[發明專利]一種液態催化劑生產第二代生物柴油的方法

在審

• 申請號: 202011070589.4
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112592731A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 陳松;王康縣;李廣慈;李學兵;林冠楠;范芮堃;宋彥超;王忠
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: C10G45/04
• 分類號: C10G45/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種液態催化劑生產第二代生物柴油的方法，該方法采用含有一種和/或多種過渡金屬的液態催化劑，在加氫條件下利用連續式懸浮床反應器，將生物質原料轉化為高十六烷值生物柴油。和傳統的固定床加氫工藝相比，采用懸浮床加氫工藝能夠顯著提高對廢棄油脂原料的處理能力，有效避免了固體顆粒催化劑破損失活的問題。該方法適用于包括植物油和/或動物脂肪及其它可再生生物質油脂的加氫處理，生物柴油產品十六烷值普遍在85以上，具有催化劑用量少、催化效率高、便于處理廢渣等特點，特別適合于第二代生物柴油的大規模推廣生產。

技術領域

本發明涉及一種生產第二代生物柴油的方法，屬于可再生能源領域。

背景技術

人類的工業化與全球化進程的不斷加大，導致全球對化石能源的需求劇增，能源的發展直接影響到各個國家的可持續發展、穩定性等，為了緩解全球對化石燃料的依賴、解決環境問題和氣候問題，開發和發展可再生新能源刻不容緩,而生物質能源具有可再生、清潔無污染和來源廣泛等優點，被認為是一種具有很大潛力與應用前景的可再生能源。

生物質能來源十分廣泛，種類繁多，油脂類是其中重要一種。目前對油脂的開發和利用手段一般是通過酯交換或酶催化來制備脂肪酸甲酯，是第一代生物柴油的主要組成部分，但脂肪酸甲酯的缺點在于其粘度大、低溫流動性較差，脂肪酸甲酯中氧原子的存在導致其凝固點較高、流動性差和熱值較低，這些缺點限制了其應用范圍。所以后續的開發在于將第一代生物柴油通過各種加氫脫氧手段轉化至烷烴類生物柴油(第二代生物柴油)。

第二代生物柴油的生產主要在石化柴油加氧精制的基礎上發展起來的，采用與第一代完全相同的原料，主要包括動植物油脂和脂肪酸等。和脂肪酸甲酯相比，第二代生物柴油在化學結構上與石化柴油完全相同，O、S等元素含量很低，具有與柴油相近的點度、較低的密度和較高的十六烷值，同樣質量單位的發熱值更高，和石化柴油相容性好，應用范圍更廣，并且可以更大比例的添加到石化柴油中。因此，通過催化手段將脂肪酸甲酯進一步轉化為第二代生物柴油，對提高生物質燃料的品質和應用范圍具有重要的意義。

脂肪酸甲酯加氫脫氧制備烷烴類第二代生物柴油的核心是尋找高效的加氫脫氧催化劑。研究所設計的加氫脫氧催化劑除了要具有高效、高活性，還應該具有優異的熱穩定性、水熱穩定性和實際操作穩定性，以期進一步的工業化應用。目前加氫脫氧催化劑的主要是過渡金屬和貴金屬的負載型催化劑，要么易對產品造成硫污染以及催化加氫過程氫耗大，要么價格昂貴不利于工業化推廣，而且這些非均相催化劑普遍存在容易磨損失活和處理生物油脂易于粉化的問題，影響了生物柴油的大規模生產。

發明內容

鑒于目前生產第二代生物柴油所用的固體催化劑存在容易磨損失活和處理生物油脂易于粉化的問題，本發明目的在于提供一種采用液體催化劑合成第二代生物柴油的方法。

為實現上述目的，本發明采用技術方案為：

提供了一種液態催化劑生產第二代生物柴油的方法，其特征在于：采用含有一種和/或多種過渡金屬的液態催化劑及氫氣存在的加氫條件下，將生物質原料轉化為高十六烷值的第二代生物柴油。

所述的液態催化劑是包含ⅤB、ⅥB和Ⅷ族元素組分的呈現液態的人工合成催化劑。

所述加氫條件反應壓力為氫氣壓力2～20MPa，反應溫度為200～400℃，氫氣、液態催化劑和原料共同通過連續式加氫反應器并保持0.1～5小時、最好0.3～3h反應停留時間的加氫過程。

所述的生物質原料包括植物油和/或動物脂肪及其它可再生生物質油脂，所述的第二代生物柴油指采用加氫脫氧制備的十六烷值不小于70的柴油餾分。

所述的連續式加氫反應器包括懸浮漿態床、懸浮沸騰床或全返混懸浮床加氫反應器。

本發明與現有技術相比的具有以下優勢：