油脂一步加氢制备航油组分的催化剂遴选及反应条件研究

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1、分类号密级UDC编号硕士研究生学位论文油脂一步加氢制备航油组分的催化剂遴选及反应条件研究学院太阳能研究所专业名称农业生物环境与能源工程研究方向生物质能源转化与利用工程研究生姓名赵永彦学号12082803011导师姓名陈玉保职称副教授张无敌职称研究员2015年5月25日III摘要摘要工业的迅速发展不仅造就了今天的发达经济，同时也带来了难以逆转的生态环境问题。人类开始迫切的寻求缓解危机和改善环境的方法。生物质能源与化石燃料组成相似，引起了人类的关注和重视，经过长时间的探索历程，由生物质制备替代燃料成

2、为最具潜力的方法，尤其是以不可食用的油脂作为原料。近年来，航空运输业的发展势头迅猛，但是面临的环境保护责任也越来越大，因此清洁的航空燃料成为航空运输业迫切的需求。虽然油脂替代石化燃料的历史悠久，但是制备与石化燃料组分相近的技术到目前才成为发展的高潮，研究制备石油基燃料的常用方法是两步法，首先不饱和油脂加氢成为饱和油脂以及催化脱氧，第二步，催化选择性裂化和异构化获得需要的烃基产品。两步法操作繁杂且能耗大，因此近年来开始探索一步法直接催化获得品质较高的烃基燃料。一步法制备航空煤油组分的核心在于催化剂

3、的构建和最佳反应条件的选取，目标是实现油脂的脱氧和选择性裂化异构化，主要获得C8～C16烃类组分。因此本研究开始对30多种新型催化剂进行了实验研究，以油酸甲酯为模型探针遴选了出了负载Pd为活性金属，Al2O3与分子筛BET组合为载体的催化剂，对比分析了油酸甲酯和小桐子油的催化反应，并对针对所选取的催化剂进行了反应条件的影响研究和最佳反应条件探索。实验选用的是高温高压反应釜，在比较温和的反应条件范围内针对小桐子油和橡胶籽油进行了实验研究，研究了影响实验结果的5个控制因素：反应温度，氢气压力，催化剂

4、用量，反应时间和搅拌转速，最后采用优化实验确定各因素间的作用和最佳的反应条件。本实验对反应条件的影响研究首先进行了单因素实验，单因素实验确定的最佳反应条件分别为：小桐子油：反应温度为300℃，氢压为2.5MPa，油剂比为30:1，反应时间为5h，反应转速为100rpm；橡胶籽油：反应温度为310℃，氢压为3MPa，油剂比为15:1，反应时间为5h，反应转速为50rpm。在单因素最佳的反应条件下，小桐子油的反应结果为：总烃类含量为95.15%，C8~C16烃类为73.06%；橡胶籽油的反应结果为：

5、总烃含量为99.23%，C8~C16烃类含量为70.52%。最后选取了小桐子油为代表原料，对有显著影响的三个因素：温度、氢压、转速做了优化实验，获得了可靠的模型，并确定了相应的最佳反应条件：反应温度为310℃，氢压为2.48MPa，转速为86.17rpm时为实验最佳实验参数，在此条件下预期的实验结果为总烃类含量99.20%，C8～C16烃类的百分含量为74.72%。为验证模型的可靠性，以此条件进行验证试验，验证实验分析结果，III摘要总烃类99.98%，C8～C16为73.86%。关键词：生物质

6、能；植物油；加氢脱氧；催化裂化；航空煤油IVAbstractAbstractRapidindustrialdevelopmenthasledtothenowprosperouseconomy,butalsocausedirreversibleecologicalandenvironmentalproblemsandfuelcrisis.Humansbegandesperatelylookforwaystoeasethiscrisisandimprovetheenvironment.Biomass

7、energyissimilartofossilfuelsincomposition,anditattractedtheattentionofhumans,afteralongexplorationprocess,preparationofalternativefuelsfrombiomasstobethemostpromisingapproach,especiallywithinedibleoilsasrawmaterials.Inrecentyears,theairlineindustryis

8、booming,butalsofacingincreasingresponsibilitiesforenvironmentalprotection,socleanaviationfuelisairlineindustrydesperatelydesire.Althoughtheoilsubstituteforfossilfuelhasalonghistory,buttechniquespreparedfuelssimilartofossilfuelincomponentswithoilsareb