[发明专利]一种生物柴油专用的磺化沥青固体酸催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术，具体涉及一种生物柴油专用的磺化沥青固体酸催化剂的制备方法。

背景技术

随着矿物燃料的广泛应用，由此造成的能源紧缺及环境污染问题日趋严重，世界各国的能源研究人员从环境保护和资源战略的角度出发，积极探索发展替代燃料及可再生能源。生物柴油是由各种动、植物油脂等可再生原料制取加工而成，是一种含氧清洁燃料，是优质的石化柴油代用品，属环境友好型绿色燃料。因此，大力发展生物柴油产业具有深远的经济效益与社会效益。

目前生物柴油主要是用化学法生产，即酯交换法。传统的酯交换工艺是以液体酸或碱为催化剂的均相工艺，催化剂通常为NaOH、KOH或浓硫酸。如采用碱性催化剂，原料油中的游离脂肪酸对碱性催化剂的活性有很大的损害，而酸性催化剂腐蚀性强，故对设备的要求很高，而且反应结束后，甲醇和副产物甘油很难分离，后处理过程繁杂，使成本上升。另外，采用酸、碱作为催化剂，在后处理过程中会排放出大量污水，对环境造成严重的污染。因此，如何找到一种合适的催化剂，既降低成本，简化工艺流程，又可达到环保的目的已成为人们关注的焦点。固体催化剂是一种理想的选择，它可以很好地解决液体催化剂带来的分离过程，避免废水排放，而且还具有反应活性高、可以重复利用等优点。已经报道的固体催化剂有固体酸催化剂（如分子筛、离子交换树脂、金属磷酸盐、硫酸锡、氧化锆及钨酸锆等）、负载酶催化剂（如脂肪酶等）、固体碱催化剂（如负载有机碱、负载碱金属氢氧化物等）。这些固体催化剂虽然催化效果不错，但普遍存在着制备工艺繁杂、成本高、容易失活、对油脂原料有着严格的预处理要求等缺点。为解决现有固体催化剂存在的不足，本发明提供一种新型固体酸催化剂及其制备方法，该催化剂不仅可以克服以上这些缺点，且对生物柴油的生产具有更加高效的催化活性。

沥青是煤和石油加工过程的一种产品，在常温下是黑色或黑褐色粘稠状液体、半固体或固体，其主要成分是酚类化合物、萘、蒽、吡啶等有机物，主要应用于涂料、塑料、橡胶等工业以及铺筑路面等。本发明是通过磺化反应，在沥青主要成分的苯环结构上引入磺酸基，再经过碳化制得高活性固体酸催化剂。该催化剂不仅制备工艺简单、价格低廉，而且对生物柴油的制备具有高效的催化活性，使生物柴油的生产工艺简化、成本大大降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物柴油专用的磺化沥青固体酸催化剂的制备方法。该催化剂可应用于生物柴油的生产，可使生物柴油的生产工艺简化、成本降低。

为实现上述目的采用的技术方案是：

将沥青和浓硫酸按2:1～30的重量比加入到反应器中，搅拌均匀后缓慢升温至50℃～95℃之间的任一磺化温度，在搅拌下保持原温度3小时～6小时后得磺化产物。将磺化产物用饱和氯化钠溶液洗涤至无硫酸根离子存在为止，将其置于钼丝炉中，在氮气保护下，程序升温至300℃～450℃之间的任一温度，煅烧2小时～5小时后，得黑色固体，将其洗净、烘干即得一种生物柴油专用的磺化沥青固体酸催化剂的制备方法。

本发明的优点是：

⑴催化剂的制备工艺简单、原料来源丰富、成本低。⑵本发明研制的催化剂对生物柴油的制备具有很高的催化活性，而且使生物柴油的生产工艺简化、成本降低，且生产过程无污染物排放，具有环境友好性。⑶该催化剂对原料没有特殊要求，对各种动植物油脂、酸化油、地沟油等油料都具有普遍适用性，原料无需进行严格预处理。

⑷该催化剂可通过回收、活化，重复利用。

具体实施方式

实施例1

称取20g沥青加入反应器中，在搅拌下缓慢加入100g的浓硫酸，搅拌均匀后逐渐升温至80℃，在此温度下搅拌保温4小时后，将磺化产物用饱和氯化钠溶液洗涤至无硫酸根离子存在为止，将其置于钼丝炉中，在氮气保护下，程序升温至300℃，在此温度下煅烧4.5小时后得黑色固体，利用蒸馏水将其洗净、烘干得到磺化沥青固体酸催化剂。

实施例2

称取20g沥青加入反应器中，在搅拌下缓慢加入200g的浓硫酸，搅拌均匀后逐渐升温至70℃，在此温度下搅拌保温5小时后，将磺化产物用饱和氯化钠溶液洗涤至无硫酸根离子存在为止，将其置于钼丝炉中，在氮气保护下，程序升温至350℃，在此温度下煅烧3.5小时后得黑色固体，利用蒸馏水将其洗净、烘干得到磺化沥青固体酸催化剂。

实施例3