[發(fā)明專利]一種汽油、航空煤油或柴油范圍內的支鏈烷烴的制備方法

有效

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• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN107304367B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 李寧;盛雪茹;張濤;李廣億;王愛琴;王曉東;叢昱
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C10G3/00
• 分類號: C10G3/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發(fā)明涉及一種汽油、航空煤油或柴油范圍內的支鏈烷烴的制備方法。共分為兩部分：1)在固定床連續(xù)式反應器的第一催化劑床層，生物質ABE發(fā)酵產物丙酮在酸/堿催化劑或金屬摻雜的固體堿的催化下，通過自身縮合反應，獲得碳數(shù)為6至21的含氧有機化合物；2)在固定床連續(xù)式反應器的第二催化劑床層上，第一催化劑床層生成產物在負載金屬A/X型雙功能催化劑的催化下，在較低溫度、無溶劑的條件下進行一步加氫脫氧反應，獲得碳數(shù)6至21的汽、航空煤油或柴油范圍內的支鏈烷烴。這種液體燃料可成為現(xiàn)有汽油、航空煤油或柴油的潛在替代品。

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于木質纖維素上游平臺化合物，完全不依賴化石能源的汽油、航空煤油或柴油范圍內的支鏈烷烴的制備方法，具體包括兩個步驟：1)在固定床連續(xù)式反應器的第一催化劑床層，生物質ABE發(fā)酵產物丙酮在酸/堿催化劑或金屬摻雜的固體堿的催化下，通過自身縮合反應，獲得碳數(shù)為6至21的含氧有機化合物；2)在固定床連續(xù)式反應器的第二催化劑床層上，第一催化劑床層生成產物在負載金屬A/X型雙功能催化劑的催化下，在較低溫度、無溶劑的條件下進行一步加氫脫氧反應，獲得碳數(shù)6至21的汽油、航空煤油或柴油范圍內的支鏈烷烴。與已有報導的工作相比，本工作首次通過連續(xù)式反應器雙床催化劑在相對溫和條件下由丙酮和氫氣直接合成汽油、航空煤油范圍內的支鏈烷烴。合成的液體燃料具有較低的凝固點，可成為現(xiàn)有汽油、航空煤油的潛在替代品。

背景技術

近年來，隨著人們對能源和環(huán)境問題的日益關注，以可再生、二氧化碳中性的生物質為原料合成燃料和能源化學品的工作受到世界各國的高度重視。汽油、航空煤油或柴油是國際上需求量巨大的運輸燃料。目前，汽油、航空煤油和柴油主要是以原油為原料，經精餾，裂解，重整等工藝制備，具有不可再生性。并且，化石能源獲得汽油、航空燃料在使用過程中會向大氣排放額外的二氧化碳，造成溫室效應。因此，從可持續(xù)發(fā)展、保護環(huán)境等方面考慮，需要大力發(fā)展生物質制備汽油、航空煤油和柴油技術。木質纖維素是農林廢棄物的主要成分，與其它形式的生物質相比具有價格便宜、來源廣泛的優(yōu)勢。因此，近年來木質纖維素制備汽油、航空煤油和柴油蓬勃發(fā)展并已經成為國際生物質催化煉制的一個重要的研究方向。

目前，國際上已有技術主要以木質纖維素平臺化合物出發(fā)，經過碳碳偶聯(lián)反應，加氫脫氧反應合成汽油、航空煤油范圍和柴油的烷烴。主要存在兩大缺點：一、目前大部分用于研究出發(fā)的平臺化合物都需要由生物質經兩步或多步才能獲得。如我們組之前使用2-甲基呋喃為原料，與一系列其他平臺化合物反應生成汽油、航空煤油范圍的烷烴(Chemsuschem,2012,5,1958-1966；Chem Commun,2013,49,5727-5729；BioresourceTechnol,2013,134,66-72)。2-甲基呋喃需要木質纖維素中的木糖水解-脫水生成糠醛，糠醛再經過選擇加氫生成。路線復雜，價格昂貴。二、在一些文章(Green Chemistry,2013,15,1932-1940)以及我們課題組之前的工作(EnergyFuels,2014,28,5112-5118；ChemicalCommunications,2014,50,2572-2574；Scientific Report,2015,5,9565)中，我們使用間歇釜式反應器進行平臺化合物的碳碳偶聯(lián)反應，之后在固定床反應器中進行加氫脫氧反應。在兩步反應中需要催化劑的分離以及產物的精餾，這樣會導致成本的升高。因此，我們希望尋找生物質上游平臺化合物一步法合成汽油、航空煤油和柴油范圍的烷烴。