CZ2015512A3 - Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv, způsob jeho výroby a použití - Google Patents
Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv, způsob jeho výroby a použití Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2015512A3 CZ2015512A3 CZ2015-512A CZ2015512A CZ2015512A3 CZ 2015512 A3 CZ2015512 A3 CZ 2015512A3 CZ 2015512 A CZ2015512 A CZ 2015512A CZ 2015512 A3 CZ2015512 A3 CZ 2015512A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- nanocatalyst
- biofuel
- production
- hours
- reaction mixture
- Prior art date
Links
- 239000011943 nanocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000005882 aldol condensation reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 8
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 33
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 12
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910018134 Al-Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018467 Al—Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LCKIEQZJEYYRIY-UHFFFAOYSA-N Titanium ion Chemical class [Ti+4] LCKIEQZJEYYRIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002815 homogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- -1 hydrotalcites Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv obsahuje 95 až 99,3 % hmotn. krystalického oxidu titaničitého o velikosti částic 15 až 70 nm, přičemž specifický povrch nanokatalyzátoru je 70 až 220 m.sup.2.n./g, průměrná velikost pórů 1,5 až 5 nm a objem pórů 0,19 až 0,7 cm.sub.3.n./g. Způsob výroby nanokatalyzátoru pro výrobu biopaliv spočívá v tom, že se roztok soli titanu (Ti.sup.4+.n.) zahřívá po dobu 1 hodiny na teplotu 90 až 100 .degree.V, pak se za míchání přidá 110 až 195 g močoviny, pak se reakční směs uvede k varu a při této teplotě se udržuje za míchání do pH 3 až 8,2, pak se reakční směs míchá po dobu 30 minut, pak se nechá zrát po dobu 12 hodin při laboratorní teplotě a pak se suspenze odvodní, zfiltruje a suší po dobu 12 hodin při teplotě 100 až 120 .degree.C a pak se může kalcinovat. Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv je použitelný pro aldolovou kondenzační reakci furfuralu s acetonem.
Description
Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv, způsob jeho výroby a použití
Oblast techniky
Vynález se týká nanokatalyzátoru pro výrobu biopaliv, způsobu jeho přípravy a použití v chemické technologii, zejména aldolové kondenzační reakci acetonu s furfuralem.
Dosavadní stav techniky
Klíčovou reakcí při výrobě syntetických paliv je aldolová kondenzační reakce furfuralu s acetonem (Kubíčka, D.; Kikhtyanin, O. Catalysis Today, 2015, 243, 10-22), která probíhá v přítomnosti buď zásaditých, nebo kyselých katalyzátorů. Nej účinnější průmyslově dostupné metody používají jako katalyzátorů roztoky zásad (NaOH nebo KOH) nebo minerální kyseliny (H2SO4). Nevýhodou těchto katalyzátorů je, že představují velkou ekologickou hrozbu kvůli produkci odpadní vody a korozi zařízení (Kikhtyanin, O.; Kubíčka, D.; Čejka, J., Catalysis Today, 2015,243, 158-162).
Pevné katalyzátory acidobazického charakteru jsou považovány za slibnou alternativu k homogenním katalyzátorům pro aldolovou kondenzační reakci furfuralu a acetonu. Pevné katalyzátory na bázi sloučenin Al-Mg, hydrotalcitů, oxidů kovů nebo směsných oxidů zásaditého charakteru jsou považovány za nejslibnější. Nevýhodou takovýchto katalyzátorů je jejich vysoká citlivost na okolní C02, který je transformuje do katalyticky neaktivní formy, a nedostatek spolehlivých metod pro obnovení jejich katalytických vlastností po regeneraci.
Zeolity jako katalyzátory pro aldolovou kondenzační reakci acetonu a furfuralu mají nižší citlivost na C02, ale obtížně se regenerují a jejich aktivita v aldolové kondenzační reakci acetonu a furfuralu je nižší než aktivita hydrotalcitů. Jejich nevýhodou je též skutečnost, že jsou rychle deaktivovány v důsledku tvorby koksu v průběhu reakce.
Podstata vynálezu Výše uvedené nevýhody alespoň zčásti odstraňuje nanokatalyzátoru pro výrobu biopaliv, charakterizovaný tím, že obsahuje 95 až 99,3 % hmotn. krystalického oxidu titaničitého o velikosti částic 15 až 70 nm, přičemž specifický povrch nanokatalyzátoru je 70 až 220 m2/g, průměrná velikost pórů 1,5 až 5 nm a objem pórů 0,19 až 0,7 cm3/g.
Způsob výroby nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv je charakterizován tím, že se roztok soli titanu (Ti4+) zahřívá po dobu 1 hodiny na teplotu 90 až 100 °C, pak se za míchání přidá 110 až 195 g močoviny, přičemž hmotnostní poměr titanu obsaženého v soli titanu k močovině je 0,08 až 0,12 : 1, pak se reakční směs uvede k varu a při této teplotě se udržuje za míchání do PH 3 až 8,2, pak se reakční směs míchá po dobu 30 minut, pak se nechá zrát po dobu 12 hodin při laboratorní teplotě, pak se suspenze odvodní, zfiltruje a alespoň suší po dobu 12 hodin při teplotě 100 až 120 °C. Výhodný způsob výroby nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv je charakterizován tím, že se usušená suspenze kalcinuje při teplotě 150 až 550 °C.
Použití nanokatalyzátoru pro výrobu biopaliv pro aldolovou kondenzační reakci furfuralu s acetonem. Základní složkou nanokatalyzátoru pro výrobu biopaliv podle vynálezu je krystalický oxid titaničitý. K přípravě roztoku soli titanu (Ti4+) se používají titaničité soli, např. T1CI4, TVfSCůjs, TiOSO4.xH2SO4.xH2O, Ti0[CH3C0CH=C(0-)CH3]2, Tí0S04.xH20 a Ti(OC3H7)4.
Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv podle vynálezu je bílý, velice jemný, kyprý prášek.
Způsob výroby nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv podle vynálezu může být realizován v dosavadních chemických reaktorech či zařízeních.
Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv podle vynálezu může být použit pro aldolovou kondenzační reakci furfuralu s acetonem při výrobě biopaliv.
Použitý nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv lze recyklovat kalcinací za teploty 450 °C, nasycením vodní párou a vysušením při teplotě 100 °C. Příklady uskutečnění vynálezu Příklad 1 V rotačním reaktoru se připraví 300 ml roztoku obsahujícího 60 g T1OSO4. Roztok se zahřívá po dobu 1 hodiny na teplotu 90 až 100 °C, což usnadňuje hydrolýzu soli titanu. Poté, v počáteční fázi intenzivního míchání roztoku, se rychle přidá 150 g močoviny a reakční směs se pak uvede k varu a při této teplotě se udržuje za stálého míchání do pH asi 3. Následně se směs míchá po dobu 30 minut a pak se nechá zrát po dobu 12 hodin při laboratorní teplotě. Nakonec se suspenze odvodní, zfiltruje a suší po dobu 12 hodin při teplotě 100 až 120 °C. Získaný nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv je bílý, velice jemný, kyprý prášek.
Tab. 1. Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv - vzorek 1
Příklad 2 Příprava nanokatalyzátoru pro výrobu biopaliv byla provedena podle příkladu 1, avšak reakční směs 71,9 g Ti2(S04)3 a 110 g močoviny byla udržována při teplotě varu do pH cca 7. Získaný nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv je opět bílý, velice jemný, kyprý prášek.
Tab. 2. Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv - vzorek 2
Příklad 3 Příprava nanokatalyzátoru pro výrobu biopaliv byla opět provedena podle příkladu 1, avšak reakční směs 71,3 g T1CI4 a 195 g močoviny byla udržována při teplotě varu do pH cca 8,2. Získaný nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv je opět bílý, velice jemný, kyprý prášek.
Tab. 3. Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv - vzorek 3
Příklad 4 Příprava nanokatalyzátoru pro výrobu biopaliv byla opět provedena podle příkladu 1, avšak získaný prášek byl kalcinován při teplotě 150 °C po dobu 2 hodin. Kalcinovaný nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv je opět bílý, velice jemný, kyprý prášek.
Tab. 4. Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv - vzorek 1/150
Příklad 5 Příprava nanokatalyzátoru pro výrobu biopaliv byla opět provedena podle příkladu 1, avšak získaný prášek byl kalcinován při teplotě 250 °C po dobu 2 hodin. Kalcinovaný nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv je opět bílý, velice jemný, kyprý prášek.
Tab. 5. Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv - vzorek 1/250
Příklad 6 Příprava nanokatalyzátoru pro výrobu biopaliv byla opět provedena podle příkladu 1, avšak získaný prášek byl kalcinován při teplotě 350 °C po dobu 2 hodin.
Tab. 6. Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv - vzorek 1/350
Příklad 7 Příprava nanokatalyzátoru pro výrobu biopaliv byla opět provedena podle příkladu 1, avšak získaný prášek byl kalcinován při teplotě 450 °C po dobu 2 hodin.
Tab. 7. Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv - vzorek 1/450
Příklad 8 Příprava nanokatalyzátoru pro výrobu biopaliv byla opět provedena podle příkladu 1, avšak získaný prášek byl kalcinován při teplotě 550 °C po dobu 2 hodin.
Tab. 8. Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv - vzorek 1/550
Příklad 9
Použití nanokatalyzátoru pro výrobu biopaliv pro aldolovou kondenzaci furfuralu a acetonu bylo prováděno ve 200 ml míchaném vsádkovém reaktoru (Panův autokláv) při teplotě 100 °C. 1,0 g práškového nanokatalyzátoru pro výrobu biopaliv se smísí se směsí 19,75 g acetonu a 3,25 g furfuralu (tj. molámí poměr acetonu : furfuralu = 10 : 1) a pak se vloží do autoklávu. Po zahájení ohřevu byla požadovaná teplota 100 °C dosažena asi za 60 min. Tato teplota se pak v autoklávu udržuje po dobu dalších 2 h.
Tab. 9. Katalytické vlastnosti nanokatalyzátoru pro výrobu biopaliv v aldolové kondenzační reakci furfuralu a acetonu.
Použitý nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv lze recyklovat kalcinací za teploty 500 °C, nasycením vodní párou a sušením při teplotě 100 °C. Recyklovaný nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv má účinnost konverze při pro aldolové kondenzační reakci furfuralu s acetonem 90 %.
Průmyslová využitelnost
Způsob výroby nanokatalyzátoru pro výrobu biopaliv podle vynálezu je průmyslově využitelný při výrobě katalyzátorů. Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv je průmyslově využitelný pro aldolovou kondenzační reakci furfuralu s acetonem, což je klíčová reakce při výrobě biopaliv.
Claims (4)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv, vyznačující se tím, že obsahuje 95 až 99,3 % hmotn. krystalického oxidu titaničitého o velikosti částic 15 až 70 nm, přičemž specifický povrch nanokatalyzátoru je 70 až 220 m2/g, průměrná velikost pórů 1,5 až 5 nm a objem pórů 0,19 až 0,7 cnrVg.
- 2. Způsob výroby nanokatalyzátoru podle nároku 1, vyznačující se tím, že roztok soli titanu (Ti4+) se zahřívá po dobu 1 hodiny na teplotu 90 až 100 °C, pak se za míchání přidá 110 až 195 g močoviny, přičemž hmotnostní poměr titanu obsaženého v soli titanu k močovině je 0,08 až 0,12 : 1, pak se reakční směs uvede k varu a při této teplotě se udržuje za míchání do pH 3 až 8,2, pak se reakční směs míchá po dobu 30 minut, pak se nechá zrát po dobu 12 hodin při laboratorní teplotě)pak“sě suspenze odvodní, zfiltruje a alespoň suší po dobu 12 hodin při teplotě 100 až 120 °C.
- 3. Způsob výroby,!podle nároku 7 nároktt i, vyznačující se tím, / že se usušená suspenze kalcinuje při teplotě 150 až 550 °C.
- 4. Použití nanokatalyzátoru pro výrobu biopaliv podle nároku 1 pro aldolovou kondenzační reakci furfuralu s acetonem.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-512A CZ2015512A3 (cs) | 2015-07-22 | 2015-07-22 | Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv, způsob jeho výroby a použití |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-512A CZ2015512A3 (cs) | 2015-07-22 | 2015-07-22 | Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv, způsob jeho výroby a použití |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ306084B6 CZ306084B6 (cs) | 2016-07-27 |
| CZ2015512A3 true CZ2015512A3 (cs) | 2016-07-27 |
Family
ID=56611762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2015-512A CZ2015512A3 (cs) | 2015-07-22 | 2015-07-22 | Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv, způsob jeho výroby a použití |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2015512A3 (cs) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU5225099A (en) * | 1998-07-24 | 2000-02-14 | Lockheed Martin Idaho Technologies Company | A process for producing biodiesel, lubricants, and fuel and lubricant additives in a critical fluid medium |
| CN1686608A (zh) * | 2005-02-17 | 2005-10-26 | 武汉理工大学 | 高活性球形纳晶二氧化钛粉末光催化剂的水热晶化制备法 |
| US7691159B2 (en) * | 2006-09-19 | 2010-04-06 | Applied Research Associates, Inc. | Method of converting triglycerides to biofuels |
| BRPI0705895B1 (pt) * | 2007-12-13 | 2016-05-03 | Petroleo Brasileiro Sa | processo para a produção de biodiesel |
| CN101837285A (zh) * | 2010-05-10 | 2010-09-22 | 西华师范大学 | 一种高活性易分离TiO2光催化剂的制备方法 |
| US9518238B2 (en) * | 2013-01-28 | 2016-12-13 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Transesterification catalyst and method for producing biodiesel fuel using transesterification catalyst |
| CN104001489A (zh) * | 2014-05-20 | 2014-08-27 | 江苏大学 | 一种高光催化活性花状多孔二氧化钛纳米材料及其制备方法 |
-
2015
- 2015-07-22 CZ CZ2015-512A patent/CZ2015512A3/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ306084B6 (cs) | 2016-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lanzafame et al. | Direct conversion of cellulose to glucose and valuable intermediates in mild reaction conditions over solid acid catalysts | |
| Xie et al. | Basic ionic liquid supported on mesoporous SBA-15 silica as an efficient heterogeneous catalyst for biodiesel production | |
| CN101347740B (zh) | 一种SO42-/ZrO2-MxOy固体超强酸催化剂的制备方法及应用 | |
| CN107617437B (zh) | 一种钌负载二氧化钛空心球内嵌二氧化硅纳米粒子催化剂及其制备方法和应用 | |
| RU2011147199A (ru) | Столбчатые частицы оксида цинка и способ их получения | |
| CN103240130A (zh) | 光催化分解水用TiO2/MIL-101复合催化剂及制备方法和应用 | |
| CN101507917A (zh) | 烷醇酰胺类化合物合成用固体碱催化剂及制备方法 | |
| RU2763729C2 (ru) | Содержащий диоксид титана золь, способ его получения и изготовленные из него продукты | |
| Zhuge et al. | A hybrid composite of hydroxyapatite and Ca–Al layered double hydroxide supported Au nanoparticles for highly efficient base-free aerobic oxidation of glucose | |
| CN106423120A (zh) | 一种纳米针状二氧化钛b光催化剂的制备方法 | |
| KR20130115028A (ko) | 글리세롤로부터 글리세롤 카보네이트를 제조하기 위한 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 글리세롤로부터 글리세롤 카보네이트를 제조하는 방법 | |
| CN105833903A (zh) | 一种含钨介孔二氧化钛微球及其制备方法和应用 | |
| CN101480619A (zh) | 一种合成生物柴油用酸化固体催化剂的制备方法 | |
| Tomar et al. | Solid Base Catalysts: Synthesis, Characterization, and Applications | |
| CN117205968A (zh) | 一种核壳结构TiO2@NH2-MIL-125光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN109336760B (zh) | 金属掺杂SnO2酸碱两性纳米晶催化剂在催化糖制备乳酸甲酯中的用途 | |
| CZ2015512A3 (cs) | Nanokatalyzátor pro výrobu biopaliv, způsob jeho výroby a použití | |
| CN102068972A (zh) | 一种固体酸酯化催化剂的制备方法 | |
| CN105013538A (zh) | 一种疏水改性的磁性碳质固体酸催化剂的制备方法及其应用 | |
| JP4240310B2 (ja) | 可視光応答型光触媒およびその合成方法 | |
| CN106362790B (zh) | 一种多级孔轻烃裂解催化剂的原位合成方法 | |
| CN102188964A (zh) | 一种采用混合酸制备改性高岭土的方法 | |
| RU2019100556A (ru) | Способ получения наночастиц диоксида титана и наночастица диоксида титана | |
| RU2015116258A (ru) | Получение катализаторов на основе борцеолитов | |
| CN112916024A (zh) | 固体超强酸催化剂及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20200722 |