[发明专利]一种催化油脂加氢生产生物航空燃油用催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种催化油脂加氢生产生物航空燃油用催化剂及其制备方法和应用，属于制备生物航空燃油技术领域。催化剂制备方法包括：将六水硝酸镍与1,3,5‑苯三甲酸加入有机溶剂中，搅拌得到澄清透明液体，将液体加入水热合成釜中，120～180℃控温反应10～15h，反应结束后过滤，滤饼烘干，得到Ni‑MOF；将Ni‑MOF放入管式炉中，氮气气氛下350～400℃碳化1.5～2.5h，得到催化剂。本发明以Ni‑MOF为前驱体制备高镍含量的Nisubgt;3/subgt;C@C催化剂，活性组分Nisubgt;3/subgt;C表现出类贵金属的催化活性。将该催化剂应用于催化木本油脂加氢生产航空燃油中，降低油脂加氢脱氧反应温度和时间，显著降低反应能耗和成本。

技术领域

本发明属于制备生物航空燃油技术领域，具体涉及一种催化油脂加氢生产生物航空燃油用催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

能源是人类生存、发展的基础，但随着经济的快速发展，化石能源消耗量持续增加，人类正面临着日益严重的能源短缺和环境破坏问题，全球气候变暖已成为国际关注的热点。基于此背景下，发展清洁能源对于保障能源安全、促进环境保护、减少温室气体排放、实现国民经济可持续发展具有重要意义。

目前我国航空燃油的年需求量大概在2500万吨左右，随着航空业的持续高速发展，到2025年预计将增加到每年5000万吨。随着航空燃油需求量越来越大，以可再生的油脂资源催化热化学转化生产生物航煤燃油成为一条切实可行的方案。近年来有较多文献报道了大豆油、棕榈油等植物油加氢脱氧制取生物航空燃油，其产物主要为碳链长度是C16-C18的柴油组分，不能满足航空燃油分子量分布在C8-C15的要求，或者碳链长度为C8-C15的航空燃油选择性过低，这主要原因在于这些植物油的脂肪酸组成中16-18个碳的脂肪酸含量高于80％，经催化脱氧后主要生成C15-C18烷烃。目前，油脂催化加氢脱氧制取生物航空燃油，主要使用Pt等贵金属催化剂，其价格昂贵，成本大；分子筛负载的过渡金属催化剂遇水易失活，稳定性差。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的一个技术问题在于提供一种催化油脂加氢生产生物航空燃油用催化剂的制备方法，该制备方法以Ni-MOF为前驱体，通过控制碳化温度和时间制备得到高镍含量、高活性的Ni₃C@C催化剂。本发明要解决的另一个技术问题在于提供一种催化油脂加氢生产生物航空燃油用催化剂，该催化剂中镍含量较高，活性组分Ni₃C表现出类贵金属的催化活性。本发明要解决的另一个技术问题在于提供一种上述催化剂在催化油脂加氢生产生物航空燃油中的应用，该方法以富含中碳链脂肪酸甘油酯的山苍子核仁油、樟树籽仁油等非食用木本油脂为原料，经催化加氢脱氧反应，实现C8-C15航空燃油组分的选择性大于65％。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种催化油脂加氢生产生物航空燃油用催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将六水硝酸镍与1,3,5-苯三甲酸加入有机溶剂中，搅拌均匀，得到澄清透明液体，将所述澄清透明液体加入水热合成釜中，140～160℃条件下控温反应10～15h，反应结束后冷却至室温，反应液过滤，滤饼置于烘箱中烘干，粉碎过80目筛网，得到晶体Ni-MOF；

(2)将所述晶体Ni-MOF放入管式炉中，氮气气氛下在350～400℃条件下碳化1.5～2.5h，控制氮气流量为180～220mL/min，得到Ni₃C@C催化剂。

所述的催化油脂加氢生产生物航空燃油用催化剂的制备方法，所述六水硝酸镍与1,3,5-苯三甲酸的摩尔比为1:0.9～1:1.1；所述1,3,5-苯三甲酸与有机溶剂的摩尔比为1:70～1:80。

所述的催化油脂加氢生产生物航空燃油用催化剂的制备方法，所述六水硝酸镍与1,3,5-苯三甲酸的摩尔比为1:1；所述1,3,5-苯三甲酸与有机溶剂的摩尔比为1:78；所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。