Co/ZSM-22催化硬脂酸临氢异构制备C18异构烷烃的研究

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利用金属/分子筛双功能催化剂实现对脂肪酸的临氢异构,得到的长链异构烷烃具有低温流动性好和辛烷值高等特点。应用于燃料、润滑油等领域,可极大地改善燃料及润滑油的相关性能。但随着碳链长度的增加,对脂肪酸临氢异构得到无碳链损失的长链异构烷烃的选择性普遍较低,开发合适的双功能催化剂成为解决此难题的关键。本文选用ZSM-22作为催化剂母体,Co作为活性金属,研究Co/ZSM-22金属/分子筛双功能催化剂在硬脂酸临氢异构反应中的催化性能,考察不同反应条件对反应产物的影响,得到最优的反应条件,C18异构烷烃达到更高的选择性。ZSM-22具有特殊的一维十元环的孔道结构,且其可调的酸中心能够有效地实现异构化。Co作为非贵金属,相较于贵金属,能够降低催化剂的合成成本,且Co具有较好的金属活性,在脂肪酸的临氢异构反应中,能够减少碳的损失。为研究活性金属Co在催化剂上的分布对双功能催化剂催化性能的影响,采用三种不同的负载方法(等体积浸渍法、沉淀-沉积法、固相熔融法)制备Co/ZSM-22双功能催化剂,结果表明固相熔融法制备的催化剂,活性金属大部分进入孔道,反应生成更多无碳链损失的C18烷烃。选用固相熔融法作为催化剂的制备方法。为提高C18异构烷烃选择性,缓解负载方法带来的孔道堵塞问题。选用碱性较温和的Na2CO3溶液用于分子筛改性,调节催化剂的孔道结构及酸中心;通过改变金属负载量对催化剂的活性金属中心进行调节。结果表明:最佳的Na2CO3溶液改性浓度为0.15 mol/L,Co理论负载量为8wt%。对反应条件进行优化,最优的反应条件为:反应温度260°C,反应压力2 MPa,反应时间4 h。在最优的条件下,硬脂酸转化率达100%,C18异构烷烃的选择性能够达到23.74%。所设计的Co/ZSM-22金属/分子筛双功能催化剂能够有效缓解催化剂制备过程的孔道堵塞问题,较好地调节催化剂的酸中心和金属活性中心,同目前的研究相比,能在较温和的反应条件下实现硬脂酸的完全转化以及更高的C18异构烷烃选择性。
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