[发明专利]一种介孔分子筛制备生物航空燃油的方法

说明书

技术领域

本发明是关于生物质能利用技术，特别涉及一种介孔分子筛制备生物航空燃油的方法。

背景技术

随着国际油价的上涨，对环境的日益关注以及对现有石油资源的消耗，全球正在寻找一种新的可再生能源。航空燃料的市场需求正在增大，利用植物油脂(比如微藻油、棕榈油、麻枫树油、黄连木油等)制取生物航空燃油成为一条可行的途径(Sinha et al，2013)。航空燃料必须满足非常严格的国际标准，其化学成分主要是碳链长度在C₈-C₁₆烃类，主要含烷烃，环烷烃和芳香烃以及少量的烯烃，其中对于芳香烃和烯烃的含量有严格的限制。植物油的主要化学成分是脂肪酸和甘油三酯，将植物油转化为航空燃料需要经过脱氧和碳链断裂等步骤。

近年来有较多文献报道了植物油脱氧制取生物碳氢燃料(Peng et al，2012；Murata et al，2010；Bezergiani et al，2009；Kubicka et al，2010；Snare et al，2006)，其产物主要为碳链长度是C₁₆-C₂₂的柴油范围的碳氢燃料，其凝点太高，无法满足航空燃料的要求。植物油加氢制取航空燃料的文献报道还比较有限。Yang和Robta等使用贵金属Pt作为催化剂，转化脂肪酸制取生物航空燃油，其原料转化率较低，为75％，航油产率低，为10％，且工艺复杂，催化剂昂贵经济性差(Yang et al，2013；Robota et al，2013)。Verma将Ni-Mo负载在ZSM-5上一步法催化转化微藻油为航空煤油范围的碳氢化台物，ZSM-5分子筛对于芳烃的选择性非常的高而对于烷烃的选择性则较低，航油对于芳烃含量有严格的限制(ASTM D1655-2012)，因此需要寻找一种对于芳烃选择性更低、烷烃选择性更高的催化剂来生产品质更高的航空煤油(Verma et al，2011)。

沸石分子筛作为一类优良的固体酸催化剂，可以提供骨架酸中心，是工业上应用最多的催化剂之一。传统的微孔沸石具备有序微孔结构、较大的比表面积、较高的热稳定性等许多优异性能，故被广泛应用到石油化工方面。但是微孔分子筛在生物油脂(C₁₄-C₂₄)等大分子转化过程中却存在明显缺陷：它过小的孔径(04-12nm)限制了大分子进入沸石孔道内进行吸附和催化反应，而且较小的孔径也妨碍了反应物和生成物的向外扩散和物质传输。故微孔分子筛在生物大分子油脂脱氧断键转化制航油过程中的反应选择性差，导致产物成分中异构烷烃含量低并且芳烃含量高，难以得到高能量密度和低凝固点的高品质航空燃油。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种采用介孔分子筛作为催化剂载体，能制备出高品质的生物航空燃油的方法。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种介孔分子筛制备生物航空燃油的方法，具体包括下述步骤：

(1)在10～100m1去离子水中加入237～237g Ni(NO₃)₂·6H₂O和132～132g(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O，搅拌成溶液后，再向溶液中加入48～48g沸石介孔分子筛形成混合物，然后将混合物在25℃的温度下，用电磁搅拌器搅拌混合物6～12h；

(2)将步骤(1)处理后得到的混合物，在70～80℃下烘干8～16h，然后将烘干的混合物置于马弗炉中，并在空气气氛中，升温到550℃后，恒温煅烧4～8h，得到煅烧产物；

(3)将步骤(2)制得的煅烧产物转入管式炉中，然后在H₂气氛中，升温到500℃后，恒温煅烧4～8h，得到催化剂；

(4)取100～500ml生物油脂加入到高温高压反应器中，再向高温高压反应器中加入5～25g步骤(3)中制得的催化剂；

(5)向高温高压反应器中通入氢气，使高温高压反应器中的氢气压强为i～5MPa，在330～410℃的反应温度下反应480min，且反应时高温高压反应器的搅拌速度为500r/min；

(6)步骤(5)反应结束后，将高温高压反应器中的混合产物(催化剂、固体产物和液体产物)取出，然后将混合产物在4000rpm下离心5min后，用移液枪取出上层液体，得到的上层液体即为制得的生物航空燃油。