[发明专利]一种双活性Ni2P/Zr-SBA-15催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种双活性Ni₂P/Zr‑SBA‑15催化剂及其制备方法和应用，该催化剂活性组分为Ni₂P，Zr‑SBA‑15为载体。本发明催化剂制备简单、价格便宜，加氢脱氧和异构化活性高，抗积碳能力强，稳定性好，脱氧率高达98%以上，可以将价格便宜的麻风树油转化为直链烷烃含量高、热值高、价格高的生物燃油，反应结束后催化剂结焦率低于1.66%，所得生物燃油主要成分为石化柴油和航空煤油，燃烧性能好，稳定性高，可以代替石化柴油和航空煤油，具有很好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及一种具有双催化活性中心、具有加氢脱氧和异构化双活性的Ni₂P/Zr-SBA-15催化剂及其制备方法，还涉及该催化剂催化生物油脂制备生物燃油的应用。

背景技术

随着石油能源的缺乏和环境污染问题的日益严重，可再生绿色能源越来越多的受到人们的关注和研究。其中，源自生物油脂的燃料具有含硫含氮少、燃烧时仅产生极少的SO₂和NO₂、可再生等优点，被认为是理想的清洁能源。但未经精制的植物油中含氧量高达50%，严重影响油品的燃烧值、运输以及储存，为了克服这一问题，研究者们将生物油脂进行加氢脱氧（HDO）反应和临氢异构化反应，获得长链的烷烃，这种类似于石化柴油组分的燃料即为第二代生物柴油。第二代生物柴油中氧含量低，然烧值高，相对石化柴油有较高的十六烷值，且CO₂排放量低，颗粒排放物少，可有效减少环境污染，是理想的清洁能源。

世界经济的飞速发展，航空运输业在经济结构中的作用越来越重要，而利用动植物油脂或农林废弃物制备的航空生物燃料的第二代生物燃料技术，化学结构和物化性质与化石航煤接近，无需重新设计制造引擎或飞机以及开发新的燃料运输系统，可直接替代传统的航空煤油，因此，航空生物燃料是最具有潜力的化石航空燃料替代品。

经过国内外学者和专家的多年研究和开发，制备生物航空燃料的工艺技术路线已经很多，主要还是采用两步法制备生物燃料，工艺过程复杂且生产成本高。第一步动植物油酯加氢脱氧得到直链烷烃较多的组分，该组分还不能直接作为生物燃料，需要对其改质才行。第二步则为直链烷烃组分异构化反应改质，提升燃料性能，达到产品要求。在HDO反应中，载体的性能主要由比表面积和酸性等因素决定。目前催化剂比较常用的载体为γ-Al₂O₃载体，该载体比表面积较小，负载活性组分与提供的反应场所少，并且γ-Al₂O₃具有较强的酸性，但是酸性越高在HDO反应中越容易积碳；在高温高压下，γ-Al₂O₃还会产生水合反应，进一步影响催化性能。此外，金属Ni价格低廉，具有较好的催化效果，但是其负载在载体上容易团聚，影响催化效果。

专利CN201511002461.3 提供了一种Ni2P/Zr-MCM-41催化剂，该催化剂能够催化生物油脂制备生物燃料，该专利得到的生物燃料组分直链烷烃组分含量高，与γ-Al₂O₃载体相比，该Zr-MCM-41载体酸性较γ-Al₂O₃有所降低，可使催化剂不易积碳，但其仅加氢脱氧催化作用好，异构化催化作用不具有优势，所得生物燃料中异构烷烃、环烷烃和芳香烃含量低，无法作为航空煤油使用。

发明内容

针对现有两步法催化制备生物燃料技术存在的不足，本发明提供了一种双活性Ni₂P/Zr-SBA-15催化剂，该催化剂既具有加氢脱氧又具有异构化双催化活性中心，具有优异的加氢脱氧（HDO）性能和临氢异构化性能。

本发明还提供了上述催化剂的制备方法，该方法操作简单，便于实施。

本发明还提供了上述催化剂催化生物油脂制备生物燃油的应用，本发明催化剂能够将生物油脂催化成生物燃油，可以作为生物柴油和生物航空煤油的原料，附加值高。

本发明具体技术方案如下：