利用愈创木酚制备航空燃油环烷烃组分的方法

    技术2025-03-02  38


    本发明属于环烷烃制备,具体的涉及一种利用愈创木酚制备航空燃油环烷烃组分的方法。


    背景技术:

    1、航空燃油是一种石油产品,同时是世界上最基本的液体运输燃料之一,航空燃油的组分主要包括直连烷烃、环烷烃和少部分芳烃,其中环烷烃碳链范围主要集中在c8-c15范围。航空燃油的使用每年会造成大量温室气体的排放,根据政府间气候变化专门委员会(ipcc)的报告,2019年航空领域产生的温室气体排放占全球整体排放的1.8%(约10.6亿吨二氧化碳当量)(参考文献:minx j c,lamb w f,andrew r m,et al.a comprehensive andsynthetic dataset for global,regional,and national greenhouse gas emissionsby sector 1970–2018with an extension to 2019[j].earth system science data,2021,13(11):5213-5252.)。根据国际民航组织(icao)的预测,随着航空业的持续发展,如不做出额外减排努力,仅国际航空业务在2020-2050年期间累积产生的二氧化碳(co2)排放就将占到全球同期总排放的7.0%(参考文献:jensen l l,bonnefoy p a,hileman j i,etal.the carbon dioxide challenge facing us aviation and paths to achieve netzero emissions by 2050[j].progress in aerospace sciences,2023,141:100921.),因此寻找喷气燃料的可能替代品对于温室效应问题的解决以及国家能源可持续安全具有重要意义。

    2、目前喷气生物燃料一般是以动植物油(棕榈油、大豆油和动物脂肪等)为原料,通过两步工艺法进行制备,包括加氢处理(加氢反应,脱羧反应和脱羰反应)和双功能催化剂上的加氢异构化与加氢裂化反应,这种方法所合成的喷气燃料以链式烷烃为主,性能与化石燃料制备的喷气燃料相当,但是其目前的生产受限于植物油这种有限的生物质资源,发展前景十分局限。同时目前没有有效方法生产航空燃料环烷烃组分。

    3、木质素具有丰富的芳香族结构,能量密度较高,并且解聚后可以产生纤维素与半纤维素很难产生的芳香族产物,因此从木质素中生产航空燃料环烷烃是完全合理的。尤其是木质素降解可产生丰富的酚类单体,利用木质素降解单体通过烷基化-加氢脱氧制备航空燃油环烷烃组分是完全可行的,以此木质素降解酚类化合物制备燃料值得给予相当的关注。同时根据文献报道(参考文献:zhou h,wang h,perras f a,et al.two-stepconversion of kraft lignin to nylon precursors under mild conditions[j].greenchemistry,2020,22(14):4676-4682.),愈创木酚作为木质素重要的降解产物,选择性可达到80%,研究愈创木酚制备航空燃油环烷烃组分对于木质素高值化利用有着重要意义。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是:提供一种利用愈创木酚制备航空燃油环烷烃组分的方法。通过愈创木酚烷基化反应、分离提纯2,6-二异丙基苯酚以及加氢脱盐反应制备高碳烷基烃,实现愈创木酚的高值化利用。

    2、本发明所述的利用愈创木酚制备航空燃油环烷烃组分的方法,由以下步骤组成:

    3、(1)愈创木酚烷基化反应

    4、将愈创木酚、乙醇和mo/hbea催化剂加入到反应釜中,于280-300℃反应4-5h,反应结束后冷却至室温,经固液分离,制备得到c8-c15范围内高碳烷基酚;

    5、(2)提纯2,6-二异丙基苯酚

    6、将步骤(1)制备得到的c8-c15范围内的高碳烷基酚加入到分馏装置中,将分馏装置升温到240-250℃,收集高沸点组分,再将高沸点组分升温至280-300℃收集挥发组分并冷凝得混合物;

    7、(3)加氢脱氧制备环烷烃

    8、将步骤(2)收集得到的混合物、正己烷和ru/c催化剂加入到反应釜中,于氢气气氛下进行加氢脱氧反应,反应结束后冷却至室温,进行固液分离,制备得到c8-c15范围的环烷烃。

    9、其中:

    10、步骤(1)中愈创木酚与mo/hbea催化剂的质量比为10:1。

    11、步骤(1)中愈创木酚与乙醇的质量体积比为1.7:33,单位为g/ml。

    12、步骤(1)中的反应压力为8mpa。

    13、步骤(1)中所述的mo/hbea催化剂的制备方法,由以下步骤组成:

    14、①hbea分子筛在800℃下煅烧1小时;

    15、②称取0.092g四水合钼酸铵溶于2.5ml超纯水中配制成钼酸铵溶液;

    16、③称取0.95g步骤(1)煅烧后的hbea分子筛加入到钼酸铵溶液中,将混合后的溶液放入超声波清洗机中超声2小时,超声结束后在105℃下干燥12小时,干燥后研磨为粉末,最后在550℃下煅烧3小时,升温速率为10℃/min,制备得到mo/hbea催化剂。

    17、步骤(2)中收集的高沸点组分为丙基苯酚与丁基苯酚的混合物。

    18、步骤(2)中冷凝得到的混合物为以2,6-二异丙基苯酚为主要成分的混合物。

    19、步骤(3)中步骤(2)收集得到的混合物与ru/c催化剂的质量比为2:1。

    20、步骤(3)中步骤(2)收集得到的混合物与正己烷的质量体积比为0.01:1,单位为g/ml。

    21、步骤(3)中加氢脱氧反应的温度为230-240℃,压力为3-4mpa,时间为4-5h。

    22、本发明与现有技术相比,具有以下有益效果:

    23、本发明所述的利用愈创木酚制备航空燃油环烷烃组分的方法,从各个步骤之间的协同关系出发,通过第一步将愈创木酚烷基化为高碳烷基酚,延长其碳链;第二步将产物提纯得到以2,6-二异丙基苯酚为主要成分的混合物;第三步将以2,6-二异丙基苯酚为主要成分的混合物进行加氢脱氧生产高碳环烷烃,以此达到生产符合航空燃料碳数与能量要求的环烷烃组分,进而实现了愈创木酚的高值化利用。



    技术特征:

    1.一种利用愈创木酚制备航空燃油环烷烃组分的方法,其特征在于:由以下步骤组成:

    2.根据权利要求1所述的利用愈创木酚制备航空燃油环烷烃组分的方法,其特征在于:步骤(1)中愈创木酚与mo/hbea催化剂的质量比为10:1。

    3.根据权利要求1所述的利用愈创木酚制备航空燃油环烷烃组分的方法,其特征在于:步骤(1)中愈创木酚与乙醇的质量体积比为1.7:33,单位为g/ml。

    4.根据权利要求1所述的利用愈创木酚制备航空燃油环烷烃组分的方法,其特征在于:步骤(1)中的反应压力为8mpa。

    5.根据权利要求1所述的利用愈创木酚制备航空燃油环烷烃组分的方法,其特征在于:步骤(1)中所述的mo/hbea催化剂的制备方法,由以下步骤组成:

    6.根据权利要求1所述的利用愈创木酚制备航空燃油环烷烃组分的方法,其特征在于:步骤(2)中收集的高沸点组分为丙基苯酚与丁基苯酚的混合物。

    7.根据权利要求1所述的利用愈创木酚制备航空燃油环烷烃组分的方法,其特征在于:步骤(3)中步骤(2)收集得到的混合物与ru/c催化剂的质量比为2:1。

    8.根据权利要求1所述的利用愈创木酚制备航空燃油环烷烃组分的方法,其特征在于:步骤(3)中步骤(2)收集得到的混合物与正己烷的质量体积比为0.01:1,单位为g/ml。

    9.根据权利要求1所述的利用愈创木酚制备航空燃油环烷烃组分的方法,其特征在于:步骤(3)中加氢脱氧反应的温度为230-240℃,压力为3-4mpa,时间为4-5h。


    技术总结
    本发明属于环烷烃制备技术领域,具体的涉及一种利用愈创木酚制备航空燃油环烷烃组分的方法。所述的航空燃油环烷烃组分的方法,由以下步骤组成:(1)愈创木酚烷基化反应;(2)收集以2,6‑二异丙基苯酚为主要成分的混合物;(3)加氢脱氧制备环烷烃。本发明所述的利用愈创木酚制备航空燃油环烷烃组分的方法,从各个步骤之间的协同关系出发,通过第一步将愈创木酚烷基化为高碳烷基酚,延长其碳链;第二步将产物提纯得到以2,6‑二异丙基苯酚为主要成分的混合物;第三步将以2,6‑二异丙基苯酚为主要成分的混合物进行加氢脱氧生产高碳环烷烃,以此达到生产符合航空燃料碳数与能量要求的环烷烃组分,进而实现了愈创木酚的高值化利用。

    技术研发人员:李治宇,付鹏,刘润东,赵保峰
    受保护的技术使用者:山东理工大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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