[發明專利]一鍋法或一步法制備柴油或航空煤油的方法

有效

• 申請號: 201611077128.3
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN108130112B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 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: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00;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為原料獲得平臺化合物的，完全不依賴化石能源的液態鏈烴燃料新合成路線。之前報道的方法需要兩步反應：1)在固體酸催化劑上以木質纖維素基含羰基的平臺化合物(如：乙酰丙酸、乙酰丙酸酯、丙酮、羥基丙酮、糠醛等)與呋喃類平臺化合物(如：呋喃、甲基呋喃、羥甲基呋喃等)為原料，通過酸催化烷基化反應制取碳鏈長度在8至16之間的含氧有機化合物；2)通過采用金屬?固體酸雙功能催化劑對烷基化產物加氫和加氫脫氧，從而獲得碳鏈長度在8至16之間的具有更高能量密度和穩定性的生物質航空煤油或高品位柴油。本專利創造性的將以上兩步合成一步進行，縮短了反應歷程，增加了生產效率。

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的，完全不依賴化石能源的航空煤油和柴油鏈烴合成路線，具體包括兩個反應：1)由木質纖維素基平臺化合物出發通過烷基化反應生成碳鏈長度為8至16的含氧有機化合物；2)通過金屬-固體酸雙功能催化劑對烷基化產物進行加氫脫氧，從而獲得以鏈烴為主要成分碳鏈長度為8至16的生物質航空煤油和高品位柴油。本專利報道了將上述兩個反應在一鍋(釜式反應器)或一步(固定床反應器)中實現的方法。

背景技術

航空煤油是目前國際上需求量很大的液體燃料，是一個國家的戰略性物資。它的種類很多，一般是由碳數在8-16間的鏈狀烷烴、芳烴和環烷烴組成。以目前常見JP-8為例，其經典組成如下：C8至C15的直鏈烷烴占35％，C8至C15的支鏈烷烴占35％，C7至C10的芳香烴占18％，C6至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，由它們合成航空煤油和柴油在制造和使用過程會產生大量的二氧化碳，造成溫室效應。且近年來隨著石油資源的日益減少，原油價格不斷攀升，使得航空煤油和柴油的價格也節節攀升。我國作為能源消費大國和石油進口大國，近幾年的石油進口量不斷增加，2009年的石油進口依存度為53.6％，已經突破50％的國家安全警戒線。和化石能源不同，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。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，生物質液體燃料可分為第一代生物質液體燃料和第二代生物質液體燃料。第一代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，通過發酵和轉酯化等反應制取生物乙醇和生物柴油。第一代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，它是以糧食為原料，原料成本高且與人爭地，不適合我國人多地少的國情。第二代生物質液體燃料是以不可食用的木質纖維素為原料，主要有三種途徑生成燃料：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；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。