镍基催化剂脂肪酸甲酯加氢脱氧及产物异构化反应性能

发布时间：2020-06-13 14:28

【摘要】：化石能源的短缺及其燃烧带来的环境污染问题尤为突出。将从餐厨垃圾中回收的油脂和地沟油转化为生物柴油是目前国内外可再生能源领域的研究热点。本文利用滴流床反应器,以脂肪酸甲酯为餐饮废油的模型物,进行了镍基双金属催化剂的制备和表征,并将脂肪酸甲酯进行加氢脱氧及产物异构化,制取低温流动性好的生物柴油,显著提高了转化率及产物异构化率。研究了NiCu/SAPO-11系列催化剂的结构及其催化脂肪酸甲酯加氢脱氧及产物异构化反应的性能。由N_2吸附脱附测试发现,诸催化剂的吸脱附等温线均属于IV型等温线,表明催化剂为介孔材料。通过NH_3-TPD、Py-IR测试可知,相比Ni/SAPO-11,双金属NiCu/SAPO-11催化剂虽然酸量有所减少,但原有的酸位点仍明显存在。通过H_2-TPR和TG分析可以得出,使用后且未做处理的催化剂3Ni1.4Cu/SAPO-11比同样条件下的3Ni/SAPO-11催化剂显示出更少的积炭量,说明铜的引入能一定程度上抑制催化剂的表面积炭现象。综合催化反应性能测试结果推测,镍、铜与载体之间可能存在的协同作用,NiCu/SAPO-11呈现出较高的催化活性。进一步考察发现,双金属3Ni1.4Cu/SAPO-11催化剂具有相对较优的催化性能,当反应压力1.5 MPa,温度400℃,重时空速2.6 h~(-1),氢油体积比1200时,脂肪酸甲酯转化率、C_(15-18)收率和异构化率分别为99.7%、90.17%和35.99%。关于NiCo/SAPO-11催化剂,通过N_2吸附脱附表征分析可知,引入镍、钴金属组分后,SAPO-11载体的比表面积和平均孔径都相应减少。同时还发现,较高钴负载量时催化剂的平均孔径仍保持相对较大,可能是由于Ni、Co组分与载体SAPO-11的强相互作用,钴不仅提高金属颗粒分散性,而且有助于抑制热处理过程中金属颗粒的聚集。通过Py-IR测试分析,证实NiCo/SAPO-11催化剂中Br?nsted酸的存在。TEM观察和EDX光谱图表征,可以发现在3Ni6Co/SAPO-11催化剂中有类似镍钴固溶体的存在。通过对钴负载量的考察,发现当钴负载量为6%时,催化剂活性相对较优,当温度为400℃时,脂肪酸甲酯的转化率高达100%,C_(15-18)的收率可达到93.0%,异构化率为36.1%。作为对比,考察了镧负载量对NiLa/SAPO-11催化剂的反应性能。当镧负载量为1.5%时,催化剂的催化活性相对较优。当反应温度400℃,压力1.5 MPa,重时空速2.6 h~(-1),氢油体积比1200时,催化剂催化活性相对较优,脂肪酸甲酯转化率、C_(15-18)收率和产物异构化率分别为99.8%、96.62%和32.77%。因此,镍钴催化剂相对镍铜、镍镧催化剂催化脂肪酸甲酯加氢脱氧及产物异构化表现出相对较优的催化性能。
【图文】：

路径图,月桂酸甲酯,异构化反应,加氢

16]。超临界法对原料油脂的要求低，无需预处理，反应速率高，绿色环保。但因其反应压力及温度都比较高，所以对反应所需设备要求很高，生产量小，能耗较大。相比于传统的石化柴油，，第一代生物柴油具有绿色环保、十六烷值高、可再生等优点[17]。但仍存在低温流动性差、产物含氧量好、能量含量低、氧化稳定性差、燃油泵送困难等缺陷，其低温特性也导致不适用于航空应用。1.1.2 第二代生物柴油第二代生物柴油是指油脂经过加氢脱氧反应而生成的与传统石油基燃料相近的烃类化合物，具有十六烷值高、密度低、不含芳香烃、含氧量较少、硫含量及倾点较低、储存稳定性好等优点[18,19]。但由于得到的第二代生物柴油为直链的烷烃，会导致柴油的低温流动性较差，致使其低温下的应用受限，利用临氢异构化将正构烷烃转化为异构烷烃是改善第二代生物柴油的低温流动性的有效方法之一[20]。这也是本论文研究的主要内容。

谱图,催化剂,载体,谱图

表 3-1 可以看出引入金属 Ni、Cu 后，与载体相比，催化剂的比表面积明负载的金属氧化物占据了部分孔道。而催化剂的平均孔径未发生显著于负载的金属氧化物堵塞了载体较小的孔道。但催化剂仍保持较大的孔比表面积，为催化反应提供了条件。.2.2 镍铜催化剂的表面形貌及其元素分析
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O643.36;TE667

【参考文献】