蓖麻油一步加氢制航空煤油及其催化材料构建

发布时间：2020-09-27 19:29

　　本文以SAPO-11分子筛为载体,Pt为活性金属组分,通过引入La、Ce、Sn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等金属助剂进行催化剂性质调变,采用等体积浸渍法制备了系列Pt/SAPO-11催化剂。在高压微型固定床反应器中,以蓖麻油为模型分子探针,开展了一步加氢催化连续制备生物航空煤油的实验,系统性地评价了引入金属助剂后双金属多功能型催化剂对油脂加氢脱氧性能、C_8~C_(16)烃选择性、C_8~C_(16)异构烃选择性以及C_8~C_(16)芳烃选择性的影响。在此研究基础上,遴选出Pt-La/SAPO-11、Pt-Ce/SAPO-11、Pt-Co/SAPO-11三种综合性能优良的催化剂进行XRF、XRD、BET、TEM、H_2-TPR、NH_3-TPD表征,分析讨论了遴选催化剂的宏观催化性能和微观组织结构之间的内在关联性,发现La、Ce、Co的添加虽然降低了SAPO-11分子筛载体的比表面积和孔容、孔径,但增加了载体的酸性位与总酸量,减少了活性组分Pt晶粒的尺寸及Pt与载体之间的强相互作用,同时Pt-La/SAPO-11催化剂表现出了优良的物化性质。采用Pt-La/SAPO-11为催化剂,在固定床加氢反应体系中考察了温度、压力、空速、氢油比对蓖麻油脂一步加氢催化反应的影响,并以不饱和脂肪酸甘油三酯为模型化合物,探索获得动植物油脂在Pt/SAPO-11催化剂上进行一步加氢催化反应过程的主要步骤为:不饱和脂肪酸加氢饱和、饱和脂肪酸加氢脱氧生成直链烷烃、直链烷烃发生质子化、仲正碳离子进行骨架异构化、小分子异构烯烃加氢饱和。最后,通过响应面法对单因素实验结果进行优化,得到了蓖麻油高压微型固定床反应器一步加氢工艺的最佳操作参数:温度400℃、氢压3.9MPa、空速0.9h~(-1)、氢油比1000 NmL/mL;在该条件下进行了三次验证实验,获得58.76%的C_8~C_(16)烃选择性。
【学位单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ517
【部分图文】：

脱氧反应,甘油三酯,加氢,脂肪酸

图 1.1 脂肪酸甘油三酯加氢脱氧反应途径Fig. 1.1 Three deoxygenation pathways in lipid hydrogenation process5.2 加氢裂化与临氢异构以动植物油脂为原料，通过加氢催化脱氧、脱羰、脱羧反应从而得到的产物中多为饱和的长链烷烃，长链烷烃再经过裂化、异构可得到小分子的烷烃和异构烃，长链烷烃的断裂会使得分子间的作用力下降，燃料的凝固运动黏度降低、低温流动性能增大[79]。一般催化长链烷烃加氢裂化和临的通常是既具备加氢活性位、又具备酸性功能的双功能型催化剂。目前直链烷烃在双功能催化剂上的反应机理已有诸多报道，其中，双功能机理被学者广泛采用[80-82]。双功能机理是指正构烷烃首先扩散到催化剂的活性位点上进行加氢/脱氢生成正构烯烃；而后烯烃迅速转移到催化剂的酸性得到一个质子形成仲正碳离子；仲正碳离子因极其活泼，只能瞬时存在，后便迅速进行异构化或裂化生成相对质量分子较小的烷烃。与此同时，双

色谱图,脂肪酸组成,蓖麻油,色谱图

图 2.1 蓖麻油主要脂肪酸组成色谱图Fig. 2.1 Chromatogram of the main fatty acid composition of the castor oil本实验过程中所使用的气体规格和用途如表 2.2 所示。表 2.2 实验需使用气体Table 2.2 Gas of experimental process名称规格用途供货厂家气工业级，≥99.95% 催化反应气体云南昆明仓辉经贸气体有限气工业级，≥99.95% 增加反应压力云南昆明仓辉经贸气体有限气工业级，≥99.95% 反应器管路吹扫云南昆明仓辉经贸气体有限气高纯，≥99.999% GC-MS 载气云南昆明仓辉经贸气体有限气高纯，≥99.999% GC-MS 载气云南昆明仓辉经贸气体有限2.2 实验试剂与仪器设备

评价装置,固定床,实物

第二章实验材料与研究内容剂进行固定和分散，之后在实验所设定的条件下进行反应，所得产物入收集系统进行收集分析。3）产物收集处理系统：反应产物经冷凝器冷凝，通过气液分离器分离，相产物进入液体收集罐；气相产物分为两路，一路经背压阀减压后通六通采样阀进入气质联用仪进行检测分析，另一路直接经过酸碱洗气排入空气中。气相色谱-质谱联用仪：采用美国 PE 公司 Clarus 680-SQ8T 型 GC-MS，气体分析外置阀箱（专用气体采样）、DHA 分析色谱柱（可分析 C1～C40化合物）、精细烃分析软件等，可对烷烃、异构烷烃、环烷烃、烯烃、芳烃氧化合物等分子进行一个精确的定性和定量的分析。实验主要的仪器实物图见图 2.3、2.4。

【参考文献】