[发明专利]一种环状高密度生物质液体燃料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种环状高密度生物质液体燃料及其制备方法与应用。本发明通过异氟尔酮和糠醛反应生成Csubgt;14/subgt;和Csubgt;19/subgt;的化合物，然后经加氢脱氧合成得到碳链长度在Csubgt;14/subgt;至Csubgt;19/subgt;之间的环状高密度生物质液体燃料。该环状高密度生物质液体燃料可以作为航空航天燃料直接使用，或者作为提高十六烷值的添加剂，以一定比例加入到现有的航空航天燃料中使用，提高燃烧热值。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，尤其涉及一种环状高密度生物质液体燃料及其制备方法与应用。

背景技术

航空煤油和柴油是两种重要得运输燃料，目前主要以化石资源(石油和煤)为原料制取。石油和煤属于不可再生资源，同时在生产过程中会产生一定的污染。因此，开发可替代传统化石能源的新路线刻不容缓。要实现这一目标，必须减少化石资源的利用，大力开发可再生能源来替代现有能源。而生物质能源属于可再生资源，生物质燃料在燃烧过程中产生的二氧化碳可以被生物质生长过程通过光合作用所抵消。因此生物质燃料在使用过程中是二氧化碳中性。

中国ZL201210689593.2报道，以异佛尔酮、3,3,5-三甲基环己醇、3,3,5-三甲基环己酮、2-乙基-2-己烯醛、2-乙基-2-己醇、2-乙基-2-己醛、脂肪酸、脂肪酸甲酯(乙酯)、生物质脂肪酸三甘酯等生物质获得含氧有机化合物，通过加氢脱氧反应制备柴油或航空煤油范围烃类。在无溶剂低温条件下，生物质含氧化合物直接加氢脱氧高产率地获得了一系列具有柴油或航空煤油链长范围链状或环烷烃。在[Sci Rep 7,6111(2017)]中利用异佛尔酮、氢气和加氢催化剂进行选择加氢性制得3,3,5-三甲基环己酮，然后在碱金属氢氧化物、带水剂条件下，进行自身缩合获得C₁₈的双环含氧化合物前驱体。接着在负载型金属双功能催化剂上对该前驱体进行加氢脱氧，从而获得具有高体积热值、低冰点的双环烃类高密度液体燃料。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种环状高密度生物质液体燃料。

本发明的再一目的在于提供上述环状高密度生物质液体燃料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述环状高密度生物质液体燃料的应用。

本发明是这样实现的，一种环状高密度生物质液体燃料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将异氟尔酮、糠醛和溶剂在碱催化剂作用下经过羟醛缩合、得到3-(2-(呋喃-2-基)乙烯基)-5,5-二甲基环己-2-烯-1-酮和(6-(呋喃-2-基(羟基)甲基)-3-(2-(呋喃-2-基)乙烯基)-5,5-二甲基环己-2-烯-1-酮；

(2)通过负载型金属催化剂对步骤(1)中的3-(2-(呋喃-2-基)乙烯基)-5,5-二甲基环己-2-烯-1-酮和6-(呋喃-2-基(羟基)甲基)-3-(2-(呋喃-2-基)乙烯基)-5,5-二甲基环己-2-烯-1-酮在溶剂中直接进行加氢脱氧反应，获得由碳链为C₁₄～C₁₉的环状烷烃构成的高密度生物质液体燃料；

或者，该方法包括以下步骤：

(3)异佛尔酮在选择加氢催化剂上进行加氢制得3,3,5-三甲基环己酮，将3,3,5-三甲基环己酮、糠醛和溶剂在碱催化剂作用下经过羟醛缩合制得2-(呋喃-2-亚甲基)-3,5,5-三甲基环己酮和2,6-双(呋喃-2-亚甲基)-3,3,5-三甲基环己酮；

(4)通过负载型金属催化剂对步骤(3)中的2-(呋喃-2-亚甲基)-3,5,5-三甲基环己酮和2,6-双(呋喃-2-亚甲基)-3,3,5-三甲基环己酮在溶剂中直接进行加氢脱氧反应，获得由碳链为C₁₄～C₁₉的环状烷烃构成的高密度生物质液体燃料。

优选地，在步骤(1)和(3)中，所述碱催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的一种；