[发明专利]一种焙烧态水铝钙石催化合成脂肪酸甲酯的方法

说明书

一种焙烧态水铝钙石催化合成脂肪酸甲酯的方法，以大豆油与甲醇为原料在焙烧态水铝钙石的催化作用下合成得到脂肪酸甲酯。所述水铝钙石的结构通式为：Ca²⁺_1‑xAl³⁺_x(OH)₂(CO₃^2‑)_x/2·mH₂O，其中，0.3≤x≤0.35，m为结晶水数目，1≤m≤3。所述焙烧态水铝钙石是以水铝钙石在400～800℃下焙烧2～8小时所得产物。本发明提供的方法具有以下优点：催化剂制备过程简单，价格低廉，产物的收率高，催化剂易于分离。

技术领域

本发明涉及脂肪酸甲酯的合成方法，特别涉及一种焙烧态水铝钙石催化合成脂肪酸甲酯的方法。

背景技术

脂肪酸甲酯是一种新型的绿色可再生资源，又可称为生物柴油。以生物柴油作为燃料可以直接添加到目前的柴油发动机中，而不需要对现有机器做任何改装。

目前，脂肪酸甲酯主要是通过油脂与甲醇酯交换反应制备，此工艺路线的关键技术在于高效催化剂的开发。文献报道了金属有机型化合物、金属无机型化合物和负载型金属氧化物等类型催化剂。2005年，李为民（化工学报，2005）等发现以 Mg-Al 复合氧化物为催化剂催化菜籽油和甲醇的酯交换反应，在反应温度 65℃，醇油摩尔比 6︰1，反应时间为3h，催化剂加入量为菜籽油质量的 2%的条件下，脂肪酸甲酯收率为 95.7％。2006年，Wenlei xie等（Jourmal of Molecular Catalysis A：Chemical，2006）将Mg/Al比为3的水滑石在500℃下焙烧后用于大豆油甲醇酯交换反应，醇油比15：1，催化剂用量7.5%，反应9h，脂肪酸甲酯收率为67%。2011年，邓欣等（天然产物研究与开发，2011）以尿素为沉淀剂制备了纳米 Mg-Al 水滑石，后将之在 500℃下焙烧6 h，在最优条件下，脂肪酸甲酯收率高达95.4％。2012年，郑华艳等（燃料化学学报,2012）采用共沉淀法制备了Ca/Al 复合氧化物固体碱催化剂，在反应温度 65℃，醇油摩尔比 9︰1，反应时间为 9h，催化剂加入量为菜籽油质量的 3%的条件下，脂肪酸甲酯收率为 95.9％。

然而，文献采用水滑石、水铝钙石催化合成脂肪酸甲酯时，催化剂均以可溶盐（如氯化镁、氯化钙、硫酸铝等）和碱（氢氧化钠和碳酸钠）为原料，通过共沉淀法制备，制备过程会排放大量含盐废水，造成环境污染，且其催化性能也有待于进一步提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焙烧态水铝钙石催化合成脂肪酸甲酯的方法，该方法所涉及的催化剂制备过程简单，价格低廉，易于分离，产物的收率高。

本发明提供的一种焙烧态水铝钙石催化合成脂肪酸甲酯中的方法，以大豆油与甲醇为原料在焙烧态水铝钙石的催化作用下合成得到脂肪酸甲酯，所述焙烧态水铝钙石是以水铝钙石在400～800℃下焙烧2～8小时所得产物，所述水铝钙石的结构通式为：Ca²⁺_1-xAl³⁺_x(OH)₂(CO₃^2-)_x/2·mH₂O，其中，0.3≤x≤0.35，m为结晶水数目，1≤m≤3；所述水铝钙石的制备过程包括步骤：

（1）将氢氧化钙、氢氧化铝和碳酸钠加入装有水的反应器中，其中，氢氧化钙与氢氧化铝的摩尔比为1.8～2.3：1，氢氧化铝与碳酸钠的摩尔比为1.8～2.2：1，水与氢氧化钙的质量比为10～50：1，在60～100℃下搅拌反应1～4小时；

（2）停止搅拌，在60～100℃下继续反应10～20小时，再经脱水和干燥；

（3）将步骤（2）所得固体在400～800℃下焙烧2～8小时，粉碎。

进一步的，所述甲醇与大豆油的物质的量之比为6～12：1。