[发明专利]一种用于油脂加氢脱氧反应催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于油脂加氢脱氧反应催化剂及其制备方法，所述催化剂是碳化钼负载在核桃壳热裂解制备生物油后的残渣上得到的负载型碳化钼催化剂。所述催化剂是用铁盐对核桃壳热裂解残渣进行改性处理，以改性后的残渣为载体制备负载型碳化钼催化剂。本发明催化剂制备工艺简单，用于油脂加氢脱氧反应中，有效将油脂转化为含16～18个碳的烃类，在活性评价反应中底物的转化率达77.4％～95.1％，目标产物选择性达95.8％～98.3％。

技术领域

本发明属于催化剂领域，具体涉及用于油脂类加氢脱氧反应的催化剂及制备方法。

背景技术

能源是现代社会赖以生存和发展的基石，目前人类所使用的资源仍以不可再生的化石能源为主。在高速发展的同时，这也带来了能源危机、环境污染等一系列严峻问题。因此，寻找可替代化石能源的可再生能源至关重要。生物质能是一种可再生能源，而且也是目前唯一一种来源广泛的可再生碳源。植物及微生物将太阳能经过光合作用将二氧化碳固定下来形成生物质，储量巨大，来源广泛；因氮、硫元素含量较低，可以避免大气污染；碳的净排放量为零，可以减少温室效应。

其中，以动植物油脂为原料制备的生物柴油是替代石油基柴油的理想选择。生物柴油是指以油料作物、微藻等水生生物所含的油脂、动物油脂、餐饮废弃油脂等为原料，通过酯交换或加氢脱氧反应制备得到生物柴油。前者得到的是第一代生物柴油，主要成分为脂肪酸低碳醇酯，并以甲酯为主，可以一定比例掺入于柴油中作为柴油机燃料，因其凝固点高，在低温天气容易造成堵塞，实际应用受到了阻碍。后者得到的称为第二代生物柴油，通过加氢脱氧反应将动植物油脂主要成分甘油三酯中的氧以水的形式脱去，得到柴油类烃，可直接作为燃料使用。

本发明利用核桃壳裂解制生物油后的残渣作为载体制备负载型碳化钼催化剂用于油脂的加氢脱氧反应，将油脂高效转化为柴油类烃。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于油脂加氢脱氧反应的催化剂及其制备方法。此反应可以用于生物柴油的制备过程中，将油脂高效转化为生物柴油。

本发明具体采用的技术方案如下：

用于油脂加氢脱氧反应催化剂，该催化剂是碳化钼负载在核桃壳热裂解制备生物油后的残渣上制备得到的负载型催化剂，表示为Wt％Mo₂C/WSC，其中Wt％表示活性相Mo₂C在催化剂中的质量分数，Wt数值为5～40，WSC代表经铁盐改性后的核桃壳热裂解制备生物油后的残渣。

用于油脂加氢脱氧反应催化剂的制备方法，是将核桃壳热裂解制备生物油后的残渣依次通过浸渍FeCl₃、惰性气氛焙烧及酸处理得到铁改性后的核桃壳残渣，采用过量浸渍法将Mo前体七钼酸铵浸渍到经铁改性后的核桃壳残渣上，经干燥、还原得到5～40％Mo₂C/WSC催化剂。

本发明的催化剂的制备方法具体步骤如下：

1)载体的处理：将核桃壳经高温热裂解制备生物油后的炉底固体残渣与FeCl₃溶液充分混合，其中固体残渣与FeCl₃的质量比为1～100:1；经旋转蒸发和干燥后在氮气气氛下900℃焙烧4小时，以6mol/L硝酸在80℃水浴条件下处理3h，过滤并洗涤至滤液pH中性，经烘干得到核桃壳碳；

2)按照活性组分Mo₂C质量分数为5～40％的负载量计算，以七钼酸铵为钼源，通过浸渍法将七钼酸铵浸渍到核桃壳碳上，充分搅拌，超声分散，经旋转蒸发和烘干得到催化剂前驱体；

3)在氢气气氛下，以5～10℃/min的升温速率从室温升至400℃，再以(1～5)℃/min的升温速率升至700℃，保持2小时后降至室温，并在1％O₂/N₂气氛中进行表面钝化，得到Wt％Mo₂C/WSC催化剂。