整合转化木质素和油脂为富含芳烃的航空煤油

发布时间：2020-06-18 18:55

【摘要】：随着航空运输业的不断发展,航空煤油的消耗量逐年增加。而能源问题日益严峻,亟需开发一种新的可再生能源(如生物质原料)制备航空煤油的方法。目前由生物质制备航空煤油的方法存在的主要问题是耗氢严重和缺少芳烃组分等。针对这些问题,我们设计了无氢条件下利用Pt-Ir/Al_2O_3催化油脂脱氧得到C_9-C_(17)的烷烃(含芳烃)来构建生物航煤的一锅反应新方法。首先,我们将木质素催化加氢脱氧后得到C_6-C_9的环烷烃,再利用环烷烃脱氢并耦合油脂脱氧反应得到富含芳烃的航空煤油组分。两个耦合反应(脱氢和加氢脱氧)在相似的温度区间(400℃),并且可以通过加热-吸热的反应来实现能量平衡。但在浆态床反应器中,油脂热裂解会产生较高浓度的CO,其毒化脱氢反应金属活性中心导致其失活,且环烷烃脱氢的积碳前体烯烃容易聚合为稠环芳烃,覆盖金属活性中心导致催化剂失活。而在Pt-Ir/Al_2O_3催化剂上,油脂裂解产生的CO被金属中心Ir强吸附(利用不同温度的Drifts CO吸附脱附和DFT计算证明),随后被加氢成为甲烷。而自由且高分散Pt活性位点上乙基环己烷和C_(17)长链烷烃竞争吸附,吸附态乙基环己烷在Pt活性中心上脱氢为乙苯。另外,γ-Al_2O_3载体裂解烷烃和烯烃不明显且基本保留烷烃骨架结构。因此,金属中心Pt和Ir及载体Al_2O_3通过多尺寸作用,实现了木质素下游加氢脱氧产物和油脂在耦合过程中的脱氢为高品质的富含芳烃的生物航煤的过程。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ517
【图文】：

图 1-1. WO3和 W2C 催化剂催化硬脂酸脱氧反应不同路径图上述文献总结了这些年油脂加氢脱氧技术的研究方向，主要分为硫化物催化和非硫化物催化剂两个体系，近几年的研究主要集中在非硫化物催化剂。对比金属催化剂和非贵金属催化剂，两种催化体系都展现出了各自的优势，贵金属化剂有更高的催化活性，而非贵金属催化剂则有更廉价的催化剂成本。.3 生物航煤的合成工艺.3.1 费托合成制备航空煤油费托合成是以气体为原料制备航空煤油，首先将生物质原料进行干燥磨碎，后将其高温气化转化成为合成气，第二步经过费托合成反应得到合成油，最后

图 1-2. 费托合成制备航空煤油流程图[32]而由于费托合成装置成本较高、能源消耗大等的问题，导致工业制备成本昂贵，与其他制备航空煤油的方式相比没有优势，所以还需要进一步的技术改进，目前还未投入量产，仅处于研发阶段。1.3.2 油脂加氢法制备航空煤油通过油脂为原料来制备航空煤油的方法，主要是在原本制备生物柴油的基础上发展而来的，主要方法还是先进行加氢脱氧反应，之后进行裂化和异构反应得到航空煤油的组分产物。油脂分为植物油和动物脂肪，而植物油的主要成分是甘油三酯。

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本文编号：2719690