[发明专利]一种脂肪酸酯加氢生产正构烷烃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脂肪酸酯加氢生产正构烷烃的方法，属于催化技术领域。

背景技术

随着世界范围内煤、石油、天然气等不可再生能源的日趋紧张，可再生的生物质资源的开发利用引起了人们的关注。动植物油脂主要是由饱和或不饱和脂肪酸酯组成，利用固体酸、碱催化剂催化动植物油脂与甲醇或乙醇进行酯交换制备生物柴油(第一代生物柴油)的技术已经得到了广泛的研究，所制得的生物柴油主要是长链脂肪酸的甲酯或乙酯。生物柴油为不含硫的可再生清洁能源，但是与矿物柴油相比其氧含量高、黏度大、燃烧热值低，因此不能直接用作内燃机的燃料。另外，酯交换制备生物柴油的过程中会大量副产物甘油生成，甘油的后处理会增加生产成本，致使生物柴油市场竞争力较低。

动植物油脂主要由8～22个碳原子直链脂肪酸酯类组成，鉴于动植物油脂与长链烷烃结构组成上有共同特点(均含有长链部分)，将直链脂肪酸酯类通过加氢饱和双键、加氢脱氧、脱羧、脱羰等方式转变为直链烷烃，不但可以作为柴油十六烷值调和组分，还可作为化工原料，相比石油来源的直链烷烃，由动植物油脂生产的直链烷烃的成本大大降低。

中国专利CN101597508A描述了一种高级脂肪酸酯制备烷烃的方法，其特征是高级脂肪酸酯经液相加氢脱氧制得烷烃。在反应器中，加入高级脂肪酸酯，催化剂和溶剂，充入氢气，反应压力1～10Mpa，温度为210～320℃，反应时间为4～7h；所述的高级脂肪酸酯为含有8～22个碳原子的脂肪酸甲酯或含有8～22个碳原子的脂肪酸乙酯；所述的催化剂为：以多壁碳纳米管为载体，以质量百分含量2～10％的钯为活性组分；所述的溶剂为：正己烷、正庚烷、正辛烷、十二烷或十六烷中的一种。

中国专利CN201110373951.X本发明涉及一种餐厨废油和矿物柴油混合加氢制备生物柴油的方法，包括：餐厨废油类油脂的预处理；第一段加氢工艺；第二段加氢工艺；产品分馏工艺。本发明以餐厨废油类油脂和矿物柴油馏分为原料制备多环芳烃含量低、十六烷值高、低硫、低氮含量的高品质生物柴油和生物航煤组分，可实现含动植物油的物料加氢的连续化、工业化生产，具有现实意义。

EP1741767涉及一种用动植物油脂加氢处理、异构的工艺路线生产植物油的方法，能够将动植物油脂直接加工出优质的柴油产品。但对原料进行了限制，要求原料碳数在12～16个之间，要求原料中含有50～20000ppm硫含量。同样该技术存在的最大问题是忽略了加氢精制后生成的水对含分子筛催化剂的严重不利影响。

美国专利US20060186020、欧洲专利EP1693432以及巴西的Hydrobrass等技术都是将植物油在柴油加氢精制装置上进行掺炼，用以改善柴油产品的性质，没有涉及单独加氢的技术。

综上所述，目前已报道的文献和专利，主要用来生产柴油组分，原料在加氢脱氧的同时而后处理过程中，发生烃类裂解、异构化与芳构化等反应，一方面烃类裂解反应导致液态烃收率降低，另一方面烃类裂解、异构化与芳构化导致正构烷烃的收率减少，此外产品仍然含有微量的氧，因此不适合以正构烷烃为目标产物的生产。另外，传统的油脂加氢工艺基本采用反应釜作为加氢反应器，由于反应釜为间歇式生产过程，生产劳动强度大，处理能力低，难以实现大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于：克服上述现存技术中的不足，提供一种连续化的工业生产方法，将脂肪酸酯(包括动植物油脂)转化为高纯正构烷烃，实现廉价的动植物油脂等到高附加值的正构烷烃的转化，具有积极的现实意义。

本发明技术所采用的技术方案：

一种脂肪酸酯加氢生产正构烷烃的方法，包括如下步骤：

(1)原料预处理

脂肪酸酯与氢气混合，在较缓和的加氢反应条件下，进入装有两种或两种以上的预加氢处理催化剂反应器，脱除原料中的金属及不饱和脂肪酸酯，降低原料碘值，防止进入高温加氢区域不饱和脂肪酸酯聚合生焦，导致催化剂表面积碳，缩短催化剂使用寿命。经预加氢处理后，原料中金属含量小于1.0mg/kg，碘值含量小于200mgI₂/100g油。

所述脂肪酸酯包括碳链为8～22个碳原子的脂肪酸甲酯、乙酯及脂肪酸三甘酯。

(2)加氢脱氧处理