[发明专利]MgFe水滑石基催化剂及其在悬浮床加氢脱氧生产生物柴油中的应用

说明书

本发明公开了一种层状多孔镁铁水滑石基催化剂(MgFe‑LMOs)及其在悬浮床加氢脱氧生产生物柴油中的应用。本发明首先采用水热‑共沉淀法制备具有插层结构的MgFe‑LDHs二元类水滑石，然后将其在空气气氛中焙烧，得到层状多孔镁铁催化剂材料。将该催化剂应用于以棕榈油为原料油的悬浮床加氢脱氧生产生物柴油，具有较高的加氢脱氧反应活性和选择性，其产物主要以C₁₀‑C₁₈的烷烃为主，具有较高的燃烧热值，因而在工业上具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于能源化工技术领域，具体涉及一种层状多孔镁铁水滑石基催化剂及其在悬浮床加氢脱氧生产生物柴油中的应用。

背景技术

随着常规化石能源的日益枯竭，大气污染的不断加重，以及各国对温室气体排放要求的日趋严格，全球正面临来自世界应对气候变化进程和寻找化石能源替代品的双重挑战。为解决环境和能源问题，同时为了实现人类社会可持续发展，寻求和开发新能源成为目前研究热点。为达到减排与降低成本的目的，降低常规石化能源对生存环境的危害，可再生能源受到广泛的关注。生物燃料油的原料来源广泛、具有可再生性、所得产品清洁、可实现碳的循环利用。因而，生物燃料油的开发利用是目前能源领域研究的热点和重点。

在加氢脱氧生产生物燃料油的工艺过程中，催化剂起着至关重要的作用，影响着加氢脱氧的反应历程和反应产品的分布。目前，已研究开发的加氢脱氧催化剂主要类型之一是贵金属催化剂，其由于高活性受到研究人员的关注，S. Lestari等使用贵金属催化剂Pd/SBA-15催化硬脂酸来生产生物柴油（S. Lestari, P. Mäki-Arvela, K. Eränen, J.Beltramini, et al, Catalysis Letters, 134 (2009) 250-257），尽管该类催化剂具有较高的产品选择性（90%），但贵金属的成本高昂，且贵金属催化剂对原料中的杂质（如硫，重金属和含氧化合物）非常敏感，易导致催化剂中毒失活。因此，贵金属催化剂很难在加氢脱氧生产生物柴油工业上得到广泛应用。

发明专利（CN 105087083 B）公开了一种采用过渡金属（Ni，Fe，Co，Mo等）硫化物催化转化油脂生产生物柴油的方法，该类催化剂在反应过程中会因硫的流失导致催化剂逐渐失活，为了保持催化剂活性必须向原料中不断补硫。这一方面提高了生产成本，另一方面流失的硫进入油品中，降低了油品的品质。

发明专利（CN 102427880 B）公开了一种金属磷化物加氢生产生物柴油的方法，其所用MoP/ZrO₂催化剂的柴油选择性为97%，且具有一定的异构化性，可获得低倾点生物柴油。发明专利（CN 103756794 B）公开了一种以地沟油为原料加氢生产第二代生物柴油的方法，在过渡金属磷化物的作用下经过加氢脱氧反应得到生物柴油，所生产的生物柴油十六烷值高、凝点低，但生产工艺复杂，能耗大。虽然过渡金属磷化物催化剂具有类贵金属性质和优异的加氢性能，但磷化物催化剂存在着暴露在空气中易氧化、稳定性差、遇水易失活等缺陷，很大程度上限制了其工业生产和应用。

发明专利（CN 103721741 A，CN 105944750 A和CN 107442166A）等公布了以一种或多种过渡金属氧化物（Ni，Fe，Co，Mo，Mn等）为活性中心，分子筛或Al₂O₃，TiO₂，SiO₂，MgO，ZrO₂等为载体的催化剂的制备及其在生物柴油上的应用，其具有很好的加氢脱氧和异构化效果。但这些催化剂制备步骤复杂、活性组分易流失、反应温度过高、碳收率低。