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光皮树热裂油氢化异构制备生物燃料

光皮树热裂油氢化异构制备生物燃料

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作者：唐娟中南林业科技大学

学位级别：硕士

光皮树（Swida wilsoniana）是一种能源工程树种,其果实油作为一种理想的生物能源原料油引起科研工作者的广泛关注。虽然光皮树果实油通过裂解或者加氢后的液体产物也能够成为生物能源燃料,但存在多直链烷烃限制了它的低温流动性能,也... 详细信息

光皮树（Swida wilsoniana）是一种能源工程树种,其果实油作为一种理想的生物能源原料油引起科研工作者的广泛关注。虽然光皮树果实油通过裂解或者加氢后的液体产物也能够成为生物能源燃料,但存在多直链烷烃限制了它的低温流动性能,也限制了其应用范畴,目前各科研人员致力于应用异构催化剂对废弃油脂及植物油进行异构化反应来提高油脂中支链烷烃含量,使其具有良好的低温流动性能。为此,本课题将以光皮树热裂油（光皮树果实油的热裂解产物）为主要研究对象,并开发一种高效且兼顾加氢和异构特性的负载型双金属异构催化剂,以期解决光皮树热裂油中低温流动性能差的问题,并对其开展氢化异构工艺优化及异构动力学研究。具体研究内容与结果如下:（1）光皮树热裂油氢化异构催化剂的制备与表征。以分子筛sapo-11作为载体,采用化学-还原浸渍法制备双金属异构催化剂ni-pd/sapo-11。通过对单因素和响应面的分析结果显示:金属负载量、焙烧温度、n（ni-pd）:n（NaBH4）3个主要因素对催化剂的活性有显著的影响,影响的大小为A（金属负载量/wt.%）＞C（n（NaBH4）:n（ni-pd））＞B（焙烧温度/℃）。催化剂的优化制备工艺条件是:ni-pd双金属负载量为12.5-0.7wt.%、焙烧温度为478℃、焙烧时间为180 min、n（ni-pd）:n（NaBH4）为7.3:1、还原时间为120min;在此条件下制备的ni-pd/sapo-11用于光皮树热裂油氢化异构反应的异构率最高为71.21±0.23%。利用XRD、SEM、H2-TPR、FT-IR、BET、NH3-Tpd、Py-IR等表征对制备的得到的最佳催化活性的催化剂ni-pd/sapo-11和载体sapo-11进行比对,ni-pd/sapo-11催化剂中的金属活性组分ni和pd成功附着在sapo-11分子筛上,并呈现高分散状态,催化剂酸性在合理范围内,具有良好的异构活性。（2）光皮树热裂油氢化异构工艺优化。通过考察光皮树热裂油在催化剂ni-pd/sapo-11异构反应过程中催化剂添加量、反应温度的控制、反应持续的时间、氢气压力和搅拌速度对产物异构率的影响,得到最优异构工艺条件为:催化剂添加量为5.94 wt.%、反应温度为255℃、反应时间为100 min、氢气压力为2.41 MPa,搅拌速度为600rpm,在此条件下实测异构率可达74.6±0.12%。并对生产出的生物燃料的化学特性与成分进行了分析。产物经FT-IR和GC-MS分析,结果显示的直链烷烃含量明显减少,说明经氢化异构反应后异构产物含量明显提高,由此提高了产物的低温流动性能。（3）光皮树热裂油异构动力学探讨。根据烷烃异构化机理以及Hougen-Watson-Langmuir-Hinselwood形式确定正十六烷异构化为单支异构体、双支链异构体的的动力学模型,对ni-pd/sapo-11催化光皮树热裂油异构反应动力学进行研究,发现光皮树热裂油进行异构反应的反应速度与各产物相对含量呈连续一级反应,所建立的反应动力学模型的动力学参数能较好的与正十六烷异构化反应规律相符,模型具有可靠型。此模型可为光皮树热裂油氢化异构反应的工业设计提供一定的实践依据。

关键词：光皮树热裂油生物燃料 ni-pd/sapo-11 动力学

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