固體堿催化劑、其制備方法及應(yīng)用其的生質(zhì)柴油制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造生質(zhì)柴油的固體堿催化劑及其制備方法，所述制備方法至少包含以下步驟：提供一固體廢料做為硅源、將固體廢料與一固體鋰源混合研磨成一粉體以及熱處理粉體以獲得固體堿催化劑。本發(fā)明還涉及應(yīng)用該固體堿催化劑的生質(zhì)柴油制造方法。
【專利說明】固體堿催化劑、其制備方法及應(yīng)用其的生質(zhì)柴油制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明是有關(guān)于一種固體堿催化劑，且特別是有關(guān)于一種用于制造生質(zhì)柴油的固體堿催化劑。
【背景技術(shù)】
[0002]石化燃料是目前世界上所使用的能源大宗，然而石化燃料有著無法重復(fù)使用、造成空氣污染、儲存量少、開采不易、價(jià)格不穩(wěn)等眾多問題。相較之下，生質(zhì)柴油具有生物可分解、無毒、燃燒后的氣體污染性低、儲存安全等特性，被視為是既經(jīng)濟(jì)又具潛力的能源替代
方案之一。
[0003]生質(zhì)柴油的制造方式主要分為化學(xué)催化和生物催化，其中化學(xué)堿催化因具有高轉(zhuǎn)酯率、反應(yīng)時間短等優(yōu)點(diǎn)，是目前使用較廣的技術(shù)。而用于化學(xué)堿催化的催化劑包括液體類及固體類，當(dāng)中固體堿催化劑因具有易分離、可回收等特點(diǎn)，較受業(yè)界歡迎。
[0004]另一方面，隨著全球的經(jīng)濟(jì)開發(fā)、都市化與公共建設(shè)的推動，各種事業(yè)發(fā)展所衍生出來的廢棄物，除了可能占用大量的土地外，也須耗費(fèi)巨額的清運(yùn)或處理費(fèi)用，不但造成了環(huán)境負(fù)荷也相對地影響環(huán)境質(zhì)量。
[0005]有鑒于此，若能有效地利用各種事業(yè)廢棄物制備生質(zhì)柴油制造過程中所需的固體堿催化劑，不但能減輕廢棄物處理的負(fù)擔(dān)，又能降低購買固體堿催化劑的成本，同時又有助
于提供能量來源，可謂一舉數(shù)得。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明的一個方面的一實(shí)施方式是提供一種用于制造生質(zhì)柴油的固體堿催化劑的制備方法。藉此可以廢棄物制備固體堿催化劑供生質(zhì)柴油制造所用，一方面為廢棄物尋得再利用的出口并減輕廢棄物處理的負(fù)擔(dān)，一方面降低生質(zhì)柴油的制造成本。
[0007]其次，本發(fā)明的一個方面的另一實(shí)施方式是提供一種生質(zhì)柴油的制造方法，其使用了上述制備方法所制得的固體堿催化劑，由于固體堿催化劑是以廢棄物制備而得，可節(jié)省生質(zhì)柴油制造的成本。
[0008]再者，本發(fā)明的另一方面的一實(shí)施方式是提供一種用于制造生質(zhì)柴油的固體堿催化劑，其是利用上述的固體堿催化劑的制備方法所制得。
[0009]依據(jù)本發(fā)明的一個方面的一實(shí)施方式，提出一種用于制造生質(zhì)柴油的固體堿催化劑的制備方法，其包含:步驟(A)提供一固體廢料做為硅源；步驟(B)將固體廢料與一固體鋰源混合研磨成一粉體；以及，步驟(C)熱處理粉體以獲得固體堿催化劑。
[0010]依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，固體廢料可以是垃圾焚化爐灰渣、火力發(fā)電廠飛灰、煉鋼廠爐洛、廢玻璃、建筑廢棄混凝土塊或前述廢料任意混合的混合物。
[0011]依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，固體廢料可以是一植物燃燒后的灰份，且植物可以是稻殼、稻桿、花生殼、椰子殼或前述植物任意混合的混合物。
[0012]依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，固體鋰源可以是硝酸鋰、碳酸鋰、氫氧化鋰、鋰輝石、鋰云母或透鋰長石，且固體廢料與固體鋰源可以是以重量比為1:0.5至1:2.5進(jìn)行混合研磨。熱處理可以是在空氣中進(jìn)行鍛燒，而鍛燒溫度可以是150°C至1100°C，鍛燒時間可以是2小時至4小時。此外，固體堿催化劑的成份可以包括硅酸鋰。
[0013]依據(jù)本發(fā)明的一個方面的另一實(shí)施方式，提出一種制造生質(zhì)柴油的制備方法，其包含:步驟(I)將油脂與醇類混合并加熱回流，且添加前述制備方法所制得的固體堿催化劑以進(jìn)行一轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)；步驟(II)使轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)的生成物分離，并取出一酯液；以及，步驟
(III)真空蒸餾酯液以去除酯液中的殘留甲醇與殘留水份，以獲得生質(zhì)柴油。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明以廢棄物制備的固體堿催化劑供生質(zhì)柴油制造所用，能有效地利用各種事業(yè)廢棄物來制備生質(zhì)柴油制造過程中所需的固體堿催化劑，不但能減輕廢棄物處理的負(fù)擔(dān)，又能降低購買固體堿催化劑的成本，同時又有助于提供能量來源，可謂一舉數(shù)得。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，所附附圖的說明如下:
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例8的固體堿催化劑的掃描式電子顯微鏡照片；
[0017]圖2為本發(fā)明實(shí)施例8的固體堿催化劑的XRD圖譜；
[0018]圖3為本發(fā)明實(shí)施例8的固體堿催化劑的FTIR圖譜；
[0019]圖4為本發(fā)明實(shí)施例8的固體堿催化劑應(yīng)用在不同油醇摩爾比下的轉(zhuǎn)酯率變化；
[0020]圖5為本發(fā)明實(shí)施例8的固體堿催化劑應(yīng)用在不同催化劑用量下的轉(zhuǎn)酯率變化；
[0021]圖6為本發(fā)明實(shí)施例8的固體堿催化劑應(yīng)用在不同反應(yīng)溫度下的轉(zhuǎn)酯率變化；
[0022]圖7為本發(fā)明實(shí)施例8的固體堿催化劑應(yīng)用在不同反應(yīng)時間下的轉(zhuǎn)酯率變化。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明的目的在于以各種事業(yè)廢棄物制備用于制造生質(zhì)柴油的固體堿催化劑，以下將說明本發(fā)明制備固體堿催化劑的較佳實(shí)施例。
[0024]實(shí)施例1
[0025]分別取北投垃圾焚化爐的垃圾焚化爐灰渣1.15g以及市售試藥級的碳酸鋰(Li2CO3 ；Osaka, Japan)1.23g，將兩者混合研磨成均勻粉體后，于900°C的空氣環(huán)境下鍛燒4小時，即獲得一含有偏娃酸鋰(lithium metasilicate, Li2SiO3)等成份的固體堿催化劑。
[0026]實(shí)施例2
[0027]分別取云林農(nóng)田的稻殼灰1.0Og以及市售試藥級的氫氧化鋰(LiOH.H2O ；Osaka, Japan)l.23g，將兩者混合研磨成均勻粉體后，于900°C的空氣環(huán)境下鍛燒4小時，即獲得一含有偏硅酸鋰等成份的固體堿催化劑。
[0028]實(shí)施例3
[0029]分別取臺中火力發(fā)電廠的煤炭燃燒后的飛灰1.20g以及市售試藥級的碳酸鋰
2.50g (Osaka, Japan)，將兩者混合研磨成均勻粉體后，于900°C的空氣環(huán)境下鍛燒4小時，即獲得一含有正娃酸鋰(lithium orthosilicate, Li4SiO4)等成份的固體堿催化劑。
[0030]實(shí)施例4[0031]分別取中鋼煉鋼廠的爐渣2.80g以及市售試藥級的碳酸鋰2.50g(Osaka, Japan),將兩者混合研磨成均勻粉體后，于900°C的空氣環(huán)境下鍛燒4小時，即獲得一含有偏硅酸鋰、鐵酸鋰與硅酸鈣等成份的固體堿催化劑。
[0032]實(shí)施例5
[0033]分別取實(shí)驗(yàn)室廢玻璃器皿的廢玻璃4.0Og以及市售鋰輝石(華興化工，Taiwan)
2.20g，將兩者混合研磨成均勻粉體后，于900°C的空氣環(huán)境下鍛燒4小時，即獲得一含有偏硅酸鋰、硅酸鈉與鋁鋰硅酸鈣等成份的固體堿催化劑。
[0034]實(shí)施例6
[0035]分別取實(shí)驗(yàn)室廢玻璃器皿的廢玻璃3.80g以及市售試藥級的硝酸鋰(LiNO3 ；Katayama, Japan) 2.30g,將兩者混合研磨成均勻粉體后，于900°C的空氣環(huán)境下鍛燒4小時，即獲得一含有偏娃酸鋰、娃酸鈉與鋰娃酸鈣等成份的固體堿催化劑。
[0036]實(shí)施例7
[0037]分別取臺中建筑工地的廢棄混凝土塊粉末3.60g以及市售試藥級的氫氧化鋰
3.50g (Osaka, Japan)，將兩者混合研磨成均勻粉體后，于900°C的空氣環(huán)境下鍛燒4小時，即獲得一含有正硅酸鋰、偏硅酸鋰與鋰硅酸鈣等成份的固體堿催化劑。其中廢棄混凝土塊經(jīng)事先磨粉處理。
[0038]實(shí)施例8
[0039]分別取云林農(nóng)田的稻殼灰1.0Og以及市售試藥級的碳酸鋰1.23g(Osaka, Japan),將兩者混合研磨成均勻粉體后，于`900°C的空氣環(huán)境下鍛燒4小時，即獲得一含有偏硅酸鋰等成份的固體堿催化劑。
[0040]表1為本發(fā)明各實(shí)施例的固體廢料與固體鋰源的配比以及制得的固體堿催化劑的堿性強(qiáng)度。一般而言，堿性強(qiáng)度愈強(qiáng)，應(yīng)用于生質(zhì)柴油制造時的轉(zhuǎn)酯率愈高。
[0041]表1、
[0042]
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造生質(zhì)柴油的固體堿催化劑的制備方法，包含下列步驟: (A)提供一固體廢料做為硅源； (B)將所述固體廢料與一固體鋰源混合研磨成一粉體；以及 (C)熱處理所述粉體以獲得固體堿催化劑。
2.如權(quán)利要求1的制備方法，其中所述固體廢料是一植物燃燒后的灰份，且所述植物是選自于由稻殼、稻桿、花生殼及椰子殼所組成的群。
3.如權(quán)利要求1的制備方法，其中所述固體廢料是選自于由垃圾焚化爐灰渣、火力發(fā)電廠飛灰、煉鋼廠爐渣、廢玻璃及建筑廢棄混凝土塊所組成的群。
4.如權(quán)利要求1的制備方法，其中所述固體鋰源是硝酸鋰、碳酸鋰、氫氧化鋰、鋰輝石、鋰云母或透鋰長石。
5.如權(quán)利要求1的制備方法，其中步驟(C)的熱處理是于空氣中進(jìn)行鍛燒。
6.如權(quán)利要求5的制備方法，其中所述鍛燒的溫度為150°C至1100°C，且所述鍛燒的時間為2小時至4小時。
7.如權(quán)利要求1的制備方法，其中步驟(B)的固體廢料與固體鋰源的重量比為1:0.5至 I '2.5。
8.如權(quán)利要求1的制備方法，其中所述固體堿催化劑的成份包括硅酸鋰。
9.一種用于制造生質(zhì)柴油的固體堿催化劑，是由如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)的制備方法所制得。
10.一種生質(zhì)柴油的制造方法，包含下列步驟: (I)將油脂與醇類混合并加熱回流，且添加如權(quán)利要求9所述的固體堿催化劑以進(jìn)行一轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)； (II)使所述轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)的生成物分離，并取出一酯液；以及 (III)真空蒸餾所述酯液以去除該酯液中的殘留甲醇與殘留水份，以獲得生質(zhì)柴油。
【文檔編號】B01J23/04GK103480356SQ201210404211
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月11日
【發(fā)明者】陳錦章 申請人:陳錦章