[发明专利]一种柴油功能性组分的制备方法及得到的制备柴油组分的催化剂与应用

说明书

本发明公开一种柴油功能性组分的制备方法，制备方法包括：步骤1，将小桐子壳和油粕热解得到碳化产物，然后加入浓硫酸，加热，得到黑色固体；步骤2，在黑色固体中加入聚乙烯溶液，干燥研磨得组分A；步骤3，将金属氧化物、酸性物质和含铵化合物混合焙烧得组分m；步骤4，将α‑Al₂O₃、酸性物质和含铵化合物混合焙烧得组分n；步骤5，将组分m和n混合，然后加入聚乙烯醇溶液，焙烧研磨成粉末得组分B，将组分B与组分A混合得到制备柴油组分的催化剂；其中，金属氧化物为氧化镁、氧化锌和氧化镍所组成群组中的一种或几种。本发明的催化剂易于与产品分离，可避免大量废液的排放，有效防止环境污染，同时具有易活化可再生，便于连续操作。

技术领域

本发明涉及固体催化与柴油功能性组分开发等技术领域，具体地说，是一种柴油功能性组分的制备方法及得到的制备柴油组分的催化剂与应用。

背景技术

我国新环保法的出台，国Ⅳ、国Ⅴ清洁柴油生产推广和应用，对柴油质量提出的要求越来越高，柴油中硫含量受到了严格控制，柴油的润滑性问题逐渐暴露出来。柴油加氢精制过程可以减少柴油中硫含量，但同时也将柴油中具有润滑功能的天然组分(极性化合物)脱除，柴油粘度也随之降低，大大降低了柴油的润滑性能，导致柴油发动机机械磨损严重，从而造成严重事故和经济损失。本研究通过抗磨剂催化剂开发，合成生物质抗磨剂，有效解决加氢精制的低硫柴油(包括目前推广的国Ⅳ、国Ⅴ清洁柴油)的润滑性问题。

自20世纪90年代，随着低硫柴油的应用和推广，柴油添加剂的研究和开发越来越得到重视，许多国家已开发出了成熟的产品，而我国在这方面的研究工作起步较晚，研究较为滞后。针对未来柴油的发展要求，急需研发适用于我国低硫柴油添加剂。均相强碱如KOH催化的酯交换方法是目前采用较多的工业生产方法，虽然该技术比较成熟，但是对原料的要求高(水分含量0.06％，游离脂肪酸含量0.5％)。采用酸催化法催化油脂与醇的酯交换反应的液体酸催化剂通常为硫酸、盐酸和苯磺酸，均相强酸如H₂SO₄催化的酯交换反应可避免皂化反应，对原料的要求不高，但反应过程中副反应较多，反应结束后对催化剂要进行中和处理，由于含盐废水的产生，造成了一定程度的环境污染；对设备也有较大的腐蚀性；并且酸催化法制备的产物中会有一些酸残留，这些残留酸对发动机的金属部件带来一定的腐蚀作用。因此，寻找一种高效环保替代工艺流程显得较为重要，新工艺的重点是合成一种具有高活性、高选择性和高稳定性的固体催化剂。

目前制备柴油功能性组分的催化剂主要是均相催化剂(如浓硫酸、氢氧化钾等)，均相催化过程增加了产物分离难度，存在副反应多，中和成本高，设备腐蚀以及环境污染等问题。

本发明采用非均相催化来规避在均相催化过程中产生的一系列问题。我们在非均相催化剂的研究中，针对原料油脂的不同物化性质，开发了功能化非均相催化剂，实现了从餐饮废油和小桐子油等油脂到柴油功能性组分的成功转化。本发明以获得高转化率、高性能与生产成本最小化为首要目的，对原料、催化剂及制备工艺进行了多方面的考察、筛选与优化。在加氢柴油燃料功能性组分迈向产业化发展的道路上做出了重要的贡献。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种柴油功能性组分的制备方法及得到的制备柴油组分的催化剂与应用，以克服现有技术中该领域均相催化剂副反应多，难于与产物分离的缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种制备柴油组分的催化剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

步骤1，将小桐子壳和油粕热解得到碳化产物，然后加入浓硫酸，加热，得到黑色固体；

步骤2，在步骤1的黑色固体中加入聚乙烯溶液，干燥研磨得组分A；

步骤3，将金属氧化物、酸性物质和含铵化合物所组成群组中的一种或几种混合焙烧得组分m；

步骤4，将α-Al₂O₃、酸性物质和含铵化合物所组成群组中的一种或几种混合焙烧得组分n；以及