[发明专利]一种双金属氮化物催化生物油脂加氢脱氧的方法

说明书

本发明属于可持续能源利用技术领域，公开了一种双金属氮化物催化生物油脂加氢脱氧的方法。即以生物油脂为原料，采用钼基双金属氮化物催化剂，在固定床反应器中实现了将含氧量较高的生物油脂直接催化加氢脱氧制备具有高热值的清洁燃料，转化率达到90‑98％，其中获得直链烷烃达85‑95％。本方法反应条件温和，催化剂制备工艺简单，具有较高的活性，选择性及良好的稳定性。通过该方法不但可以实现资源的可持续发展，还可以减轻目前环境污染问题。

技术领域

本发明属于可持续能源利用技术领域，涉及到由生物油脂催化加氢脱氧制备高热值的清洁燃料的方法。

背景技术

近年来，能源结构仍然是以化石能源为主，然而化石能源储量有限，并随着人们的开采使用而逐渐减少，其次化石燃料的燃烧会排放出大量的温室气体与酸性气体，对于化石燃料的过分依赖将会引发能源危机与环境污染。为了减少温室气体排放，强烈需要引入来自可再生资源的运输燃料。然而，植物油脂通常具有不利的燃料特性，例如由于含有氧原子而导致的相对较高的凝固点，以及由于含有氧原子和不饱和碳键而导致与燃气发动机的有限相容性、低化学稳定性和低热值。将生物油脂通过催化加氢脱氧反应除去生物资源中的氧，可以的到清洁的高热值生物柴油。加氢脱氧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式。

现有技术下，植物油主要使用两种类型的催化剂进行加氢脱氧：通常用于石油脱硫的硫化催化剂(NiMoS/Al₂O₃和CoMoS/Al₂O₃)和基于贵金属的催化剂(Pd/C、Pt/Al₂O₃)。一般来说，贵金属催化剂活性更高，但因其储量有限，所以价格更贵。金属硫化物在催化过程中催化剂会产生硫损失从而导致加氢产物被硫污染。专利CN 104998668A公开了一种植物油加氢生产高十六烷值柴油的高效催化剂制备方法，该方法以氧化铝和分子筛作复合物载体，以Ni、Mo、W、Co等过渡金属作为活性组分，硫化后对植物油进行加氢，表现出优异的转化率与选择性。但是该催化剂制备繁琐，活性组分易流失导致稳定性较差，且产生的硫化物污染环境。因此，使用无硫催化剂和过渡金属更符合未来发展趋势。

许多催化加氢反应中过渡金属氮化物如Mo、W的氮化物显示出与贵金属催化剂相似或甚至更好的催化性能。专利CN108636443A公开了一种负载型氮化钼催化剂及其制备方法。所述的催化剂包括载体和活性组分；所述催化剂以介孔SBA-15为载体，采用含氮的化合物和钼的盐溶液浸渍载体，经过浸渍干燥后，将得到的前驱体在氢气氛围下合成得到负载的氮化钼催化剂。但是该催化剂在较为温和的条件下对生物油脂催化加氢脱氧的活性及对长链烷烃的选择性较差。

针对上述存在的问题，本发明采用氨程序升温氮化的方法制备高活性的钼基双金属氮化物催化剂，通过在氮化钼中引入第二种过渡金属如Fe、Co、Ni、Cu等元素能够有效提高母体金属氮化钼的催化活性、选择性以及催化稳定性，发现其在生物油脂催化反应过程中可以得到较为清洁的长链烷烃产物。

发明内容

本发明提供一种由生物油酯加氢脱氧制备油品的方法，提供清洁、高热值的燃料。针对生物质资源含氧量高、热值低、燃烧后酸性强等弊端，创新性的使用钼基双金属氮化物作为催化剂，成功的实现了生物油脂的加氢脱氧处理，得到长链烷烃等不含氧、高热值的油品，解决了能源短缺和碳损失的问题，同时提供一种新的加氢脱氧催化剂，并且具有清洁、储量高、成本低等诸多优势。

本发明的技术方案如下：

一种双金属氮化物催化生物油脂加氢脱氧的方法，利用钼基双金属氮化物催化剂，将生物油脂加氢脱氧生成含氧量低的高热值油品。整个过程中过渡金属与钼同时作为活性中心，对生物油脂进行催化加氢脱氧反应，分别通过直接加氢得到长链烷烃产物以及通过脱羧或脱羰过程的到减一个碳的烷烃产物。反应过程中同时完成了除氧和加氢的过程，得到了清洁高热值的可再生燃料。