油脂加氢催化剂的制备、表征及活性研究

论文摘要

油脂加氢,是用还原性镍等金属作催化剂,将氢加到甘油三酯烯键上的化学反应。油脂加氢达到极度饱和得到的氢化油产品,经水解等过程可制得高碳饱和脂肪酸（如硬脂酸）等精细化学品。硬脂酸类产品在表面活性剂、化妆品、医药等快速消费品行业具有广泛的应用。催化剂是实现油脂氢化的必要条件,用于生产极度氢化油的催化剂可以不考虑其选择性,但必须具有高活性。因此,如何获得高活性的加氢催化剂是这一领域的关键技术。本文从催化剂载体入手,先以硅酸钠为硅源用化学沉淀法合成一种硅胶载体Si-g,然后用浸渍沉淀法制备了负载型单元镍催化剂和负载型镍镧双金属催化剂。实验通过XRD、SEM、TEM和N2吸附-脱附实验的手段对催化剂进行结构表征。结果发现,负载后两种催化剂保持了载体的非晶态结构,粒径有所增大,比孔容、孔径减小,但比表面积增大。负载型单元镍催化剂Ni/Si-g的活性组分以Ni和NiO两种形式较好地分散在载体中。而负载型镍镧双金属催化剂NiLax/Si-g的主要活性物种为金属Ni和La,其次是NiO和La2O3。掺杂镧可促进Ni活性中心的形成,也抑制了粒子的团聚,使Ni在载体上的分散更均匀,粒径更小,从而使催化剂的比表面积更大。但掺杂镧不会引起催化剂孔结构的显著变化。本文以大豆油加氢为模型反应,系统研究了催化剂制备过程中各种因素对加氢活性的影响,并确定了工艺条件。（1）在优化的条件下制备了实际镍含量为16.1wt%的Ni/Si-g催化剂。在催化剂用量0.10%、反应温度200℃、反应压力1.OMPa、反应时间60min的工艺条件下,Ni/Si-g催化油脂加氢,可使油脂碘值由130.0降至5.5,转化率为95.8%。（2）在优化的条件下制备了镍负载量为20wt%、镍镧摩尔比为1：0.2的NiLao.2/Si-g催化剂。在催化剂用量0.05%、加氢压力1.4MPa、加氢温度200℃、反应时间60min的工艺条件下,NiLao.2/Si-g催化油脂加氢,可使产品的碘值从130.0降低到1.7,转化率为98.7%。掺杂适当比例的镧可以显著提高镍基催化剂的加氢活性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 油脂氢化概况
• 1.3 油脂氢化机理
• 1.4 油脂氢化工艺研究进展
• 1.4.1 间歇式氢化工艺
• 1.4.2 半连续式氢化工艺
• 1.4.3 连续式氢化工艺
• 1.4.4 低温低压催化氢化工艺
• 1.4.5 电化学催化氢化工艺
• 1.4.6 超临界催化氢化工艺
• 1.4.7 其他新型油脂氢化工艺
• 1.5 油脂氢化催化剂概述
• 1.5.1 油脂催化加氢原理
• 1.5.2 油脂氢化催化剂的化学组成
• 1.5.2.1 主催化组分
• 1.5.2.2 助催化组分
• 1.5.2.3 催化剂载体
• 1.5.3 油脂氢化催化剂中毒
• 1.6 油脂氢化催化剂研究进展
• 1.6.1 油脂氢化催化体系研究进展
• 1.6.1.1 单元金属催化体系
• 1.6.1.2 二元金属催化体系
• 1.6.1.3 多元金属催化体系
• 1.6.1.4 非晶态合金催化体系
• 1.6.1.5 均相催化体系
• 1.6.2 油脂氢化催化剂制备方法研究进展
• 1.6.2.1 浸渍法
• 1.6.2.2 沉淀法
• 1.6.2.3 化学混合法
• 1.6.2.4 液相还原法
• 1.7 展望
• 1.8 课题的意义及研究内容
• 1.8.1 本课题的意义和目的
• 1.8.2 本课题的主要研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验所需的仪器和化学试剂
• 2.1.1 实验所需的仪器
• 2.1.2 实验所需的化学试剂
• 2.2 催化剂的制备
• 2.3 催化剂的表征
• 2.3.1 样品中实际镍含量的测定
• 2.3.2 粉末X射线衍射（XRD）分析
• 2.3.3 扫描电子显微（SEM）分析
• 2.3.4 透射电子显微（TEM）分析
• 2.3.5 孔结构分析
• 2.4 催化剂的活性评价
• 2.4.1 活性评价实验操作
• 2.4.2 油脂样品的碘值测定
• 2.4.3 油脂加氢转化率的计算
• 2催化剂的制备、表征及对其油脂加氢的催化活性研究'>第三章 自制硅胶载体的Ni/SiO₂催化剂的制备、表征及对其油脂加氢的催化活性研究
• 3.1 催化剂的制备
• 3.1.1 硅胶载体的合成
• 3.1.2 不同负载方法的催化剂制备
• 3.1.2.1 浸渍沉淀法
• 3.1.2.2 共沉淀法
• 3.1.2.3 过量浸渍法
• 3.1.3 不同载体焙烧温度的催化剂制备
• 3.1.4 不同负载条件的催化剂制备
• 2催化剂的表征'>3.2 Ni/SiO₂催化剂的表征
• 3.2.1 硅胶载体的表征
• 3.2.1.1 样品的XRD谱图
• 3.2.1.2 样品的SEM照片和TEM照片
• 2吸附-脱附曲线和孔径分布曲线'>3.2.1.3 样品的N₂吸附-脱附曲线和孔径分布曲线
• 3.2.2 不同负载方法的催化剂的SEM图
• 3.2.3 不同载体焙烧温度的催化剂的XRD图
• 2催化剂的表征'>3.2.4 优化制备条件的Ni/SiO₂催化剂的表征
• 3.2.4.1 样品的XRD图
• 3.2.4.2 样品的SEM图
• 3.2.4.3 样品的TEM图
• 2吸附-脱附测定'>3.2.4.4 样品的N₂吸附-脱附测定
• 3.3 制备条件对催化剂加氢活性的影响
• 3.3.1 负载方法对催化剂加氢活性的影响
• 3.3.2 载体焙烧温度对催化剂加氢活性的影响
• 3.3.3 镍负载量对催化剂加氢活性的影响
• 3.3.4 负载条件对催化剂加氢活性的影响
• 3.3.5 小结
• 3.4 Ni/Si-g对油脂加氢的工艺条件研究
• 3.4.1 催化剂用量
• 3.4.2 反应温度
• 3.4.3 反应压力
• 3.4.4 反应时间
• 3.4.5 小结
• 2催化剂的制备、表征及其对油脂加氢的催化活性研究'>第四章 Ni-La/SiO₂催化剂的制备、表征及其对油脂加氢的催化活性研究
• 2催化剂的制备'>4.1 Ni-La/SiO₂催化剂的制备
• 4.1.1 催化剂载体的制备
• 4.1.2 催化剂前躯体的制备和活化
• 4.1.3 镧掺杂量不同的催化剂制备
• 4.1.4 不同载体的催化剂制备
• 2催化剂的表征'>4.2 Ni-La/SiO₂催化剂的表征
• 4.2.1 样品的XRD谱图
• 4.2.2 样品的SEM照片
• 4.2.3 样品的TEM照片
• 4.2.4 样品的孔结构分析
• 2催化剂加氢活性的影响'>4.3 制备条件对Ni-La/SiO₂催化剂加氢活性的影响
• 4.3.1 镧掺杂量对催化剂活性的影响
• 4.3.2 载体种类对催化剂活性的影响
• 4.3.3 负载条件对催化剂活性的影响
• 4.3.4 小结
• 0.2/Si-g对油脂加氢的工艺条件研究'>4.4 NiLa_0.2/Si-g对油脂加氢的工艺条件研究
• 4.4.1 催化剂用量对氢化油碘值的影响
• 4.4.2 反应压力对氢化油碘值的影响
• 4.4.3 反应温度对氢化油碘值的影响
• 4.4.4 反应时间对氢化油碘值的影响
• 4.4.5 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介