用于生物柴油植物固體堿催化劑的制備及其使用方法
【專利說明】
[0001]一、
技術領域
本發(fā)明涉及綠色、可再生能源技術領域，具體是指一種用于催化脂肪酸甘油酯與甲醇進行酯交換反應合成生物柴油的高效、廉價植物固體堿催化劑、制備方法及其用途。
[0002]二、
【背景技術】
目前，生物柴油制備方法主要有直接混合法、微乳化法、高溫裂解法和酯交換法。乳化法是將動植物油、溶劑、和微乳化劑混合，制成較原動植物油黏度低的微乳狀液體的方法。該方法制備的生物柴油雖能降低植物油的黏度，但十六烷值不高，燃燒中積碳及潤滑油污染等問題難以解決。直接混合法是將植物與礦物有直接混合進行燃燒的方法，該型燃料的黏度過高而被淘汰。高溫裂解法過程簡單，沒有污染物產生，缺點是在高溫下進行，需催化劑，裂解設備昂貴，反應程度難以控制，產量也不高。
[0003]工業(yè)上生產生物柴油主要采用酯交換法。酯交換法是將動植物油與各種短鏈醇在催化劑作用下發(fā)生酯交換反應得到分子量小的脂肪酸酯和甘油。這些分子量小的脂肪酸酯由于黏度低，可以直接作為柴油機燃料。目前用于制備生物柴油的酯交換法大體可分為均相催化酯交換法、酶催化酯法、超臨界酯交換法和非均相催化酯交換法。
[0004]均相催化法是目前最常用的方法，采用的催化劑一般為氫氧化鈉或氫氧化鉀，優(yōu)點是對反應條件要求不高，反應效率較好。但缺點是容易發(fā)生皂化副反應，反應產物難以分離，催化劑不能重復使用，特別是在精致過程中要需要水洗，從‘而產生較多污水，對環(huán)境污染大。酶催化和超臨界合成法對反應條件要求高，成本大，目前還與實際生產應用存在很大距離。非均相催化酯交換法實際上就是采用固體催化劑的方法，采用固體催化劑的最主要優(yōu)點是，催化分離容易，后處理簡單，對環(huán)境污染小。
[0005]用于生物柴油合成的固體催化劑主要分為固體酸和固體堿兩大類，固體酸類催化劑一般對采用低碳醇與脂肪酸合成生物柴油的的催化效果比較好，但對于采用低碳醇與脂肪酸甘油酯合成生物柴油的催化效果比較差。由于動植物油的最主要成分為脂肪酸甘油酯，只有廢棄的動植物油中才含有部分游離脂肪酸，因此固體酸類催化劑一般只用在利用廢棄動植物油作為制備生物柴油原料時的前處理上。而固體堿類催化劑對催化低碳醇與脂肪酸甘油酯合成生物柴油的效果較好，因此固體堿類催化劑是目前開發(fā)的重點。
[0006]目前，固體堿類催化劑的種類已經比較多，如負載型催化劑、強堿性陰離子交換樹脂、各種不溶于低碳醇的金屬氧化物或氫氧化物等等。但是這些催化劑存在要么價格較高，制備工藝復雜，要么催化效果不佳等問題。
[0007]直接采用碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣作為生物柴油合成的堿性固體催化劑報道已經較多，優(yōu)點是制備催化劑的原料來源豐富，價格低廉，但最重要的問題是在常壓下催化效果過差，為了提高生物柴油的轉化率，就需要采用延長反應時間或采用高溫、高壓等反應條件(特許2001-271090、特許公開2004-35873)，因此實用性比較差。
[0008]三、

【發(fā)明內容】

本發(fā)明目的是提供一種利用甲醇和動植物油合成生物柴油的制作工藝簡單，原料為中草藥有效成分提取后的廢棄植物固體殘渣，價格低廉，催化效果好的植物固體堿催化劑制備方法。
[0009]本發(fā)明的目的還提供一種利用甲醇和動植物油合成生物柴油的植物固體堿催化劑使用方法。
[0010]本發(fā)明的植物固體堿催化劑利用金銀花等植物中草藥有效成分提取后的廢棄固體殘渣為原料，加入一定量成分的物質A反應制備生物柴油催化劑。具體工藝步驟是:
(1)攪拌:取廢棄植物中草藥固體殘渣重量100份，加入100份重量的物質A攪拌均勻；
(2)粉碎:倒入粉碎機粉碎；
(3)攪拌:將粉碎料倒出再加入100份至200份重量物質A攪拌均勻；
(4)冷卻:將攪拌均勻的混合料靜置冷卻，即制得生物柴油催化劑。
[0011]一種用于生物柴油合成的植物固體堿催化劑的使用方法，它是將100.0克動植物油、3.0克植物固體堿催化劑和30.0毫升甲醇混合液放入容器中，通過機械攪拌電熱套加熱回流，反應1.0-2.0小時后，停止攪拌和加熱，將反應液過濾除去催化劑，然后到入分液漏斗中，靜置，分為上下兩層，將上層水浴蒸餾除去甲醇后即得生物柴油。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:1、采用本方法制備的植物固體堿催化劑催化效率高，常壓下反應時間短。2、制備催化劑的工藝路線特別簡單，原料豐富且價格低廉，催化劑的生產成本低。3、催化劑制備使用金銀花等植物中草藥有效成分提取企業(yè)廢棄的固體殘渣為主要原料，且催化劑使用后可以作為生態(tài)有機肥料，是一種綠色環(huán)保新工藝技術。
[0013]四、
【具體實施方式】
下述結合實施例對本發(fā)明進一步詳細描述，但是不能限制本發(fā)明的內容。
[0014]實施例1:
稱取金銀花等植物中草藥提取有效成分后廢棄的固體殘渣70克，倒入500毫升燒杯中，加入70克堿性物質A攪拌均勻，轉入粉碎機粉碎，然后再倒入500毫升燒杯中，加入35克堿性物質A攪拌均勻，靜置冷卻制得催化劑。
[0015]將100.0克大豆油，3.0克上述催化劑和30.0毫升甲醇混合液放入三頸磨口燒瓶中，機械攪拌電熱套加熱回流，反應1.0小時后，停止攪拌和加熱。將反應液過濾除去催化劑，然后到入分液漏斗中，靜置，分為上下兩層。將上層水浴蒸餾除去甲醇后，測得轉化率為
95.1%。
[0016]實施例2:
稱取金銀花等植物中草藥提取有效成分后廢棄的固體殘渣70克，倒入500毫升燒杯中，加入70克堿性物質A攪拌均勻，轉入粉碎機粉碎，然后再倒入500毫升燒杯中，加入70克堿性物質A攪拌均勻，靜置冷卻制得催化劑。
[0017]將100.0克大豆油，3.0克上述催化劑和30.0毫升甲醇混合液放入三頸磨口燒瓶中，機械攪拌電熱套加熱回流，反應1.0小時后，停止攪拌和加熱。將反應液過濾除去催化劑，然后到入分液漏斗中，靜置，分為上下兩層。將上層水浴蒸餾除去甲醇后，測得轉化率為
9