[发明专利]一种采用双功能催化剂制取异十六烷的方法

说明书

一种采用高效双功能催化剂制取异十六烷的方法，本发明涉及长碳链正构烷烃加氢异构化反应制取异构烷烃的方法，它要解决现有催化剂中因贵金属担载量较大导致的成本偏高、反应活性和异构化选择性较低等问题。制取方法：将双功能催化剂装填到固定床反应器的恒温区，活化后用进料泵将正十六烷连续注入固定床反应器中，控制反应温度为260～380℃，反应压力为1.0～4.0MPa，得到异十六烷。本发明所使用的催化剂是在多级孔SAPO‑41分子筛纳米片上担载低至0.09wt.％的贵金属Pd制备的双功能催化剂，不仅显著降低了催化剂的成本，而且大大改善了异构烷烃的扩散性能，同时提高了催化剂的反应活性和异构化选择性。

技术领域

本发明涉及一种采用双功能催化剂通过正构烷烃加氢异构化反应制取异构烷烃的方法。

背景技术

目前世界范围内的能源结构中，仍然以煤、石油和天然气等传统化石燃料为主，并主要通过催化裂化、催化重整或异构化等过程将石油原料转化成汽油、柴油等燃料油。然而随着石油等化石燃料的不断开采和全球经济的快速发展，不可再生的统化石能源日益减少与能源需求量日益增大的矛盾更加凸显。一方面，我国目前使用的燃料油主要来源于石油炼制的馏分油，由于石油短缺、对外依存度不断提高，迫切需要采用石油替代原料、发展非石油路线生产燃料油及其他石油化工产品。另一方面，随着汽车工业的发展和发动机技术的进步，特别是对环保要求的不断提高，通过石油路线生产的富含芳烃和烯烃的柴油等燃料油由于燃烧不充分形成碳颗粒物而导致PM2.5等污染物的排放超标，对环境造成污染，因此对低芳烃和烯烃含量、环境友好的烷基化燃料油的需求量日益增大。可再生的生物燃料技术的开发和应用已引起世界诸多国家的普遍重视。生物质能源来源广泛，以麻疯树油、亚麻荠油、海藻油以及餐厅废油中提炼的植物油为原料制得的生物柴油，由于具有原料资源可再生性、产品环保等优点，近年来其生产新方法、新技术和新产品的开发已成为世界范围内的研究热点，对于解决我国石油短缺、石油原料替代以及油品清洁化等能源战略问题均具有重要的意义，已成为未来燃料油的必然趋势。植物油是由脂肪酸三甘油酯组成，经脱羧和脱氧后得到C₁₅-C₁₈为主的正构烷烃，再通过加氢异构化反应，就可以得到由异构烷烃组成的第二代生物柴油，也称为绿色柴油。与第一代生物柴油相比，第二代生物柴油的低温流动性好、十六烷值高、能量密度高，可以在低温环境中与石油基柴油以任意比例进行调配，是未来生物燃料生产技术的主要发展方向之一。目前世界范围内仅有美国UOP等少数几家公司掌握了大规模工业化生产第二代生物柴油的技术。我国尚未实现第二代生物柴油的大规模生产，其中技术瓶颈之一就是由于植物油脱氧油经进一步加氢异构化反应制取异构烷烃所使用的双功能催化剂的成本偏高、易积碳失活、裂化反应加剧、异十六烷等异构烷烃的收率低等问题。实现正构烷烃高效转化为异构烷烃的关键技术是开发研制具有高催化活性和高选择、低成本、长运行周期的高效双功能催化剂。

正构烷烃加氢异构化反应的催化剂通常由金属位和酸性位组成。在加氢异构化反应过程中，在金属位上发生加氢和脱氢反应，在酸性位上发生裂化和异构化反应。金属位一般由Pt、Pd等贵金属以及Ni、Cu等非贵金属提供。酸性位一般由ZSM-5、MCM-41等沸石分子筛以及SAPO-11、SAPO-31和SAPO-41等磷酸硅铝类分子筛提供。

以Ni等非贵金属为金属位的催化剂虽然成本较低廉，但是加氢异构化反应的转化率以及选择性较低，异构烷烃产物的收率较低。目前以贵金属为金属位制得的双功能催化剂虽然具有较高的异构烷烃的选择性，但是担载的贵金属量通常较多(一般大于或等于0.5wt.％)，催化剂的成本较高。另一方面，由于所采用的酸性载体通常是晶粒尺寸较大的微米尺寸的分子筛，在很大程度上限制了长碳链异构碳正离子及烯烃中间体的生成和扩散，导致裂化反应加剧，长碳链异构烷烃的收率较低。

发明内容

本发明的目的是要解决现有催化剂中因贵金属担载量较大导致的成本偏高、反应活性和异构化选择性较低、催化剂使用周期短、需要频繁再生等问题，提供一种采用SAPO-4分子筛纳米片担载少量金属Pd的双功能催化剂高选择性制取异十六烷的方法。