工业生产主要是利用KOH或NaOH等均相碱催化工艺，但

是催化剂不能回收利用，其产品中和、水洗过程要消耗大量的能源，并产生废液污染环境，固体碱催化剂可以有效地克服上述缺点，因而成为研究重点

领域。

    钾霞石( KAlSi0₄)晶格中的钾高温不易流失，已经被开发成催化剂助剂，适用于合成氨、乙苯脱氢制苯乙烯以及烃类蒸汽转化制氢等石油化工行业．

因其不溶于油、醇和具有一定的碱活性中心，因此也满足催化制备生物柴油催化剂的条件。

工业制备钾霞石常采用1000℃焙烧焦宝石Al₂ 0₃·2Si0₂·2H₂0和KOH（或K₂ C0₃）的方法，但其产品颗粒大且化学成分不均一，且用于生物柴油合成的产油率低。

发明内容：

本发明针对现有技术所存在的不足，提供一种采用共沉淀法溶胶凝胶体系合成钾霞石技术方案。

本方案是通过如下技术措施来实现的：

本发明提供的钾霞石主要由重量份为3.5-10.5的硅酸钾、18.0-54.0氢氧化钾、28.5-85.5九水合硝酸铝用共沉淀法经干燥、焙烧合成钾霞石，之后用浸渍法掺杂重量份1-5氯化锂，制得改性钾霞石。

其组分按照重量份主要包括Li 1-5、K₂O 40-47、Al₂O₃ 20-26、SiO₂ 27-30。

其制备方法为：将0.15-0.45 L的0.3 mol/L 硅酸钾溶液与3.0-9.0L的2.0mol/L 氢氧化钾溶液混合，在磁力搅拌作用下滴入0.5-1.5L的1.0 mol/L 九水合硝酸铝溶液，控制混合液pH为10.5-13.5．混合液在20-40℃陈化0.5-5.0 h，水洗100 -150℃下干燥2.0-6.0h，然后在900-1200℃下焙烧0.5-4.0 h，加入0.2-0.6L的0.5mol/L的氯化锂溶液，充分混合后，100-150℃干燥4-10h，并在400-560℃焙烧1.0-5.5h。

将制得的催化剂用在固定床反应器上，在100℃下，催化醇和油进行反应，反应后甲醇蒸发并进入冷凝器回收，生物柴油和甘油通过出口定时收集。反应产率用HP GC5890分析，毛细管柱为hp-innowax (30 m×0.15mm)，载气（氮气）流量为0.9 mL/min，分流比10:1。从室温开始以速率10 ^oC /min升温，进样口温度为250 ^oC，检测器温度为300 ^oC。将内标物十七烷酸甲酯溶解于正己烷中，浓度4 mg/L。取样品4μL，溶解于300μL正己烷中，再加入100μL溶有内标物的正己烷溶液，混合均匀后取2μL注入色谱仪中进行分析，测其生物柴油产率，以固体催化剂的循环使用次数来标定其活性位流失强弱。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中采用共沉淀法溶胶凝胶体系合成钾霞石，与目前工业中制备钾霞石的制备方法相比颗粒更细，化学成分更加均一，催化活性更高，且经实验验证氯化锂的使用能更好的减少活性位的流失。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

实施例一