[发明专利]脂肪醇制备液体燃料的方法

说明书

一种脂肪醇制备液体燃料的方法，包括如下步骤：(1)在塔式反应器中，非均相酸催化剂催化脂肪醇至少发生脱水反应，液相产物(A)从塔底分出，而裂解气与水一起从塔顶分出；(2)所述液相产物(A)催化加氢制备适度饱和的液体燃料该方法具有如下特点：工艺流程简单，原料适应性强，催化剂廉价易得，氢气消耗低，液体燃料产率高。

技术领域

本发明涉及生物质液体燃料的制备方法，属于生物质能源技术领域。更具体地是涉及脂肪醇为原料连续生产脱氧液体燃料的方法。

背景技术

长期以来，发动机燃料主要依赖化石资源制备的液体燃料。大量使用化石燃料已对环境产生温室效应等负面影响。而且这些化石资源不可再生，资源储量因不断消耗而逐年减少。由于化石资源地域分布不平衡，一些地区和国家的石油资源高度依赖主要产油地区。这对能源安全造成威胁。

可再生的生物质液体燃料，包括生物质汽油、生物质柴油和生物质航空燃油等，具有硫含量低，燃烧性能好的特点。它在减少二氧化碳温室气体、发动机污染物排放和石油进口等方面具有积极作用，正逐渐成为化石燃料的重要补充。

目前，已经开发了几种生物质液体燃料的制备技术。例如，中国科学院广州能源研究所在CN105132473A中公开了一种木质纤维素水解液发酵制生物质民用燃料方法。以ABE发酵法处理秸秆、谷壳、蔗渣和草类水解液，得到以丙酮、丁醇和乙醇为主的生物质燃混合物。CN103261129A公开了一种异丁醇脱水/异构化然后醚化制备燃料添加剂的方法。包含至少40％的异丁醇原料在酸性催化剂上同时脱水和骨架异构化，制备正丁烯和异丁烯，然后与甲醇或乙醇进行醚化，制备MTBE或ETBE，以用于汽油的添加剂。动植物油脂转化为脂肪酸甲酯制备生物柴油，以及含糖废液、蜜饯和纤维素等生物质原料发酵制备燃料乙醇等技术，已经商业推广和应用。

一般情况下，含氧燃料能量密度通常较低，而脱氧燃料具有热值高，燃烧性能好，与石化柴油组成相似、兼容性好等优异特点，已经受到广泛重视。用硫化NiMo/γ-Al₂O₃和CoMo/γ-Al₂O₃催化剂将油脂催化加氢脱氧，然后异构化，可以制备柴油和航煤燃料。例如，加拿大Canmet能源技术中心开发的油脂加氢制备高十六烷值柴油的技术，和芬兰NesteOil公司在Porvoo建立的油脂催化加氢脱氧制备柴油，以及UOP开发的生物质航空煤油技术。选用镍、铜、钯、铂、钌等金属催化剂，也可以实现相似的过程。最近，CN102876350A公开了Ru系催化剂催化油脂或脂肪酸加氢脱氧制备烷烃类燃料的技术。或者直接用双功能催化剂将加氢脱氧和裂解/异构耦合在单段内完成，例如Herskowitz等用Pt/SAPO-11催化油脂在300～450℃、1～6MPa、0.5～5.0h^-1的条件下一步反应得到凝点和冷滤点较低的柴油组分。

生物质气化费托合成技术，具有原料适应性强的特点，可以直接处理锯末、秸秆等组成复杂的木质纤维素。例如，CN103468298A公开了一种通过费托反应将生物质合成气转化为液体燃料的方法。生物质原料在水蒸汽和氧气介质中气化为生物质合成气，然后合成气在钴基催化剂作用下通过费托反应转化为C₅-C₂₀的液态烷烃燃料。

脂肪醇通常由动植物油脂经加氢制得，并且根据碳链长度选择性地用作工业溶剂、聚合物增塑剂、非离子表面活性剂、乳化剂和分散剂等。由于市场价格较高，几乎不用于制备液体燃料。

随着工业发展和技术进步，一些低价值的脂肪醇可以用于制备液体燃料。例如，油脂行业脱臭馏出物、酸化油、餐饮业废油或地沟油等含有脂肪酸和长链醛的油脂，以及ABE发酵、IBE发酵等工业领域也副产含长链醛和酸。这些物质经过适当的加氢反应，可以制备长链脂肪醇。在适当的发酵条件下，生物质甚至能直接转化为丁二醇。木质纤维素经过热化学转化为合成气，也可进一步转化为混合脂肪醇。一些新技术将纤维素脱水、缩合并加氢后制备出多种脂肪醇。这些行业的发展和技术进步，为生物质液体燃料提供了廉价而丰富的脂肪醇原料。