CN107488457A - 一种生物质液体燃料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种生物质液体燃料及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN107488457A
CN107488457A CN201710827689.9A CN201710827689A CN107488457A CN 107488457 A CN107488457 A CN 107488457A CN 201710827689 A CN201710827689 A CN 201710827689A CN 107488457 A CN107488457 A CN 107488457A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reaction
liquid fuel
preparation
biomass liquid
hydrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710827689.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107488457B (zh
Inventor
王伟
季晓晖
葛红光
李志洲
田光辉
邵先钊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shaanxi University of Technology
Original Assignee
Shaanxi University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shaanxi University of Technology filed Critical Shaanxi University of Technology
Priority to CN201710827689.9A priority Critical patent/CN107488457B/zh
Publication of CN107488457A publication Critical patent/CN107488457A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107488457B publication Critical patent/CN107488457B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C10G3/42—Catalytic treatment
    • C10G3/44—Catalytic treatment characterised by the catalyst used
    • C10G3/47—Catalytic treatment characterised by the catalyst used containing platinum group metals or compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/34—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D307/38—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with substituted hydrocarbon radicals attached to ring carbon atoms
    • C07D307/40—Radicals substituted by oxygen atoms
    • C07D307/46—Doubly bound oxygen atoms, or two oxygen atoms singly bound to the same carbon atom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C10G3/42—Catalytic treatment
    • C10G3/44—Catalytic treatment characterised by the catalyst used
    • C10G3/48—Catalytic treatment characterised by the catalyst used further characterised by the catalyst support
    • C10G3/49—Catalytic treatment characterised by the catalyst used further characterised by the catalyst support containing crystalline aluminosilicates, e.g. molecular sieves
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C10G3/50—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids in the presence of hydrogen, hydrogen donors or hydrogen generating compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1011—Biomass
    • C10G2300/1014—Biomass of vegetal origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
    • Y02T50/678—Aviation using fuels of non-fossil origin

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

本发明公开了一种生物质液体燃料及其制备方法与应用。本发明通过环戊酮和糠醛经一锅法缩合、选择加氢制得2,5‑双（呋喃‑2‑甲亚基）环戊酮；再通过负载型金属催化剂对2,5‑双（呋喃‑2‑甲亚基）环戊酮进行加氢脱氧反应，获得碳链长度在C10至C15之间生物质液体燃料。本发明生物质液体燃料的链烷烃收率达到86%以上，并且生物质液体燃料可直接作为高品质的航空煤油或高品质柴油使用，或者可作为航空煤油或柴油的添加剂使用。

Description

一种生物质液体燃料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于新能源技术领域，尤其涉及一种生物质液体燃料及其制备方法与应用。
背景技术
化石能源的快速消耗，将导致其枯竭，同时也带来环境污染。利用可再生生物质木质纤维素（纤维素、半纤维素和木质素）资源催化转化合成燃料和精细化学品已引起了科研工作者的极大关注。
航空煤油和柴油是两种常用的运输燃料， 航空煤油是一种专为飞行器而制备的燃油，为确保飞机在万米高空正常飞行，对航空燃料制定了非常严格的标准，要求具有高热值（>43MJ/kg）、适度的密度（0.775~0.840g/cm3）、低冰点（Jet A1≤-47℃，Jet A1≤-40℃）以及良好的运动黏度（-20℃时，≤8.0mm2/s）等技术指标。航空煤油主要由碳数范围在C8~C16间的链状烷烃、芳烃、以及环烷烃等组成，沸程为160~300℃。以目前常见JP-8为例，其经典组成如下：C8~C15的直链烷烃占35%，C8~C15的支链烷烃占35%，C7~C10的芳香烃占18%，C6~C10的环烷烃占7%。柴油是主要的运输燃料之一，主要是由C9至C18的链烃、环烃、芳香烃组成，其沸点在170~390℃之间。
目前，航空煤油和柴油主要以煤和石油为原料制取，煤和石油都是不可再生的能源，在在制造和使用航空煤油和柴油过程中会产生大量的二氧化碳和二氧化硫，造成温室效应和环境污染。而生物质属于可再生资源，生物质燃料在燃烧过程中所产生的二氧化碳可以被其生长过程中通过光合作用所消耗，因此生物质燃料在燃烧和光合作用过程中二氧化碳的消耗是中性的。因此从国家能源安全、保护环境以及潜在的经济价值三方面考虑，需要大力发展生物质航空燃料技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物质液体燃料及其制备方法与应用，该生物质液体燃料为碳链长度在C10至C15之间的支链烷烃，具有高能量密度和稳定性的特点，可做为航空领域的煤油或柴油使用。
本发明是这样实现的，一种生物质液体燃料的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）将环戊酮、糠醛和氢气在碱催化剂和选择加氢催化剂作用下经过一锅法羟醛缩合、选择加氢反应，得到2,5-双（呋喃-2-甲亚基）环戊酮；
（2）通过负载型金属催化剂对步骤（1）中的2,5-双（呋喃-2-甲亚基）环戊酮直接进行加氢脱氧反应，获得由碳链为C10至C15的支链烷烃构成的生物质液体燃料。
优选地，在步骤（1）中，所述碱催化剂为固体碱或碱金属碱；所述固体碱为CaO、MgO、BaO、SrO、CeO、镁铝水滑石、锂铝水滑石、碱性离子交换树脂以及Ca（OH）2中的至少一种；所述碱金属碱为NaOH、KOH以及LiOH 中的至少一种；
所述选择加氢催化剂为钯碳；
在步骤（2）中，所述负载型金属催化剂的载体为活性炭、SiO2、SiO2/Al2O3、H-ZSM-5、H-β分子筛或者蒙脱土K10，该载体上负载贵金属Pt、Pd、Ru以及Ir中的至少一种。
优选地，所述负载型金属催化剂的制备包括以下步骤：分别配制质量浓度1~10%的贵金属溶液，加入硝酸处理过的活性炭、500℃煅烧4h的SiO2、500℃煅烧4h的H-ZSM-5、500℃煅烧4h的H-β分子筛或者500℃煅烧4h的蒙脱土K10载体等体积浸渍，静置2 h后在80~120℃下干燥6~24 h，再在200~600℃下用氢气还原1~10 h，待温度降低至室温后，通入含体积浓度1% O2的氮气钝化4 h 以上。
优选地，在步骤（1）中，所述环戊酮、糠醛的摩尔比为（1~2）：（1~3）；所述羟醛缩合、选择加氢反应时间为0.5~24h，反应温度为室温至150℃之间；
在步骤（2）中，所述加氢脱氧反应在间歇式釜式反应器或固定床反应器中进行；其中，
釜式反应器中的反应条件为：反应温度50~400℃，反应时间为0.5~60 h，氢气压力为常压至10.0 MPa；
固定床反应器中的反应条件为：温度100~400℃，氢气压力为常压至10.0 MPa，反应原料/催化剂的质量空速为0.1~10.0 h-1，氢气与反应原料的摩尔比为20~1500。
优选地，在步骤（1）中，所述环戊酮与糠醛的摩尔比为1：2，反应时间为2~8h，反应温度为80~130℃；
在步骤（2）中，釜式反应器的反应条件为：温度150~400℃，反应时间 0.5~5 h，氢气压力4~7 MPa；固定床反应器的反应条件为：温度150~400℃，氢气压力4~7 MPa，反应原料/催化剂的质量空速为0.3~2 h-1，氢气与反应原料的摩尔比为200~800。
优选地，在步骤（1）中，所述羟醛缩合、选择加氢反应体系中还包括第一溶剂，所述羟醛缩合、选择加氢反应体系中反应原料的质量浓度不小于0.5%；所述第一溶剂为甲醇、乙醇、四氢呋喃以及水中的至少一种；
在步骤（2）中，所述加氢脱氧反应体系中还包括第二溶剂，所述加氢脱氧反应体系中反应原料的质量浓度不小于0.5%；所述第二溶剂为甲醇、乙醇以及四氢呋喃中的至少一种。
优选地，在步骤（2）中，所述加氢脱氧反应体系中反应原料的质量浓度不小于60%。
本发明进一步公开了上述制备方法得到的生物质液体燃料在做为航空煤油或柴油方面的应用。
本发明进一步公开了上述制备方法得到的生物质液体燃料做为做为航空煤油或柴油添加剂方面的应用。
本发明克服现有技术的不足，提供一种生物质液体燃料及其制备方法与应用。本发明涉及一种以木质纤维素衍生的环戊酮和糠醛为原料，完全不依赖化石能源的环烷烃燃料的合成新路线，所获得的生物质液体燃料可用于航空煤油（或柴油）的替代品。本发明的方法共分为两部分：（1）环戊酮和糠醛经一锅法缩合、选择加氢制得2,5-双（呋喃-2-甲亚基）环戊酮；（2）采用负载金属A/X型催化剂，对步骤（1）生成的2,5-双（呋喃-2-甲亚基）环戊酮进行一步加氢脱氧反应，获得碳链长度在C10至C15之间的高能量密度和稳定性的生物质航空煤油或柴油范围的支链烷烃。
相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：本发明生物质液体燃料的链烷烃收率达到86%（以碳计算）以上，并且生物质液体燃料直接做为高品质的航空煤油或高品质柴油使用或者做为航空煤油或柴油的添加剂使用，实现了以木质纤维素衍生物为原料到航空煤油或高品位柴油的选择性合成。
附图说明
图1是本发明中2,5-双（呋喃-2-甲亚基）环戊酮的H-NMR图；
图2是本发明中2,5-双（呋喃-2-甲亚基）环戊酮的C-NMR图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一、催化剂的准备
（1）碱催化剂的制备
碱催化剂CaO、MgO、BaO、SrO、CeO、碱性离子交换树脂、NaOH、KOH、LiOH或Ca（OH）2均购于商业试剂。
镁铝水滑石的制备：将9.60gMg（NO3）2·6H2O（37.4mmol）和4.68gAl（NO3）3·9H2O（12.5mmol）溶于50ml的去离子水（1）；称取4.24g Na2CO3和2.40gNaOH溶于50ml去离子水中（2）；将（1）中混合液滴加入（2）中，然后用3mol/L的NaOH溶液调节pH值10，在65℃老化24h，过滤用去离子水洗至中性，在80℃干燥12h，500℃煅烧2h，得镁铝水滑石（MgAl-HT）。
锂铝水滑石（LiAl-HT）制备同上述方法。
（2）选择加氢催化剂为钯碳，钯碳的制备在下述负载型金属催化剂的制备过程中有具体说明。
（3）负载型金属催化剂的制备
配制质量比10%的氯化钯、氯化钌、氯铂酸、氯铱酸，将其中的一种或两种以上的金属盐溶液按照计量比加入硝酸处理过（50g 活性炭中加入250mL33%的硝酸溶液，在80℃的水浴中处理12小时，过滤，用去离子水洗至中性，然后在120℃的烘箱干燥12小时）的活性炭（AC）、SiO2、SiO2/Al2O3、H-ZSM-5、H-β分子筛或者蒙脱土K10中等体积浸渍，然后静置24 h，在80℃下干燥过夜，在500℃下用氢气还原2 h，待温度降低至室温后通入1% O2钝化，可制备单金属或双金属的负载型金属催化剂。
表 1 负载型金属催化剂
实施例 载体 金属及其担载量
1 AC 0.5% Pd
2 AC 1% Pd
3 AC 2% Pd
4 AC 5% Pd
5 AC 10% Pd
6 AC 5% Ru
7 AC 5% Pt
8 AC 5% Ir
9 SiO2 5% Pd
10 SiO2/Al2O3 5% Pd
11 H-ZSM-5 5% Pd
12 H-β分子筛 5% Pd
13 蒙脱土K10 5% Pd
二、生物质液体燃料的制备
（1）在20 mL的带氢气压力表的不锈钢反应釜中加入一定量的碱催化剂、0.0050~0.1000g选择加氢催化剂、1.0~6.0MPa氢气、0.84g环戊酮和1.92g新蒸馏糠醛，在设定温度的恒温油浴中搅拌一定时间，反应完毕，降至室温排出氢气，加入20 mL四氢呋喃稀释，离心取样测定，蒸馏出溶剂获得2,5-双（呋喃-2-甲亚基）环戊酮，2,5-双（呋喃-2-甲亚基）环戊酮的结构式如下式（1）所示：
式（1）
步骤（1）中各具体实施方式参数及其反应结果如下表2所示：
表 2 环戊酮与糠醛反应参数及其结果
由表2中实施例14~50给出的目标产物2,5-双（呋喃-2-甲亚基）环戊酮的气相色谱产率，从中可以看出，环戊酮与糠醛羟醛缩合、选择加氢一锅法反应，在不同的碱催化剂：CaO、MgO、BaO、SrO、CeO、镁铝水滑石、锂铝水滑石、碱性离子交换树脂D26、NaOH、KOH、LiOH或Ca（OH）2等和钯碳选择加氢催化剂催化下，均有一定产率的产物生成。图1和图2为典型的环戊酮与糠醛一锅法羟醛缩合、选择加氢产物的H-NMR图和C-NMR图，可以证明合成出目标产物为2,5-双（呋喃-2-甲亚基）环戊酮。
（2）在固定床反应器中，将1.8g 催化剂装入反应管中，保持反应器中压力为6.0MPa，温度为300℃，用高效液相色谱泵以0.04mL/min的速度将第二步中的产品泵入反应器中，同时将氢气以120mL/min通入反应器中。在该步骤中，不同催化剂、反应时间等参数对加氢脱氧反应结果如下表3所示：
表3 不同催化剂和反应时间对加氢脱氧反应的影响
实施例 温度/℃ 压力/MPa 反应时间/h 催化剂 C10至C15环烷烃产率
51 350 6.0 5 Pd/C 92.5%
52 350 6.0 10 Pd/C 91.8%
53 350 6.0 15 Pd/C 90.4%
54 350 6.0 5 Pt/C 93.3%
55 350 6.0 10 Pt/C 92.2%
56 350 6.0 15 Pt/C 90.9%
57 350 6.0 5 Ru/C 88.7%
58 350 6.0 10 Ru/C 85.6%
59 350 6.0 15 Ru/C 86.5%
60 350 6.0 5 Ir /C 92.7%
61 350 6.0 10 Ir /C 93.6%
62 350 6.0 15 Ir /C 92.5%
63 310 6.0 5 Pd /SiO2 95.3%
64 310 6.0 10 Pd /SiO2 94.2%
65 310 6.0 15 Pd /SiO2 93.5%
66 310 6.0 5 Pd /SiO2/Al2O3 94.3%
67 310 6.0 10 Pd /SiO2/Al2O3 92.7%
68 310 6.0 15 Pd /SiO2/Al2O3 93.6%
69 300 6.0 5 Pd /H-ZSM-5 94.8%
70 300 6.0 10 Pd /H-ZSM-5 93.9%
71 300 6.0 15 Pd /H-ZSM-5 93.5%
72 300 6.0 5 Pd /H-β 94.8%
73 300 6.0 10 Pd /H-β 94.5%
74 300 6.0 15 Pd /H-β 93.9%
75 280 6.0 5 Pd /蒙脱土K10 91.6%
75 280 6.0 10 Pd /蒙脱土K10 91.2
75 280 6.0 15 Pd /蒙脱土K10 92.0%
由表3可以看出，当温度280~350℃时，高效液相色谱泵以0.04mL/min，氢气压力为6.0MPa，氢气流量大于120 mL/min时，实施例51~75的产物，即为碳数在10~15之间的液态混合烷烃燃料，它们可以作为航空煤油和高品质柴油直接使用，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煤油和柴油中使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种生物质液体燃料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）将环戊酮、糠醛和氢气在碱催化剂和选择加氢催化剂作用下经过一锅法羟醛缩合、选择加氢反应，得到2,5-双（呋喃-2-甲亚基）环戊酮；
（2）通过负载型金属催化剂对步骤（1）中的2,5-双（呋喃-2-甲亚基）环戊酮直接进行加氢脱氧反应，获得由碳链为C10至C15的支链烷烃构成的生物质液体燃料。
2.如权利要求1所述的生物质液体燃料的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述碱催化剂为固体碱或碱金属碱；所述固体碱为CaO、MgO、BaO、SrO、CeO、镁铝水滑石、锂铝水滑石、碱性离子交换树脂以及Ca（OH）2中的至少一种；所述碱金属碱为NaOH、KOH以及LiOH 中的至少一种；
所述选择加氢催化剂为钯碳；
在步骤（2）中，所述负载型金属催化剂的载体为活性炭、SiO2、SiO2/Al2O3、H-ZSM-5、H-β分子筛或者蒙脱土K10，该载体上负载贵金属Pt、Pd、Ru以及Ir中的至少一种。
3.如权利要求2所述的生物质液体燃料的制备方法，其特征在于，所述负载型金属催化剂的制备包括以下步骤：分别配制质量浓度1~10%的贵金属溶液，加入硝酸处理过的活性炭、500℃煅烧4h的SiO2、500℃煅烧4h的H-ZSM-5、500℃煅烧4h的H-β分子筛或者500℃煅烧4h的蒙脱土K10载体等体积浸渍，静置2 h后在80~120℃下干燥6~24 h，再在200~600℃下用氢气还原1~10 h，待温度降低至室温后，通入含体积浓度1% O2的氮气钝化4 h 以上。
4.如权利要求2所述的生物质液体燃料的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述环戊酮、糠醛的摩尔比为（1~2）：（1~3）；所述羟醛缩合、选择加氢反应时间为0.5~24h，反应温度为室温至150℃之间；
在步骤（2）中，所述加氢脱氧反应在间歇式釜式反应器或固定床反应器中进行；其中，
釜式反应器中的反应条件为：反应温度50~400℃，反应时间为0.5~60 h，氢气压力为常压至10.0 MPa；
固定床反应器中的反应条件为：温度100~400℃，氢气压力为常压至10.0 MPa，反应原料/催化剂的质量空速为0.1~10.0 h-1，氢气与反应原料的摩尔比为20~1500。
5.如权利要求4所述的生物质液体燃料的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述环戊酮与糠醛的摩尔比为1：2，反应时间为2~8h，反应温度为80~130℃；
在步骤（2）中，釜式反应器的反应条件为：温度150~400℃，反应时间 0.5~5 h，氢气压力4~7 MPa；固定床反应器的反应条件为：温度150~400℃，氢气压力4~7 MPa，反应原料/催化剂的质量空速为0.3~2 h-1，氢气与反应原料的摩尔比为200~800。
6.如权利要求5所述的生物质液体燃料的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述羟醛缩合、选择加氢反应体系中还包括第一溶剂，所述羟醛缩合、选择加氢反应体系中反应原料的质量浓度不小于0.5%；所述第一溶剂为甲醇、乙醇、四氢呋喃以及水中的至少一种；
在步骤（2）中，所述加氢脱氧反应体系中还包括第二溶剂，所述加氢脱氧反应体系中反应原料的质量浓度不小于0.5%；所述第二溶剂为甲醇、乙醇以及四氢呋喃中的至少一种。
7.如权利要求6所述的生物质液体燃料的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述加氢脱氧反应体系中反应原料的质量浓度不小于60%。
8.权利要求1~7任一项制备方法得到的生物质液体燃料在做为航空煤油或柴油方面的应用。
9.权利要求1~7任一项制备方法得到的生物质液体燃料做为做为航空煤油或柴油添加剂方面的应用。
CN201710827689.9A 2017-09-14 2017-09-14 一种生物质液体燃料及其制备方法与应用 Active CN107488457B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710827689.9A CN107488457B (zh) 2017-09-14 2017-09-14 一种生物质液体燃料及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710827689.9A CN107488457B (zh) 2017-09-14 2017-09-14 一种生物质液体燃料及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107488457A true CN107488457A (zh) 2017-12-19
CN107488457B CN107488457B (zh) 2019-07-16

Family

ID=60651731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710827689.9A Active CN107488457B (zh) 2017-09-14 2017-09-14 一种生物质液体燃料及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107488457B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110302789A (zh) * 2019-06-27 2019-10-08 中国科学院广州能源研究所 一种Na-NiAl(O)催化剂及其在制备生物航油前驱体的应用
CN115093879A (zh) * 2022-07-18 2022-09-23 陕西理工大学 一种以香草醛为原料合成高密度航空燃料的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080300434A1 (en) * 2007-03-08 2008-12-04 Cortright Randy D Synthesis of liqiud fuels and chemicals from oxygenated hydrocarbons
CN104232140A (zh) * 2013-06-09 2014-12-24 中国科学院大连化学物理研究所 一种以环戊酮为原料合成高密度航空燃料的方法
CN104711007A (zh) * 2013-12-11 2015-06-17 中国科学院大连化学物理研究所 一种航空煤油或柴油范围液态烷烃的制备方法
CN105273739A (zh) * 2014-06-09 2016-01-27 中国科学院大连化学物理研究所 一种航空煤油的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080300434A1 (en) * 2007-03-08 2008-12-04 Cortright Randy D Synthesis of liqiud fuels and chemicals from oxygenated hydrocarbons
CN104232140A (zh) * 2013-06-09 2014-12-24 中国科学院大连化学物理研究所 一种以环戊酮为原料合成高密度航空燃料的方法
CN104711007A (zh) * 2013-12-11 2015-06-17 中国科学院大连化学物理研究所 一种航空煤油或柴油范围液态烷烃的制备方法
CN105273739A (zh) * 2014-06-09 2016-01-27 中国科学院大连化学物理研究所 一种航空煤油的制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110302789A (zh) * 2019-06-27 2019-10-08 中国科学院广州能源研究所 一种Na-NiAl(O)催化剂及其在制备生物航油前驱体的应用
CN115093879A (zh) * 2022-07-18 2022-09-23 陕西理工大学 一种以香草醛为原料合成高密度航空燃料的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107488457B (zh) 2019-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. One‐Pot Conversion of Sugar and Sugar Polyols to n‐Alkanes without C C Dissociation over the Ir‐ReOx/SiO2 Catalyst Combined with H‐ZSM‐5
CN104711021B (zh) 一种生物质路线制备作为航空煤油或柴油的环烷烃的方法
CN103087748B (zh) 一种航空煤油或柴油的制备方法
CN106179421B (zh) 硫化物催化剂的制备及其在木质素转化中的应用
Li et al. Acetalization of glycerol with acetone over Co [II](Co [III] xAl2− x) O4 derived from layered double hydroxide
CN103805224A (zh) 一种航空煤油的制备方法
CN104232140A (zh) 一种以环戊酮为原料合成高密度航空燃料的方法
CN106238075A (zh) 硫化钼催化剂及其制备和在芳香酚及醚类化合物加氢降解中的应用
CN103450940A (zh) 一种由生物质衍生物制备航空煤油和柴油的方法
CN106866364A (zh) 一种由糠醇制备1,3-环戊二醇的方法
CN105273739A (zh) 一种航空煤油的制备方法
CN104098439A (zh) 一种生物质乙二醇的精制方法
CN105503540A (zh) 碱木质素制备苯环酚类化合物的方法
CN106866331A (zh) 一种由糠醇制备环戊二烯或双环戊二烯的方法
CN107841332B (zh) 以生物质醇类化合物为氢源制备航空煤油范围烷烃的方法
CN105713642B (zh) 一种以木质纤维素为原料合成高密度航空燃料的方法
CN107488457B (zh) 一种生物质液体燃料及其制备方法与应用
CN105985216B (zh) 一种柴油或航空煤油用环烷烃的制备方法
CN104817524B (zh) 一种催化转化果糖制备5‑羟甲基糠酸的方法
CN104119207A (zh) 一种碳水化合物催化转化制备乙二醇的方法
CN107814676B (zh) 一种十氢萘及四氢萘的制备方法
CN105498828B (zh) 呋喃类化合物芳构化制轻芳烃的方法
CN106565396A (zh) 环加成生产芳烃的方法
CN106316737B (zh) 醇类化合物芳构化生产芳烃的方法
CN108569943A (zh) 一种以环戊酮为原料合成高密度航空燃料的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant