[发明专利]一种高选择性生物油脂加氢脱羧催化剂及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高选择性生物油脂加氢脱羧催化剂及制备方法和应用，属于由生物油脂为原料制取生物燃料领域。本发明的催化剂是以表面改性碳化硅为载体，以贵金属为活性组分，其中，贵金属质量占催化剂质量的0.5‑2％；其制备方法是先将碳化硅用卤素化合物和惰性气体的混合气体进行处理，得到表面改性碳化硅；最后以表面改性的碳化硅为载体，负载贵金属，得到以改性碳化硅为载体的贵金属催化剂；该催化剂应用于生物油脂加氢脱羧反应中；该催化剂改善了碳化硅与贵金属相互作用，提高了贵金属的分散度，降低催化剂中贵金属含量而不影响催化剂活性；对于生物油脂脱羧反应有较高的选择性，降低了反应过程中的氢气消耗和水的生成。

技术领域

本发明涉及由生物油脂为原料制取生物燃料领域，具体涉及一种生物油脂加氢脱羧催化剂及制备方法和应用。

背景技术

随着国民经济的快速发展，我国对能源的需求量逐年增加，由于我国能源结构的特点，导致原油对外依存度超过70％。因此，研究发展可再生、经济可行、可替代的清洁能源成为热点问题，其中，生物柴油因其具有环境友好、可再生的优点而成为研究的焦点。第一代生物柴油由于具有相对较高的凝点和浊点、化学稳定性差、密度大、黏度高、与石化柴油不完全兼容等问题，限制了其广泛应用。第二代生物柴油是利用催化剂对脂肪酸、脂肪酸甲酯和甘油三酯等通过加氢脱氧、加氢脱羰和脱羧反应而生成的脂肪烃，与传统化石燃料兼容性良好，因此，加氢方法制备生物柴油被认为是最具潜力的生物柴油规模化生产方法。

加氢脱氧和加氢脱羰反应过程中，油脂中的氧加氢后生成水(水量占油脂进料的7-11％)，不仅消耗大量的氢气，而且水的生成对催化剂造成破坏，严重影响催化剂的稳定性。而脱羧反应不消耗氧，产物中没有水生成，对催化剂的影响小。为了降低氢耗，减轻产物水对催化剂的影响，研究人员对油脂的脱羧反应进行了研究。美国专利USP20060161032A1进行了植物油及其衍生物加氢脱羧方面的研究，采用氧化铝、氧化硅或活性炭负载的Pt、Pd等贵金属为催化剂，在贵金属负载量为2-8％，反应温度250-350℃，压力0.1-5.0MPa的条件下，硬脂酸转化率为62％，正十七烷选择性为93％，与加氢脱氧反应相比，氢气消耗量下降了70-90％。美国专利USP200710281875A1提出在酸性催化剂如ZSM-4、ZSM-12、ZSM-20等类型分子筛作用下，在反应温度300℃、压力2.07MPa的条件下，硬脂酸可以在1-2小时内转化成正十七烷烃。中国专利105944750制备了以钴、钼、镍、钨为活性组分的催化剂，用于油脂脱羧反应，但其脱羧的选择性有待提高。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种高选择性生物油脂加氢脱羧催化剂，所述的催化剂能够最大限度的降低氢气消耗量，同时保证催化剂较高的稳定性。所述的催化剂是由改性的碳化硅为载体和负载在该载体上有效量的贵金属组成。所述改性碳化硅载体相对于传统的碳化硅载体具有高比表面积的特性，所述有效量的贵金属是指比传统催化剂具有更低的贵金属含量。所述催化剂具备更高的脱羧选择性，更好的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种高选择性油脂加氢脱羧催化剂，所述催化剂是以表面改性碳化硅为载体，以贵金属为活性组分，其中，贵金属质量占催化剂质量的0.5-2％。

进一步地，所述表面改性碳化硅是将碳化硅在卤素化合物和惰性气体的混合气体中500-1200℃处理5-30分钟制得。使用卤素化合物对碳化硅进行改性后，能够增加碳化硅的比表面，同时改善碳化硅表面的惰性，提高贵金属在碳化硅表面的分散，增加催化剂的活性中心数量，提高催化剂的反应活性。

进一步地，所述卤素化合物为氟化氢、氯气、氯化氢、溴化氢、四氯化碳或溴水中的一种或几种；所述惰性气体为氦气、氖气、氩气或氮气中的一种；所述卤素化合物和惰性气体的混合气体中，其中，卤素化合物在混合气体中的体积分数为0.1％-5％，依据卤素化合物的性质不同，在所述的混合气体中的体积分数有所变化。