[发明专利]一种生物质灰固体碱催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种生物质灰固体碱催化剂及其制备方法与应用，制备方法为：将生物质灰升温至不低于750℃进行煅烧，将煅烧后的生物质灰与锶盐混合，再加入沉淀剂使锶离子沉淀获得前驱体，将前驱体加热至不低于800℃进行活化，获得生物质灰固体碱催化剂；所述生物质灰为燃烧生物质发电的低温过热器中层灰。本发明的提供的生物质灰固体碱催化剂的催化活性高、催化稳定性好。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，涉及一种生物质灰固体碱催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

石油资源的逐渐枯竭和石油燃烧造成的环境污染，促使人们开发可替代石油的可再生绿色资源。生物柴油由于具有良好的环保性能、燃烧性能及润滑性能，近年来受到广泛关注。目前，工业上生产生物柴油主要使用均相碱催化剂催化动植物油脂与短链醇进行酯交换方法。该方法反应速率快、催化效率高，但存在产物难以分离、腐蚀设备和产生大量废水等问题。与均相催化剂相比，固体催化剂具有易回收和可重复使用的优势。尽管已开发出多种固体催化剂，如分子筛类、水滑石类、固体杂多酸等，但这些催化剂通常成本较高。针对这一问题，有必要从催化剂原料入手，开发一种活性高且成本低廉的固体催化剂。

采用废弃物作为催化剂原料是降低催化剂成本的重要途径。现有专利CN105344344A 以蛋壳为原料经钠盐改性制备固体碱催化剂，由于蛋壳具有丰富的钙基成分，因此催化剂具有良好的催化制备生物柴油活性。现有专利CN 106799220A以向日葵杆灰为原料制备钾基固体碱催化剂，生产工艺简单，催化活性高，但催化剂重复使用性有待提高。我国每年都会产生大量的生物质废弃物，生物质燃烧发电是处理生物质废弃物的有效办法。然而，生物质燃烧发电所得到的草木灰尚未得到有效利用。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种生物质灰固体碱催化剂及其制备方法与应用，本发明的提供的生物质灰固体碱催化剂的催化活性高、催化稳定性好。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种生物质灰固体碱催化剂的制备方法，将生物质灰升温至不低于750℃进行煅烧，将煅烧后的生物质灰与锶盐混合，再加入沉淀剂使锶离子沉淀获得前驱体，将前驱体加热至不低于800℃进行活化，获得生物质灰固体碱催化剂；所述生物质灰为燃烧生物质发电的低温过热器中层灰。

燃烧生物质发电产生的生物质灰中的钙元素含量在6.0wt.％到20.7wt.％之间波动，燃烧发电的工艺中存在高温过热器和低温过热器，生物质燃烧后产生的生物灰在经过高温过热器和低温过热器时会在其壁上沉积，生物灰在壁沉积分为三层，内层为过热器壁表面腐蚀后与生物灰的结合物，该层灰由于壁表面腐蚀与过热器壁结合紧密，又可称为壁内灰；中层灰为过热器壁面的灰，而外层灰为中层灰表面的浮灰，经过本发明的发明人研究发现，低温过热器的中层灰中钙含量最高，经过上述方法经过锶改性后获得的生物质灰固体碱催化剂具有催化活性高、稳定性好等优点。

另一方面，一种生物质灰固体碱催化剂，由上述制备方法获得。

第三方面，一种上述生物质灰固体碱催化剂在催化酯交换反应中的应用。

第四方面，一种上述生物质灰固体碱催化剂在催化合成生物柴油中的应用。

第五方面，一种生物柴油的合成方法，采用上述生物质灰固体碱催化剂催化棕榈油与甲醇进行酯交换反应。

本发明的有益效果为：

1.本发明制备的催化剂的原料来源广泛，成本低廉。我国生物质资源丰富，使用生物质灰为催化剂原料，可以变废为宝，达到降低催化剂成本的目的。