[发明专利]由Ru系催化剂催化植物油或长链脂肪酸制备高十六烷值烷烃燃料的方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及精细化工领域，尤其是涉及一种由Ru系催化剂催化植物油或长链脂肪酸制备高十六烷值烷烃燃料的方法及其应用。

背景技术

随着当今社会的发展，能源消耗急剧增长，化石能源日益枯竭，全世界面临能源短缺的问题。可再生资源作为一种绿色能源日益引起人们的广泛重视。生物柴油是一种很具有发展潜力的可再生能源，原料来源主要为植物油，动物脂肪，和废弃食用油。传统制备生物柴油是将由脂肪酸和甘油组成的油类通过酯交换工艺制成甲酯类或乙酯类含氧化合物。经此工艺制备的生物柴油含氧量高，低温下流动性差。近年来，人们所关注的技术是通过加氢脱氧或脱羧反应将油类直接转化为烷烃，由于植物油是长链脂肪酸（C₁₄~C₂₂）与甘油生构成的酯化物，经加氢脱氧或脱羧工艺处理后得到的烷烃具有更高的十六烷值，更适宜作为燃料使用。而且处理工艺更简单，废液废气排放少。目前由油类直接加氢脱氧或脱羧生成烷烃的工艺的主要问题是反应温度高（300~330℃），催化剂活性低，C₁₅~C₁₈烷烃选择性差。在温和条件下通过加氢脱羧实现油类向长链烷烃的转化，可以直接作为柴油应用，对车用液体燃料可持续性供给具有重要的意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种加氢产率高，长链烷烃收率高，以Ru系催化剂催化转化植物油或长链脂肪酸制备长链烷烃的方法。

本发明的另一目的在于提供上述方法在制备液体燃料中的应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种由Ru系催化剂催化植物油或长链脂肪酸制备高十六烷值烷烃燃料的方法，包括如下步骤：

（1）按比例混合植物油或长链脂肪酸与溶剂；

（2）向步骤（1）混合液中加入具有加氢功能的催化剂；

（3）在还原气氛下发生反应，得到主要为C₁₅~C₁₈烷烃。

其中，步骤（1）所述植物油包括大豆油，棕榈油，棉籽油，花生油，葵花籽油，菜籽油，米糠油，玉米油，蓖麻油，乌桕油，梓油，黄连木油，桐油，山桐子油，光皮树油，女贞籽油，橄榄油，无患子油，麻风果油、亚麻荠油等；长链脂肪酸包括油酸，棕榈酸，硬脂酸，亚油酸，亚麻油酸的一种或几种。

其中，步骤（1）所述溶剂为能与长链脂肪酸相溶的任何液体。优选为正己烷，环己烷，正庚烷，正辛烷，正壬烷，正癸烷，正十一烷，正十二烷，二氯甲烷中的一种或几种。

步骤（1）所述植物油或长链脂肪酸与溶剂的质量比优选为1:1~300。

其中，步骤（2）所述具有加氢功能的催化剂优选为Ru系催化剂，包括Ru负载在不同载体上的催化剂。Ru的存在，使得催化剂具有加氢的特性。所述植物油或长链脂肪酸与催化剂的质量比优选为1:0.005~1。

步骤（2）还包括加入催化助剂。所述催化助剂主要对主催化剂起到催化辅助作用，从而提高主催化剂即钌系催化剂的活性及稳定性，并减少其用量。如可以防止主催化剂的失活、积碳等。

所述催化助剂为IIIB族、IVB族或IIIA族中的任意一种或几种元素，或所述IIIB族、IVB族或IIIA族中的任意一种或几种元素的合金或金属氧化物。其中所述的IIIB族包括镧系和锕系。

所述反应体系还包括催化剂载体；所述催化剂载体优选为微孔氧化物载体、介孔氧化物载体或活性炭载体的任意一种或一组,氧化物载体如蒙脱土（MMT），ZSM-5，HZSM-5，SBA-15，MCM-41，ZrO₂，TiO₂，SiO₂等。

步骤（3）中所述还原气氛是通过在反应体系中加入还原性气体或能产生还原性气体的物质来实现；所述还原性气体优选为氢气，所述能产生还原性气体的物质优选为甲酸、硼氢化钠或硼氢化锂。

优选地，步骤（3）所述反应压力为0.1~20MPa，温度为100~300℃，时间为1~24h。。

本发明还提供上述方法在制备其他液体燃料中的应用。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种由Ru系催化剂催化植物油和长链脂肪酸制备高十六烷值烷烃燃料的方法，通过加氢催化，高转化率高选择性地得到长链烷烃。该方法的长链烷烃产率高。另外，该方法工艺简单，操作方便，反应条件温和，整个反应过程基本无积碳，催化剂廉价易得且可以多次重复使用，活性不降低。