水热法转化油脂或高级脂肪酸为长链烷烃的方法技术

本发明专利技术公开了一种水热法转化油脂或其水解产物高级脂肪酸为长链烷烃的方法；该方法以油脂或其水解产物高级脂肪酸为原料，以金属及金属氧化物作为反应催化剂，以金属单质或金属废弃物为还原剂，在水热反应器中于150～450℃反应2～24h，即可得到产率最高达90％的长链烷烃。本方法能够高效、高选择性地合成长链烷烃。本方法使用生物质油脂或其水解产物高级脂肪酸为原料，避免了传统工业制法中需要消耗大量化石燃料，也无需制备复杂的贵金属催化剂，操作简单、转化率高、无需纯氢、利用水作为氢源及反应溶剂对环境污染小，有利于工业化生产。产物长链烷烃可以用作航空油的生产，取代传统化石燃料的使用。

Hydrothermal method for converting oil or higher fatty acids into long chain alkanes

The invention discloses a hydrothermal method for converting oil or its hydrolysis products of fatty acids as method of long chain alkane; the oil or its hydrolysis products of fatty acid as raw material, with metal and metal oxide as catalyst and reductant to metal or metal waste, water in the thermal reactor from 150 to 450 DEG C for 2 ~ 24h, long chain alkanes can be obtained yield up to 90%. This method can be used to efficiently and highly selectively grow alkanes. This method uses biomass oil or its hydrolysis products of fatty acid as raw material, avoiding the need to consume a large amount of fossil fuels the traditional industrial production process, the noble metal catalyst without complex preparation, simple operation, high conversion rate, without pure hydrogen, using water as a hydrogen source and reaction solvent on environmental pollution that is conducive to industrial production. Product long-chain alkanes can be used as aviation oil to replace traditional fossil fuels.

【技术实现步骤摘要】
水热法转化油脂或高级脂肪酸为长链烷烃的方法
本专利技术属于能源化工
，具体涉及一种水热法转化油脂或其水解产物高级脂肪酸为长链烷烃的方法。
技术介绍
进入21世纪以来，随着全球现代化的脚步，化石燃料潜在能源短缺的危机，特别是从石油提炼出来的汽油，是引致全球石油危机的一个原因。因此，减少对化石燃料的依赖，开发新的可再生的清洁能源已受到人们越来越多的关注。在太阳能、风能、水能、地热能、潮汐能、生物质能等可再生能源中，生物质能是能转化为液体燃料的唯一来源，是化石燃料的替代品，在未来可广泛作为航空油来源。航空油是一种特殊的燃料，它需要高的热值和能量密度，通常它是由C8-16的烷烃、烯烃及芳香烃组成，然而目前航空油并不能被任何一个工业化的生物油代替。目前，植物油或动物油的加氢脱水以及后续的裂化和异构化反应，是生物质生产航空油的主要方法，并且已经发展到商业化规模。但是，在加氢脱水过程中需要用到大量的氢气，增加了生产航空油的造价，阻止了加氢脱氧技术大规模的发展和应用。近年来，直接脱羧和脱羰生产航空油，由于其低的氢气消耗，备受研究者关注。但是，目前的脱羧和脱羰技术工业化仍面临着许多问题：一是它们基本需要使用贵金属作为催化剂或含硫催化剂，如Pb/C，Pt/C；二是脱羧技术需要370℃的高温；三是脱羧技术需要十二烷作为溶剂，不利于产物的分离。因此，寻找廉价催化剂和易于分离的溶剂、降低反应温度将有利于生物油制备航空油的进一步发展。
技术实现思路
本专利技术提供一种水热法转化油脂或高级脂肪酸为长链烷烃的方法。本专利技术采用可再生的原料即油脂或其水解产物高级脂肪酸作为反应原料，通过水热法生产长链烷烃，具有可再生性、低污染性、原料广泛分布性和总量丰富的特点，有很大的应用前景。本专利技术是一种新型的高效简便的生产长链烷烃的方法，制备的长链烷烃适于作为航空油组成成分。该方法转化效率高、产物选择性好、无需使用复杂难制备的贵金属催化剂、操作简单、使用水作为溶剂和氢源从而对环境污染小、能耗低，有利于工业化生产。制备的产物长链烷烃可用作航空油，也可用于有机合成。本专利技术的技术方案如下：一种水热法转化油脂或其水解产物高级脂肪酸为长链烷烃的方法，该方法为：在水热反应条件下，以油脂或其水解产物高级脂肪酸为原料，以金属单质或金属废弃物为还原剂，在催化剂催化条件下将原料还原为长链烷烃，其中，所述催化剂包括金属或金属氧化物。所述金属废弃物例如为易拉罐、电子产品金属废弃物等。所述的油脂选自动物油脂、植物油脂、藻类油脂以及废弃油脂的一种或几种，所述高级脂肪酸选自C6～C26的一元酸的一种或几种。优选地，所述水热法转化油脂或其水解产物高级脂肪酸为长链烷烃的方法包括：在密封的水热反应器内，原料及还原剂和催化剂、水存在的情况下，将水热反应器置于加热装置中，然后在150～450℃条件下反应2～24h，反应器填充率为10％～90％。优选地，所述水热反应的温度150～400℃，反应时间为2～20h，反应器填充率为30％～60％。优选地，所述催化剂选自如下金属和金属氧化物的至少一种：Ni、Cu、Fe、Co、Fe2O3、Ni2O3、Fe3O4、CuO或Cu2O。优选地，所述还原剂选自Al、Fe、Mg、Mn或Zn的一种或几种。优选地，反应结束后，用有机溶剂在反应混合物中萃取长链烷烃。优选地，所述油脂或其水解产物高级脂肪酸、还原剂、催化剂的摩尔比为0.1:0.5～5:0.25～2。更优选为0.1:0.5～5:0.5～2。最优选为0.1:2:2。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术使用油脂或其水解产物高级脂肪酸作原料制长链烷烃，油脂或其水解产物高级脂肪酸广泛存在于自然界中，几乎所有的油脂中都含有数量不等的高级脂肪酸组分，无需消耗化石能源，可部分缓解如今全球面临的能源问题；(2)本专利技术使用高温高压水作反应溶剂，高温高压水是指将普通的水处于高温高压状态下得到的水，本专利技术所述的高压在本专利技术所定义的反应温度下密封得到。与普通水相比，高温高压水的介电常数降低，分子间的氢键减弱，等温可压缩性提高，离子常数(Kw)比常温水几乎增加了1000倍。利用高温高压水的这些特性，可实现用廉价易得的金属及其化合物做还原剂及催化剂在水热条件下将油脂或其水解产物高级脂肪酸转化为长链烷烃；(3)本专利技术无需额外通入高纯氢气，极大地降低了反应能耗和原料消耗，且更加绿色环保，对环境污染小；(5)本专利技术使用廉价易得的金属及金属氧化物作催化剂，无需制备复杂的贵金属催化剂，降低了反应成本；(6)本专利技术的方法无需添加酸、碱；(7)本专利技术的方法制备的长链烷烃产率可高达90％，选择性好，反应副产物少。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的方法的流程简图；图2为实施例1的产物的GC-MS谱图；图3为实施例1的产物的GC-FID谱图。具体实施方式本专利技术提供一种水热法转化油脂或其水解产物高级脂肪酸为长链烷烃的方法。在本文中，由「一数值至另一数值」表示的范围，是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此，某一特定数值范围的记载，涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围，如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例1本实施例提供一种金属单质(Zn粉)、金属催化剂(Ni粉)水热转化十六酸制备十五烷的方法，本实施例包含多组平行试验，多组平行试验的反应温度、反应时间、填充率不同。所述方法包括如下步骤：将十六酸、Zn粉、Ni粉(1:20:10)及水装入水热反应器中，反应器填充率为40％，将反应器密封，并将其置于温度为300℃的盐浴中，反应16h，反应后取出混合物，用乙酸乙油脂萃取，即可得十五烷。将反应后产物用GC-MS进行定性(见图1)和GC-FID定量分析(见图2)，GC-MS定性分析表明，十五烷为主要产物，GC-FID定量分析表明，产率最高可达90％。工业应用上按需求采用合适的水热反应器，可以控制反应温度为150～450℃，填充率在30％～90％，反应2～24h。通过此反应，可将十六酸大量转化为十五烷，操作简便易行且选择性好。其中，水热条件下残留的金属单质和金属化合物可被回收或作其他生产用途，从而一定程度上降低了排入环境的污染成分。实施例2在本实施例的小实验中，采用水热法转化十八酸为十七烷。本实施例的方法如下：采用SUS316不锈钢圆管的管式间歇式水热反应器进行实验，将十八酸、Zn粉、Ni粉(1:20:10)及水装入水热反应器中，反应器填充率为40％，将反应器密封，并将其置于温度为300℃的盐浴中，反应16h，反应后取出混合物，用有机溶剂萃取，即可得十七烷。将反应后产物用GC-MS进行定性和GC-FID定量分析，GC-MS定性分析表明，十七烷为主要产物，GC-FID定量分析表明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水热法转化油脂或其水解产物高级脂肪酸为长链烷烃的方法，该方法为：在水热反应条件下，以油脂或其水解产物高级脂肪酸为原料，以金属单质或金属废弃物为还原剂，在催化剂催化条件下将原料还原为长链烷烃，其中，所述催化剂包括金属或金属氧化物。

【技术特征摘要】
1.一种水热法转化油脂或其水解产物高级脂肪酸为长链烷烃的方法，该方法为：在水热反应条件下，以油脂或其水解产物高级脂肪酸为原料，以金属单质或金属废弃物为还原剂，在催化剂催化条件下将原料还原为长链烷烃，其中，所述催化剂包括金属或金属氧化物。2.根据权利要求1所述的水热法转化油脂或其水解产物高级脂肪酸为长链烷烃的方法，其特征在于，所述的油脂选自动物油脂、植物油脂、藻类油脂以及废弃油脂的一种或几种，所述高级脂肪酸选自C6～C26的一元酸的一种或几种。3.根据权利要求1所述的水热法转化油脂或其水解产物高级脂肪酸为长链烷烃的方法，其特征在于，所述反应在密封的水热反应器内进行，所述水热反应的温度为150～450℃，反应时间为2～24h，反应器填充率为10％～90％。4.根据权利要求1所述的水热法转化油脂或其水解产物高级脂肪酸为长链烷烃的方法，其特征在于，所述反应在密封的水热反应器内进行，所述水热反应的温度为150～400℃，反应时间为2～20h，反应器填充率为30％～60％。5.根据权利要求1所述的水热法转化油脂或其水解产物高级脂肪酸为长链烷烃的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：金放鸣，蒋采玲，姚国栋，金滨滨，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31