生物质水相催化转化机理和生物烃类燃料制备新技能

  马隆龙、王铁军、张 琦、刘琪英、张兴华、 陈伦刚、章 青、仇松柏、定明月、王晨光、 徐 莹、李宇萍、李 凯、何明红、谈 金

  （1） 使命来历：① 科技部世界协作专项：生物质全成分制取航空燃料演示系统（2012DFA61080），2012.5-2015.4，290万元。② 国家863项目：生物质水相催化组成生物航空燃料（2012AA101806），2012.1-2015.12，821万元。 （2） 技能原理及性能指标 技能原理：① 经过水蒸气在生物质/催化剂标明发生液膜，构筑了蒸汽-水双相反响系统，提出了准确调控原位动态液膜厚度强化相间热质传递的办法，形成了生物质水热解聚定向转化为呋喃类渠道化合物的动态液膜转化机理。② 生物质水热解聚定向转化制备的呋喃类渠道化合物与乙酰丙酸经羟醛缩合，生成碳原子数在C8-C15规模内的长链含氧化合物，然后经低温预加氢、加氢脱氧生成以C8-C15长链正构/异构烃为主的生物航空燃油。② 规划组成了微孔介孔耦合的催化资料，运用催化剂酸性位和金属活性位协同取舍生物质糖醇分子调控分子构型，完结分子取舍和碳链重组的反响耦合生成芳烃燃料。 性能指标：① 半纤维素水解率达91%、纤维素水解率达85%，水解液中糖浓度达6.2%，水解液中总糖转化率达87%。② HMF 和糠醛等渠道化合物的总收率达75%，经羟醛缩合生成生物航空燃油前体的选择性达90%以上。③ 制备的生物航空燃油中C8-C15 正构及异构烷烃选择性达87％以上。航空燃料产品的酸度为0.002mgKOH/g，氧含量降到0.35%。④ 建成了百吨级生物航空燃油的中试演示工程；在缩合渠道化合物全运用状况下，1 吨生物航空燃油耗费玉米秸秆(干基)7.8 吨，耗费干基木薯6.4 吨。 （3） 效果的创造性、先进性：本效果以低档次生物质为质料，经过水热定向解聚、渠道化合物制备及水相催化加氢脱氧等技能转化为高档次航空燃油与芳烃化学品。与同类技能比较，具有比较好的创造性与先进性。 ① 提出了杂乱多相反响系统中动态液膜效应理论。构筑了蒸汽-水反响系统，拓宽了原位动态液膜强化相间热质传递的调控机制，建立了呋喃类及糖醇等渠道化合物转化为烃类燃料的绿色转化新办法。处理了其水热转化中功率低、选择性差和污染严峻等难题。② 构建了生物质水热高效催化系统。提出规整孔道结构与催化活性位构成的协同反响和空间捆绑效应对反响途径的调控机制，创制了具有空间捆绑效果的层状催化剂（LiTaMoO6），协同Ru催化剂在临氢水热系统中直接转化木质纤维素为烃类燃料，完结玉米秸秆一步转化为烃类组分（C5+烃），产率达82%。成功研发高水热稳定性的双功用催化剂（Ru-MoOx/Al2O3），用于长链含氧化合物加氢脱氧出产航空燃料（C8-C15烷烃），油品质量收率可达60%（理论质量收率73%），催化剂寿数>

  500小时，具有较好的工业化运用远景。③提出了生物质烃燃料碳链构建新途径。从生物质分子结构特色动身，构建了生物质水热转化新途径，完结了生物质定向转化制备烃燃料在理论和技能上的打破：初次提出了生物质水热催化组成生物航油的全组成新途径。该途径充沛的运用了纤维素和半纤维素组分，打破了世界上需求外加化石质料的道路瓶颈。首先提出了碳水化合物直接水热芳构化制备汽油的新途径，创制了微-介孔复合分子筛催化剂，大幅度提高了芳构化功率，C8-C11饱满环烷烃和芳烃的总选择性超越80%。 建立了生物质水相催化转化制备C5、C6烃燃料技能道路，创制了高水热稳定性的炭基双功用催化资料。形成了自有知识产权的核心技能，其间生物航油技能已与企业协作，进入扩大出产阶段。 （4）技能的老练程度：已完结中试验证。航油产品到达世界ASTM D7566规范。合适运用的规模和安全性：生物质水相催化转化机理和生物质烃类燃料制备新技能可运用于低值生物质质料向高档次的生物航空燃料及生物基芳烃化学品的转化进程。生物质质料经过水相催化转化技能制备的航空燃料，可按50%的份额与传统航煤混合，运用于航空范畴。而经过生物质水相芳构化制备的芳烃化合物可与长链烷烃分配组成航空燃料油，彻底代替传统航煤运用于航空范畴。 （5）运用状况及存在的问题：本效果技能已在龙力生物技能有限公司、深圳中环油新能源有限公司、波音我国投资公司进行了运用。 本效果技能是一条全新的生物质高效转化技能，还需展开工艺与配备的成套化与规范化。水相催化组成的生物航油产品还需经过世界新规范拟定与认证，然后取得世界适航运用答应，完结全球航线运用。