[發明專利]一種航空煤油或柴油的制備方法

有效

• 申請號: 201610341806.6
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN107400531B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 李寧;徐吉磊;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

本發明涉及一種基于木質纖維素、半纖維素平臺化合物為原料合成液態鏈烴燃料的新路線；本發明方法共分為三部分：1)使用兩性金屬氧化物離子液體為催化劑催化當歸內酯與生物質醛/酮類化合物制備A?R系列內酯型航空煤油前驅體；2)通過對內酯型航空煤油前驅體的低溫加氫，有效除去其中的碳?碳雙鍵，制備得到含有一個內酯結構的液態飽和含氧化合物；3)通過采用金屬/固體酸催化劑對預加氫后的產物加氫脫氧，從而獲得碳鏈長度在6至11之間的生物質航空煤油或高質量柴油。

技術領域

本發明涉及一種基于木質纖維素為原料獲得平臺化合物合成液態鏈烴燃料的新路線。本發明方法共分為三部分：1)乙酰丙酸的脫水產物—當歸內酯在金屬氧化物催化劑(如氧化鎂、氧化鋅、氧化鑭、氧化錳等)或者在離子液體的作用下與糠醛等醛類化合物或者丙酮等酮類化合物通過羥醛縮合反應制取A-R等18中航空燃油前驅體；2)通過對A-R等18種航空燃油前驅體的低溫加氫，有效除去其中的碳-碳雙鍵，制取液態飽和的含氧有機化合物；3)通過采用金屬-分子篩催化劑對加氫后的液態含氧有機化合物進行加氫脫氧，獲得碳鏈長度在6至11之間的生物質航空煤油或高質量柴油。

背景技術

航空煤油是一種專為飛行器而制備的燃油，為確保飛機在萬米高空正常飛行，對航空燃料制定了非常嚴格的標準，要求具有高熱值(>43MJ/kg)、低冰點(Jet A1≤-47℃,Jet A1≤-40℃)、適度的密度(0.775～0.840g/cm³)和良好的運動黏度(-20℃時，≤8.0mm²/s)等技術指標。航空煤油是國際上需求量很大的液體燃料。它主要由碳數范圍在C₈～C₁₆間的鏈狀烷烴、芳烴、以及環烷烴等組成，沸程為160～300℃。以目前常見JP-8為例，其經典組成如下：C₈～C₁₅的直鏈烷烴占35％，C₈～C₁₅的支鏈烷烴占35％，C₇～C₁₀的芳香烴占18％，C₆～C₁₀的環烷烴占7％。柴油是主要的運輸燃料之一，主要是由C₉至C₁₈的鏈烴、環烴、芳香烴組成，其沸點在170～390℃之間。目前，航空煤油和柴油主要以化石資源(煤和石油)為原料制取，煤和石油都是不可再生的能源，且在這些資源中含有一定量的雜原子，例如S等。因此由化石能源合成的航空煤油和柴油在制造和使用過程會產生大量的二氧化硫，會增加大氣中溫室氣體的含量并造成環境污染。與化石能源不同，生物質屬于可再生能源，生物質燃料在燃燒過程中產生的二氧化碳可以被其生長過程通過光合作用消耗的二氧化碳所抵消，因此生物質燃料在整個使用過程中是二氧化碳中性的，并可以促進自然界中碳元素的循環。此外，我國是一個農業大國，每年都會產生大量的農林廢棄物，如果可以將這些廢棄物進行利用，既能得到人們日常所需的能源，又可以在一定程度上對環境進行保護。因此從保護環境、國家能源安全以及潛在的經濟價值三方面考慮，需要大力發展生物質航空煤油技術。

目前，生物質液體燃料的發展主要經歷了三個階段，第一階段利用動物或者植物油與低碳數的甲醇或乙醇進行酯交換反應，得到高級脂肪酸甲酯或乙酯，經洗滌干燥即得到生物柴油。第二階段生物質液體燃料是以可食用的玉米、大豆和向日葵等為原料，通過發酵和提純等手段制取生物乙醇。第一階段和第二階段生產方式合成生物質液體燃料在歐洲，美洲等地區作為運輸燃料已有實際應用。但是，它是以食用油、糧食為原料，原料有限、成本高、與人爭地爭糧，不適合我國人多地少的國情，也不適于人類社會可持續發展的要求。第三階段生物質液體燃料是以不可食用的木質纖維素為原料，目前主要有三種途徑來制備燃料：1)熱化學氣化生物質到合成氣，然后通過費托合成制取烷烴，該過程工藝比較成熟，但是需要高溫高壓的條件，對生產設備的要求較高；2)高溫熱解生物質制取生物質油，該過程復雜，且制得的生物質油品質較差，無法直接用作發動機燃料，需進行進一步精煉；3)以木質纖維素為原料獲得的生物質平臺化合物分子，通過羥醛縮合、烷基化反等碳-碳偶聯反應，然后加氫脫氧制取液態烷烴，該過程條件相對比較溫和，合成路線靈活。