[發(fā)明專利]一種催化油脂加氫生產(chǎn)生物航空燃油用催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011361038.3
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112473708B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉朋;周銘昊;徐俊明;蔣劍春;王奎;葉俊;夏海虹;李靜;趙佳平;王瑞珍;陸海龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所
• 主分類號: B01J27/22
• 分類號: B01J27/22;B01J37/08;C10G3/00
• 代理公司: 南京申云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32274
• 代理人: 蘇秋麗

本發(fā)明公開了一種催化油脂加氫生產(chǎn)生物航空燃油用催化劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于制備生物航空燃油技術(shù)領(lǐng)域。催化劑制備方法包括：將六水硝酸鎳與1,3,5?苯三甲酸加入有機(jī)溶劑中，攪拌得到澄清透明液體，將液體加入水熱合成釜中，120～180℃控溫反應(yīng)10～15h，反應(yīng)結(jié)束后過濾，濾餅烘干，得到Ni?MOF；將Ni?MOF放入管式爐中，氮?dú)鈿夥障?50～400℃碳化1.5～2.5h，得到催化劑。本發(fā)明以Ni?MOF為前驅(qū)體制備高鎳含量的Nisubgt;3/subgt;C@C催化劑，活性組分Nisubgt;3/subgt;C表現(xiàn)出類貴金屬的催化活性。將該催化劑應(yīng)用于催化木本油脂加氫生產(chǎn)航空燃油中，降低油脂加氫脫氧反應(yīng)溫度和時間，顯著降低反應(yīng)能耗和成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于制備生物航空燃油技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種催化油脂加氫生產(chǎn)生物航空燃油用催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

能源是人類生存、發(fā)展的基礎(chǔ)，但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，化石能源消耗量持續(xù)增加，人類正面臨著日益嚴(yán)重的能源短缺和環(huán)境破壞問題，全球氣候變暖已成為國際關(guān)注的熱點(diǎn)。基于此背景下，發(fā)展清潔能源對于保障能源安全、促進(jìn)環(huán)境保護(hù)、減少溫室氣體排放、實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

目前我國航空燃油的年需求量大概在2500萬噸左右，隨著航空業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展，到2025年預(yù)計將增加到每年5000萬噸。隨著航空燃油需求量越來越大，以可再生的油脂資源催化熱化學(xué)轉(zhuǎn)化生產(chǎn)生物航煤燃油成為一條切實(shí)可行的方案。近年來有較多文獻(xiàn)報道了大豆油、棕櫚油等植物油加氫脫氧制取生物航空燃油，其產(chǎn)物主要為碳鏈長度是C16-C18的柴油組分，不能滿足航空燃油分子量分布在C8-C15的要求，或者碳鏈長度為C8-C15的航空燃油選擇性過低，這主要原因在于這些植物油的脂肪酸組成中16-18個碳的脂肪酸含量高于80％，經(jīng)催化脫氧后主要生成C15-C18烷烴。目前，油脂催化加氫脫氧制取生物航空燃油，主要使用Pt等貴金屬催化劑，其價格昂貴，成本大；分子篩負(fù)載的過渡金屬催化劑遇水易失活，穩(wěn)定性差。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明要解決的一個技術(shù)問題在于提供一種催化油脂加氫生產(chǎn)生物航空燃油用催化劑的制備方法，該制備方法以Ni-MOF為前驅(qū)體，通過控制碳化溫度和時間制備得到高鎳含量、高活性的Ni₃C@C催化劑。本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題在于提供一種催化油脂加氫生產(chǎn)生物航空燃油用催化劑，該催化劑中鎳含量較高，活性組分Ni₃C表現(xiàn)出類貴金屬的催化活性。本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題在于提供一種上述催化劑在催化油脂加氫生產(chǎn)生物航空燃油中的應(yīng)用，該方法以富含中碳鏈脂肪酸甘油酯的山蒼子核仁油、樟樹籽仁油等非食用木本油脂為原料，經(jīng)催化加氫脫氧反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)C8-C15航空燃油組分的選擇性大于65％。

為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種催化油脂加氫生產(chǎn)生物航空燃油用催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將六水硝酸鎳與1,3,5-苯三甲酸加入有機(jī)溶劑中，攪拌均勻，得到澄清透明液體，將所述澄清透明液體加入水熱合成釜中，140～160℃條件下控溫反應(yīng)10～15h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，反應(yīng)液過濾，濾餅置于烘箱中烘干，粉碎過80目篩網(wǎng)，得到晶體Ni-MOF；

(2)將所述晶體Ni-MOF放入管式爐中，氮?dú)鈿夥障略?50～400℃條件下碳化1.5～2.5h，控制氮?dú)饬髁繛?80～220mL/min，得到Ni₃C@C催化劑。

所述的催化油脂加氫生產(chǎn)生物航空燃油用催化劑的制備方法，所述六水硝酸鎳與1,3,5-苯三甲酸的摩爾比為1:0.9～1:1.1；所述1,3,5-苯三甲酸與有機(jī)溶劑的摩爾比為1:70～1:80。

所述的催化油脂加氫生產(chǎn)生物航空燃油用催化劑的制備方法，所述六水硝酸鎳與1,3,5-苯三甲酸的摩爾比為1:1；所述1,3,5-苯三甲酸與有機(jī)溶劑的摩爾比為1:78；所述有機(jī)溶劑為N,N-二甲基甲酰胺。