[發明專利]一種由糠醇制備JP-10航空燃料的方法

有效

• 申請號: 201611077126.4
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN108117475B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 李廣億;李寧;張濤;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: C07C13/61
• 分類號: C07C13/61;C07C5/22;C07C7/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及一種由糠醇制備JP?10航空燃料的方法。該方法以糠醇為原料制備JP?10航空燃料共分為四個反應：反應一為糠醇溶液在堿催化劑或不添加催化劑的條件下，經重排反應制備羥基環戊烯酮；反應二為羥基環戊烯酮與環戊二烯發生D?A反應生成C10含氧化合物；反應三將上一步生成的C10含氧化合物加氫脫氧生成橋式四氫雙環戊二烯；反應四為橋式四氫雙環戊二烯異構化生成掛式四氫雙環戊二烯，所獲得的掛式四氫雙環戊二烯可以直接用作JP?10航空燃料。本發明中所用催化劑、原料廉價易得，對糠醇的重排反應、羥基環戊烯酮D?A反應和加氫脫氧反應具有較高的活性和選擇性。本發明提供了一種由木質纖維素基平臺化合物糠醇合成JP?10航空燃料的一種廉價高效合成方法。

技術領域

本發明涉及一種由糠醇制備JP-10航空燃料的方法。具體包括四步反應：反應一為糠醇溶液在堿催化劑或不添加催化劑的條件下，經重排反應制備羥基環戊烯酮；反應二為羥基環戊烯酮與環戊二烯發生D-A反應生成C10含氧化合物；反應三將上一步生成的C10含氧化合物加氫脫氧生成橋式四氫雙環戊二烯；反應四為橋式四氫雙環戊二烯異構化生成掛式四氫雙環戊二烯，所獲得的掛式四氫雙環戊二烯可以直接用作JP-10航空燃料。與目前已有報道的制備JP-10航空燃料的方法相比，本發明原料來源為可再生的生物質平臺化合物糠醇，擺脫了對傳統化石能源的依賴。本發明提供了一種由木質纖維素基平臺化合物合糠醇合成JP-10航空燃料的一種廉價高效合成方法。

背景技術

化石資源的日益減少以及由化石能源燃燒引起的溫室氣體的大量排放等環境問題日益突出，加之能源的社會需求量持續增加，因此，可替代化石資源的新能源的開發勢在必行。生物質作為一種可再生的有機碳源應用于碳材料、燃料及化學品的生產中已成為目前的熱點研究。

航空燃料JP-10是一種國際上常用的高密度航空燃料。根據美國軍用規范MIL-P-87107C-1989,該燃料的密度為0.935g/cm³(16℃)，冰點為-78℃，燃燒熱值為42.1MJ/Kg，具有比常規碳氫燃料更高的能量密度，是一種性能優異的航空燃料。廣泛應用于超音速戰斗機、巡航導彈、火箭等飛行器。JP-10是由掛式四氫雙環戊二烯構成的單組分燃料，純度達98.5％。目前的JP-10合成路線為：以橋式雙環戊二烯為原料，加氫成為橋式四氫雙環戊二烯，然后在AlCl₃、H₂SO₄等催化劑的催化下異構成為掛式四氫雙環戊二烯。該方法各步副產物較多，需要復雜的分離過程，酸催化異構化步驟對環境污染嚴重，收率低。也有一些其它方法合成的JP-10航空燃料，但是它們均以來自于化石能源的環戊二烯或雙環戊二烯為原料，高度依賴于不可再生的化石能源。

糠醇是重要的生物質平臺化合物之一，以可再生的生物質及其平臺化合物糠醇為原料合成JP-10航空燃料未有報道。本課題組長期從事生物質催化轉化制備油品和化學品的工作(中國專利：申請號：201110346501.1和ChemSusChem.2012,5,1958–1966；Bioresource Technology.2013,134,66–72；Chem.Commun.,2013,49,5727-5729)。開發了一系列生物質及其平臺化合物高效利用的路線。本專利描述的由糠醇制備JP-10航空燃料的制備方法，所用催化劑簡單易得，價格低廉；制備工藝中，除了氫氣外，無需消耗其它計量比的試劑。整個路線綠色環保，利用可再生的生物質平臺化合物糠醇高效的制備出了JP-10航空燃料。

發明內容

本發明目的在于提供一種由糠醇制備JP-10航空燃料的方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

以糠醇為原料制備JP-10航空燃料共分為四個反應：