[发明专利]一种生物基航空燃油加氢精制催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种生物基航空燃油加氢精制催化剂的制备方法，本发明的催化剂同时具备加氢脱氧及长链烷烃异构功能。采用溶胶‑凝胶法制备载体复合氧化物ZrO₂‑SiO₂，采用水热法合成SAPO‑11分子筛载体，复合氧化物载体和SAPO‑11混合后挤压成型，然后负载Ni做为金属活性中心，本发明的催化剂具有复合氧化物和金属活性中心配合的加氢脱氧功能，还具有SAPO‑11和金属活性中心配合的烷烃异构功能。本发明的加氢催化剂负载非贵金属，催化剂制备价格低廉，使用条件较温和、简单，催化剂寿命长、活性高，可有效的将木质纤维素基生物航油粗油加氢脱氧、异构成高品质航空燃油。

技术领域

本发明涉及可持续生物航空燃油加氢催化剂的制备技术领域，尤其涉及一种生物基航空燃油加氢精制催化剂的制备方法，所述方法为木质纤维素基农林废弃物做为原料制备可持续生物基航空燃油加氢催化剂的制备方法。

背景技术

实现碳达峰、碳中和的“双碳”战略目标已经上升为国家战略，各行业都在为“双碳”战略目标进行技术更新换代。当前，全球范围看，能源还是主要依靠化石能源，化石能源使用过程中产生大量的二氧化碳，是碳排放的主要来源，“双碳”战略目标的实现最直接的手段就是减少化石能源的使用。太阳能、风能、水力能、地热能、潮汐能等可再生能源的使用范围在逐渐扩大，已部分替代传统石化能源用于工农业生产及人类日常生活，但是对于航空业，新能源在短时间内无法替代航空燃油，主要原因是长途飞行仍需要消耗化石燃料的喷气式/螺旋桨式发动机(民航运输绝大部分的二氧化碳排放来自超过1500公里的飞行)。生物基航空燃油的碳源来自可再生的动植物油脂、木质纤维素基的农林作物等，航空燃油在航空发动机中燃烧后产生的二氧化碳通过植物的光合作用重新固定在生物质中，因此与普通喷气机燃料相比，生物基航空燃油可以减少多达85％的碳排放。

木质纤维素类生物质可以经过水相解聚-脱水得到平台分子，这些平台分子再经羟醛缩合、加氢饱和、加氢脱氧、异构等步骤得到长链烷烃，做为可持续航空燃料使用(science， 2005，308，1446-1450；US7671246B2)。该技术路线可以使用农林废弃物做为原料，比如：各粮食作物、经济作物的秸秆；林业采伐剩余物、清林抚育剩余物和木材加工剩余物；糖业加工的甘蔗渣等。相比于动植物油脂做为原料生产航空燃油的技术，该技术路线可以降低生产成本60～80％；另外，该技术路线原料来源广泛。该技术路线水解解聚-脱水、羟醛缩合部分技术较为成熟，但是缩合体还含有大量的氧元素及C-C不饱和键，如何进行高效的加氢脱氧、加氢脱氧产物烃类异构改性等是当前研究的热点及难点。

从国内外公开的非动植物油脂来源的生物基航空燃油的制备方法来看：利用木质纤维素生物质水解后的糖平台分子经羟醛缩合，从而获得碳链长度满足航空燃油要求的缩合中间体。缩合中间体中含有大量的氧元素，直接加氢脱氧的话容易在催化剂表面结焦积碳，导致催化剂失活，因此，当前的技术基本上都是分段加氢，缩合中间体先在釜式反应器中进行加氢饱和，得到的产物在固定床中再进行加氢脱氧，之后再进行长链烷烃异构等反应，最后得到低冰点、高热值的生物航空燃油。目前该路线加氢脱氧、异构部分采用的是不同类型的催化剂，且均为贵金属催化剂，加氢过程中普遍采用醇类溶剂或石化基烃类溶剂，导致航油产品中含有石化基的碳源，比如：专利CN102850157B、CN104119943B、CN103450940B、CN113444540A、CN107200722B、CN104650947B、CN104650948B。

本发明提出了一种非贵金属的复合加氢脱氧异构催化剂，解决当前木质纤维素基生物航油加氢部分催化剂成本高、生产工序复杂的问题，促进航空业“碳达峰、碳中和”目标的实现。

发明内容

本发明提供一种生物基航空燃油加氢精制催化剂的制备方法，采用较廉价的镍盐，通过溶胶-凝胶及浸渍法获得加氢脱氧异构非贵金属催化剂，处理农林废弃物做为原料得到的生物航油预加氢粗油，在装填本方法制备的催化剂固定床反应器中，预加氢粗油进一步加氢，脱除粗油中的氧元素，得到的长链烷烃同时发生裂化/异构反应，最后得到航空燃油。