[发明专利]一种无硫镍基加氢脱氧催化剂及其应用

说明书

本发明公开一种催化加氢脱氧无硫镍基Ni/CeO₂‑Nb₂O₅催化剂，催化活性高，易于与反应体系分离，重复使用性好，可用于催化脂肪酸甲酯加氢脱氧反应，当催化剂、反应原料月桂酸甲酯、反应溶剂质量比为0.1～0.3:1:20～30，所加氢气压力2.5～3.0MPa，反应温度280～300℃，反应时间8～10h，得到加氢脱氧产物产品质量收率达90％。

技术领域

本发明属于生物质能源催化领域，涉及一种无硫镍基催化剂Ni/CeO₂-Nb₂O₅催化月桂酸甲酯加氢脱氧的方法。

背景技术

随着对能源环保要求的提高，近年来可再生生物质清洁能源得到发展。以甘油三酯为主要成分的生物质被用于生产生物柴油，甘油三酯与甲醇通过酯交换反应得到的脂肪酸甲酯是生物柴油的重要组成部分。但是，由于脂肪酸甲酯含氧量高，与传统柴油相比具有高粘度、低浊点、低热值等缺点(A.E.Coumans,Appl.Catal.B 201(2017)290–301)，故有必要对脂肪酸甲酯进一步加氢脱氧升级为性能更加优良的生物燃油。

本发明采用无硫镍基催化剂Ni/CeO₂-Nb₂O₅，以月桂酸甲酯为脂肪酸甲酯模型化合物，催化其加氢脱氧得到性能更加优良的生物燃油产物十一烷，产品质量收率达90％，所发明的无硫镍基加氢脱氧催化剂Ni/CeO₂-Nb₂O₅,具有有催化活性高、重复利用性好、活性组分不易流失等优点。

发明内容

本发明的目的

本发明目的旨在提供一种无硫镍基加氢脱氧催化剂Ni/CeO₂-Nb₂O₅及对脂肪酸甲酯类化合物进行加氢脱氧合成生物燃油的方法。

本发明的技术方案

1.一种无硫镍基加氢脱氧催化剂，是由Ni与CeO₂-Nb₂O₅载体构成，Ni与CeO₂-Nb₂O₅载体质量比0.1～0.2:1；

所述CeO₂-Nb₂O₅载体中铈提供氧空穴，铌为酸性位点，Ce与Nb的摩尔比为0.1～1:1；

所述无硫镍基加氢脱氧催化剂中，Nb的存在使铈氧化物的晶格发生扭曲变形，从而使得二氧化铈晶格中的氧更易迁移，产生更多的氧空位，进一步提高催化剂的加氢脱氧性能；

所述无硫镍基加氢脱氧催化剂中，Nb阳离子亲氧位点的存在，与脂肪酸甲酯类原料中的羰基氧产生较强的相互作用，从而降低脂肪酸甲酯类原料中的C＝O双键断裂所需能量，使催化剂的加氢脱氧性能进一步增强；

所述CeO₂-Nb₂O₅载体中，载体表面上的CeO₂被氢气还原过程中产生氧空穴，有利于对脂肪酸甲酯类原料中的羰基氧的吸附，促进脂肪酸甲酯类原料加氢脱氧反应的进行；

所述无硫镍基加氢脱氧催化剂为颗粒状多孔结构，孔径5～10nm，孔体积0.05～0.4cm³/g，比表面积55～65m²/g；

所述脂肪酸甲酯类原料包括月桂酸甲酯，棕榈酸酸甲酯，硬脂酸甲酯，油酸甲酯。