[发明专利]一种双金属负载型催化剂及其制备方法和在棕榈油加氢转化制备生物航空煤油中的应用

说明书

本发明设计制备适用于油脂加氢转化制备生物航空煤油的非贵双金属负载型催化剂，将其应用在棕榈油加氢脱氧、裂化/异构化反应中生产C₈～C₁₆烃类范围的生物航空煤油。本发明以镍为主要金属，添加第二过渡金属，以碱液沉淀负载在酸性载体上制备而得的双金属负载型催化材料，金属高度分散在载体表面，大大提高了催化剂加氢脱氧性能，在棕榈油的加氢脱氧、裂化异构化反应中，油脂转化率高达100%，生物航空煤油收率可达60%，并减少碳损失，因而在油脂加氢转化生产生物航空煤油工艺上具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种加氢脱氧催化剂的制备，主要是用于油脂一步加氢脱氧裂化异构化生产生物航空煤油，属于能源化工技术领域。

背景技术

航空业作为21世纪的造碳大户之一，在化石能源危机及减碳目标的双重压力下，发展可持续航空燃料势在必行。传统航空煤油是石油经加氢裂化和催化裂化加工成的产品，主要组成成分是碳数范围为C₈～C₁₆的正构烷烃、带支链的异构烷烃、环烷烃及少量芳烃，而生物航空煤油是从生物质原料直接或间接转化而来。生物航空煤油在燃烧热值、能量密度、冷凝点、润滑性能满足石油基航空煤油的性能指标基础上，同时具有较低的硫氮含量，热稳定性较高，低温流动性较好，在整个生命周期中至少可以减少80%的碳排放，可持续和环境友好。

目前，制备生物航空煤油的技术路线有四种，分别是根据原料的特点而命名的醇类制备路线（ATJ）、合成气制备路线（GTJ）、糖类制备路线（STJ）以及油脂类制备路线（OTJ）。OTJ技术路线的整体投资成本相对于ATJ、STJ及GTJ路线低，工艺流程相对简单，产品质量较好，且收率高，是目前最具竞争力优势的制备生物航空煤油的技术路线。发明专利CN113004953A、EP3795657A1、KR20210158492A、US10793785B2中公布的生产生物航空燃料的方法均是采用油脂加氢脱氧技术。

油脂制备生物航空煤油的技术路线有两段加氢工艺和一步加氢工艺。两段加氢工艺中，反应条件不同，催化剂不同，第一段加氢完成不饱和双键的加氢及脂肪酸酯的脱氧，得到的长链烷烃在第二段加氢中裂化、异构化得到航空煤油碳数范围的烃类。一步加氢工艺，能在同个反应器、同种催化剂下，一步实现油脂的加氢脱氧、裂化异构化，这将大大简化生产流程，提高生产效率，同时降低能耗，减少生产成本。因此，构建高效且稳定的具有双键加氢、酯基脱氧、烷烃裂化/异构化性能的催化剂是油脂制生物航空煤油的关键。

发明专利（CN103920528A）公开了一种用于油脂一步加氢脱氧裂化异构化制航空煤油组分的催化剂及其制备方法。其采用贵金属Pt、Pd、Ru作为活性组分负载于复合载体Beta-Al₂O₃上，对于油脂的转化率能达到100%，航空煤油组分收率可达72.3%，尽管贵金属类催化剂表现了优异的加氢脱氧活性及产物选择性，但贵金属成本较高，且对反应环境中的杂质、水等敏感，易中毒失活，不利于在加氢脱氧生产生物航空煤油工业上的广泛应用。

发明专利（CN111250156A）公布的一种磷化镍负载在SAPO-11载体上的催化剂的制备方法在脂肪酸甲酯的加氢脱氧-异构化反应中具有较高的加氢活性及异构烷烃选择性，具有优良的耐硫、耐水性，但磷化物类催化剂制备过程相对不可控，在空气中易氧化，稳定性差。