生物質(zhì)油脂催化加氫脫氧制烴類柴油.pdf

1、由于第一代生物柴油即脂肪酸甲酯與烴類燃料的不兼容性，碳碳雙鍵和碳氧雙鍵造成的化學(xué)穩(wěn)定性差以及含氧量高導(dǎo)致的粘度、低能量密度，因此不適合直接用作燃料，必須通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒▽⑵渲械难醭?。柴油主要是由C10-C20的烷烴、烯烴、環(huán)烷烴等組成的類混合物，燃燒熱值高，是重型設(shè)備的優(yōu)良燃料。鑒于動(dòng)植物油脂和柴油在結(jié)構(gòu)組成上的共同特點(diǎn)（均含有長(zhǎng)的碳鏈部分），將動(dòng)植物油脂通過(guò)脫羧、脫羰、加氫脫氧等方式轉(zhuǎn)變?yōu)闊N類化合物即可得到清潔的可再生柴油組分。

2、>　　本文首先探索了無(wú)外供氫氣條件下生物質(zhì)油脂一鍋水熱催化脫氧制烴類柴油，主要是在簡(jiǎn)單的貴金屬Pd/C催化劑上實(shí)現(xiàn)了一鍋水熱高選擇性制備烴類柴油，實(shí)現(xiàn)碳原子的高利用率。目前的研究主要以干微藻粉為原料來(lái)制備生物燃料，但濕微藻的脫水過(guò)程所需的能量占了生物燃料生產(chǎn)所需總能量的90％。因此，我們提出了一種無(wú)氫轉(zhuǎn)化高含水量油脂制備航空燃料的方法，該方法使用水為溶劑，避免了油脂的高耗能脫水過(guò)程。同時(shí)該方法無(wú)需外界氫源，以催化氫轉(zhuǎn)移(CTH)和水相重

3、整(APR)產(chǎn)生的原位氫為氫源，能夠消除了分子氫的擴(kuò)散對(duì)加氫脫氧反應(yīng)速率的影響，加快了加氫脫氧反應(yīng)。因此，使用原位氫的加氫脫氧反應(yīng)一般具有較高的反應(yīng)速率，可在比較低的反應(yīng)溫度和壓力條件下進(jìn)行，可降低對(duì)耐高壓反應(yīng)設(shè)備的需求。另外，在我們的研究當(dāng)中，不同的溶劑脫氫的能力也不同，并且溶劑脫氫反應(yīng)產(chǎn)生的氫原子較甘油水相重整反應(yīng)產(chǎn)生的氫原子對(duì)更有利于脂肪酸的加氫。因而，我們可以實(shí)現(xiàn)以Pd/C為催化劑、水為溶劑、在250℃、油脂/催化劑=4.25（

4、重量比）的反應(yīng)條件下，12小時(shí)獲得了100％的轉(zhuǎn)化率且烴類柴油的收率較高。這種無(wú)氫轉(zhuǎn)化高含水量油脂制備航空燃料的方法，可適用于將高含水量的油脂直接高效、低能耗地轉(zhuǎn)化為烴類柴油。
　　其次，本文對(duì)甘油三酯水解后或者氫解后產(chǎn)生的脂肪酸的加氫脫氧反應(yīng)進(jìn)行深入分析。探究了其在加氫脫氧反應(yīng)中的具體機(jī)理，即脂肪酸中的C-C鍵和C-O鍵的選擇性斷裂。討論非貴金屬負(fù)載型催化劑:如Fe、Co、Ni、Cu負(fù)載在SiO2、ZrO2載體上對(duì)脂肪酸加氫脫氧

5、模型反應(yīng)C-C和C-O鍵的選擇性斷裂。從一系列表征手段:如BET、XRD、H2-TPR、XPS、H2-TPD、TEM、FT-IR、DFT來(lái)初步討論催化劑本身的本征性質(zhì)對(duì)C-C和C-O鍵的選擇性斷裂。通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)，初步認(rèn)為載體表面氧空缺的產(chǎn)生會(huì)改變金屬的電子密度從而影響氫氣在金屬顆粒表面的解離吸附方式。氫氣均裂產(chǎn)生的氫原子主要選擇性斷裂C-C鍵生成較脂肪酸長(zhǎng)鏈少一個(gè)碳的烴類，而異裂產(chǎn)生的Hδ+和Hδ-選擇性斷裂C-O鍵產(chǎn)生脂肪醇，脂肪