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第 8 期 李兴勇，等: Pt/SAPO-11-mp 催化棕榈油制航空煤油一步加氢的响应面优化
球上极为丰富的资源，而生物油来源广泛、原料充
足。目前生物油制备航空煤油的方法主要有催化裂
[2]
化和催化加氢 。以动植物油脂作为原料，采用加
氢催化异构化制备的生物航空燃油具有润滑性能
[3]
好、低硫、清洁 ，以及环境友好、原料可再生等
[4]
优点 ，所含成分与常规石化喷气燃料类似 ，可直
接补充或部分替代石化航空燃料。但 Murzin 和楼
[7]
辉 等发现，动植物中的脂肪酸甘油酯加氢脱氧制
备生物航空煤油而生成的水会导致常用的贵金属/
分子筛异构化催化剂中毒，因此需增加分离水的步
[8]
骤。Herskowitz 等以 Pt/SAPO-11 为催化剂、植物
油或动物油为原料，在温度 370~420 ℃、压力 2~
4 MPa、空速 0.8~1.2 h –1 条件下实验研究发现：
SAPO-11 负载 Pt 的催化剂能够有效的避免因水导致
[9]
催化剂中毒 。王从新 [10] 等探索了 Pt/SAPO-11 催化
剂对一步加氢催化油脂过程的脱氧途径、裂化性能、
异构烷烃收率的影响，结果表明：在所制备的
Pt/SAPO-11 催化剂上，植物油主要以加氢脱羧和加
氢脱羰的方式脱除氧，减少了水的生成，脱氧率和
异构烷烃收率均显著提高。然而这些研究主要采用
加氢催化和异构化分步反应工艺，存在氢耗大、装
置操作复杂、催化剂性能有待改善的不足
一步法加氢催化异构制备生物航空煤油成为研究的
理想方向和热点；而利用响应面优化反应条件，在
高压微型固定床反应器中和 Pt/SAPO-11-mp 催化剂
作用下开展对一步加氢催化异构制备生物航空煤油
的研究鲜有报道。
本文以棕榈油为原料、Pt/SAPO-11-mp 为催化
剂，在高压微型固定床反应器中一步加氢催化异构
制备生物航空煤油，并利用响应面法优化实验，考
察最佳研究结果，为动植物油脂一步加氢催化异构
制备生物航空煤油提供工艺参数和技术支持，也为
后续进一步工业化生产提供基础依据。
1 实验部分
1.1 主要原料、试剂与仪器
棕榈油，金瑞实业股份有限公司，经 GC-MS
分析其脂肪酸相对含量（以原油进料量为基准）：
C 14 H 28 O 2 （3.5%）、C 16 H 30 O 2 （1.0%）、C 16 H 32 O 2
（32.6%）、C 18 H 32 O 2 （9.4%）、C 18 H 34 O 2 （47.4%）、 1.2.4
C 18 H 36 O 2 （3.9%）、其他（2.2%）。实验所用化学
试剂均为 AR，天津市风船化学试剂科技有限公司；
Pt(NO 2) 2(NH 3) 2 溶液，质量分数 97.4%，昆明贵研催化
剂股份有限公司；SAPO-11 分子筛，n（Si）/n（Al）=
0.5，南开大学催化剂厂生产制备。
高压微型固定床反应器，课题组自主设计与制
·1347·
造；Clarus 680-SQ8T 型气相色谱-质谱联用仪，美
国 PerkinElmer 公司；Nova 2000e 型比表面分析仪、
Chembet 3000 型化学吸附仪，美国康塔公司；
RigakuD/max 2200 型 X 射线衍射仪，日本理学公
司；Tecnai F30 型透射电子显微镜，荷兰 FEI 公司。
[5]
1.2 方法
[6]
1.2.1 催化剂的制备
催化剂 Pt/SAPO-11-mp 由课题组设计和制备，
合成步骤参考文献[12]。催化剂在使用前，需在
320 ℃、1 MPa 的氢压下原位活化 6 h。
1.2.2 生物航空煤油的制备
采用课题组自主研发与设计的高压微型固定床
反应器进行连续反应实验，该反应器采用 316SS 不
锈钢材质、内径 10 mm。实验前，取 3 g 催化剂填
充于固定床反应器中进行活化，然后增压，调至设
定温度开始反应。原料油在 350 ℃温度下气化，根
据设定的氢油比通过气体流量计控制氢气流量，并
与气化的原料油在预热炉中充分混合，然后进入反
应器催化反应。产物经冷凝器冷凝后，在气液分离
器中分离，液体进入储油罐，气体经碱洗、酸洗处
理后排空。具体流程如图 1 所示。
[11] 。因此， 1.2.3 分析检测
气相 色谱条件 ，色谱柱 ECTM-5 （ 30 m×
0.25 mm×0.25 μm）；进样口温度：200 ℃；升温程
序：起始温度 80 ℃，保持 2 min，5 ℃/min 升温到
250 ℃，保持 1 min；载气（He）流速 1.5 mL/min，
分流比 200∶1。质谱条件，电子轰击（EI）离子源
（电子能量 70 eV），离子源温度 250 ℃，传输线
温度 270 ℃，检测电压 0.9 kV，质量扫描范围 m/Z
32~500，数据采集时间范围 1~37 min。
X 射线衍射仪测试条件：辐射源为 CuK α ，波
长为 0.15406 nm，管电流设为 40 mA，管电压设为
40 kV，单色器为石墨材质，采样角度范围为 5°~80°,
扫描步长为 0.02°。
透射电子显微镜条件：使用前对催化剂进行无
水乙醇稀释，再经超声分散处理，用胶头滴管将悬浮
液转移到覆有无定形碳薄膜的铜网上，待乙醇挥发干
净后，置于固定钢架上放入 TEM 观测室进行观察。
比表面积用 BET 模型获得，孔容采用 t-plot 法
获得，平均孔径由氮气脱附曲线 DFT 法计算获得。
单因素实验设计
以温度、空速、氢油比和压力为变量因素，设
计四因素五水平的实验方案，研究每个因素对催化
产物中脱氧率、C 8 ~C 16 烃的选择性以及 C 8 ~C 16 异构
烷烃的选择性的影响。具体参数为 [13] ：温度（360~
–1
400 ℃）、空速（0.8~1.6 h ）、氢油比（800~1600）、
压力（1~5 MPa）。