论文部分内容阅读
我国石油对外依存度逐年攀升,已严重威胁到国家能源安全,开发清洁可再生能源迫在眉睫。航空燃油需求量在过去十余年中激增,且燃烧传统航油排放大量温室气体。利用地沟油和废弃油脂开发生物航油,既解决了废弃物处理问题,又具有显著的环境效益与能源收益。生物航空燃油有多种合成方法,其中气化费托合成技术成本高,投资大;两段加氢法工艺路线成熟,但是成本高;裂解法产物选择性较差,成本较高。相比其他合成生物航油工艺,脱羧/脱羰反应可以在廉价催化剂、温和条件下发生,且反应过程中无需供氢,是一种有前景且经济的工艺。本研究选用脱羧法工艺路线,基于传统脱羧催化剂回收分离难的瓶颈问题,开发适用于硬脂酸脱羧磁性催化剂,使用响应面法对该体系进行系统优化。实验使用脂肪酸为原料,制备一系列磁性催化剂,并采用间歇式反应釜对催化剂性能进行评价,并使用BET、XRD和TG等分析方法对制备的催化剂进行了表征。首先,对比了磁性催化剂与一般催化剂的催化性能和重复使用性能,分析了可能的反应路径。然后,针对硬脂酸脱羧催化剂的载体、负载金属以及制备方法进行研究。最后选出优选的催化剂并进行了反应温度、反应时间和催化剂添加量等单因素的影响研究,在此基础上通过响应面法设计并得出了目的烷烃收率与3个影响因素的二元回归方程。结果显示:1.硬脂酸在Pt-FeAC 300催化剂作用下主要发生脱羧反应,伴有裂化、加氢脱氧、酯化等反应;磁性组分对Ni基催化剂的性能提升显著优于Pt基催化剂;磁性催化剂具有更好的催化性能和重复使用性能。2.结果显示FeAC的催化活性高于FeC,三种金属对于硬脂酸脱羧的活性依次为5%Pt>20%Ni>20%Mo,300℃焙烧制备的催化剂性能最优等结论。3.最优工况和目标烷烃收率:A=2.26 h,B=302.4℃,C=0.3655,Yield=67.27wt.%。通过对模型可信性进行分析,表明模型拟合度较好,实验的方法相对可靠。