[发明专利]一种由油酸制备低碳烯烃的方法

说明书

本发明涉及一种由油酸制备低碳烯烃的方法，油酸作为反应原料，水蒸汽作为载气，在催化剂作用下进行裂解反应；反应温度为400～550℃，水的流速为0.5～1.5mL/min，油酸的重时空速为4.5h^‑1；所述催化剂为具有微孔结构或介孔结构的分子筛中的一种或几种。本发明方法旨在探索非石油路线制备低碳烯烃新技术，解决含氧生物质原料催化裂解过程中催化剂结焦严重的问题，提高产物中乙烯和丙烯选择性。不仅有利于缓解能源危机，也符合低碳烯烃生产工业可持续发展的理念。

技术领域

本发明属于低碳烯烃制备方法技术领域，具体是一种由油酸制备低碳烯烃的方法。

背景技术

低碳烯烃(乙烯、丙烯和丁二烯)是石油化工行业最为重要的基础原料之一，尤其是乙烯，更有“化工之父”之称。随着我国国民经济和石油化工产业的不断发展，低碳烯烃的需求量越来越大，2016年，我国乙烯的表观消耗量达到1980万吨/年，丙烯消费量达2587万吨/年，而且乙烯丙烯消费量呈现逐年增加的趋势。目前，低碳烯烃产品主要来源于石油烃的蒸汽裂解工艺，因此我国每年需要消耗大量的石油资源来满足不断增长的低碳烯烃生产的需求。然而我国石油资源相对短缺，英国BP公司发布的《世界能源展望(2016年版)》预测，到2035年我国石油进口依存度将从2014年的59％增至76％。高于50％的原油进口依存度对国民经济的持续发展存在极大风险。而且，伴随着化石燃料大量消耗，环境污染问题也日趋严峻。因此，拓宽低碳烯烃生产的原料来源，发展非石油路线低碳烯烃制备新技术，已成为我国国民经济可持续发展过程中亟需解决的重大课题。

生物质是一种可再生的廉价资源，资源丰富而且环境友好，二氧化碳净排放量几乎为零。近年来，世界各国都在积极开展生物质催化裂解制备低碳烯烃的研究。来源于生物质的动植物油脂和餐厨废油，具有甘油三酸酯的化学结构特征，代表着一大类亟待开发利用的生物质资源。油酸是各种油脂甘油三酸酯结构的重要组成部分。在动物脂肪中，油酸脂肪酸链约占40％～50％，在植物油中的变化较大，茶油中高达83％，花生油中达54％，橄榄油中达55～83％。油酸是一种不饱和脂肪酸，高温条件下容易通过β裂解反应(双键的β碳断裂)产生小分子的低碳烯烃，因此，由油酸催化裂解制备低碳烯烃具有原料廉价易得，过程操作简单，容易工业化等优势，是极具发展前景的低碳烯烃生产新技术。然而，迄今为止，尚无发现以油酸为原料通过催化裂解技术制备低碳烯烃的研究报道。

目前含氧生物油的催化裂解技术中，多以氮气作为载气，微孔ZSM-5作为催化剂。氮气作为载气对原料分子和产物分子虽能起到很好的运输作用，然而反应结束后较难与产物分子进行分离。ZSM-5具有一定的酸性和微孔结构，利于生物油脱氧和发生择形催化反应，然而催化剂结焦严重阻碍这一技术的工业化发展。通过改变ZSM-5分子筛的物理化学特性和优化工艺条件，能够克服以上裂解产物难分离以及催化剂结焦等问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有催化技术中氮气作为载气致使产物难分离、低碳烯烃选择性低，以及催化剂结焦严重等问题。针对当今石化资源短缺限制了低碳烯烃生产工业的蓬勃发展这一现状，提出一种以可再生的生物质资源油酸为原料，在水蒸气和催化剂共同作用下，通过催化裂解制备低碳烯烃的方法。本发明方法用于低碳烯烃的生产中，具有抑制催化剂结焦、载气容易分离、低碳烯烃选择性高的优点。

本发明采用如下技术方案实现上述目的：

一种由油酸制备低碳烯烃的方法，油酸作为反应原料，水蒸汽作为载气，在催化剂作用下进行裂解反应；反应温度为400～550℃，水的流速为0.5～1.5mL/min，油酸的重时空速为4.5h-¹；所述催化剂为具有微孔结构或介孔结构的分子筛中的一种或几种。

所述油酸为一种生物质衍生物。

所述反应温度为500～550℃。

所述水的流速为1.0mL/min。

所述具有微孔结构的分子筛为微孔ZSM-5分子筛。