[发明专利]一种天然酸-花生酸制备正二十烷烃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种花生酸经液相催化加氢脱氧生成正二十烷烃的方法，属催化技术领域。

背景技术

正构烷烃作为柴油低温改进剂以及环保液体燃料组合物的关键组分之一，已经得到了广泛地应用，同时正构烷烃单体在地质、原油、大气颗粒物以及有机物等分析领域也发挥着极其重要的作用。

现有的正构烷烃的制备方法主要有以下几种：一、采取分子筛或尿素脱蜡制备正构烷烃的混合物，然后再进行分段冷冻、分离正构烷烃单体的方法，其中典型的工艺有我国自行开发的IVDW工艺；二、采取伍尔兹反应制备对称正构烷烃；三、采用碘代烷烃还原方法；四、使用石油醚及正己烷、正庚烷作溶剂链接卤代烷法。以上方法虽然能够得到相应的正构烷烃单体，但是每一种方法都存在一定的问题：如第一种方法工艺条件比较复杂，对某些设备、材质要求很高；第二种方法仅适用于对称性偶数烷烃，生成物品需乙醚溶剂反复提取；第三、四种方法操作危险性大，石油醚在金属钠与卤代烷剧烈反应中极易喷发，安全系数低，成本较高。

CN200810151995.6公开了一种正二十烷的合成及提纯新方法，其制备方法的步骤包括：（1）将正构溴代丁烷与溴代正十六烷混合；（2）将石油醚与混合液混合后，加入钠，回流反应 1～2 小时；（3）滴加无水乙醇、水后，分离有机相并水洗至中性；（4）蒸馏收集 320～360 ℃ 的馏分，经洗涤至有机相无色或呈淡黄色后，水洗至中性；（5）将有机相干燥后过滤、吸附后，减压蒸馏收集中间正馏分即得正二十烷产品。

以高级脂肪酸酯加氢可以制备相应的烷烃，但在加氢反应过程中，会发生大量的脱羧反应和脱羰反应，使得反应产物组成复杂，会产生较多的碳数减少的烷烃，一方面不利于提高目的产物的产率，另一方面脱羧反应和脱羰反应会产生一氧化碳或二氧化碳，对加氢反应会产生不利的影响。

CN200910100260.5公开了一种高级脂肪酸酯制备烷烃的方法，以含有8～22个碳原子的脂肪酸甲酯或含有8～22个碳原子的脂肪酸乙酯为原料，进行加氢反应生产烷烃，但可以看出，得到的烷烃产品中，脂肪酸中的碳仍有大部分被脱除，如以硬脂酸甲脂（硬脂酸为十八碳羧酸）为原料，得到的十七碳烷烃和十八碳烷烃的总收率只有75%，因此，未脱碳直接加氢的产物（十八碳烷烃）的收率会更低。同时，十七碳烷烃和十八碳烷烃的沸点相差很小，进一步通过分离技术获得十八碳烷烃非常困难。而采用加氢方法生产正二十烷技术目前还未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种天然酸-花生酸制备正二十烷烃的方法，本发明方法在花生酸原料转化率较高的条件下，可以获得更高的正二十烷收率。

本发明花生酸制备正二十烷烃的方法包括如下内容：花生酸原料与溶剂混合，在催化剂和氢气存在下进行加氢反应，氢气中含有5～50μL/L的NH₃，催化剂为钯/碳纳米管催化剂，加氢反应的反应压力为1～10MPa，优选为2～8MPa，反应温度为220～320℃，优选为260～300℃，反应时间为3～10h，优选为4～7h。

本发明方法中，加氢反应过程可以采用间歇式反应，也可以采用连续式反应。采用间歇式反应时，最好在搅拌条件下进行，花生酸与催化剂的体积比为l.0～2.5:0.2～0.5。采用连续式反应时，氢气与液相（花生酸与溶剂）在标准状态下的体积比为100：1～1200：1，优选为300：1～800：1。

本发明方法中，加氢反应使用的氢气中最好含有5～50μL/L的NH₃，优选为10～20μL/L，以提高目的产物正二十烷的选择性。

本发明方法中，天然酸原料是指从花生油中水解分离出的花生酸。

本发明方法中，溶剂为正己烷、正庚烷、正辛烷或十二烷中的一种或几种，花生酸与溶剂的体积比为：l.0～2.5: 7～20。

本发明方法中，催化剂以多壁碳纳米管为载体，以质量百分含量2%～10%的钯为活性组分。多壁碳纳米管为普通市售商品。

本发明所用催化剂的制备方法如下：在50～100℃条件下，用2～8Mol/L的HNO₃将多壁碳纳米管进行氧化处理1～5h，然后过滤，水洗至中性，在100～150℃烘干；然后加入水中，超声分散，按催化剂中钯的质量百分含量2%～10%加入H₂PdC1₄溶液，搅拌均匀后加入甲醛溶液，用NaOH溶液调节PH值至8～11，搅拌、过滤、水洗、烘干，得到Pd/MWCNTs 催化剂。