[发明专利]一种脂肪酸甲酯加氢脱氧-异构制备烷烃的催化剂及制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种脂肪酸甲酯加氢脱氧‑异构制备异构烷烃的催化剂及制备方法和用途，所述加氢脱氧‑异构催化剂包括载体SAPO‑11和活性组分磷化镍；所述活性组分磷化镍占催化剂的质量百分数为5％～20％。本发明的催化剂的活性组分磷化镍，具有较高的加氢活性，载体SAPO‑11具有适宜的酸性，属于加氢脱氧‑异构双功能催化剂，使加氢脱氧产物中异构烷烃选择性显著提高。本发明的催化剂具有优良的耐硫、耐水性能、较宽的原料适应性和较长寿命。

技术领域

本发明涉及一种脂肪酸甲酯加氢脱氧-异构制备烷烃的催化剂及制备方法和用途，属催化技术领域。

背景技术

生物柴油作为一种环境友好、可再生能源，可作为化石能源的补充。生物柴油的化学组成为脂肪酸甲酯，通常由植物油脂(脂肪酸甘油三酯)与甲醇酯交换制得。然而，生物柴油因具有明显的缺点(相对较高的凝点和浊点、化学稳定性差、含氧量高、能量密度较低、与传统化石柴油不完全兼容等)而限制了它的广泛应用。将脂肪酸甲酯加氢脱氧转化为与传统化石柴油成分相似且兼容性良好的生物基烷烃，通常称为第二代生物柴油。

脂肪酸甲酯加氢脱氧制备烷烃的催化剂通常由氧化铝、分子筛等载体负载金属、金属氧化物(硫化物)活性组分构成，其中金属活性组分主要是贵金属钯、铂，非贵金属镍、铜等，金属氧化物(硫化物)活性组分主要包括镍(钴)-钼(钨)-硫或其组合。贵金属催化剂活性高，但价格昂贵，且易发生微量硫中毒，稳定性差。非贵金属催化剂不耐酸，也存在稳定性差的问题。金属氧化物(硫化物)催化剂活性适中，成本低，但需要在体系中不断补硫，以维持催化剂活性组分处于硫化态，才能保持其长周期稳定运行。加氢脱氧催化剂除需要加氢活性组分外，还需要具有适宜的酸性和孔结构。催化剂酸性过低会降低脱氧活性，酸性过高会导致产物进一步裂解，降低产物收率。具有介孔结构的载体既有利于提高活性组分分散度，也有利于反应物和产物扩散，从而提高目标产物选择性。CN109745993公开了一种介孔Ni-Mo加氢脱氧催化剂，其制备过程复杂。CN110465364公开一种PdMoP/γ-Al₂O₃加氢脱氧催化剂，活性高、制备方法简单，但将贵金属钯和非贵金属钼氧化物同时负责在氧化铝载体上，造成贵金属钯分离回收困难，从而增加催化剂成本。另一方面，脂肪酸甲酯加氢脱氧生成的烷烃，通常以正构烷烃为主，作为柴油组分，还存在凝点高，气候适应性差的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种加氢脱氧-异构催化剂及其制备方法和用途。本发明的加氢脱氧-异构催化剂具有较高的加氢脱氧活性和异构化活性，用于脂肪酸甲酯加氢脱氧-异构制备正构烷烃和异构烷烃混合物，以异构烷烃为主。

所述的一种加氢脱氧-异构催化剂，其特征在于包括载体SAPO-11和活性组分磷化镍；所述的活性组分磷化镍采用原位合成方法镶嵌在SAPO-11载体中；所述活性组分磷化镍占催化剂的质量百分数为5％～20％。作为优选，其特征在于所述活性组分磷化镍占催化剂的质量百分数为8～15％。

所述的一种加氢脱氧-异构催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)催化剂前驱体制备：将铝源、磷源、镍源、硅源、模板剂、扩孔剂和水依次加入合成釜中，搅拌均匀，然后转入晶化釜中，封闭釜盖，加热至150～250℃，在自身压力下进行恒温晶化24～72h，晶化后，过滤，用去离子水洗涤，干燥，在空气气氛中550℃焙烧除去模板剂，得到含镍SAPO－11催化剂前驱体。

2)催化剂前驱体成型：在步骤1)制备的含镍SAPO－11催化剂前驱体中加入拟薄水铝石和田菁粉，混合均匀，然后加入硝酸溶液，搅拌、碾压混合呈泥状，挤条成型，120℃干燥，得到成型催化剂前驱体。