用于生物航油前驱体加氢脱氧催化剂、制备方法及应用
本发明属于生物质液体燃料，具体涉及用于生物航油前驱体加氢脱氧催化剂、制备方法及应用。
背景技术：
1、可持续航空燃料已成为当今世界最为关注的问题之一。木质纤维素生物质作为一种可再生的有机碳源，在地球上的储量十分丰富。利用木质纤维素生物质作为原料获取可再生的生物航空燃料(saf)预计可以降低航空业55％-92％的碳排放。
2、发明专利cn103450940a、cn104119943a、cn103805224a、cn105779036a等涉及到了木质纤维基糠醛类化合物(糠醛、甲基糠醛、羟甲基糠醛)和酮(甲基异丁基酮、异丙叉丙酮、乙酰丙酸等)通过碱催化的羟醛缩合反应合成长碳链含氧化合物，长碳链含氧化合物再通过加氢脱氧反应制得一系列长链烃化合物。其中，加氢脱氧催化剂均为加氢活性金属pd、pt、ru、ir、ni与氧化铝、分子筛等固体酸耦合的双功能催化剂。这种以固体酸为载体，负责加氢活性金属的金属-酸双功能催化剂加氢脱氧效果较好，特别是贵金属催化剂，均有不低的烷烃收率，但现有的催化剂仍存在诸多问题，比如：仅对加氢脱氧反应有效，无法同时完成碳链异构、环化等反应，产物组分相对单一；加氢脱氧产生的水在高温环境中对氧化铝、分子筛等催化材料具有腐蚀性，催化剂容易失活；非贵金属催化剂由于负载量较高，颗粒大，催化性能不足。因此，亟需开发新的加氢脱氧炼制催化剂，以实现生物航油的高效制备。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供用于生物航油前驱体加氢脱氧催化剂、制备方法及应用，解决了现有技术中的问题。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
3、用于生物航油前驱体加氢脱氧催化剂的制备方法，包括以下步骤：
4、s1，将zrocl2和(nh4)2hpo4分别溶解于水中，搅拌条件下将两种溶液混合后，滴加氨水，充分搅拌后将得到的固体混合物放置于高压釜中，保温加热；然后过滤、洗涤、干燥、焙烧得到磷酸锆载体；
5、s2，将金属盐和nbcl5同时溶解在水中后，再添加低碳二元醇，搅拌均匀；将磷酸锆载体超声分散于溶液中，搅拌条件下蒸干水分，然后经干燥、焙烧、氢气气氛还原，制得负载金属与nbcl5的磷酸锆催化剂。
6、进一步地，所述催化剂中nbcl5的负载量为5-20％，金属负载量为1-30％。
7、进一步地，所述金属盐为pd、pt、ru、ni、fe、cu金属盐中的一种或两种。
8、进一步地，所述磷酸锆载体中，zrocl2和(nh4)2hpo4的摩尔比为1：0.2-2.5。
9、进一步地，所述低碳二元醇为乙二醇或丙二醇。
10、进一步地，s1中，保温加热条件为：100℃下保持24h；所述磷酸锆载体的焙烧温度为400-600℃。
11、进一步地，s2中焙烧温度为300～350℃，还原温度400～450℃。
12、一种用于生物航油前驱体加氢脱氧催化剂，使用上述的用于生物航油前驱体加氢脱氧催化剂的制备方法制备而成。
13、上述一种用于生物航油前驱体加氢脱氧催化剂在制备生物航油组分中的应用。
14、进一步地，所述应用包括：将生物航油前驱体作为原料，在所述加氢脱氧催化剂作用下进行加氢脱氧转化，通过催化生物航油前驱体分子的双键氢化、呋喃环开环、催化裂化、呋喃环碳链重排环化、羟基脱水、羧基脱除、碳链异构反应，获得生物航油组分。
15、本发明的有益效果：
16、1、本发明提出了一种磷酸锆负载nb2o5和加氢活性金属的加氢脱氧催化剂来应用与生物航油炼制过程中。该催化剂具有如下优势：第一，五氯化铌在水中溶解时水解形成水合氢氧化铌沉淀，然后加入介孔载体材料磷酸锆，水合氢氧化铌沉淀能较均匀的分散于载体表面与孔道内，有利于焙烧后形成的氧化铌很好地与载体相互作用；第二，金属盐与五氯化铌同步添加于水中，金属盐可以很好地分散于水解形成水合氢氧化铌沉淀中，同时利用金属离子与低碳二元醇螯合锚定，抑制焙烧过程金属离子团聚，实现高分散纳米级金属颗粒的高效制备。
17、2、本发明提出的催化剂的组成成分都具有较高的水热稳定性，制备条件易控，方法简单，而且催化生物航油前驱体加氢脱氧炼制产物的烃类收率高、组成相对丰富，有利于提升生物航油产品的收率与品质。
技术特征：
1.用于生物航油前驱体加氢脱氧催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于生物航油前驱体加氢脱氧催化剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂中nbcl5的负载量为5-20％，金属负载量为1-30％。
3.根据权利要求1所述的用于生物航油前驱体加氢脱氧催化剂的制备方法，其特征在于，所述金属盐为pd、pt、ru、ni、fe、cu金属盐中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的用于生物航油前驱体加氢脱氧催化剂，其特征在于，所述磷酸锆载体中，zrocl2和(nh4)2hpo4的摩尔比为1：0.2-2.5。
5.根据权利要求1所述的用于生物航油前驱体加氢脱氧催化剂的制备方法，其特征在于，所述低碳二元醇为乙二醇或丙二醇。
6.根据权利要求1所述的用于生物航油前驱体加氢脱氧催化剂的制备方法，其特征在于，s1中，保温加热条件为：100℃下保持24h；所述磷酸锆载体的焙烧温度为400-600℃。
7.根据权利要求1所述的用于生物航油前驱体加氢脱氧催化剂的制备方法，其特征在于，s2中焙烧温度为300～350℃，还原温度400～450℃。
8.一种用于生物航油前驱体加氢脱氧催化剂，其特征在于，使用权利要求1-7任一所述的用于生物航油前驱体加氢脱氧催化剂的制备方法制备而成。
9.权利要求8所述的一种用于生物航油前驱体加氢脱氧催化剂在制备生物航油组分中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用包括：将生物航油前驱体作为原料，在所述加氢脱氧催化剂作用下进行加氢脱氧转化，通过催化生物航油前驱体分子的双键氢化、呋喃环开环、催化裂化、呋喃环碳链重排环化、羟基脱水、羧基脱除、碳链异构反应，获得生物航油组分。
技术总结
本发明公开用于生物航油前驱体加氢脱氧催化剂、制备方法及应用，属于生物质液体燃料技术领域；制备方法包括：将ZrOCl<subgt;2</subgt;和(NH<subgt;4</subgt;)<subgt;2</subgt;HPO<subgt;4</subgt;分别溶解于水中，搅拌条件下将两种溶液混合后，滴加氨水，充分搅拌后将得到的固体混合物放置于高压釜中，保温加热；然后过滤、洗涤、干燥、焙烧得到磷酸锆载体；将金属盐和NbCl<subgt;5</subgt;同时溶解在水中后，再添加低碳二元醇，搅拌均匀；将磷酸锆载体超声分散于溶液中，搅拌条件下蒸干水分，然后经干燥、焙烧、氢气气氛还原，制得负载金属与NbCl<subgt;5</subgt;的磷酸锆催化剂。该催化剂催化生物航油前驱体加氢脱氧炼制产物的烃类收率高、组成相对丰富，有利于提升生物航油产品的收率与品质。
技术研发人员：张兴华,李光耀,马隆龙,张琦,陈伦刚,刘建国
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5