高稳晶态碱性介孔分子筛催化油脂裂解制备生物燃油

In this project, new alkaline mesoporous molecular sieves with highly stable crystal structure will be created via self-assembly between ionic liquid, silicon source and water-soluble metal salts with strong alkali center, using ionic liquid as template, studying their structure and properties. Then study their application as catalysts in high temperature pyrolysis reaction. Bio oil with low acid value, excellent composition and performance will be obtained based on the catalysts’ characteristics of pore structure and the size can be effectively controlled. Revealing the relationship between the pore structure, size, alkali strength, stability, selectivity of new highly stable crystalline alkaline mesoporous molecular sieves and the acid value, composition and performance of liquid biofuels. The study is expected to resolve low yield, high acidity, high coking, short service life and regeneration performance of the cracking process, and provide theoretical support for the resource utilization of high acid value biomass oil.

本项目拟以离子液体为模板剂，通过离子液体、各种硅源、具有强碱中心的水溶性金属盐之间的自组装作用，创制高稳晶态结构的新型碱性介孔分子筛，对其结构与性能进行研究；将其用于催化油脂的高温热裂解反应，利用催化剂孔结构和尺寸能够有效调控的特性，制备出组成和性能优良的低酸值生物燃油；揭示新型高稳晶态碱性介孔分子筛的孔结构与尺寸、碱强度、稳定性、选择性与生成的液态生物燃油的酸值、组成、性能之间的内在规律；以期解决油脂裂解制备生物燃油液体产物的产率较低、酸值较高、催化剂结焦率高、寿命短、再生性能较差等缺陷，为实现高酸值生物质油脂的资源化利用提供理论支持。

生物质是唯一可以直接转化得到液体燃料油的可再生资源。催化裂解是生物质生产液体燃料油的有效途径，该方法催化剂的选择至关重要。目前研究最多的微孔分子筛，裂解得到的产物分布较窄，液体产物收率较低，催化剂结焦率高、寿命短、再生性能差。而以Al-MCM-41和SBA-15两种介孔材料为催化剂催化生物质油裂解，所得到的热解油主要是直链的烃类组分，组成与柴油十分接近，但热解油的收率较低。.利用离子液体的优势，以[HSO3-(CH2)3-NEt3][Cl]为模板剂创制了新型高稳晶态碱性介孔分子筛Me-MNC-13（Me= K, Ca, Ba, Mg）和MeO/Ca-MNC-13（MeO= K2O, BaO, MgO），以[Bmim]Cl为模板剂创制了新型高稳晶态碱性介孔分子筛Me-BMC-22（Me= K, Ca, Mg）等。考察了分子筛的制备条件，碱金属掺杂量，碱金属负载量等因素对制备分子筛的结构与性能的影响，应用于催化生物质油脂裂解反应，使高酸值生物质油脂选择性地裂解成酸值低、组成与性能接近于石油基燃料的生物油品，催化剂的活性、选择性与稳定性较高，得到的生物燃油的产品分布集中，主要为C14-C18的碳氢化合物。.制备的催化剂具有发达的孔隙结构，利于大分子物质催化裂化进入分子筛的孔隙中，从而有利于将高酸值生物质油脂转化为具有特定碳链长度的生物燃料，改善生物燃料的物理和化学性能；原料油中的甘油三酯和游离脂肪酸在碱性催化环境下会产生短链脂肪酸，吸附在含有碱金属的碱性位点上，更好地与催化剂的活性位点接触，有效地促进了高酸值生物质油脂的脱羧、脱羰和脱氧反应，有利于生成更多的碳氢化合物，并有效抑制了焦炭的生成，为离子液体条件下制备此类型碱性介孔分子筛，为利用高酸值生物质油脂制备优质生物燃料提供了有效途径。