鎳基介孔分子篩轉化生物油脂加氫斷鍵制航空煤油研究.pdf

1、液體燃料日益短缺和燃燒污染嚴重是當今世界面臨的兩大危機難題。將廉價易得的生物油脂轉化煉制航空煤油是國際可再生能源領域的研究熱點。本文在對比鎳基微孔分子篩轉化大豆油基礎上，重點研發(fā)了新型梯度介孔分子篩催化劑進行微觀表征，將棕櫚油、地溝油和微藻油等進行脫氧斷鍵，制取高烷烴和低芳烴的生物航空煤油，顯著提高了生物航油轉化產率和產物選擇性。
　　研究了鎳鉬微孔分子篩轉化大豆油制生物航油，表明HY分子篩比HZSM-5分子篩制取的生物航油品質更

2、優(yōu)，使航油中烷烴選擇性從13.8％增加到40.3%，芳烴選擇性從58.9%下降到23.8%%。當反應溫度低于380℃時，大豆油轉化的主要路徑為聚合反應。當反應溫度增加到390℃時，生物航油產率增加到49.1%。
　　研究了五種鎳基微孔分子篩催化劑（Ni/SAPO-34，Ni/MCM-41，Ni/HY，Ni/SAPO-11, Ni/Hbeta）轉化棕櫚油煉制生物航油，利用X射線衍射和氨程序升溫脫附對催化劑做了微觀表征，表明Ni/SA

3、PO-34催化劑得到了最高的烷烴選擇性（65%）和最低的芳烴選擇性（11%）。當反應溫度由370℃增加到390℃時，生物航油產率由21%增加到42%。當Ni/HY分子篩中Si與Al質量比由11降低到5時，生物航油中烷烴含量由71%增加到80%，芳烴含量由29%下降20%。
　　研究了新型梯度介孔分子篩催化劑Meso-Y，Meso-HZSM-5，Meso-Hbeta轉化棕櫚油煉制生物航油的反應機理和選擇性。棕櫚油在Meso-Y介孔分

4、子篩上先通過脫羰基轉化為長鏈烷烴（C15-C18），然后長鏈烷烴裂化為短鏈烷烴，最后短鏈烷烴芳構化為芳烴。有部分棕櫚油直接轉化為了短鏈烷烴。棕櫚油在Meso-HZSM-5介孔分子篩上一部分直接芳構化為芳烴，另一部分先脫羰基為長鏈烷烴，部分長鏈烷烴芳構化為芳烴，部分長鏈烷烴裂化為短鏈烷烴，最后短鏈烷烴芳構化為芳烴。棕櫚油在Meso-Y介孔分子篩上轉化制航油產率最高，其中烷烴產率30.7%，芳烴產率13%。研究了Ni/Meso-Y催化劑反應

5、前和再生后的物理化學結構變化。與新鮮的Ni/Meso-Y催化劑相比，再生后的Ni/Meso-Y催化劑的比表面積由460.7 m2/g下降到7.2 m2/g，微孔體積由0.22 cm3/g下降到0.01cm3/g，平均孔徑由2.4 nm增加到13.1 nm，這表明在反應的前后，Ni/Meso-Y催化劑的微孔遭到了破壞。再生后的Ni/Meso-Y催化劑在230℃和440℃各出現(xiàn)一個對應中等強度酸和強酸的峰。與新鮮的Ni/Meso-Y相比，酸

6、強度和酸密度均有下降。
　　利用梯度介孔分子篩催化劑將地溝油脫氧斷鍵煉制生物航油，通過動態(tài)測試反應中間產物提出地溝油的脫氧斷鍵路徑：在反應的前3個小時，地溝油主要通過脫羰基路徑脫氧轉化為正十七烷烴（C17H36）和十五烷烴（C15H30）；在反應的第4-8小時，長鏈烷烴裂化為斷鏈烷烴（C8-C16），并且通過環(huán)化和脫氫路徑得到環(huán)烷烴和芳烴。鎳基介孔分子篩Ni/Meso-Y催化轉化地溝油的脫氧斷鍵性能優(yōu)于Ni/SAPO-34和Ni/

7、HY，得到生物航油中烷烴產率高達40.5%和芳烴產率低達11.3%，提高了生物航油的能量密度。
　　研究了微藻生物柴油的中組分、重組分和殘渣轉化煉制生物航油的轉化產率和選擇性。微藻生物柴油的中組分在鎳基介孔分子篩Ni/Meso-Y上轉化制生物航油的性能最佳，使烷烴選擇性提高到46.29%，芳烴選擇性降低到10.29%，改善了生物航油的成分品質。微藻生物柴油中組分轉化制航油的反應機理如下：一部分首先通過脫羰基路徑轉化為長鏈烷烴，然后