为此,本课题以制备地沟油催化裂解剂为主要内容展开,并对制备的催化剂前体及催化裂解剂进行结构分析和表征,此外,还将此所制备的催化剂应用于实验室自制的地沟油催化裂解装置,分析和评价催化裂解的应用效果。
2 催化剂的制备及表征
2。1 实验原料及试剂
实验原料: 盱眙产凹凸棒土粗矿
实验试剂: 硫酸(98%,上海联试化工试剂有限公司),65%的浓硝酸(国药集团化学试剂有限公司),氢氧化钠(南京化学试剂有限公司),无水碳酸钠(国药集团化学试剂有限公司),硝酸镁(国药集团化学试剂有限公司),硝酸铝(国药集团化学试剂有限公司),所有试剂均为分析纯
实验仪器: 电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司),数显恒温水浴锅(HH-2,国华电器有限公司),大功率电动搅拌器(JJ-1,金坛市医疗仪器厂),数显鼓风干燥箱(GZX-9146 MBE,上海博迅实业有限公司医疗设备厂),箱式电阻炉(SX2-2。5-12)
2。2 催化剂前体 — 镁铝尖晶石的制备
镁铝尖晶石具有类似水滑石( HT )和类水滑石( HTLcs )的结构特点,其具有层状微孔结构及特殊的物化性质,它们在经一定条件焙烧后可使其层间水丢失,并会导致其中的羟基离子及碳酸根离子分解而产生层柱状结构的塌陷,从而制得具有较高比表面积的混合氧化物,这类物质在吸附、催化领域中具有重要的作用[20,21]。本文基于以上镁铝尖晶石的结构特点,合成含有地沟油用裂解催化剂的前体样品,并采用一系列的分析测试手段对此催化剂前体样品进行结构分析和表征。
按一定比例将Mg(NO3)2·6H2O、Al(NO3)3·9H2O配制成100ml阳离子浓度为1 mol·L-1硝酸盐水溶液I(其中,[M2+]﹕[M3+]=2﹕1),再将氢氧化钠和无水碳酸钠也按一定比例配制成100 ml溶液II([OH-]=2[M2+]+2[M3+],[CO32-]=0。5[M3+])。在500 ml烧杯中预先加入100 ml蒸馏水并将烧杯放在恒温水浴锅中60℃恒温,将溶液I和II在并流操作条件下逐滴加入烧杯中,并不断搅拌,维持溶液的pH恒定在9~10[22,23],30分钟内加完。陈化30~60 min,抽滤,洗涤至pH为中性。将滤饼在120℃烘箱中烘干24小时,将滤饼烘干,然后在箱式电阻炉中程序升温至600℃,升温速率控制在5℃/min,到达目标温度后焙烧6小时,制得镁铝尖晶石,即获得催化剂前体样品。
2。3 助催化剂 — 酸洗改性凹凸棒土的制备
助催化剂是在催化剂制备过程中所加入的另外一些物质,其本身不具有活性或活性很小,但却因其的存在能改变主催化剂的部分性质,如化学组成、离子价态、酸碱性、表面结构、晶粒大小等,从而使催化剂的活性、选择性、抗毒性或稳定性得以改善。本实验过程中地沟油催化裂解剂采用上述酸洗改性后的凹凸棒土作为助催化剂。同时,凹凸棒土的组成中含有大量镁铝硅酸盐,在催化剂高温焙烧过程中生成Al2O3 和SiO2,而Al2O3表面具有大量的酸性中心,从而使得催化剂表面的活性中心密度得以改善,而SiO2的引入可使得催化剂的骨架结构更为稳定,其耐磨性得以提高[24,25]。文献综述
首先对凹凸棒土粗矿产品捡除石灰石块,机械粉碎,再在石英器皿中研磨,过20~40目筛得细粉状固体颗粒;取100 g粉状凹凸棒土置于1000 ml烧杯中,加入去离子水500 ml进行溶解,将溶解有凹凸棒土烧杯置于JJ-1型大功率电动搅拌器上进行高速搅拌20 min,静置2 h,将其中的水倾倒,重复本次操作3~4次;将经去离子水洗涤后的凹凸棒土放置于若干小蒸发皿中,再将小蒸发皿放入GZX-9146 MBE型数显鼓风干燥箱中蒸发干燥,从室温均匀升温至120℃,升温速率5℃/min,升至120℃恒温4 h。