CN114015511B - 一种生物柴油的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物柴油的制备方法，以甲醇和棕榈油为原料，以固体碱为催化剂，采用喷射回路反应器为反应器，并于反应过程中向喷射回路反应器内通入氮气，维持反应压力，制备得到生物柴油；甲醇和棕榈油的摩尔比为（2～13）：1，催化剂的加入量为棕榈油质量的1～4%；反应温度为60～110℃，反应压力为0.4～1.5Mpa，反应时间为20～60min。本发明采用喷射回路反应器，并以固体碱为催化剂，甲醇与棕榈油为原料，充分利用文丘里喷射反应器强大的传质效果，有效缩短了反应时间，提高了产率。
Description
技术领域
本发明属于化学品生产技术领域，具体涉及一种采用新型反应器设备——回路反应器进行生物柴油生产的工艺方法。
背景技术
生物柴油是一种以植物油或动物脂肪为主要原料,经过酯交换反应得到的脂肪酸甲酯类物质,作为绿色可再生资源,以其独特的性质成为石化柴油的理想替代品。
在生物柴油(脂肪酸甲酯)的制备过程中,由于甘油三酯脂肪酸与甲醇不能很好地互溶,反应速率很低。采用传统搅拌釜作为反应器时通常都加入互溶的醚类形成均相反应体系以加快反应速率，使用的催化剂也多为均相碱催化剂或者酸催化剂，这一工艺条件存在着工艺复杂、可再生性差、产物不易分离提纯、后处理繁琐、排污量大、容易产生三废等问题，这大大限制了其应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种生产效率高，且产物容易分离纯化的生物柴油生产工艺。
为了达到上述目的，本发明提供了一种生物柴油的制备方法，以甲醇和棕榈油为原料，以固体碱为催化剂，采用喷射回路反应器为反应器，并于反应过程中向喷射回路反应器内通入氮气，维持反应压力，制备得到生物柴油；甲醇和棕榈油的摩尔比为(2～13)：1，催化剂的加入量为棕榈油质量的1.5～4％；反应温度为60～110℃，反应压力为0.5～1.5Mpa，反应时间为20～60min。
喷射回路反应器是一种新型反应器系统，反应流体在回路中大流量循环，经文丘里喷射器(混合器)高速喷射，在工作喷嘴处形成负压，使得工艺气体被吸进喷射器形成具有大比表面积的微米级气泡，增大气液接触，可加速气液(或气液固)多相反应速度。
本发明利用喷射回路反应器中气泡在喷射混合区域(文丘里喷射器的混合段和扩散段)以及反应釜内液体中对液体进行分割剪切的作用，促进液体之间的扩散传质，对本发明生物柴油制备用甲醇-甘油三酯-固体碱催化剂-氮气形成的非均相体系起到强烈搅拌的作用，加快化学反应速度。本发明通过对生产工艺参数的摸索，获得更适合本发明生物柴油制备的工艺条件，进一步提高生产效率。
同时采用固体碱作为催化剂，替代传统工艺中的均相碱催化剂，反应完成后容易从产物中分离回用。
进一步的，喷射回路反应器包括反应釜、循环泵、热交换器和文丘里喷射器；反应釜内的物料依次通过循环泵、热交换器、文丘里喷射器后循环进入反应釜内；文丘里喷射器包括依次相连通的进口段、喷嘴、混合段和扩散段，其中进口段与喷嘴呈渐缩管状，进口段和喷嘴的外周设有渐缩式环状气室，该气室与混合段连通；气室通过气体循环管与反应釜上部设置的进气口相通；扩散段呈渐扩管状；文丘里喷射器的规格尺寸为：进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度＝38：(1.5～4)：(2～6)：(90～190)：(800～1600)，扩散段的开口角度为8～20°。
本发明通过对文丘里喷射器的规格尺寸进行改进设计，使其更加适应本发明生物柴油的制备，进一步提升反应速率，以得到更高的设备产能。
在部分实施例中，作为优选的，在反应过程中，控制文丘里喷射器喷嘴处流体线速度为90～130m/s。
在部分实施例中，作为优选的，固体碱采用KF/MgO、KF/CaO、KF/Al2O3或K2CO3/Al2O3；所述KF/MgO以MgO为载体，其上负载MgO质量60％的KF；所述KF/CaO以CaO为载体，其上负载CaO质量14％的KF；所述KF/Al2O3以Al2O3为载体，其上负载Al2O3质量15％的KF；所述K2CO3/Al2O3以Al2O3为载体，其上负载Al2O3质量20％的K2CO3。更为优选的，固体碱采用K2CO3/Al2O3。
在部分实施例中，更为优选的，甲醇与棕榈油的摩尔比为8：1，催化剂的加入量为棕榈油质量的2％；反应过程中，控制反应温度为85℃，反应压力为0.9MPa，文丘里喷射器喷嘴处流体线速度为115m/s。
文丘里喷射器的规格尺寸为：进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度＝38：3：4：140：1200，扩散段的开口角度为14°。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、本发明采用喷射回路反应器，并以固体碱为催化剂，甲醇与棕榈油为原料，充分利用文丘里喷射反应器强大的传质效果，有效缩短了反应时间，提高了产率。
2、本发明采用固体碱催化剂代替均相碱催化剂，具有容易从产物中分离、反应后催化剂容易再生以及对设备腐蚀性小等优点，最终获得的产物生物柴油易分离提纯，催化剂可回用。
附图说明
图1为本发明生物柴油制备用喷射回路反应器的结构示意图；
图2为图1中文丘里喷射器的结构示意图；
图3为本发明固体碱作为催化剂反复使用次数与生物柴油实际收率的曲线图。
图中，1-反应釜，2-文丘里喷射器，3-热交换器，4-循环泵，5-气体循环管，6-进口段，7-混合段，8-扩散段，9-喷嘴，10-气室。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
一、催化剂制备
所用试剂：
KF·2H2O(国药集团化学试剂有限公司A.R.)；
K2CO3(国药集团化学试剂有限公司A.R.)；
MgO粉末SBET＝186m2/g(国药集团化学试剂有限公司A.R)；
CaO(国药集团化学试剂有限公司A.R)；
氧化铝载体来自金陵石化烷基苯厂，直径1-2mm球形，研成粉末使用，SBET＝211m2/g。
KF/Al2O3制备工艺：取一定量氧化铝研磨成粉，分筛出100-200目粉末，加入KF·2H2 O(其中KF质量为氧化铝粉末质量15％)，并加入适量的蒸馏水搅拌均匀并静置10h，60℃下干燥24h，5℃/min升温至550℃，并恒温6h，取出在干燥器中冷却备用。
K2CO3/Al2O3制备工艺：取一定量氧化铝研磨成粉，分筛出100-200目粉末，加入氧化铝粉末质量20％的K2CO3并加入适量的蒸馏水搅拌均匀并静置10h，60℃下干燥24h，5℃/min升温至600℃，并恒温5h，取出在干燥器中冷却备用。
KF/MgO制备工艺：采用等体积浸渍法，称取一定量的KF·2H2O溶于适量的去离子水中，加入载体MgO粉末，且使得KF质量占MgO质量的60％，80℃水浴中搅拌蒸干，5℃/min升温至550℃，并恒温4h，取出在干燥器中冷却备用。
KF/CaO制备工艺：采用等体积浸渍法，称取一定量的KF·2H2O溶于适量的去离子水中，加入载体CgO粉末，且使得KF质量占CaO质量的14％，80℃水浴中搅拌蒸干，5℃/min升温至550℃，并恒温4h，取出在干燥器中冷却备用。
二、生物柴油制备用喷射回路反应器
如图1所示，本发明生物柴油生产采用喷射回路反应器进行。回路反应器包括反应釜1、文丘里喷射器2、热交换器3、循环泵4四部分。
设备工作时，循环泵4启动。反应流体在回路中大流量循环，文丘里喷射器2高速喷射，在工作喷嘴处形成负压，使得气体(工艺气体氮气)被吸进文丘里喷射器中。反应釜1的顶部一侧设有气体循环管5与进气口相连，在局部可形成气路循环。文丘里喷射器中形成具有大比表面积的微小气泡，通过对液流进行分割、搅拌，强化了气液固非均相反应物料之间的传质过程，缩短反应时间。文丘里喷射器下端位于液面以下，气液固混合物料和反应釜内物料进行冲击，起到促进分散混合的效果，促进反应进一步进行。物料从反应釜底端经循环泵3进入热交换器4，再经由反应釜1顶端进入文丘里喷射器2。热交换器4移走或提供反应过程中放出或吸收的热量，控制反应温度波动±1℃。反应过程中，采用压力调节装置控制维持反应体系一定压力。
本专利中热交换器可采用管式热交换器或板式热交换器。
结合图2，本专利中文丘里喷射器具体由渐缩管形状的进口段6、混合段7、扩散段8、喷嘴9以及气室10。如图1所示，气室1的侧面通过气体循环管5与反应釜1的顶部进气口相连，提供局部范围的气体循环空间。
实施例1
反应原料配比筛选例
将无水甲醇、氢氧化钠回流除酸处理后的棕榈油以及KF/Al2O3催化剂一并加入反应釜(5L)内；通过进气口16向反应体系中通入氮气至体系压力1MPa，开启循环泵4使釜内流体缓慢流动，放空，重复6次置换喷射回路反应器内空气。最后一次置换后保持反应体系一定压力，并升温至反应温度(升温时间约10min)后立即补充氮气至反应压力，并调节循环泵4至文丘里喷射器喷嘴处流速达到一定值，记为反应开始时间。
反应结束时，立即降低循环泵4流速并迅速降温至室温(降温时间约10min)。放空反应釜内气体，放出反应釜内产物。取部分产物并离心分层，取上层减压精馏提纯根据最终精馏所得生物柴油质量和反应原料中棕榈油的质量计算实际收率。
本实施例中改变甲醇与棕榈油的加入比例，对比生物柴油的实际收率。其余生产工艺参数为：催化剂的用量为棕榈油质量的2％，反应压力为0.9MPa，反应温度为65℃，反应时间为40min，文丘里喷射器的规格尺寸为：进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度＝38：2：3：150：1000，扩散段的开口角度为10°，反应时文丘里喷射器喷嘴处流体线速度为95m/s。取反应后混合物经离心分层，减压精馏得黄色透明液体生物柴油，根据所取产物比例计算生物柴油收率。
不同原料加入比例所获得的实际收率如下表1所示。
表1甲醇/棕榈油比例(醇油比)的筛选结果
从上表可以看出，随着醇油比的增加，实际收率逐渐提高，但当醇油比高于8:1后，收率随之下降；且当醇油比过小(2:1)或过大(13:1)时，实际收率均大大降低，因此应控制醇油摩尔比为(3-12)：1以获得较佳的收率，且最佳醇油比为8:1。
实施例2
反应温度筛选例
生物柴油的制备方法同实施例1。
本实施例中改变反应温度，对比生物柴油的实际收率。其余生产工艺参数为：醇油比为8:1(甲醇加入量770g，棕榈油加入量2700g)，催化剂的用量为棕榈油质量的2％，反应压力为0.9MPa，反应时间为40min，文丘里喷射器的规格尺寸为：进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度＝38：2：3：150：1000，扩散段的开口角度为10°，反应时文丘里喷射器喷嘴处流体线速度为95m/s。取反应后混合物经离心分层，减压精馏得黄色透明液体生物柴油，根据所取产物比例计算生物柴油收率。
不同反应温度所获得的实际收率如下表2所示。
表2反应温度的筛选结果
| 反应温度℃ | 实际收率％ |
| 50 | 56.6 |
| 65 | 82.7 |
| 75 | 84.2 |
| 85 | 88.6 |
| 95 | 83.1 |
| 105 | 79.4 |
| 120 | 70.5 |
从上表可以看出，随着反应温度的提高，实际收率也逐步提升，但当反应温度高于85℃，收率持续下降。同时当反应温度过高(120℃)或过低(50℃)时，收率明显下降。因此优选控制温度在60-110℃之间，且最佳反应温度为85℃。
实施例3
反应压力筛选例
生物柴油的制备方法同实施例1。
本实施例中改变反应压力，对比生物柴油的实际收率。其余生产工艺参数为：醇油比为8:1(甲醇加入量770g，棕榈油加入量2700g)，催化剂的用量为棕榈油质量的2％，反应温度为85℃，反应时间为40min，文丘里喷射器的规格尺寸为：进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度＝38：2：3：150：1000，扩散段的开口角度为10°，反应时文丘里喷射器喷嘴处流体线速度为95m/s。取反应后混合物经离心分层，减压精馏得黄色透明液体生物柴油，根据所取产物比例计算生物柴油收率。
不同反应压力所获得的实际收率如下表3所示。
表3反应压力的筛选结果
| 反应压力MPa | 实际收率％ |
| 0.3 | 72.8 |
| 0.5 | 78.6 |
| 0.7 | 83.5 |
| 0.9 | 88.6 |
| 1.2 | 87.4 |
| 1.4 | 82.3 |
| 1.6 | 76.5 |
从上表可以看出，随着反应压力的增加，实际收率也逐渐提升，但当反应压力大于0.9Mpa后，收率持续下降；且当反应压力过大(1.6MPa)或过小(0.3MPa)时，收率明显降低。因此优选控制压力为0.5-1.5MPa，最佳反应压力为0.9MPa。
实施例4
催化剂用量筛选例
生物柴油的制备方法同实施例1。
本实施例中改变催化剂用量，对比生物柴油的实际收率。其余生产工艺参数为：醇油比为8:1(甲醇加入量770g，棕榈油加入量2700g)，反应温度为85℃，反应时间为40min，文丘里喷射器的规格尺寸为：进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度＝38：2：3：150：1000，扩散段的开口角度为10°，反应时文丘里喷射器喷嘴处流体线速度为95m/s。取反应后混合物经离心分层，减压精馏得黄色透明液体生物柴油，根据所取产物比例计算生物柴油收率。
不同催化剂用量所获得的实际收率如下表4所示。
表4催化剂用量的筛选结果
从上表可以看出，为了获得较佳的收率，催化剂用量应控制在1.5％-4％之间，最佳催化剂用量为棕榈油质量的2％。
实施例5
反应时间筛选例
生物柴油的制备方法同实施例1。
本实施例中改变反应时间，对比生物柴油的实际收率。其余生产工艺参数为：醇油比为8:1(甲醇加入量770g，棕榈油加入量2700g)，催化剂的用量为棕榈油质量的2％，反应温度为85℃，反应压力为0.9MPa，文丘里喷射器的规格尺寸为：进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度＝38：2：3：150：1000，扩散段的开口角度为10°，反应时文丘里喷射器喷嘴处流体线速度为95m/s。取反应后混合物经离心分层，减压精馏得黄色透明液体生物柴油，根据所取产物比例计算生物柴油收率。
不同反应时间所获得的实际收率如下表5所示。
表5反应时间的筛选结果
| 反应时间min | 实际收率％ |
| 10 | 61.6 |
| 20 | 75.4 |
| 40 | 88.6 |
| 60 | 86.9 |
| 80 | 84.8 |
从上表可以看出，控制反应时间在20-80min之间能够获得较佳的收率，最佳反应时间为40min。
实施例6
生物柴油的制备方法同实施例1。
本实施例中，甲醇与棕榈油的摩尔比为3：1(甲醇预加料量为290g，棕榈油预加料量为2700g)，催化剂采用KF/Al2O3，预加料量为棕榈油质量的2％(54g)，反应压力为0.8MPa，反应温度为70℃，反应时间为55min。文丘里喷射器的规格尺寸为：进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度＝38:2.5:3.5:140:1300，扩散段的开口角度为15°，反应时文丘里喷射器喷嘴处流体线速度为110m/s。取反应后混合物经离心分层，减压精馏得黄色透明液体生物柴油，根据所取产物比例计算生物柴油收率为91.5％。
实施例7
生物柴油的制备方法同实施例1。
本实施例中，甲醇与棕榈油的摩尔比为5：1(甲醇预加料量为480g，棕榈油预加料量为2700g)，催化剂采用KF/Al2O3，预加料量为棕榈油质量的1.5％(40.5g)，反应压力为0.6MPa，反应温度为65℃，反应时间为50min。文丘里喷射器的规格尺寸为：进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度＝38:2:3:150:1000，扩散段的开口角度为11°，反应时文丘里喷射器喷嘴处流体线速度为125m/s。取反应后混合物经离心分层，减压精馏得黄色透明液体生物柴油，根据所取产物比例计算生物柴油收率为90.4％。
实施例8
生物柴油的制备方法同实施例1。
本实施例中，甲醇与棕榈油的摩尔比为8：1(甲醇预加料量为770g，棕榈油预加料量为2700g)，催化剂采用K2CO3/Al2O3，预加料量为棕榈油质量的2％(54g)，反应压力为0.9MPa，反应温度为85℃，反应时间为40min。文丘里喷射器的规格尺寸为：进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度＝38：3：4：140：1200，扩散段的开口角度为14°，反应时文丘里喷射器喷嘴处流体线速度为115m/s。取反应后混合物经离心分层，减压精馏得黄色透明液体生物柴油，根据所取产物比例计算生物柴油收率为98.6％。
实施例9
生物柴油的制备方法同实施例1。
本实施例中，甲醇与棕榈油的摩尔比为6：1(甲醇预加料量为580g，棕榈油预加料量为2700g)，催化剂采用KF/MgO，预加料量为棕榈油质量的2.5％(67.5g)，反应压力为1MPa，反应温度为75℃，反应时间为45min。文丘里喷射器的规格尺寸为：进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度＝38:3:4:170:1400，扩散段的开口角度为18°，反应时文丘里喷射器喷嘴处流体线速度为105m/s。取反应后混合物经离心分层，减压精馏得黄色透明液体生物柴油，根据所取产物比例计算生物柴油收率为95.5％。
实施例10
生物柴油的制备方法同实施例1。
本实施例中，甲醇与棕榈油的摩尔比为8：1(甲醇预加料量为770g，棕榈油预加料量为2700g)，催化剂采用KF/CaO，预加料量为棕榈油质量的3％(81g)，反应压力为1.1MPa，反应温度为90℃，反应时间为35min。文丘里喷射器的规格尺寸为：进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度＝38:3.5:5:160:1500，扩散段的开口角度为15°，反应时文丘里喷射器喷嘴处流体线速度为120m/s。取反应后混合物经离心分层，减压精馏得黄色透明液体生物柴油，根据所取产物比例计算生物柴油收率为92.1％。
实施例11
生物柴油的制备方法同实施例1。
本实施例中，甲醇与棕榈油的摩尔比为10：1(甲醇预加料量为853g，棕榈油预加料量为2400g)，催化剂采用K2CO3/Al2O3，预加料量为棕榈油质量的3.5％(84g)，反应压力为1.2MPa，反应温度为95℃，反应时间为30min。文丘里喷射器的规格尺寸为：进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度＝38:3:4:105:1100，扩散段的开口角度为10°，反应时文丘里喷射器喷嘴处流体线速度为123m/s。取反应后混合物经离心分层，减压精馏得黄色透明液体生物柴油，根据所取产物比例计算生物柴油收率为89.8％。
实施例12
生物柴油的制备方法同实施例1。
本实施例中，甲醇与棕榈油的摩尔比为12：1(甲醇预加料量为1024g，棕榈油预加料量为2400g)，催化剂采用KF/Al2O3，预加料量为棕榈油质量的2.8％(67.2g)，反应压力为1.4MPa，反应温度为100℃，反应时间为25min。文丘里喷射器的规格尺寸为：进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度＝38:2:3.5:180:1150，扩散段的开口角度为12°，反应时文丘里喷射器喷嘴处流体线速度为128m/s。取反应后混合物经离心分层，减压精馏得黄色透明液体生物柴油，根据所取产物比例计算生物柴油收率为90.2％。
实施例13
取实施例8反应结束后的产物，进行经离心、过滤、甲醇洗涤、600℃焙烧2h后的催化剂粉末。反复用于生物柴油的制备。反复使用次数与获得的产物中生物柴油实际收率曲线图如图3所示。
从图3中可以看出，经回收再生的催化剂依旧保持很好的活性，获得较高的生物柴油收率。
对比例1
生物柴油的制备方法同实施例1。
其余生产工艺参数为：醇油比为8:1(甲醇加入量770g，棕榈油加入量2700g)，催化剂采用K2CO3/Al2O3，催化剂的用量为棕榈油质量的2％，反应温度为85℃，反应压力为0.9MPa，反应时间为40min，文丘里喷射器的规格尺寸为：进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度＝38:2:3:150:750，扩散段的开口角度为22°，反应时文丘里喷射器喷嘴处流体线速度为95m/s。取反应后混合物经离心分层，减压精馏得黄色透明液体生物柴油，根据所取产物比例计算生物柴油收率为65.5％。
对比例2
生物柴油的制备方法同实施例1。
其余生产工艺参数为：醇油比为8:1(甲醇加入量770g，棕榈油加入量2700g)，催化剂采用KF/Al2O3，催化剂的用量为棕榈油质量的2％，反应温度为85℃，反应压力为0.9MPa，反应时间为40min，文丘里喷射器的规格尺寸为：进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度＝38:3.5:5:160:1700，扩散段的开口角度为25°，反应时文丘里喷射器喷嘴处流体线速度为95m/s。取反应后混合物经离心分层，减压精馏得黄色透明液体生物柴油，根据所取产物比例计算生物柴油收率为70.4％。
对比例3
向2L的高压釜中依此加入除酸后棕榈油1200g、无水甲醇340g，KF/Al2O3催化剂粉末54g，充压氮气1MPa，置换3次，开启搅拌与升温，调节转速质750转/min，升温至85℃，通过压力调节器维持反应压力1MPa，记为反应开始，反应时间5h。
取反应后混合物经离心分层，减压精馏得黄色透明液体生物柴油，根据所取产物比例计算生物柴油收率为35.2％。
Claims (5)
1.一种生物柴油的制备方法，其特征在于，所述制备方法以甲醇和棕榈油为原料，以固体碱为催化剂，采用喷射回路反应器为反应器，并于反应过程中向喷射回路反应器内通入氮气，维持反应压力，制备得到生物柴油；所述甲醇和棕榈油的摩尔比为（2～13）：1，催化剂的加入量为棕榈油质量的1.5～4%；所述反应温度为60～110℃，反应压力为0.5～1.5Mpa，反应时间为20～60min;所述喷射回路反应器包括反应釜、循环泵、热交换器和文丘里喷射器；反应釜内的物料依次通过循环泵、热交换器、文丘里喷射器后循环进入反应釜内；所述文丘里喷射器包括依次相连通的进口段、喷嘴、混合段和扩散段，其中进口段与喷嘴呈渐缩管状，进口段和喷嘴的外周设有渐缩式环状气室，该气室与混合段连通；所述气室通过气体循环管与反应釜上部设置的进气口相通；所述扩散段呈渐扩管状；所述文丘里喷射器的规格尺寸为：进口段开口内径：喷嘴内径：气室收口内径：混合段长度：扩散段长度= 38：3：4：140：1200，扩散段的开口角度为14°。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，反应过程中，控制文丘里喷射器喷嘴处流体线速度为90～130m/s。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述固体碱采用KF/MgO、KF/CaO、KF/Al2O3或K2CO3/ Al2O3；所述KF/MgO以MgO为载体，其上负载MgO质量60%的KF；所述KF/CaO以CaO为载体，其上负载CaO质量14%的KF；所述KF/Al2O3以Al2O3为载体，其上负载Al2O3质量15%的KF；所述K2CO3/ Al2O3以Al2O3为载体，其上负载Al2O3质量20%的K2CO3。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述固体碱采用K2CO3/ Al2O3；所述K2CO3/ Al2O3以Al2O3为载体，其上负载Al2O3质量20%的K2CO3。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述甲醇与棕榈油的摩尔比为8：1，催化剂的加入量为棕榈油质量的2%；反应过程中，控制反应温度为85℃，反应压力为0.9MPa，文丘里喷射器喷嘴处流体线速度为115m/s。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1664072A (zh) * | 2005-02-25 | 2005-09-07 | 江苏工业学院 | 采用固体碱法制备生物柴油的方法 |
| CN113372192A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-09-10 | 江苏诺盟氢能技术有限公司 | 一种低碳醇钠的合成方法 |
Family Cites Families (6)
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|---|---|---|---|---|
| US20090223118A1 (en) * | 2005-12-02 | 2009-09-10 | Acqua International Group Inc | Method and Apparatus for Manufacturing and Purifying Bio-Diesel |
| TW200906774A (en) * | 2007-04-23 | 2009-02-16 | Shell Int Research | Process for the preparation of an 1,2-alkylene diol and a dialkylcarbonate |
| US9000244B2 (en) * | 2010-12-17 | 2015-04-07 | Arisdyne Systems, Inc. | Process for production of biodiesel |
| US9540590B2 (en) * | 2013-05-29 | 2017-01-10 | Polyvalor, Limited Partnership | Process and system for producing a fatty acid alkyl ester |
| CN110052293B (zh) * | 2019-05-24 | 2021-10-15 | 山东建筑大学 | 一种生物柴油磁性固体碱催化剂及其制备方法和应用 |
| CN112827461A (zh) * | 2021-03-05 | 2021-05-25 | 江苏诺盟化工有限公司 | 一种用于制备苯甲醛的反应设备及苯甲醛的制备方法 |
-
2021
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1664072A (zh) * | 2005-02-25 | 2005-09-07 | 江苏工业学院 | 采用固体碱法制备生物柴油的方法 |
| CN113372192A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-09-10 | 江苏诺盟氢能技术有限公司 | 一种低碳醇钠的合成方法 |
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