[發明專利]用于植物油脂氣相催化裂化的整裝式HZSM-5分子篩催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010195237.5
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111135855B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 李亞坤;張巧飛;朱春山
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業大學;河南工業大學
• 主分類號: B01J29/40
• 分類號: B01J29/40;B01J29/46;C10G3/00
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張志軍

本發明公開了一種用于植物油脂氣相催化裂化的整裝式HZSM?5分子篩催化劑及其制備方法和應用，所述催化劑由金屬纖維基體和均勻包裹在構成所述基體的每根纖維外表面的HZSM?5分子篩層組成，形成同軸套管式核?殼結構。本發明所述催化劑通過晶種溶膠預涂層再水熱晶化生長制備得到，具有三維開放式連續網絡結構，孔隙率可達65~85%。該催化劑具有結構穩定、滲透率高、導熱性好等優點，可應用于植物油脂氣相催化裂化反應中，具有優良催化活性和選擇性能，總液體產物收率為95%時汽油產物選擇性可達到22%，柴油產物選擇性可達到58%；另外，本發明所述的制備方法簡單、結構可控、適合工業化生產，具有實用價值和應用前景。

技術領域

本發明涉及一種用于植物油脂氣相催化裂化的整裝式HZSM-5分子篩催化劑及其制備方法和應用，具體說，是涉及一種由整裝式燒結金屬纖維基體和生長于其上的HZSM-5分子篩層組成的具有三維開放連續網絡結構的金屬纖維結構化HZSM-5分子篩催化劑及其制備方法，和其在植物油脂氣相催化裂化反應中的應用，屬于分子篩材料和生物質能源高值化利用技術領域。

背景技術

石油、煤、天然氣等化石能源構筑了現代社會的基石，驅動著社會的不斷進步。國內石油資源相對短缺，供需矛盾十分突出，對外石油依賴度達60%以上，給國家的能源戰略安全構成了極大的威脅。為了減少對石油的依賴，開發替代燃料已迫在眉睫。生物質能源是一種將太陽能轉化成其他形式存儲的可再生能源，其在地球上的貯存量大，分布和來源廣泛，且不受地理與自然條件各種環境因素的影響。生物質與常規使用的化石燃料如石油、煤等成分相同，主要組成元素都為C、H、O，同時在利用時所排放的SO₂、NO_x等氣體含量相對較少，可以有效減輕環境污染和酸雨現象的產生。因此，為應對國際能源供需矛盾、全球氣候變化等挑戰，越來越多的國家將發展生物質能作為替代化石能源、保障能源安全的重要戰略措施，積極推進生物質能開發利用，生物質能在許多國家能源供應中的作用正在不斷增強。作為能源更為短缺的我國更應大力發展這一新興產業。因此，生物質能源必然成為我國倡導節能減排、推行低碳經濟以及開發替代能源的首要選擇。

利用植物油脂、地溝油、餐飲廢油等生物質制備的生物柴油或者液態烴類燃料，具有與石油燃料產品類似的性質，是一種來源穩定的可再生清潔能源。目前，將油脂轉換為可再生液體燃料的制備途徑有許多種，包括物理法和化學法。物理法有直接使用法、混合法和微乳化法；化學法有酯化法、酯交換法、熱裂解法和催化裂化法。與其他方法相比，酯交換法利用油脂與醇類在催化劑下發生酯交換反應，生成相應的脂肪酸酯，是目前生產生物柴油的主要方法（Fuel, 2008, 87, 3490-3496）。一步或兩步法堿催化—酯交換反應在適當的反應溫度和甲醇/油比下，能夠得到較高的產率（Fuel, 2008, 87, 2355-2373）。利用環境友好的固體催化劑，非均相催化—酯交換法制備生物柴油需要更高的反應溫度。酶催化-酯交換反應在溫和的操作條件下，收率可觀，但脂肪酶易中毒失活且價格昂貴。值得說明的是，酯交換法工藝復雜，在生產過程中醇必須過量，后續工藝必須有相應的醇回收裝置，存在著能耗高、設備投入大、副產甘油和酯化產物難分離等一系列弊端，難于實現產業化連續生產。