一种从生物来源的高碳醇通过串联脱水-氢化途径制备喷气燃料级烷烃的方法

《AIChE Journal?AIChE》：A tandem dehydration–hydrogenation route to jet-fuel-range alkanes from bio-derived high-carbon alcohols

该研究提出一种保留碳链的高碳醇（C8-C14）转化为喷气燃料范围烷烃的新路径，通过串联WOx/AC酸性脱水催化剂和Ni/Al2O3加氢催化剂，在180°C和60°C下分别实现98.2%和完全加氢转化，显著降低氧含量至0.16 wt%，为可持续航空燃料提供高效碳保留工艺。

　　

摘要

本研究提出了一种替代性的串联脱水-氢化工艺，该工艺在将高碳醇（本研究中为C₈–C₁₄）转化为喷气燃料级烷烃的过程中能够保留碳链。一系列酸性WO_x/AC催化剂能够高效地将醇类脱水为烯烃，随后在温和条件下通过Ni/Al₂O₃进行氢化处理。催化剂表征表明，布伦斯特酸度在脱水步骤中起着关键作用。采用连续两段固定床反应器系统，将WO_x/AC和Ni/Al₂O₃串联使用，成功实现了这一串联过程。在180°C下脱水时，C₈醇的转化率达到98.2%；所得烯烃在60°C下完全氢化，生成了类似于传统喷气燃料的直链和支链烷烃。使用生物乙醇衍生的C₈–C₁₄重醇作为原料，该工艺将氧含量从11.87%降低到0.16%（重量百分比），并将98.77%的原料转化为相应碳数的烃类，证明了这是一种高效且能够保留碳的可持续航空燃料制备路线。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

图2中WO_x/AC催化剂的TG-DSC、N₂-物理吸附测量、EPR、XRD、拉曼和XPS数据；图3中WO_x/AC催化剂的HRTEM数据；图4中20%Ni/Al₂O₃催化剂的XRD、H₂-TPR、XPS和HRTEM数据；图5中的催化性能数据；图6中WO_x/AC催化剂的NH₃-TPD、Py-IR数据以及转化率与酸含量之间的关系分析、阿伦尼乌斯图；图7中WO_x/AC催化剂的原位DRIFTS数据均以.zip文件形式保存在支持信息中。此外，图S1中WO_x/AC催化剂NH₃-TPD的MS信号数据；图S2中20%Ni/Al₂O₃和Al₂O₃催化剂的N₂-物理吸附测量数据；图S3中20%Ni/Al₂O₃催化剂H₂-TPR的MS信号数据；图S4–S6中的催化性能数据也以.zip文件形式保存在支持信息中。其他支持本研究结果的数据可向相应作者索取。